學(xué)量子力學(xué)要有什么(要學(xué)量子力學(xué),需要先學(xué)什么基礎(chǔ)呢?)

1.要學(xué)量子力學(xué),需要先學(xué)什么基礎(chǔ)呢?

對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，也許量子力學(xué)比相對(duì)論更為有用。

后者一般用于研究基本粒子的產(chǎn)生和相互轉(zhuǎn)化以及大尺度的時(shí)空結(jié)構(gòu)，但對(duì)于20世紀(jì)人類的生產(chǎn)生活，原子層次的世界顯得更為重要。30年代，量子力學(xué)用于固體物理，建立了凝聚態(tài)物理學(xué)，又用于分子物理，建立了量子化學(xué)。

在此之上，材料科學(xué)、激光技術(shù)、超導(dǎo)物理等學(xué)科蓬勃發(fā)展，為深刻影響20世紀(jì)人們生活方式的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、能源技術(shù)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。在20世紀(jì)上半期，量子力學(xué)深入到微觀世界，發(fā)展了原子核結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)理論，提出了關(guān)于原子核結(jié)構(gòu)的殼層模型和集體模型，研究了原子核的主要反應(yīng)如α、β、γ嬗變過(guò)程。

在天體物理中，必須要用到量子力學(xué)。對(duì)于那些密度很大的天體，如白矮星、中子星，當(dāng)核燃料耗盡時(shí)，恒星的引力將使它坍縮，高密度天體的的費(fèi)米溫度很高，比恒星實(shí)際溫度高得多，白矮星的電子氣兼并壓和中子星的中子兼并壓抗衡了引力，此時(shí)量子力學(xué)效應(yīng)對(duì)于星體的形成起了決定性的作用。

對(duì)于黑洞，其附近的狄拉克真空正負(fù)能級(jí)會(huì)發(fā)生交錯(cuò)，因此有些負(fù)能粒子將可能通過(guò)隧道效應(yīng)穿透禁區(qū)成為正能粒子，飛向遠(yuǎn)方。黑洞的量子力學(xué)效應(yīng)很有意義，值得研究。

盡管量子力學(xué)取得了巨大成功，但是由于相對(duì)于牛頓力學(xué)而言，量子力學(xué)與常識(shí)的決裂更為徹底，因此對(duì)于量子力學(xué)的基礎(chǔ)仍舊存在著許多爭(zhēng)論，正如玻爾所說(shuō)：“誰(shuí)不為量子力學(xué)震驚，誰(shuí)就不懂量子力學(xué)。”愛(ài)因斯坦和玻爾在20世紀(jì)上半期關(guān)于量子力學(xué)是否自恰與完備展開(kāi)了大討論，引發(fā)了一系列關(guān)于量子力學(xué)基礎(chǔ)的工作，如隱變量理論、貝爾定理、薛定諤貓態(tài)實(shí)驗(yàn)等，這些工作使得我們看到理解量子力學(xué)的艱難。

量子力學(xué)的應(yīng)用，一方面讓我們感覺(jué)到現(xiàn)實(shí)世界豐富多彩的離奇特性，另一方面反過(guò)來(lái)也促進(jìn)我們對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)的理解。20世紀(jì)下半期，量子力學(xué)在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上又煥發(fā)出了青春。

對(duì)超導(dǎo)本質(zhì)、真空的卡西米爾效應(yīng)、分?jǐn)?shù)與整數(shù)量子霍爾效應(yīng)、A-B效應(yīng)和幾何相因子、玻色-愛(ài)因斯坦凝聚和原子激光等的研究，極大地豐富了人們對(duì)物理世界的認(rèn)識(shí)，而對(duì)這些效應(yīng)和技術(shù)的研究，必將對(duì)21世紀(jì)的科學(xué)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義的影響。

2.求助

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：微積分、微分方程、數(shù)學(xué)場(chǎng)論、行列式、矩陣、線性代數(shù)、排列組合、概率論。

物理基礎(chǔ)：普通物理，原子物理，理論力學(xué)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)。

數(shù)學(xué)部分就是大學(xué)的數(shù)學(xué)書(shū)，比如四川大學(xué)編的物理類專用的《高等數(shù)學(xué)》三本等等。

物理部分推薦《費(fèi)曼物理學(xué)講義》三卷以及趙凱華主編的新概念物理學(xué)系列，或者就是大學(xué)物理書(shū)即可。

再補(bǔ)充幾點(diǎn)：

1）數(shù)學(xué)部分，《數(shù)學(xué)物理方法》中的偏微分方程的級(jí)數(shù)解法、泛函分析、復(fù)變函數(shù)等內(nèi)容也會(huì)用到；對(duì)易代數(shù)似乎沒(méi)有專門(mén)的數(shù)學(xué)書(shū)，就是在學(xué)量子力學(xué)時(shí)同步學(xué)習(xí)的；《群論》也很重要，但那是相當(dāng)高程度時(shí)才需要，現(xiàn)在先不必學(xué)。

2）物理部分，還要學(xué)會(huì)狹義相對(duì)論，較高程度的量子力學(xué)都是相對(duì)論性的，比如著名的狄拉克方程。

3）個(gè)人建議，立即就開(kāi)始自學(xué)量子力學(xué)，沒(méi)有人學(xué)一兩遍就學(xué)懂，通常都要反反復(fù)復(fù)好幾遍才能入門(mén)，所以，你現(xiàn)在就開(kāi)始第一遍的學(xué)習(xí)也沒(méi)多大關(guān)系，只是要做好思想準(zhǔn)備——會(huì)遇到許多困難，不少地方得暫時(shí)放一放，等待第N遍學(xué)習(xí)時(shí)再吃透它。在多遍研習(xí)量子力學(xué)的間隙將那些基礎(chǔ)補(bǔ)齊，我看是適宜的。