03.02 如何自學好量子力學?

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量子力學並不是很難學,至少學起來要比同為四大力學的《力學》不枯燥,比《電動力學》容易,比《熱力學與統計物理》……個人認為熱力學與統計物理的核心是量子統計,感覺這兩個要一起學,算是一個東西。

其實我們很早就接觸過量子力學,比如初中的化學,會讓我們背元素週期表,背各種元素都有什麼性質,比如氫很活潑,但氦就超級穩定,然後鋰、鈉、鉀又超級活潑,化學裡面還有化學鍵,倍比-定比定律等等。

化學的基礎是量子力學。

這些現象都是需要用到量子力學才能理解的,換句話說初中的化學就在給我們打下一個學習量子力學的概念和現象基礎。如果你在中學學化學的時候多問幾個為什麼,多問幾個如何理解,可能就會早早地接觸量子力學裡面的核心概念。

比如如何理解電子雲?如何理解化學裡面講的電子軌道……

化學課裡的這些疑問很難在高中難度的課程裡面徹底解決,但有了這些疑問,你可以先讀一些科學史的書籍或文章來了解一下相關背景。

我推薦傑拉德·霍爾頓的《中學物理教程》,其中的第五卷是專門講原子模型的,第六卷是講原子核的。如果這兩本書不好找的話,或者嫌這個書層次太淺,可以看趙凱華編的《新概念物理學》。

著名科學史家傑拉德·霍爾頓主編的美國高中物理教材,非常不錯。

國內物理系的量子力學教材大致分三個層次,首先會講一遍原子物理(或近代物理),本質上就是講一些概念和故事,數學用的不多。然後是四大力學中的量子力學,或初等量子力學,標準教科書是周士勳的量子力學,流傳較廣的書還有曾謹言的教科書。然後在此基礎上是研究生層次的高等量子力學。初量和高量都會用到較多數學,但高量佔的層次更高,會強調對稱性,表象變換等更基本、更高級的概念。

格里菲斯的《量子力學概論》是國外標準的初量教材。

一般而言,非物理系的同學學習量子力學這樣的課程剛開始的時候會感到有些懵逼,根據我的經驗,是他們物理基礎較薄弱造成的。所謂物理基礎就是你在普通物理上花了多少時間,在物理實驗上花了多少時間,非物理系同學在這方面距離物理系同學差距是比較大的。

這不完全是課時能夠體現出來的,因為有些問題,我可能會在不同課程上碰到幾次,在課下又思考過幾個來回才形成的概念,如果你感覺自己物理基礎不太好的話,最好把普通物理好好過一過,比如花時間把我剛剛提到的《新概念物理學》各卷仔細看一遍。

最後有個小竅門,就是手邊放一本數學手冊,一本物理字典(要大一點的),也許還有一個計算器(或Mathematica),碰到不太熟的概念就查查工具書,不太有把握的就推算幾步,這樣學習起來的效率會高一些。

為了防止在學習的過程中跑偏,最好找幾個可靠的朋友隨時請教。


物理思維


自學量子力學(量子場論),應該使用更加專業的教材。

首推三本書:

費曼物理學講義第三冊



the theoretical minimum quantum mechanics



student friendly quantum field theory

國內的書更加註重數學細節而忽略了背後的深刻物理。這三本書,高屋建瓴,將你代入大師的視野。

物理不是抄寫拉丁字母,不是數學遊戲,不是模型假設,而是一個一個生動而有趣的故事。現在的物理學所使用的符號推演體系大約在牛頓時代就已經使用,如果你更感興趣未來的物理學,不妨進入新的領域,一窺物理學的未來,那是一個全新的推演體系,一個更加適合描述微觀世界的符號語言體系。


在科學的道路上求索


你提到入門,那我暫時理解為小白,一點都不懂。

由於我們不是專業人士,我們想了解量子力學,顯然不應該提過高要求,因為我們的目的不是成為物理學家,我們的目的是瞭解這門學科,講的是啥,對於認識世界,有什麼幫助,就夠了。

恰好,我就是一個例子。我學的不是物理,我對物理學的學習,就到了高中終止。但是由於喜歡,平時看一些科普著作,就能理解看似玄奧的物理學內容背後的含義。

一般來說,優秀的科普著作,是專業人士寫的,但是他們都儘量忽略嚴密的論證過程,只把結果告訴你,而且會盡量舉一些形象的例子,幫助普通人理解它背後的深意。因此,直接看科普著作,就是非常好入門手段。

我會給你建議科普著作,但是我反對只看量子力學一方面。因為高等物理學是互相聯繫的,量子力學、宇宙學、相對論、粒子物理學等等,都有關係。

因此,我推薦《第一推動系列》叢書,它把大部分領域都囊括了,而且非常經典。

例如:時間簡史系列、讀懂量子力學四大經典、宇宙系列、千億個太陽等……

這是本人收藏的第一推動系列,如果有需要,可以回覆我。


另外,我還建議你看一下李永樂老師的視頻,在西瓜視頻搜索就行,他也講大量的科普知識,淺顯易懂,特別好!


東昇西落


量子力學自學是一件非常艱難的事情。因為量子力學中違反直覺的結論實在是太多了。自己自學的化很難搞懂到底是自己沒理解清楚還是這個地方就是這麼的反直覺。

不過如果實在沒有什麼辦法接觸到大學的正式量子力學課程。那麼我這裡有一些建議可以儘量幫忙少走一些彎路吧(不過依然十分困難。)

首先,挑一本正確的量子力學科普書,可以幫助你大致瞭解一些量子力學的發展史,同時讓你對接下來可能要學習哪些內容有一個準備。這裡推薦曹天元的《上帝擲骰子嗎?》這本書。算是同類型讀物中非常出眾的一本。

看完這本書之後,你可能發現自己學到了很多新鮮的詞彙。不過請小心,你真正的學習現在才開始。這時候可以找趙凱華老師的新概念物理學《量子物理》這本書。這本書是中文教程中寫得比較通俗易懂的一本。難度比正式的量子力學教材小,感覺是物理系的原子物理學與量子力學中的一本過渡讀物。照著這本書看,不一定要把所有地方都理解。因為以後還要在倒回來看。這時候找費曼物理學講義的第三捲來看。這兩本都有中文且相對簡單。同樣,先看,不一定要把所有地方都理解。

在看完這兩本書之後,嘗試找一些量子力學習題來做。做完對照答案,如果不會或者答錯了,就倒回去翻之前書中的相關章節。直到做對為止。

通過上面的步驟完成所有習題。這時候你的水平大概可以在普通物理系的量子力學考試上拿到一個合格的成績。不過這距離真正理解量子力學還有一些距離。

至於接下來怎麼走,我這裡先賣個關子。如果你真的做到了上一步,那到時候你自然知道接下來該學什麼了。總之,凡是還是看自己是不是能夠腳踏實地慢慢來呢。


低熵製造機


看來你對量子力學不太瞭解,量子力學只是個名稱,沒有龐大的體系可學,只需要弄懂量子的概念就已經入門了,剩下的就是去了解研究量子的歷史以及各個物理學家對量子研究的不同看法分歧,量子裡面的學問就是對量子糾纏和疊加的理解認識,量子力學的應用科學就是量子通訊,研究量子力學就是搞實驗完成量子通訊科技發展,就這麼簡單。


永動機45


看見沒什麼人回答,嘗試回答一下,拋磚引玉。

高等數學,線性代數

力學,分析力學,原子物理

數理方法

量子力學

正在看格里菲斯的《量子力學概論》,這個感覺不錯,但是要做題,還好有配套的課後習題書。


依舊老男孩NO10000


不自量力這個成語的意思就是不要自學量子力學……


哈哈欠為你違逆


忘記經典物理,從波粒二象性開始理解微觀世界,路徑是,現象-模型-理論-應用。

掌握數學方法,波函數-狀態-算符-量子化-狄拉克。

總之,一步一個腳印。


s去丁邛r


得使勁學吧


視頻薈萃


越不著邊的東西你越覺得對,就是量子力學。


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