量子菜根谭：现代量子理论专题分析（第3版） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　本书广泛深入地考察了现代量子理论的理论基础，归纳为30个专题。它们大多是些疑惑、困难、争论、流传错误的问题，也有部分前沿热点问题。范围涵括量子力学、高等量子力学、量子场论、量子统计、量子信息诸领域。鉴于现代量子理论已经成为当代物理学各分支学科的共同理论基础，并且正在成为当代自然科学各门学科的共同理论基础，更鉴于整个量子理论经常被一层迷惘甚至误解的“雾霾”所笼罩，朦朦胧胧,“能理解度”较差，因而实行不回避问题的认真考量十分必要和重要。
　　各讲叙述通常始于就事论事，继以分析提高，归于自然观和方法论，尽力得出一些经验教训。本书论述多关注物理内涵剖析，侧重见解分析评论，是一本有特色的辅助教材，为学过量子理论的学生、研究生、教师和研究工作者提供进一步思考的空间与启迪的线索。对广大科技工作者，它是一本有关自然观、方法论和量子理论内涵分析的有益的参考书。

内页插图

目录

第1讲Young氏双缝实验→广义Young氏双缝实验→Qubit
——“量子力学的心脏”
1.1Young氏双缝实验解释确实令人为难
1.2Young氏双缝实验解释常见的错误和缺点
1.3实验中电子究竟是怎样穿过双缝的?
1.4Young氏双缝实验的两个理论计算
1.5各种翻版的Young氏双缝实验，广义Young氏双缝实验
1.6高强度电子束入射的Young氏双缝实验
1.7分析与结论: 广义Qubit
第2讲无限深方阱粒子动量波函数的争论
——“量子力学的数学是错的”?！
2.1无限深方阱模型简单回顾
2.2Pauli和Landau的矛盾——基态动量波函数的不同解
2.3矛盾分析与结论
2.4设想实验的佐证
2.5产生问题的根源
［附注］Pauli 结果是Landau结果在a/→∞时的极限
第3讲自由定态球面波解的争论和中心场自然边条件的来由
——等式两边同除以零的后果！
3.1前言
3.2eikr/r是自由粒子定态球面波解吗？
3.3从此处奇性说开去（I）——中心场自然边条件的来由
3.4从此处奇性说开去（Ⅱ）——与δ函数有关的一些奇性运算
3.5δ函数不是严格意义上的函数，但它却是严格意义上的线性泛函数
3.6自由粒子定态球面波的正确解
第4讲量子测量的理论基础、广义测量
——量子测量理论几点注解(Ⅰ)
4.1前言
4.2量子测量基础——唯象模型分析
4.3量子测量分类
4.4局域测量——广义测量与POVM（正算符测度分解）
4.5Neumark定理
第5讲量子光学部分器件作用分析，测量导致退相干
——量子测量理论几点注解(Ⅱ)
5.1量子光学部分器件作用分析
5.2测量导致退相干模型（I）——von Neumann测量模型
5.3测量导致退相干模型（Ⅱ）——Kraus模型
5.4测量导致退相干模型(Ⅲ)——Neumann�睭epp�睠oleman�睰raus模型
第6讲量子测量中主观性与客观性的对立统一，小结
——量子测量理论几点注解(Ⅲ)
6.1引言
6.2预选择、后选择； 半透片
6.3Mach�瞆ehnder干涉仪，延迟选择
6.4Young氏双缝实验中的后选择
6.5预选择、后选择与相干性恢复
6.6不确定性关系争论简单小结
6.7量子测量解释现状简单小结
第7讲电子怎样从空间一个观测点运动到另一个观测点
——没有轨道的“轨道”
7.1电子怎样从空间一个观测点运动到另一个观测点
7.2Dirac、Pauli、Wheeler、Feynman 等人的回答
7.3量子自由运动随机性分析
第8讲电子与中子的旋量波函数
——不同于“两分量矢量”的“两分量旋量”
8.11/2自旋算符计算补充
8.2两个核子间非相对论性相互作用的唯象推导
8.3级联Stern�睪erlach装置对自旋态的分解与合成
8.4纯自旋算符Hamilton量求解
8.5中子干涉量度学（neutron�瞫pinor interferometry）
第9讲从量子Zeno佯谬到量子Zeno效应
——越看越烧不开的“量子水壶”
9.1量子Zeno佯谬成了量子Zeno效应
9.2量子Zeno效应存在的理论论证与分析
9.3量子 Zeno 效应的某些应用
9.4量子反Zeno效应——又成了“Zeno佯谬”
第10讲1/2自旋密度矩阵的Bloch球分解
——“可道”之“道”的含糊
10.1纯态与混态，两能级系统
10.21/2自旋单体密度矩阵的Bloch球表示
10.3混态概念的含糊性，与温度比较
第11讲“一次量子化”与“二次量子化”
——“无厘头”与不“无厘头”
11.1前言
11.2量子力学的建立——何必借助这个“无厘头”的一次量子化
11.3Maxwell场协变量子化——需要“鬼光子”的一次量子化
11.4“Schr�塪inger场”二次量子化——非相对论二次量子化
是逻辑结论,不“无厘头”
11.5自作用“Schr�塪inger场”二次量子化——再次不“无厘头”
11.6二次量子化方法评论
第12讲量子理论是线性的？！
——这是一个很大的误解
12.1前言
12.2通常Schr�塪inger方程给人的错觉
12.3误解之一——量子力学的线性性质具有终极性，
不可能建立非线性量子力学
12.4误解之二——量子理论是线性理论，必须并可以建立
非线性量子理论
12.5误解之三——Schr�塪inger方程“线性化”“导出” Pauli方程
12.6关于QT的“渐近自由态空间的量子态叠加原理”
12.7相互作用必定导致QT非线性
12.8无自旋Schr�塪inger方程经过所谓“线性化”能够 “导出”
含/2自旋的Pauli方程？！
12.9QT的困难并不来源于“QT的线性性质”
第13讲Schr�塪inger方程补充分析
——兼谈Schr�塪inger方程中“人造事物”的奇性
13.1前言
13.2单体定态解补充分析
13.3Schr�塪inger方程奇性再考察
13.4为什么力学运动的基本微分方程都是二阶的
第14讲能谱无界性与演化因果不可逆性的关联
——时间反演分析
14.1时间反演变换与时间反演对称性
14.2量子体系能谱必须有下界
14.3能谱无上界量子体系含时演化不存在因果颠倒的逆演化
14.4举例： 自由运动和中心场运动的因果可逆性分析
14.5反幺正变换与Dirac符号的局限性
第15讲可观测性、完备性与中心场塌缩
——三者的含义与关联
15.1力学量的可观测性与其算符本征函数族的完备性
15.2几个相关问题的分析
15.3力学量算符本征函数族完备性的几个定理
15.4C�睭定理的应用
15.5小结： 可观测性、完备性、波函数塌缩的关联分析
第16讲宏观量子现象与传统对应原理改进
——量子多体效应考量
16.1序言
16.2宏观量子现象对传统对应原理的否定——量子多体效应分析(Ⅰ)
16.3超冷全同雾状原子Bose�睧instein凝聚——量子多体效应分析(Ⅱ)
16.4超高密度介质简单估算——量子多体效应分析(Ⅲ)
16.5对应原理的正确提法
第17讲超冷全同原子Bose�睧instein凝聚体的Feshbach共振
——可爱的自由度
17.1序言
17.2低能共振散射
17.3超冷全同原子凝聚体Feshbach共振（Ⅰ）——基本理论
17.4超冷全同原子凝聚体Feshbach共振（Ⅱ）——多体效应
第18讲量子统计基础的一些考量
——量子统计只有一个公设吗？
18.1前言
18.2近独立全同粒子平衡态系综统计理论的基本公设
18.3两个公设的初步分析
18.4Pauli基本定理——证明与分析
第19讲位相算符与位相差算符
——取决于“算符指数”!
19.1算符指数与Atiyah�睸inger定理
19.2算符幺正分解与引入位相算符的可行性
19.3Boson与Fermion算符的位相算符和位相差算符
第20讲量子理论内在逻辑自洽性分析
——又一个常被忽视的基本问题
20.1前言
20.2NRQM内在逻辑自洽性分析
20.3RQM内在逻辑自洽性分析（Ⅰ）—— Klein�睪ordon方程作为单粒子
量子力学方程的缺陷
20.4RQM内在逻辑自洽性分析（Ⅱ）——Dirac方程作为单粒子量子力学
方程的缺陷
20.5QFT内在逻辑自洽性分析
20.6总结
第21讲Berry相位争论分析
——可积与不可积、动力学与几何
21.1前言
21.2关于Berry相位的争论
21.3“Berry相位本质”争论的澄清
21.4Berry相位几何本质的再澄清
21.5小结
第22讲传统量子绝热理论的不足与解决
——“后Berry”量子绝热理论
22.1前言
22.2传统量子绝热理论及存在的问题
22.3后Berry的绝热理论(Ⅰ)——绝热不变基
22.4后Berry的绝热理论(Ⅱ)——绝热不变基的变系数展开
22.5后Berry的绝热理论(Ⅲ)——例算与分析
22.6后Berry的绝热理论(Ⅳ)——与Berry相位的关联
第23讲光子描述
——光子有“坐标波函数”吗？
23.1前言
23.2光子有动量波函数
23.3光子没有坐标波函数
23.4光子角动量问题分析
23.5光子自由度问题
第24讲量子态叠加和纠缠与“定域物理实在论”的矛盾
——一论Einstein“定域实在论”
24.1Einstein“定域物理实在论”
24.2量子态叠加原理与“物理实在论”的矛盾
24.3量子纠缠与“物理实在论”的矛盾
24.4EPR“物理实在论” 与QT矛盾小结
第25讲Bell�睠HSH�睪HZ�睭ardy�睠abello空间关联非定域性研究路线述评
——二论Einstein“定域实在论”
25.1QT的空间非定域性
25.2EPR佯谬引起的Bell不等式路线
25.3CHSH不等式及其最大破坏
25.4GHZ定理
25.5Hardy论证
25.6Cabello论证
25.7Bell�睠HSH�睪HZ�睭ardy�睠abello路线评述(Ⅰ)
——Bell型空间非定域性本质
25.8Bell�睠HSH�睪HZ�睭ardy�睠abello路线评述(Ⅱ)
——理论路线简略评论
第26讲量子理论与相对论性定域因果律相互融洽吗
——三论Einstein“定域实在论”
26.1前言
26.2因果律与相对论性定域因果律
26.3与相对论性定域因果律矛盾的QT禀性——QT因果性分析（Ⅰ）
26.4塌缩—关联塌缩是因果关联吗——QT因果性分析（Ⅱ）
26.5Feynman公设路径分析——QT因果性分析（Ⅲ）
26.6QT的因果观——QT因果性分析（Ⅳ）
第27讲量子态Teleportation实验的历程与评论
——首次实验、评论、五代Teleportation
27.1Quantum Teleportation（量子态的超空间传送）方案
——第一代量子态超空间传送
27.2对首次实验的评论与改进
27.3Quantum�睸wapping——量子纠缠的超空间制造
——第二代量子态超空间传送
27.4Open�睤estination Teleportation——非定域存储的超空间传送
——第三代量子态超空间传送
27.5Two�睶ubit Composite System Teleportation——复合体系量子态的
超空间传送——第四代量子态超空间传送
27.6Satellite Quantum Teleportation——第五代量子态超空间传送
27.7量子态超空间传送的普遍理论方案
27.8量子态超空间传送的奇异性质
第28讲广义量子擦洗
——恢复与建立相干性技术
28.1前言
28.2不确定性关系和波包交叠——单粒子态的量子擦洗
28.3正交再分解——单粒子不同组分态的量子擦洗
28.4GHJW定理——混态的纠缠纯化与广义量子擦洗
28.5Swapping——遥控相干性恢复技术
28.6全同性原理应用——全同多粒子态的相干性恢复技术
第29讲论波粒二象性
——“大道归一,返璞归真”
29.1波粒二象性是微观粒子最基本的内禀性质
29.2此禀性是不确定性关系的物理根源
29.3此禀性是全同性原理的物理根源
29.4此禀性是保证二次量子化成功的充要条件
29.5此禀性是Feynman公设的物理基础
29.6此禀性必定导致QT的空间非定域性
29.7此禀性必定导致QT的纠缠叠加与或然性
第30讲现代量子理论中的雾霾与自然科学基本公设
——再论自然科学为“可道”之“道”
30.1引论——现代量子理论中的三重雾霾
30.2自然科学第一基本公设——“人为约定无效公设”
30.3自然科学第二基本公设——“自然无奇性公设”
30.4自然科学第三基本公设——“自然理性自洽公设”
附录A科学、物理学、量子力学(提纲)
A.1前言
A.2西方现代科学
A.3科学中的物理学
A.4物理学中的量子力学
附录B量子物理百年回顾（转录）
附录CEinstein的有神论与宗教观
附录D云门山石刻碑文
后记
内容索引

前言/序言

　　这次历时两年的全面修改，主要针对第3、4、6、7、11、12、13、14、15、16、17、18、20、26各讲。修订了附录A和附录B。删去了原来的23讲，因为它只涉及高量散射的教学研究。增加了第23、30两讲，添了个后记。
　　作者十分感激，在本书写作过程中一直得到中国科学技术大学潘建伟教授、北京计算技术研究所林海青教授和朱诗尧教授、维也纳原子研究所HelmutRauch教授、奥地利科学院AntonZeilinger教授、维也纳技术大学GeraldBadurek教授、北京计算物理研究所张信威教授、南京大学邢定鈺教授、中科院大学乔从丰教授，以及香港中文大学萧旭东教授的许多关心、支持和帮助。这极大促进了作者对本书的思考和改进。十分感谢中国科学技术大学近代物理系郁司夏教授，他应作者请求阅读了部分书稿，提出了宝贵意见；十分感谢香港科学技术大学孟国武教授、南京大学吴盛俊教授，他们提供的资料和讨论有助于本书的改进。
　　作者
　　2016年5月


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