量子力学（少年版）

量子力学和相对论是二十世纪物理学的两大支柱。即使是对于大学物理系的师生和专业的物理学家来说，这两门学科也意味着高深的学问，很少有人宣称精通相对论或量子力学。如何让非物理专业的人们，尤其是少年朋友们，理解量子力学的基础知识是许多人的愿望。世界各地的学者为此做了一些非常有益的尝试，却鲜有特别的成功。本书重点放在介绍量子力学的思想和它的应用成就上。作者用小朋友都能听得懂的语言讲述量子力学，整本书读起来更像是故事而不是物理的专业教科书，是叙述一个事件，而不是冷冰冰地向人灌输高深的学问。作者确信许多人在阅读完本书能激发起以后深入了解量子力学的兴趣。

曹则贤，中国科学院物理研究所研究员。曾著：《薄膜物理》，Springer出版社；《至美无相》，中国科学技术大学出版社；《物理学咬文嚼字》，World Scientific出版社。

作者序之一

作者序之二

补充说明

第1章 引子

1.1宇宙如棋局

1.2绚丽的光谱

1.3黑体辐射——从电灯到光量子

1.4能量量子——光电效应与固体比热

1.5康普顿效应

1.6弗兰克-赫兹实验

1.7巴尔末老师的数字游戏

第2章 氢原子模型与旧量子力学

2.1原子结构

2.2氢原子的发光与电子跃迁

2.3原子的行星模型

2.4量子化方案

第3章 什么是量子

3.1quantum的字面意义

3.2基本单位的重要性

3.3连续与分立

3.4生活中的量子智慧

3.5能量也是分立的

第4章 谱线强度与矩阵力学

4.1克拉默斯的努力

4.2海森堡的半截子论文

4.3矩阵与矩阵力学

4.4费米的黄金规则

第5章 波动力学与薛定谔方程

5.1德布罗意的物质波

5.2薛定谔方程

5.3量子力学是本征值问题

5.4波动力学与矩阵力学的等价性

5.5氢原子问题薛定谔方程的解

5.6算符、波函数与希尔伯特空间

5.7波函数的几率诠释

5.8量子力学动力学与守恒量

第6章 自旋

6.1塞曼效应

6.2斯特恩-盖拉赫实验

6.3自己转的电子

6.4自旋与泡利矩阵

6.5粒子的自旋标签

6.6选择定则

6.7量子力学的代数

第7章 量子的眼睛看化学

7.1量子数的组合

7.2构建原则

7.3元素周期表

第8章 量子态

8.1定态薛定谔方程与能量本征态

8.2共同本征态

8.3费米子与玻色子

8.4光的单缝衍射与双缝干涉

8.5量子态叠加

8.6量子测量假说

8.7薛定谔的猫

8.8警惕线性思维

第9章 定态薛定谔方程的解

9.1一维无限深势阱

9.2一维谐振子

9.3一维周期势场

9.4二维无限深圆势阱

第10章 固体能带论与量子限域效应

10.1能带理论与固体导电行为

10.2量子限域效应与纳米技术

第11章 量子隧穿现象

11.1崂山道士与火车

11.2量子隧穿效应

11.3看见原子

11.4超导隧道效应

第12章 量子电子学与激光

12.1光的吸收与发射

12.2受激辐射

12.3激光

第13章 相对论量子力学

13.1狭义相对论

13.2相对论量子力学的尝试

13.3狄拉克方程

13.4自旋是内禀自由度

13.5反粒子与反物质

外篇 量子力学关键人物与事件

附录A 矩阵的数学

附录B 微分与偏微分

附录C 复数、复函数与复变函数

后记