前言“萬事開頭難”,這句話非常適用于量子化學的初學者。由于你須要忽然面對這些違背直覺的、革命性的法則。因而對于初學者,量子熱學的學習方式與其他課程的學習方式很不一樣。許多初學者在學習技巧上的第一個誤區就在開始階段,錯誤地企圖用習慣了的精典圖象去“理解”量子內容。要曉得,量子熱學的基本出發點本就是反直覺的,它本來就難以在精典圖象下打造。重要的是這些量子公設和原理的內容本身,以及它們所給出的估算規則。對估算規則的把握尤其重要,它是劃分學習療效的基本標準。從某種意義上說,科學就是估算規則。本書的主要目的是為初學者提供一部精煉而有深度的量子熱學教材,力求以最快的節奏和最有效的方法奔向量子核心內容。這種“核心內容”主要取自作者過去為化學專業和非化學專業持續多年的基礎課教學中的量子內容,并有所引申和拓展。總結多年的教學實踐經驗,對初學者最有效的教學,就是朝著“會算”這個目標,奔向量子熱學主要核心內容------基本原理和估算規則。關于學習方式,須要反復指出的,就是動口算。無論是研習教材內容還是做題,都要動筆。并且這兒有一個至關重要的問題------學習所使用的材料。學習和估算的選料量子物理基礎思維導圖,應緊扣量子力學基本原理及其關鍵估算規則的應用。
重點就是這些物理上并不復雜,而且須要非乏味地用到量子原理及其關鍵估算規則的問題。讀者應把大量的時間放到那些以量子為核心的估算訓練上,這須要使用高質量的學習材料,而本書的目的就是提供這樣一份精煉的材料,幫助初學者實現高效率、有深度的學習。“深度”并非彰顯在復雜物理上,而在于精準、非乏味地應用量子規則,大多數時侯就彰顯在只有一兩步、兩三步的估算上。本書給出的”例題”和“問題”都按此標準設計或選擇,拿來鞏固或推進理解特定原理或估算規則及其應用。本書所有“例題”和“問題”都置于正文中,對“問題”的解答通常應借助它所在位置附近正文介紹的原理或估算規則。我們將在陌陌公眾號“我的量子”中發布本書的“問題”答案及其他答疑和教學材料。在本書的學習及教學過程中碰到問題的師生,也可使用該公眾號與作者直接交流。本書的合作作者是我助教團隊部分成員,她們曾于不同事期兼任我的助教。不久前統計了一下,在我多年的涉及量子內容的基礎課程教學中,不僅本書的合作者之外,還有數十人先后兼任過我的助教量子物理基礎思維導圖,我在此向她們致謝,謝謝她們為相關教學工作作出的貢獻。正是對過去多年積累的實際教學內容的不斷磨煉,才產生了本書主要內容。在本書寫作過程中,作者與清華學院段路明院士、徐勇院士、胡嘉仲副院長,中國科學技術學院郁司夏院士、趙博院士,王樹超博士、胡劍珅博士和研究生冷健、楊帆、曹周愷等進行了廣泛的討論,受益頗豐,在此一并表示謝謝。王向斌2023年4月于南京
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