量子化學科普書
《尋找薛定諤的貓》(云南出版社),此書翻譯奇爛,但內容相爭當,我至今覺得是最好的。
第一推進叢刊第四輯出了《新量子世界》,挺好!也是第一推進,有一本《原子中的幽靈》,是收錄了八十年代末的一個采訪論集,關于各類解釋的爭辯。稍為有點了解后讀這本,挺好。
廣東人民出版社支點叢刊有本《命運之神應置何方——透析量子熱學》,有點哲學味,過分簡略,不推薦首讀,但還是不錯。
《量子化學雜記》,惟一一本中國人寫的不錯的書,網上很容易找到電子版。
關于歷史發展的專業些的專著可以看《基本粒子化學學史》非常好。
以上都是普及書,難度與《果殼中的宇宙》差不多,公式少。
一些美國久負盛名的科普大作:《宇宙的琴弦》、《從1到無窮大》、《新量子世界》、《皇帝新腦》。
看科普書看再多仍是業余水平。專業一點的入門書可看《費恩曼化學學課件(第3卷)》,此課件可淺讀可深讀,數學專業中學生與老師都應當讀的。
費曼課件的淺顯版可以看《費曼講化學入門》量子物理學科普書籍,其中摘取了關于量子熱學的淺顯介紹。
量子熱學教科書(一)選書的建議
對于量子熱學最重要的是概念的清晰掌握,只有明白了量子熱學的方式體系和核心概念才能感覺的量子好神秘啊!就會在解題時不至于找不到北。真正的把握它的概念須要學習空間的知識和Dirac符號體系,又以前者最為重要。愚蒙覺得:
第一,優秀的量子熱學書的最重要的標準是:深入淺出的講解空間和大量篇幅,透徹的講授Dirac符號.
第二,應當明晰強調量子熱學的5到6條基本原理或假定。
第三,關鍵性的步驟或概念一定要強調。
下邊就以上原則剖析一下國外的流行教科書
(二)初量教材
1曾謹言《量子熱學簡史》
2周世洵《量子熱學》
3尹鴻鈞《量子熱學》
4蘇汝鏗《量子熱學》
首先,我想說得是國外沒有一本面向初等量子力學的教科書把概念說明白的,尤其,以清華的曾謹言先生《量子熱學簡史》為首,此書發行量巨大,我上專科時就是用它的。坦白說。它的錯誤極少,但這決不是好書的標準,對于Dirac符號就寫了兩頁,但是語焉不詳,關鍵地方幾乎沒有說。我想,即使PAM.Dirac蒞臨也恐怕看不太明白。:),至于曾老師的《量子熱學》第一。二卷,的確詳盡,不過缺點依然一樣,作為研究生教材,沒有完整的理論體系,當字典用到行,可以作參考書,不適宜當教材。
同濟的周世洵先生寫的《量子熱學》相比而言比曾謹言的強了不少,即使年代久了點,但講解較為透徹,步驟也詳盡點,。其實對付考研也不用與時俱進,老一點沒哪些問題。
交大的尹鴻鈞先生編的《量子熱學》是面向大專和研究生的教材,對于本科來說難了點,關于空間和Dirac符號都寫的比較多,但沒產生主線,比較可惜。另外編排有點亂,彩印太差,不知第二版(?)有無改進?我想假如更改一下使之完全面向初等量子力學倒也不錯。
同濟學院,蘇汝鏗先生的《量子熱學》在以上幾本書中算是最好了,講解很是透徹,覆蓋面也很廣。近來,我在書城見到了高教版的蘇先生的《量子熱學》,這本書包括研究生課的內容,對于Dirac符號倒也多說了一些,不過,仍不令人滿意,想借此書看懂量子熱學基本上也是做夢。
到目前為止我所看過的最好的初等或高等量子力學入門書是英國Cohen等人著的《》英文版,第一卷第一分冊有中譯本,張家莫,等譯。全書長度驚人,英語版的上下兩冊有半尺厚,不過看上去很爽,全書行文流暢,且有助于英語寫作的提升,呵呵。且正文與補充文章分列,初學者可以選擇閱讀,整個內容以初等量子開始,在第二章就詳細地,深入淺出的述說了量子力學的主要物理工具空間的知識和Dirac符號,注意:學懂量子熱學原理的最重要的工具。我想是:空間的形象化與Dirac符號的熟練運用。把原理與物理統一上去就基本明白了量子熱學。把這本書看懂《高量》就幾乎不用學了。
注:Cohen是個很厲害的化學學家,NOBELPRIZE獲得者,1997年與朱隸文等一起得獎,并且,他幾六年前錯過了一次得獎機會,不然就兩次了。
最后,我想補充的是想學明白量子熱學,看“初量”是沒有前途的,也是不可能的,由于初量基本不涉及空間的知識和Dirac符號體系。假如把看初量的精力花在一部優秀的高量書上會使你迅速把握其真諦。說實在的看書還是看精典原著最好。
我感覺空間的知識和Dirac符號并不是很具象也并不難懂,鑒于它們對于量子熱學的理解這么重要,希望教育部老師們重新更改專科生量子熱學的教學大綱,將其列入初量中,詳盡述說。
(三)高量教材
高量方面名著好多,大多是美國的。留傳的量子四大名著是:的,的,Pauli的,Dirac的。又以Dirac的《Theof》最有名,堪稱王者之聲。也是我唯一看過的一遍的。其中第四版有中譯本,陳咸亨譯,只有三百多頁,建議你們找一找,打印一下。書中的精華是(注:俺的想法,沒哪些權威性。)構建了量子化學的方式體系,統一了不同繪景,假象的方式敘述,指出了化學思想的產生過程。雖然看過了這本書我才感受到學習數學是為了更改它,更好的抒發這個宇宙的運動規律,趕超人類意識經驗的禁錮。哈哈,越扯越遠了。
另外知名的教材有:
朗道和著的《,Non-.》,
的《》有中譯本,
朗道的書,超級名著,打印了還沒看,很難的說,
席夫的量子熱學也是名著,講的很廣,中規中矩的,看之欲睡。
國外的高量教材其實比初量的強多了。例如,
北工大喀興林先生,著的《高等量子力學》,
同濟倪光炯先生,陳蘇卿先生專著的《高等量子力學》,
清華張啟仁先生的《量子熱學》,
清華曾謹言先生的《量子熱學》兩卷
楊澤森先生的《高等量子力學》
張永德先生的《量子熱學》,
徐在新先生的《高等量子力學》。等
下邊大約評價一下其中幾本,
喀興林先生著的《高等量子力學》,本人推許為中國第一高量教材,全書物理討論十分嚴謹,邏輯清晰無比,第一章和第二章分別討論空間與量子熱學的理論結構,更是將Dirac符號放在空間的物理基礎之上,進行嚴格剖析,幾乎將我對量子熱學概念的所有疑問都一掃而空,那個覺得真是奇爽無比!!喀先生是全省院校量子熱學研究會理事長,可見其在國外地位,真是名副雖然。假如要說缺點的話,我認為這本書更適宜作為化學研究生學習高量的第二次教材,而第一次學習時應選一本物理討論不這么嚴格的,可讀性較強的高量教材。之后,研讀喀先生的《高等量子力學》以全面梳理概念和體系。喀先生對于算符代數有很大發展,使全書看上去非常優美,為了追求方式和邏輯之間的統一,喀先生甚至沒有將費曼的路徑積分寫進書中,有點遺憾。不過,費曼以前寫過一本闡述路徑積分的著作并且淺顯易懂,你們可以直接看此書。
同濟倪光炯先生,陳蘇卿先生專著的《高等量子力學》,闡述較為前沿,用墨好省啊,限制了她的可讀性,說不準也是哥們道行不夠。該書的包含了大量現代量子熱學前沿課題,并對好多問題有自己獨到看法,是其很大優點。總體來說,不宜作為教科書自學。
徐在新先生的《高等量子力學》講解深入淺出,淺顯易懂,行文流暢,只是散射和相對論量子熱學方面有些不夠,總體而言,挺好的入門書籍,尤其是第一章(量子熱學的通常描述)講的極好,可迅速把握Dirac符號真諦。
楊澤森先生的《高等量子力學》,早就據說寫的無比復雜量子物理學科普書籍,尤其是散射一章,沒人看的懂。哥們原本不信,找來一看,果然名不虛傳。
曾謹言先生的《量子熱學》一二卷哥們前文說過了,不錯的工具書。
其他的書,我只是見過,沒看過,你們可以參考其他文章。例如,Fang的
(四)量子熱學的方式體系與基本概念簡述
重要概念:
一.空間
1.量子熱學中指出的態矢量是所謂的空間中的矢量,哪些是空間哪?相信線形空間你們都明白,空間就是在線形空間上加上內積運算,而且滿足完全性條件的內積空間。量子熱學所用的空間是復數域上的空間。
2.空間可以是有限維,無限維,連續或分立維,甚至是無理數維。
3.簡單說描述態矢的座標系就是所謂的假象,而描述態矢隨時間的演進就是繪景,例如說:薛定諤繪景,海森堡繪景,狄拉克繪景(互相作用)。不同的繪景在不同的假象中來抒發就產生了不同的等式,例如說,薛定諤繪景在座標假象中的敘述就是知名的等式。
同一態矢在不同假象中有不同的抒發,而且她們都是空間中的同一矢量,如同是歐幾里得空間中同一矢量在不同座標系中有不同的表示,不同的假象(座標系)之間存在假象(座標)變換。即所謂的么正變換。而熱學量在不同假象中是相像變換的關系。
4.所謂波函數,我發覺初量書都不分辨波函數和態矢的概念。而是混用之。以曾謹言的書為例,波函數Ψ(x)首先拿來表示機率幅,它的模方正比于出現的概率。所謂,機率幅是個重要概念,表示態矢在一個假象的一個基矢上的投影的值。(講到這兒,我才發覺還沒解釋基矢,~,無奈啊!!)機率幅的模方正比于熱學量取該態矢本征值的概率。而另一方面Ψ(x,t)又拿來表示態矢量,即等價與一個右矢,所以,座標假象中的一個本征矢用
Ψ(x,t)|x>來表示才更準確。原先學初量時我對此是有點迷糊的。
基矢就是一個或一組熱學量的共同本征矢,并使之正交歸一化。一個或一組熱學量所有的基矢即在希爾伯特空間中張成一個假象,淺顯點說就是一個座標系。熱學量是希爾伯特空間中的張量,通常是二階的,即為矩陣。
二.狄拉克符號
把希爾伯特空間一分為二,互為排比的空間,就是狄拉克符號的優點。
用右矢|α>表示態矢,左矢減去的平方根。
|β>+=是右矢,表示一個右矢,中取各值ai機率,與態矢量|Ψ>按A的歸一化本征矢量{|ai>}的展開式中|ai>的系數的復平方成反比,即與下式中ci的復平方成反比:
|Ψ>=∑|ai>cici=
波包的坍縮:處于|Ψ>態的系統,假如檢測化學量A得值ai則該系統檢測后步入A的本征態|ai>。
原理三.微觀系統的粒子在直角座標下位置算符X,正則動量P滿足對易關系:
[XiPj]=ih/2πδij
原理四.微觀狀態隨時間的變化規律是薛定諤多項式。
原理五.描寫全同粒子系統的態矢量,對于任意一對粒子的變換是對稱和反對稱的,即為:波骰子和費米子。反映了全同粒子的不可區分性。
所謂態疊加原理喀先生說得挺好,既要指出疊加態與與每位分立態的聯系,更要指出她們的區別。Dirac說:處于疊加態|Ψ>的系統,部份得處于|Ψ1>,部份的處于|Ψ2>……,
也可以說,處于疊加態|Ψ>的系統,既不是|Ψ1>態,也不是|Ψ2>態,……,是一個新態。
就是如此多內容了,以上都是理解量子熱學概念的物理工具和基本原理。