量子力學：少年版

量子力學和相對論是二十世紀物理學的兩大支柱。即使是對於大學物理系的師生和專業的物理學家來説，這兩門學科也意味着高深的學問，很少有人宣稱精通相對論或量子力學。如何讓非物理專業的人們，尤其是少年朋友們，理解量子力學的基礎知識是許多人的願望。世界各地的學者為此做了一些非常有益的嘗試，卻鮮有特別的成功。本書重點放在介紹量子力學的思想和它的應用成就上。作者用小朋友都能聽得懂的語言講述量子力學，整本書讀起來更像是故事而不是物理的專業教科書，是敍述一個事件，而不是冷冰冰地向人灌輸高深的學問。作者確信許多人在閲讀完本書能激發起以後深入瞭解量子力學的興趣。

作者序之一

作者序之二

補充説明

第1章 引子

1.1宇宙如棋局

1.2絢麗的光譜

1.3黑體輻射——從電燈到光量子

1.4能量量子——光電效應與固體比熱

1.5康普頓效應

1.6弗蘭克-赫茲實驗

1.7巴爾末老師的數字遊戲

第2章 氫原子模型與舊量子力學

2.1原子結構

2.2氫原子的發光與電子躍遷

2.3原子的行星模型

2.4量子化方案

第3章 什麼是量子

3.1quantum的字面意義

3.2基本單位的重要性

3.3連續與分立

3.4生活中的量子智慧

3.5能量也是分立的

第4章 譜線強度與矩陣力學

4.1克拉默斯的努力

4.2海森堡的半截子論文

4.3矩陣與矩陣力學

4.4費米的黃金規則

第5章 波動力學與薛定諤方程

5.1德布羅意的物質波

5.2薛定諤方程

5.3量子力學是本徵值問題

5.4波動力學與矩陣力學的等價性

5.5氫原子問題薛定諤方程的解

5.6算符、波函數與希爾伯特空間

5.7波函數的幾率詮釋

5.8量子力學動力學與守恆量

第6章 自旋

6.1塞曼效應

6.2斯特恩-蓋拉赫實驗

6.3自己轉的電子

6.4自旋與泡利矩陣

6.5粒子的自旋標籤

6.6選擇定則

6.7量子力學的代數

第7章 量子的眼睛看化學

7.1量子數的組合

7.2構建原則

7.3元素週期表

第8章 量子態

8.1定態薛定諤方程與能量本徵態

8.2共同本徵態

8.3費米子與玻色子

8.4光的單縫衍射與雙縫干涉

8.5量子態疊加

8.6量子測量假説

8.7薛定諤的貓

8.8警惕線性思維

第9章 定態薛定諤方程的解

9.1一維無限深勢阱

9.2一維諧振子

9.3一維週期勢場

9.4二維無限深圓勢阱

第10章 固體能帶論與量子限域效應

10.1能帶理論與固體導電行為

10.2量子限域效應與納米技術

第11章 量子隧穿現象

11.1嶗山道士與火車

11.2量子隧穿效應

11.3看見原子

11.4超導隧道效應

第12章 量子電子學與激光

12.1光的吸收與發射

12.2受激輻射

12.3激光

第13章 相對論量子力學

13.1狹義相對論

13.2相對論量子力學的嘗試

13.3狄拉克方程

13.4自旋是內稟自由度

13.5反粒子與反物質

外篇 量子力學關鍵人物與事件

附錄A 矩陣的數學

附錄B 微分與偏微分

附錄C 複數、複函數與複變函數

後記

曹則賢，中國科學院物理研究所研究員。曾著：《薄膜物理》，Springer出版社；《至美無相》，中國科學技術大學出版社；《物理學咬文嚼字》，World Scientific出版社。