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出版者:

作者:Goldfarb, Daniel

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2010-12

价格:$ 28.19

装帧:

isbn号码:9780071633642

丛书系列:

图书标签:

• 生物物理
• Biophysics
• Molecular Biophysics
• Physical Biology
• Biomolecules
• Membranes
• Nerve Impulses
• Bioenergetics
• Statistical Mechanics
• Thermodynamics
• Diffusion

《量子力学基础与应用》 作者： 艾伦·C·格林伯格 出版社： 普林斯顿大学出版社 出版年份： 2023年 --- 内容概述 《量子力学基础与应用》是一部全面且深入的教材，旨在为物理学、化学、工程学以及相关交叉学科的学生和研究人员提供坚实的量子力学理论框架和丰富的应用实例。本书不回避量子力学的深刻概念挑战，同时通过清晰的数学推导和详实的物理图像，使复杂的理论变得可理解和可操作。本书的重点在于构建从基本原理到高级主题的无缝衔接，强调理论的普适性及其在现代科学研究中的核心地位。 全书分为四大核心部分：基础与形式体系、一维与三维问题、角动量与自旋、以及近似方法与散射理论。 --- 第一部分：基础与形式体系 (Foundations and Formalism) 本部分奠定了整个量子力学理论的数学和概念基础。它从经典的波粒二象性引入，并逐步过渡到量子力学的公理化描述。 第一章：从经典到量子的飞跃 本章回顾了经典物理学的局限性，特别是对黑体辐射、光电效应和原子光谱的解释。重点阐述了普朗克假设和爱因斯坦的光量子概念。随后，介绍了德布罗意物质波的假说，为后续的波动方程奠定了物理基础。 第二章：薛定谔方程及其一维应用 本章详细推导了含时和不含时薛定谔方程。通过对波函数的概率诠释（玻恩定则）的深入讨论，确立了量子力学的核心概率解释框架。重点分析了自由粒子、无限深势阱和有限深势垒等基本一维问题，详细讨论了隧穿效应的物理图像和数学处理。 第三章：数学框架与线性代数方法 这是本书形式体系的核心。本章引入了希尔伯特空间的概念，将量子态描述为向量，将可观测物理量描述为算符。详细讲解了算符的厄米性、本征值和本征矢量。通过狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的系统学习，读者将掌握使用线性代数处理量子态演化的强大工具。重点讨论了完备性关系和坐标表象与动量表象之间的傅里叶变换关系。 第四章：量子态的演化与不确定性原理 本章探讨了量子态随时间如何演化，包括绘景的选择（薛定谔绘景、海森堡绘景和狄拉克绘景）。对海森堡不确定性原理进行了严格的数学推导和物理意义的阐释，不仅仅局限于位置和动量，还扩展到能量和时间。讨论了守恒量与时间演化算符之间的关系。 --- 第二部分：一维与三维问题 (One and Three-Dimensional Problems) 本部分将理论应用于具体的物理系统中，展示了量子力学在描述粒子行为上的威力。 第五章：一维势场中的能级 除了第一章的势阱，本章深入分析了周期性势场中的电子行为，为能带理论的初步理解铺平道路。重点讨论了晶格周期性对电子波函数的影响，引入了布洛赫定理的概念（尽管不深入固体物理的细节，但提供必要的理论基础）。 第六章：三维空间中的薛定谔方程 将一维方程扩展到三维，引入了球坐标系下的分离变量法。详细推导了拉普拉斯算符在球坐标下的形式，并展示了其在中心势场问题中的应用。 第七章：中心势场问题与氢原子 这是本书的关键章节之一。对库仑势场（氢原子）进行了详尽的求解。详细讨论了径向方程的求解过程，精确推导了能级量子化条件和波函数，清晰地解释了主量子数 ($n$)、轨道量子数 ($l$) 和磁量子数 ($m$) 的物理意义。对简并性进行了系统的讨论。 --- 第三部分：角动量与自旋 (Angular Momentum and Spin) 本部分专注于量子力学中最具革命性的概念之一：角动量和电子自旋的量子化。 第八章：一般角动量理论 本章不依赖于具体空间旋转，而是基于角动量算符的对易关系 $[J_i, J_j] = ihbar epsilon_{ijk} J_k$ 导出角动量量子化的一般规律。推导了 $J^2$ 和 $J_z$ 的本征值和本征矢量。详细介绍了梯子算符（升降算符）在构造角动量本征态中的应用。 第九章：球谐函数与轨道角动量 将 $L^2$ 和 $L_z$ 算符应用于球坐标系，导出球谐函数 $Y_{l}^{m}( heta, phi)$ 及其性质。这些函数是描述原子和分子轨道形状的基石。 第十章：自旋：内在的角动量 本章引入了电子自旋的概念，并将其形式化为一种纯粹的内禀角动量，与轨道运动无关。详细讨论了泡利不确定性原理（Spinor空间）和泡利矩阵，这是理解多电子系统和相对论量子力学的关键。 第十一章：角动量耦合 讨论如何将两个独立的角动量（如轨道角动量 $L$ 和自旋 $S$）耦合成一个总角动量 $J$。详细讲解了Clebsch-Gordan系数的物理意义及其在原子光谱分析（如精细结构）中的应用。 --- 第四部分：近似方法与散射理论 (Approximation Methods and Scattering Theory) 现实世界中的大多数量子问题无法精确求解，本部分提供了强大的工具来处理复杂的系统。 第十二章：时不变微扰理论 系统性地介绍了处理弱耦合系统的方法。首先是非简并情况的微扰展开，推导出了一阶和二阶能量修正及波函数修正。随后，详细讨论了简并情况下的微扰理论，强调了在处理简并能级时必须首先对哈密顿量在简并子空间内进行对角化的重要性。 第十三章：含时微扰理论与跃迁率 本章专注于描述系统在外部时间依赖场作用下的动力学行为。推导出著名的费米黄金法则，用于计算从一个定态到另一定态的跃迁率，这是理解光与物质相互作用（如吸收和发射）的基础。 第十四章：变分法 介绍一种强大的技术，用于估计束缚态的基态能量（或任意激发态的近似能量）。通过选择一个包含可调参数的试探波函数，利用能量期望值的最小化原理，可以得到一个精确解的上限估计。 第十五章：散射理论基础 本章将量子力学应用于粒子束与势场的相互作用。引入散射截面的概念，并推导出波恩近似（Born Approximation），用于估算散射振幅。详细讨论了相位移法，并展示了如何利用实验测得的相位移来反演势场的形状。 --- 本书特色 1. 概念与计算的平衡： 本书在介绍抽象概念的同时，提供了大量可操作的、具有物理意义的数学推导，确保读者不仅“知道”公式，更能“理解”其来源。 2. 自洽的符号系统： 统一使用狄拉克符号进行高级讨论，确保读者能够顺利过渡到研究生阶段的学习材料。 3. 聚焦核心物理： 严格遵循量子力学公理，避免在初级阶段引入过多不必要的模型（如半经典方法或非相对论性量子场论的预备知识），力求在有限篇幅内覆盖最核心、最基础的知识体系。 4. 丰富的习题集： 每章末尾附有难度递进的习题，涵盖了从基本概念检验到复杂系统建模的各类问题，旨在检验和巩固读者的掌握程度。 《量子力学基础与应用》是学习和掌握现代物理学语言的必备工具书。

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《Biophysics Demystified》这本书，对我来说，是一次意外的惊喜，也算是一次知识的“脱敏”之旅。一直以来，生物物理学在我眼中都是一门高不可攀的学科，充满了复杂的公式和晦涩的理论，让我望而却步。但是，这本书的出现，彻底颠覆了我的这种看法。作者的叙述风格非常独特，他能够将那些看似极其专业的概念，用一种非常接地气的方式阐述清楚。我尤其喜欢书中关于生物力学部分的讲解，作者通过对细胞骨架、肌肉收缩等现象的分析，让我看到了物理学原理在生命体运动和结构维持中的重要作用。例如，作者在讲解肌动蛋白和肌球蛋白相互作用时，用了非常形象的比喻，让我能够直观地理解这种“分子马达”的工作原理。此外，书中对生物电学和生物热力学的探讨，也让我看到了生命体内部能量流动和信号传递的物理基础。这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，让我学会从物理学的角度去理解生命，看到了生命体内部的精妙平衡和高效运作。

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《Biophysics Demystified》这本书，对我而言，不仅仅是一本学术著作，更像是一次思维的启蒙。我一直对生物学有着浓厚的兴趣，但每每深入研究，总会被那些复杂的物理化学原理所困扰，感觉自己像是站在一座宏伟大厦的门外，却找不到钥匙进入。然而，这本书恰恰成为了我手中的那把钥匙。作者以一种极其巧妙的方式，将生物物理学的各个分支融会贯通，并且以一种极其易懂的语言进行阐述。我尤其欣赏书中对生命过程中能量转换机制的细致描绘。从ATP合成的化学渗透，到光合作用的光能捕获，作者都用非常清晰的逻辑和生动的图例，将那些抽象的物理化学过程具象化，让我能够真正理解生命体是如何高效地利用能量来维持其生存和繁殖的。这本书不仅仅停留在理论层面，它还深入探讨了生物物理学在医学诊断和治疗中的实际应用，例如核磁共振成像（MRI）的物理原理，以及放射疗法中辐射生物学的基础。这种理论与实践的紧密结合，让我看到了生物物理学在解决现实世界问题中的巨大价值，极大地激发了我进一步学习的动力。

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不得不说，《Biophysics Demystified》这本书的内容，对我这个非生物物理专业背景的人来说，绝对是一次宝贵的学习经历。我一直以来都对生命科学领域充满兴趣，但每每遇到涉及物理学原理的讨论，总是感到力不从心。这本书恰好填补了我的知识空白，作者的叙述风格极其引人入胜，他能够将那些复杂的物理概念，通过清晰的逻辑链条和生动的比喻，变得易于理解。我特别欣赏书中对生物膜动力学的讲解，作者从分子层面详细解释了磷脂分子的运动、膜蛋白的嵌入和功能，以及这些动态过程如何影响细胞的整体行为。例如，作者在讲解脂筏和细胞通讯时，用非常直观的图示展示了脂筏的形成和信号分子的富集，让我对细胞膜的复杂性有了更深的认识。书中对生物大分子相互作用的物理学基础的深入阐述，也让我受益匪浅。作者通过对结合亲和力、配体结合动力学等概念的解释，让我看到了分子间的相互作用如何决定了生命过程的特异性和效率。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的塑造，让我学会用物理学的眼光去审视和理解生命现象。

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我必须诚实地说，《Biophysics Demystified》这本书的价值远超我的预期。作为一个对生命科学充满好奇但缺乏深厚物理背景的学习者，我常常在阅读相关文献时感到力不从心，尤其是在遇到涉及复杂物理模型和数学推导的章节时，更是感到望而却步。然而，这本书以一种极其友好和易懂的方式，将那些原本令人生畏的生物物理学概念，清晰地展现在我面前。作者的写作风格非常流畅，他能够将抽象的理论通过生动的比喻和精妙的图示，变得触手可及。我尤其欣赏书中关于生物分子结构与功能关系的讨论，作者深入浅出地解释了蛋白质的构象变化、DNA的螺旋结构等如何直接影响其在生命活动中的功能，并且强调了这些结构特征背后的物理学原理。例如，作者在讲解蛋白质折叠时，详细阐述了自由能、熵和焓在其中的作用，并用清晰的图表展示了折叠过程中的能量景观。这种将理论、模型和实际生物学现象相结合的叙述方式，极大地加深了我对生命体内部运行机制的理解。这本书不仅仅是一本教材，它更像是一位循循善诱的老师，引领我探索生命科学的奥秘。

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坦白说，在翻开《Biophysics Demystified》之前，我对生物物理学的理解仅限于一些零散的术语和模糊的印象，总觉得它是一门需要深厚物理和数学功底的学科，对于我这个非专业背景的人来说，学习起来会异常艰难。然而，这本书彻底颠覆了我的固有认知。作者展现出了一种非凡的教学才能，他能够将那些复杂到让人头疼的公式和模型，转化成易于理解的语言和直观的图像。我尤其欣赏书中对能量在生物系统中的作用的深入剖析，从ATP的水解到蛋白质折叠过程中的自由能变化，作者都做了详尽的阐述，并且清晰地展示了物理学原理是如何指导和解释这些生命活动的。书中关于热力学和动力学在生命过程中的应用的章节，更是让我大开眼界。它不仅解释了为什么生物分子能够以如此高的效率运行，还揭示了这些效率背后的物理限制。例如，作者在讲解酶促反应动力学时，通过对Michaelis-Menten方程的推导和解释，让我深刻理解了酶活性如何受到底物浓度和酶浓度的影响。这种将抽象理论与具体生物学现象相结合的叙述方式，让我能够更好地理解生物过程的本质，而不是仅仅停留在表面。这本书就像一把金钥匙，为我打开了通往生物物理学殿堂的大门，让我看到了一个充满逻辑和秩序的生命世界。

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这本《Biophysics Demystified》真是一次令人振奋的学习之旅，仿佛在迷雾重重的生化世界中点亮了一盏盏明灯。我一直对生命科学领域充满好奇，但那些错综复杂的分子机制和抽象的物理原理常常让我望而却步。这本书的出现，恰如其分地填补了我的知识空白，它并没有选择用晦涩难懂的术语堆砌，而是以一种极为清晰、循序渐进的方式，将那些看似高深莫测的生物物理学概念娓娓道来。我特别喜欢书中对每一个概念的详细解释，它不仅给出了定义，更重要的是深入剖析了其背后的逻辑和原理。例如，当书中开始讲解膜蛋白的跨膜运输时，我曾一度感到困惑，但作者通过形象的比喻和精妙的图示，将离子通道的开放与关闭、载体蛋白的构象变化等过程描绘得栩栩如生，让我豁然开朗。更让我惊喜的是，作者并没有止步于理论的阐述，而是巧妙地将这些理论与实际的生物学现象联系起来，让我看到了生物物理学在理解疾病发生、药物设计等方面的巨大潜力。书中对荧光共振能量转移（FRET）等先进技术的介绍，更是让我领略到现代生物物理学研究的魅力。总而言之，《Biophysics Demystified》不仅仅是一本教科书，它更像是一位经验丰富的向导，引领着我穿越生物物理学的丛林，发现了其中隐藏的无数奇迹，极大地激发了我进一步探索这个精彩领域的决心。

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不得不说，《Biophysics Demystified》给我带来了前所未有的阅读体验。我一直以来都觉得生物物理学是一门高高在上的学科，充满了各种复杂的数学模型和物理定律，学习起来门槛很高。但是，这本书完全打破了我的这种刻板印象。作者的叙述风格极其引人入胜，他能够将那些听起来很枯燥的公式和理论，通过妙趣横生的比喻和贴近生活的例子，变得生动形象，易于理解。我尤其喜欢书中关于生物力学部分的讲解，作者用非常直观的方式解释了细胞骨架如何支撑细胞结构，以及肌肉如何通过分子马达的协同作用产生力量。这些内容让我仿佛置身于微观的生物世界，亲眼见证着生命活动的奇妙景象。书中对生物膜的渗透压、细胞信号传导中的电信号等内容的深入浅出地讲解，更是让我对生命体的复杂性有了更深的认识。它不仅仅是知识的罗列，更是一种对生命奥秘的探索，让我看到了物理学原理在生命演化和维持过程中的关键作用。这本书的语言风格非常流畅，没有丝毫的堆砌感，读起来就像是在和一位知识渊博的朋友聊天，他耐心地为你解答每一个疑问，让你在轻松愉快的氛围中掌握知识。

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《Biophysics Demystified》这本书，对于我这个生物学门外汉来说，无疑是打开了一扇全新的大门。一直以来，我都很想了解生命现象背后的物理学原理，但苦于缺乏系统性的知识和恰当的学习材料。这本书的出现，恰如其分地满足了我的需求。作者的叙述风格极其生动活泼，他能够用非常形象的比喻和贴近生活的例子，将那些复杂的物理化学概念解释得通俗易懂。我特别欣赏书中对生物膜结构与功能的讲解，作者从分子层面解析了磷脂双分子层的形成机制，以及各种膜蛋白如何嵌入其中，并执行其特定的功能，例如离子通道的开放与关闭，细胞信号的识别与传递。这种从微观到宏观的逻辑梳理，让我对细胞膜这一生命体最重要的边界有了全新的认识。书中对扩散、渗透、电化学梯度等物理过程在细胞生理活动中的作用的深入阐述，更是让我看到了生命体内部的精妙协调和能量的有效利用。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的塑造，让我学会用物理学的眼光去审视生命，发现其中蕴含的普遍规律。

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我必须承认，《Biophysics Demystified》这本书的出现，彻底改变了我对生物物理学的看法。在此之前，我一直认为这是一门极其晦涩难懂的学科，充满了复杂的数学公式和物理模型，学习起来非常困难。然而，这本书的作者用一种令人惊叹的教学方式，将那些看似高不可攀的生物物理学概念，以一种极其清晰、逻辑严谨的方式呈现出来。我尤其喜欢书中对生物大分子动力学的讲解，作者不仅解释了蛋白质折叠、DNA复制等过程的能量学原理，还通过详细的案例分析，展示了这些动力学过程如何影响细胞的功能。这种从微观分子层面到宏观细胞行为的深入剖析，让我对生命体的复杂性和精妙性有了前所未有的认识。书中对生物能量学和统计力学在生命过程中的应用的讲解，更是让我看到了物理学原理如何精确地描述和预测生命系统的行为。例如，作者在讲解自由能和熵在蛋白质结合中的作用时，通过图示和数学推导，清晰地展示了这些物理概念是如何指导着分子间的相互作用。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维的启发，让我学会用物理学的视角去理解生命现象，为我今后的学习和研究打下了坚实的基础。

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《Biophysics Demystified》无疑是我近期阅读过的最令人印象深刻的一本书籍之一。作为一名对生物科学有着浓厚兴趣但缺乏专业知识的学习者，我常常在阅读相关文献时感到力不从心，尤其是在遇到涉及物理学原理的讨论时，更是感觉云里雾里。这本书的出现，极大地弥补了这一缺憾。作者以一种极其友好的姿态，将那些原本令人生畏的生物物理学概念，通过清晰的逻辑链条和生动的语言，逐一呈现在读者面前。我尤为赞赏书中对生物分子相互作用的物理学基础的阐述。例如，在讲解蛋白质-配体结合时，作者不仅详细解释了结合亲和力的概念，还深入探讨了范德华力、静电相互作用、氢键等微观作用力在其中扮演的角色，并通过图解展示了分子间的空间匹配和电荷分布如何影响结合的特异性。这种从微观层面到宏观现象的层层递进，让我对生命体内部的精妙运作有了更深刻的理解。此外，书中关于生物大分子的结构与功能的联系的讨论，也让我受益匪浅。作者通过对DNA双螺旋、蛋白质三维结构等经典例子的分析，展示了物理学原理如何决定了这些分子的形状，进而影响了它们在生命活动中的功能。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导，让我学会用物理学的视角去审视和理解生命现象，为我的进一步学习打下了坚实的基础。

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