伯克利物理学教程_(美) E. H. 威切曼著_9787111506683

本书阐述了量子力学的基本原理和概念，共包括9章：导论，量子物理学中物理量的量值，能级，光子，实物粒子，测不准原理，薛定谔方程，定态理论，基本粒子及其相互作用。作者在书中用了许多实验事实来说明量子物理学理论的根据，并特别着重于澄清对量子物理学的一些误解。

本书是《伯克利物理学教程》的第4卷，论述量子物理学，是为已学过前面几卷大部分内容的读者而写的入门书。因而本书的理想读者是理工科二年级学生。鉴于最近五十年来物理学的发展，目前把对量子现象的全面学习推迟到二年级以后，似乎是不合理的和不公正的。一本分量适当的入门书无疑应该反映这些发展的某些部分。
　　我不相信学习量子物理学比学习物理学其他部分在实质上会更困难。在物理学的每一个领域中，我们既遇到我们认为是简单而明了的现象，也遇到很难用定量方式说明的现象。当然，确曾有一个时期，所有量子现象被认为是非常神秘和错综复杂的。在最初探索这个领域的时期，物理学工作者确曾遇到一些真正的心理上的困难，这些困难一部分来自可以理解的偏爱于经典观点的成见，另一部分则来自于实验图像的不完整性。但是，对于今天的初学者，没有理由一定要重新制造这些同样的困难。现已确实知道，经典描述只是近似正确的，而且现在已可得到大批实验结果，来支持和阐明目前理论概念的各个方面。我坚信在已知的事实中，能够找到用初等方法处理起来既明确又足够简单，但又能阐明重要思想和原理的讨论题材。我不太相信，有指导地使学生去思考一系列选择得当的简单而又重要的物理事实时，他们还会感到量子现象比（例如）万有引力现象更神秘。
　　我写作本书的目的是提供有特征性的量子现象的例子，以使读者了解微观物理学中一些物理参量的典型数量级，并向他们介绍量子力学思想。我力图在我讨论的课题中包括对理解物理学来说特别重要的现象和问题。同时，我力图使讨论尽可能是初等的。我从微观物理学的各个领域选择了一些论题，但我并不想对这些领域中的任何一个提出详细而系统的说明。按照我的意见，这样的说明应留给三、四年级水平的课程。
　　本书对数学预备知识的要求适度。我只假定读者已学过微积分，包括常微分方程的初步介绍和一些矢量分析。为防止把注意力从物理问题转向技术性的数学问题，我已努力避免在这一阶段采用数学上有困难的论题。凡是要求了解一些特殊函数性质或偏微分方程理论中分离变量法的课题，我都完全未予讨论。关于代数，我已颇为遗憾地断定，不应假定读者熟悉矩阵理论，所以，我已避免了以矩阵理论作为数学工具的一些论题。
　　我并不认为，要实现教程这一部分的总目的，需要在课堂上讲授本书的所有材料。相反，在选择讨论题材方面，我想给教师留下相当多的自由。为了帮助教师安排课程，我在后面的“教学说明”中讨论了各章的具体目的，而且试图大致列出那些可以认为是必不可少的内容。除了在课堂上实际讲授的内容，本书还提供了一些阅读材料，我觉得这没有什么害处，因为总有一些学有余力的学生需要这些课堂之外的东西。

教学说明
　　本书内容分成九章。每一章分成许多连续编号的小节，每一小节大致对应于一个概念或一连串思想中的一步。正文中的公式、图和表，均以所在的或有关的节号编号。正文中个别论题的专门参考文献列在脚注中。物理数据表列在附录中。每章末列有一些问题供思考，认真的学生应做这些问题中的很大一部分。
　　我参考的原始论文、其他教科书以及一些基本的评论文章都可以在《科学美国人》中找到。我想对我的学生读者提几点忠告。如果只阅读教科书，你得到的将是一个扭曲的物理图像。教科书提供了一个有序、系统研究的框架，但它不可能反映物理学的丰富性和多样性背后的故事。例如，本书对实验步骤的描述就非常缺乏。为了鼓励学生开始熟悉文献，我列出了论文的出处，这些论文报导了原始的研究。我并不期望学生们能阅读这些论文的一小部分，但遇到感兴趣的课题时，我还是鼓励你去图书馆查找原始资源。你也许会发现其他令你感兴趣的论文，并且很快你就会成为一个具有良好阅读习惯的读者。不要尝试去阅读那些你显然不具备必要知识储备的论文。以你目前的知识储备，图书馆有大量的论文可供你阅读，尤其是实验方面的，但你应该有所选择。至于应该阅读哪些内容，教师会给你进一步的建议。只需要做少量的准备工作，便可以阅读《科学美国人》中基本的评论文章，在这一阶段这一点非常有用，你能了解到目前的实验以及目前有趣的课题。
　　单位问题在本书中并非争议之点。教师可随其所好使用厘米·克·秒制或米·千克·秒制（唯一有不同的地方是精细结构常数的表示式）。常数都用这两种单位制列出。实验结果用实用单位制表示。在理论的讨论中我常把式子写成无量纲的形式，其中根本不出现单位。
　　下面我想评介一下每一章的内容，说明我的意图，并指出如何取舍。在正文中有些材料明确地用“提高课题”标出。这些课题并不一定比所讨论的其他课题更高级，也不一定更困难。但它们是离开了本书的叙述主线的论题，因而可以完全略去而不会使其余内容难于理解。
　　第1章是一般性引论。其中讨论了量子物理的范围，评论了量子物理历史的某些方面。最重要的启示也许是这样一点，即量子物理适用于物理学中的所有部门，而不仅仅只与“微观”现象有关。在最简大纲中完全可以把第1章的大部分内容留作阅读作业，教师可把课堂讲授限于讨论第27～52小节中的材料，这些材料是与把普朗克常量引进物理学领域有关的。章末的问题不需要特别的预备知识，在最简大纲中所有问题都可以布置。
　　第2章是讲述微观物理中物理量的量值，其目的是让学生熟悉这些量值，发现物理常数的“自然”组合，并向学生说明如何在简单模型的基础上作简单的估计。我认为这些目的非常重要，因而本章，包括末尾的问题，值得仔细注意。在最简大纲中可以略去第47～57节。第3章是讲述能级，但不是关于能级发生的理论解释（这个解释放在第8章中）。采用这种有些独特的陈述次序，其理由是我想把所有需要一些微分方程知识的论题尽可能放到本书的后面。如果学生的预备知识足够，这一次序也可以改变。在第3章中我想给出能级系统和谱项图的现实例子，并说明如何根据自然界中存在能级系统这一经验事实推断出简单的结论。本章的一部分也可以留作阅读作业。一个应充分讨论的重点是寿命和能级宽度之间的联系（第14～26小节）。
　　第4章是论述光子的波动性和粒子性，提出了重要的实验事实，并引导读者按量子力学的思想去思考这些事实。我认为这一章不应删节。
　　第5章讨论所有实物粒子的波动性。这样，读过第4和第5章的学生就会认识到所有自然界中发现的实物粒子都有波动性，而且他对于这一简单实验事实的直接含义将有一些概念。他还会认识到粒子的波动性并不与我们关于宏观物理学的经验相矛盾及为什么是这样。
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