时间:2023-12-01 10:08:07
序论:在您撰写量子力学重要概念时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
乍看,题目好象哲学的。不屑哲学,只谈物理。
大量研究表明,目前为止的实验已经给出物质世界准确信息,物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是,目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架——《量子力学》已经建成,剩下只是装修和美化了。
但经本文研究表明,《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚,往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈,实则以其昏昏使人昭昭!请看事实:
1.1 关于“量子化”根源问题。
微观世界“量子化”已被证实,人们已经公认。但接踵而来的就是“量子化”根源问题,又机制怎样?这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾,翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄!
就是说,《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈“量子”的“科学”。其结果只能使原子结构凭空量子化,量子化则成为无源之水,无本之木。这就是目前物理科学之现状!
可有人,例如一位量子力学教授辩论时说:“量子化是电子自身固有属性,阴极射线中的电子能量也是量子化的”。
虽然,这量子力学家利用了“微小量子”数学“极限”概念进行诡辩,显得很聪明,但却误了人类物理学前程!
不可否认的事实是:阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变,决不表现量子化!这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末,原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题,作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学,由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然,作为理论物理决不可以!本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的,并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。 1.2 理论与实践关系问题
既然凭空将电子能量量子化,就难免臆造之嫌,所以《量子力学》就下意识往实验上靠――“符合”试验。然而,既下意识就难免拙劣,请看事实:
世界着名理论物理第六册——《量子力学》(文献 [1]) 中着:“量子力学,可建立于数个基本假定上,大体上这些基本假定分属两大项……,两项的假定便构成一量子力学完整系统”。
这明确表明,量子力学就是建立在基本假定上的(种种猜测)。“科学学”研究还表明:任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学!然而量子力学家们却娓娓动听说:“量子力学是建立在实验基础上的科学”。这不是弥天大谎么?!
文献 [1] 在建立对易关系:
pq -qp = (?/i)E ――――――――― (1)
时说:“这是一基本假定”。并告诫人们:“不可懂”!就是说(1)式不能用任何数学——物理方法导出,即:不否认这是一种猜测。然而,(1)式就是昭着世界的“波动方程”的基础,也就是量子力学的理论基础。
所以确切地说,量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识!
研究表明,量子力学所谓实验基础,首先在于德布罗意“物质波”理论。认真研究表明,物质波究竟是什么?德布罗意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能说“建立在实验基础上”呢?!
研究表明,量子力学的实际过程是:德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象(猜测)(以下证明),提出“物质波”概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象(猜测)(以下证明),提出“波函数”(Ψ)概念,并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即(1)式上,便铸成了着名的“波动方程” ——量子力学的理论基础:
(h2/2m)2Ψ + (E-V)Ψ = 0 ――――― (2)
由于量子力学凭空引进“波函数Ψ”,实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。
1.3 量子力学诡辩伦理
1.3.1 关于理论基础诡辩
以上及以下讨论都证明,量子力学是,由于缺乏了解,错误地估计了试验(以下严格证明),用了错误的基本假定(不能由任何合理方法导出)而形成的,错误理论。然而量子力学家们却口口声声:“量子力学是建立在实验基础上地科学”。这分明是在诡辩,再加上社会意识,量子力学又具备了狡辩能力。 1.3.2 关于物质波的狡辩
对于“物质波”概念,量子力学 [1] 应用了三个基本假定:其一假定“对易关系”即(1)式,由此构成量子力学骨架;其二假定“测不准原理”,由此编造了电子“几率云”图像;其三假定“波粒互补原理”,这种原理本身就是一种诡辩,因为“波粒二象性”问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出“波函数Ψ”并强加给电子。经如此之假定,电子便具备了神奇性质——量子力学家们的主观意识。
然而“波函数”的物理意义究竟是什么?量子力学家们着实应向人们交代清楚,遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义,量子力学家们也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。这分明是狡辩理论!
如果需要,量子力学(文献 [1])首先拿出:
2πa=n ―――――――――――――― (3)
很明显式中 2πa是粒子中心轨迹。于是说,物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者,但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法,言(3) 式系近代物理概念,对此不能用经典概念理解。于是又出现:
1.3.3 关于“经典”与“近代”狡辩
量子力学经常炫耀是近代科学理论,已经超脱经典,又不时贬低经典理论。
然而,以下讨论完全证明:量子力学除了主观臆造因素外,完全没有离开经典物理一步,也未超出经典物理一点,就连波函数 Ψ 的表达式(无例外)也完全是经典数学和经典力学关系式,并且以下用不可否认的事实——量子力学所犯经典错误,表明量子力学连经典理论也不通。所以,量子力学所谓超脱经典,正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说,量子力学不仅超脱经典,而且也超脱科学! 1.3.4 量子力学方法论狡辩
确切说,量子力学不能给波函数 Ψ 做出完整的真实物理学定义,但在理论中却轮番使用: ①波函数 Ψ 表示粒子中心轨迹波动;②波函数 Ψ 表示粒子出现几率;③波函数 Ψ 表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念,又可各取所需,自然一切物理问题都“迎刃而解”了。
然而,量子力学同时又“有权”轮番否定这三种概念。但却不是自我否定,而是另一种需要——否定其它理论,其中包括真理。要指出的是,量子力学轮番使用三种概念,又轮番否定这三种概念,并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念,这是卖矛又卖盾的故事,连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多,这叫认识方法狡辩。
似这样,在哲学面前,用“建立在实验基础上”量子力学可以蒙混过关;其它科学由于研究任务不同,不会关心“量子化”根源,又由“领地”限制也无权过问波函数的真实意义;量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是,量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威!
1.4 关于“符合”试验问题
以下将证明,量子力学所谓符合实验,实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测(以下揭示),并美其名曰“符合”试验。其实,对实验的真实物理过程并不清楚,又何谈相符呢?请看事实:
基于玻尔理论的成功,量子力学作两项重要推广。 心理学原因,人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误,请看:
1.4.1 量子力学推广(一)
由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近,于是量子力学推广为:
试验电离能 = 原子真实能级 ―――――――――― (4)
将该式推广到多电子原子中显然很省力气,但这是严重错误。请看氦原子事实:
试验(文献[1])测得氦原子两个电离能,这里分别用 E1,E2 表示为:
E1= 1.80(Rhc) = 24.58(ev) ―――――――― (5)
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――――― (6)
量子力学[1]认为这就是氦原子的两个真实能级。
若用 E玻 表示类氢氦离子基态能玻尔理论值,则
E玻 = 54.42(ev) ――――――――――――― (7)
显然下式成立:
E2 = E1+ E玻 ―――――――――――――― (8)
该式明确表明 E2 不是氦原子的真实能级,因为其中包含有 E1 ,即第一电离能。
那么,实验值 E2 即(8)式表示什么物理内容呢?
研究表明:要使氦原子第二电子电离,仪器必先付出能量 E1=24.58(ev) 先使第一电子电离,这好比代价,氦原子于是变成类氢氦离子,其基态能为 E玻=54.42(ev)。要使它电离,仪器必须再付出与 E玻 相等的能量,才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为 E2=E1+E玻,这就是氦原子电离实验真实过程,由此不难结论:
1.4.2 据电离实验本文结论
电离实验结论一:氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。
电离实验结论二:目前电离能实验值 ≠ 原子真实能级。
电离实验结论三:所有元素最低能级皆为其类氢离子能级,不存在比这更低的能级。 然而量子力学(文献[1]、[3])却竞相用“微扰法”、“变分法”乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的“能级”E2 :
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――― (9)
关键词: 量子力学 教学方法改革 创新思维
量子力学是研究微观粒子运动规律的科学,自诞生以来它就成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的吸收与发射、超导等物理现象。作为物理学专业的专业理论课,量子力学在物理学专业中具有极其重要的地位。现代物理学的各个分支,如高能物理、固体物理、核物理、天体物理和激光物理等都是以量子力学为基础,并且已经渗透到化学和生物学等其他学科。同时量子理论还具有巨大的实用价值,半导体器件和材料、激光技术、原子能技术和超导材料等都是以量子力学原理为基础的。
通过对量子力学的学习,学生可以掌握现代科学技术最重要的基础理论,还可以提高科学素质和思想素质,但是量子力学中的概念和解决问题的方法与经典物理有着本质的不同。学生普遍反映量子力学抽象、枯燥、难理解、抓不住重点,学习起来非常困难。针对以上问题,我对教学进行了思考和探讨,采用了一些切实可行的措施,提高了学生的学习兴趣,使学生更好地掌握了量子力学知识,同时培养了学生的创新思维。
一、教学过程中存在的问题
在量子力学的教学过程中,我发现以下几个问题。
1.量子力学是一门十分抽象的课程,其中许多概念、原理都不好理解,并且量子力学从概念到解决问题的方法跟经典物理有着根本性的区别,但是很多学生习惯性地用经典的思想去理解量子力学,这样就不自觉地增加了难度。比如“波粒二象性”,经典物理认为波动性和粒子性是互不相关的、相互独立的,而量子力学认为波动性和粒子性是微观粒子同时具备的两种属性。
2.学习量子力学,数学知识是必不可少的。量子力学中有着繁杂的数学知识,例如,数学分析中的微积分,代数学中的矩阵论,数学物理方程的微分方程,复变函数,等等。在教学过程中发现,不少学生对已学过的数学知识掌握得不是很牢固,在推导公式的过程中忘记了公式所描述的物理内涵,影响了对量子力学知识的理解。
3.由于量子力学的课时紧张,教学过程中采用了传统的教学模式,由教师到学生的“单向传授”的教学形式。学生失去了主体地位,只能被动地接受知识,学习的兴趣和积极性不高,导致教学效率降低。
二、量子力学的教学方法改革
1.采用多种教学手段相结合的教学模式。由于量子力学的内容抽象难懂,又是建立在一系列基本假定的基础之上,不少学生很难接受,甚至认为这门课程没有用处。在量子力学的教学过程中,由单一的教师讲授过渡到板书、录像、课件、演示实验等各种手段相结合的教学模式,将图、文、声、像等信息有机地组合在一起,形象、直观、生动,容易激发学生的学习兴趣。同时,通过网络技术,学生可以享受到本校的教学资源,还可以突破空间的限制,享受到全国高水平的教学资源,从而丰富学生的资料库,也为各学校的师生讨论交流提供一个很好的平台。
随着科学技术的迅速发展,知识更新非常快。在教学中,教师应及时将与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入教学中,介绍与量子力学密切相关的课题,阐明科学技术中所蕴含的量子力学原理。如我们在讲解一维无限深势阱时,将其与半导体量子阱和超晶格这一科学前沿相联系;在讲解隧道效应时,将其与扫描隧道显微镜相联系,进而介绍扫描探针操纵单个原子的实验。同时在教学中,我们理论联系实际,多介绍量子力学知识与材料科学、生命科学、环境科学等其他学科之间的密切联系,重点介绍在材料科学中的广泛应用,包括新材料设计、开发新材料、材料成分和结构分析技术等。通过这种方式,学生对这一部分的知识有了直观的认识,从而不再感到量子力学的学习枯燥无味,同时也提高了接受新知识、学习新知识的意识和能力。
2.结合数学知识,把物理情境的建立作为教学的重点。量子力学可以说无处不数学,这门学科对高级数学语言的成功运用,正是它高深与完美的体现。数学虽然加深了物理问题的难度,却维护了理论的严谨性和科学性。当然这不是要求老师从头到尾、长篇冗重地推演计算,合理地修剪枝杈既能让学生抓住重点,又免使学生感到量子力学只是数学公式的推导。对于学习量子力学的同学,可以着重于对物理概念的剖析和物理图像的描绘,绕过数学分析难点,通过简化模型、对称性考虑、极限情形和特例、量纲分析、数量级估计、概念延拓对比等得出结论。定量分析尽量只用简单的高数和微积分、常见的常微分方程,对复杂的数学推导可以不做讲解,只对少数优秀生或感兴趣的同学个别辅导。例如,在求解本征方程时,只介绍动量、定轴转子能量本征值的求解;对无限深势阱情况,薛定谔方程可类比普通物理中的简谐振动方程;对氢原子和谐振子的能量本征值问题,只重点介绍思路、方法和结论,不作详细推导。
3.充分应用类比法,讲述量子力学。经典力学是量子力学的极限情况,在教授过程中,应尽可能找到“经典”对应,应用类比方法讲述量子力学中抽象的概念和物理图像,有助于正确理解量子力学的物理图像。用光的单缝、双缝衍射、干涉说明光的波动性,用光电效应、康普顿散射说明光的粒子性,运用这种方法有利于学生掌握光的波粒二象性。在将量子力学与经典力学类比的同时,还要清楚量子力学与经典力学在观念、概念和方法上的区别。例如,经典力学用位矢、速度描述物体的状态,而量子力学用波函数描述系统状态;经典力学用牛顿第二定律描述状态变化,量子力学用薛定谔方程描述状态的变化。另外对于量子力学中的波粒二象性、态迭加原理、统计原理等都要与经典力学中的相关概念区分开来,类比说明,阐明清楚其真正内涵。
4.改变传统教学模式,采用以学生为主体的教学模式。量子力学的现代教学多以“教师讲授”为主,同时配合多媒体课件辅助教学,教学模式较传统教学有所变化,多媒体课件教学虽然能够在一定程度上激发学生的学习兴趣,但仍然是“填鸭式”的教学法,没能真正地改变传统教学的弊端。因此在教学过程中,要避免课堂成为教师的一言堂,鼓励学生提问,激发学生的逆向思维和非规范性思维等,通过创设问题情境使师生互动起来,提高学生学习量子力学的积极性,加深学生对这门课程的理解。还要组织学生开展相关课题讨论,引导学生自主能动地思考,激发学生的学习兴趣。
三、结语
“量子力学”是物理类专业基础课程中教学的难点和重点,建立新的教学模式,有利于学生学习、理解和掌握这门课程。
参考文献:
[1]曾谨言.量子力学[M].科学出版社,1997.
[2]周世勋.量子力学教程[M].高等教育出版社,1979.
[3]胡响明.浅谈量子概念的理解[J].高等函授学报(自然科学版),2004,(2):29.
关键词:量子力学;教学改革;物理思想
作者简介:王永强(1980-),男,山西河曲人,郑州轻工业学院技术物理系,讲师。(河南?郑州?450002)
基金项目:本文系郑州轻工业学院第九批教学改革项目“《量子力学》课程体系与教学内容的综合改革和实践”资助的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0070-02
“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一,已经成为物理学专业及部分工科专业最重要的基础课程之一,是学习“固体物理”、“材料科学”、“材料物理与化学”和“激光原理”等课程的重要基础。通过这门课程的学习,学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论,具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。同时,这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意义。然而,“量子力学”本身是一门非常抽象的课程,众多学生谈“量子”色变,教学效果可想而知。如何激发学生学习本课程的热情,充分调动学生的积极性和主动性,提高量子力学的教学水平和教学质量,已经成为摆在教师面前的重要课题。近年来,笔者在借鉴前人经验的基础上,结合郑州轻工业学院(以下简称“我校”)教学实际,在“量子力学”的教学内容和教学方法方面做了一些有益的改革尝试,取得了较好的效果。
一、“量子力学”教学内容的改革
量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远,尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同,但它们之间又不无关联,许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。因此,在“量子力学”教学中,一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识,另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像,这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外,这门课程理论性较强,众多学生陷于烦琐的数学推导之中,导致学习兴趣缺失。针对以上教学中发现的问题,笔者对“量子力学”课程的教学内容作了一些有益的调整。
1.理清脉络,强化知识背景
从经典物理所面临的困难出发,到半经典半量子理论的形成,最终到量子理论的建立,对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析,特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解,弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的,还存在哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深刻了解,有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别,加深他们对这些基本概念和基本理论的理解;另一方面,可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解,有助于培养学生的创新意识及科学素养。比如:对于玻尔理论,由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释,学生往往会觉得不可思议,难以理解。为此,在讲解这部分内容时,很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景,告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念,且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握,之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。为了解决这些问题,玻尔理论才应运而生。在用量子力学求解氢原子定态波函数时,还可以通过定态波函数的概率分布图,向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的,只是电子出现几率比较大的区域。通过这样讲述,学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用,而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。
2.重在物理思想,压缩数学推导
在物理学研究中,数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具,教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此,在教学过程中,教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授,把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容,在教学中刻意忽略具体数学推导过程,着重于使学生掌握其中的思想方法。例如:在一维线性谐振子问题的教学中,对于数学方面的问题,只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可,重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样,学生就不会感到枯燥无味,而能始终保持较高的学习热情。
二、教学方法改革
传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”,使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位,极大地压制了学生学习的主观能动性,十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且,“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强,物理图像不够直观,一味采取灌输式教学,学生势必感到枯燥,甚至厌烦。长期以往,学习积极性必然受挫,学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣,激发其学习的积极性,培养其科学探索精神及创新能力,笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。
1.发挥学生主体作用
除却必要的教学内容讲解外,每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景,引导学生进行研究讨论,或者针对已讲授内容,使学生对已学内容进行复习、总结、辨析,以加深理解;或者针对未讲授内容,激发学生学习新知识的兴趣(比如,在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”),[1]这样学生就会积极地预习下节内容;或者选择一些有代表性的习题,让学生提出不同的解决办法,培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题,积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决,培养学生的科学探索精神。此外,还可使学生自由组合,挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文,这一方面激发学生的自主学习积极性,另一方面使其接受初步的科研训练,一举两得。
2.注重构建物理图像
在实际教学中着重注意物理图像的构建,使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象,从而形成深刻的记忆和理解。例如:借助电子束衍射实验,通过三个不同的实验过程(强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光),即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像;借助电子束衍射实验图像,再以光波类比电子波,即可凝练出波函数的统计解释;[2]借助电子双缝衍射实验图像,可使学生更易接受和理解态叠加原理;借助解析几何中的坐标系,可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别,但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念,可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论,同时,也可使学生掌握这种物理图像的构建能力,对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。
三、教学手段和考核方式改革
1.课程教学采用多种先进的教学方式
如安排小组讨论课,对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论,再是小组间辩论,最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。例如,在讲到微观粒子的波函数时,有的学生认为是全部粒子组成波函数,有的学生认为是经典物理学的波。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望,从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解,直至最后充分理解这些内容。另外课程作业布置小论文,邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。
2.坚持研究型教学方式[3]
把课程教学和科研相结合,在教学过程中针对教学内容,吸取科研中的研究成果,通过结合最新的科研动态,向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。在量子力学诞生后,作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础,量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如:基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础;量子力学在通信和纳米技术中的应用;量子理论在生物学中的应用;量子力学与正在研究的量子计算机的关系等,在教学中适当地穿插这些知识,扩大学生的知识面,消除学生对量子力学的片面认识,提高学生学习兴趣和主动性。
3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合
量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在19世纪末至20世纪初,经典物理学晴空万里,然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论,让经典物理学陷入危机四伏的境地。1900年,德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念,成功地解释了黑体辐射现象,量子概念诞生。1905年,爱因斯坦进一步完善了量子化观念,指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的(普朗克假设),而且在物质相互作用中也是不连续的。1913年,玻尔将量子化概念引入到原子中,成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限,给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。1924年,德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性,开始与经典理论分庭抗礼。[4]和学生一起重温量子力学史的发展之路,在教学过程中展现量子力学数学形式之美,使学生在科学海洋中得到美的享受,从精神上熏陶他们的创新精神。
4.考试方式改革
在本课程的教学中采用了教考分离,通过小考题的形式复习章节内容,根据学生的实际水平适当辅导答疑,注重学生对量子力学基础知识理解的考核。对于评价系统的建立,其中平时成绩(包括作业、讨论、综合表现等)占30%,期末考试占70%。从实施的效果来看,督促了学生的学习,收到了较好的效果,受到学生的欢迎。
四、结论
通过近年来的改革尝试,我校的“量子力学”教学水平稳步提高,加速了专业建设。2009年,我校“量子力学”被评为校级精品课程,教学改革成果初现。然而,关于这门课程的教学仍存在不少问题,如教学手段单一、与生产实践结合不够紧密等等,这些都需要教师在今后教学中进一步改进。
参考文献:
[1]周世勋.量子力学教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]吕增建.从量子力学的建立看类比思维的创新作用[J].力学与实践,
2009,(4).
量子力学是近代物理的两大支柱之一,它的建立是20世纪划时代的成就之一,可以毫不夸张地说没有量子力学的建立,就没有人类的现代物质文明[1]。大批优秀的物理学家对原子物理的深入研究打开了量子力学的大门,这一人类新的认知很快延伸并运用到很多物理学领域,并且,导致了很多物理分支的诞生,如:核物理、粒子物理、凝聚态物理和激光物理等[2]。量子力学在近代物理中的地位如此之重,所以成为物理专业学生最重要的课程之一。但在实际教学过程中,学生普遍感到量子力学太过抽象、难以掌握。如何改革教学内容,将量子力学的基本观点由浅入深,使学生易于理解;如何改革教学手段,培养学生兴趣,使学生由被动学习变为主动学习。这是量子力学教学中遇到的主要问题。作者从几年的教学中摸索到一些经验,供大家参考。
一、教学内容和方法的改革
传统的本科量子力学教学一般包括了三大部分:第一部分是关于粒子的波粒二象性,正是因为微观粒子同时具有波动性和粒子性,才造成了一些牛顿力学无法解释的新现象,例如测不准关系、量子隧道效应等等;第二部分是介绍量子力学的基本原理,这部分是量子力学的核心内容,如波函数的统计解释、态叠加原理、电子自旋等;第三部分是量子力学的一些应用,如定态薛定谔方程的求解,微扰方法。以上三个部分相互联系构成了量子力学的整体框架[3]。随着量子力学的进一步发展,产生了很多新的现象和成果。例如量子通讯、量子计算机等等。许多学生对量子力学的兴趣就是从这些点点滴滴的新成果中得到的。如果我们仍按传统的内容授课,学生学完了这门课程发现感兴趣的那点东西完全没有接触到,就会对所学的量子力学感到怀疑,而且极大地挫伤了学习自然科学的兴趣。所以作者建议在教学过程中适当添加一些量子力学的新成果和新现象,来激发学生的学习兴趣[4]。在教学方法上也应该按照量子力学的特点有所改革。由于量子力学的许多观点和经典力学完全不同,如果我们还是按照经典力学的方法来讲,就会引起学生思维上的混乱,所以建议从一开始就建立全新的量子观点。例如轨道是一经典概念,在讲授玻尔的氢原子模型时仍然采用了轨道的概念,但在讲到后面又说轨道的概念是不对的,这样学生就会怀疑老师讲错误的内容教给了他们,形成逻辑上的混乱。我们应该从一开始就建立量子的观点,淡化轨道的概念,这样学生更容易接受。
二、重视绪论课的教学
兴趣是最好的老师。作为量子力学课程的第一节课,绪论课的讲授效果对学生学习量子力学的兴趣影响很大,所以绪论课直接影响到学生对学习量子力学这门课程的态度。当然很多学生非常重视这门课程,但学这门课的主要目的是为将来参加研究生入学考试,仅仅只是在行动上重视,而没有从思想上重视起来。如何使这部分学生从被动的学习量子力学变为主动地学习,这就要从第一节课开始培养。在上绪论课时作者主要通过以下几点来抓住学生的兴趣。首先列举早期与量子力学相关的诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖得主历来都是万众瞩目的人物,学生当然也会有所关心,而且这些诺贝尔奖获得者的主要工作在量子力学这门课程中都会一一介绍,这样一方面通过举例子的方法强调了量子力学在自然科学中的重要地位,另一方面为学生探索什么样的工作才可以拿到诺贝尔奖留下悬念。抓住学生兴趣的第二个主要方法是列举一些量子力学中奇特的现象,激发学生探索奥秘的动力,例如波粒二象性带来的“穿墙术”、量子通讯、如何测量太阳表面温度等等,这些都很能激发学生学习量子力学的兴趣。综上所述,绪论课的教学在整个教学过程中至关重要,是引导学生打开量子力学广阔天地的一把钥匙。
三、重视物理学史的引入
随着量子力学学习的深入,学生会接触到越来越多的数学公式以及数学物理方法的内容,虽然学生会对量子力学的博大精深以及人类认知能力惊叹不已,但在学习过程中感觉越来越枯燥乏味。并且,学生学习量子力学的兴趣和信息在这个时候受到很大的考验,想要把丰硕的量子力学成果以及博大精深的内涵传达给学生,就得在适当的时候增加学生的学习兴趣。实际上,很多学生对量子力学的发展史有很浓厚的兴趣,甚至成为学生闲聊的素材,因此,在适当的时候讲述量子力学发展史可以增加学生学习量子力学的学习兴趣和热情。在讲授过程中,可以结合教学内容,融入量子力学发展史中的名人逸事和照片,如:索尔维会议上的大量有趣争论和物理学界智慧之脑的“明星照”,或用简单的方法用板书的形式推导量子力学公式。例如在讲到黑体辐射时,作者讲到普朗克仅仅用了插值的方法,就给出了一个完美的黑体辐射公式。而插值的方法普通的本科生都能熟练掌握,这一方面鼓励学生:看起来很高深的学问,其实都是由很简单的一系列知识组成,我们每个人都有可能在科学的发展过程中做出自己的贡献;另一方面教导学生,不要看不起很细微的东西,伟大的成就往往就是从这些地方开始。在讲到普朗克为了自己提出的理论感到后悔,甚至想尽一切的办法推翻自己的理论时,告诉学生科研的道路并不是一帆风顺的,坚持自己的信念有时候比学习更多的知识还要重要。在讲到德布罗意如何从一个纨绔子弟成长为诺贝尔奖获得者;在讲到薛定谔如何在不被导师重视的条件下建立了波动力学;在讲到海森堡如何为了重获玻尔的青睐,而建立了测不准关系;在讲到乌伦贝尔和古兹米特两个年轻人如何大胆“猜测”,提出了电子自旋假设,这些学生都听得津津有味。这些小故事不仅让学生从中掌握的量子力学的基本观点和发展过程,而且对培养学生的思维方法和科研品质都有很大帮助。
四、教学手段的改革
量子力学中有很多比较抽象原理、概念、推导过程和现象,这增加了学生理解的难度。而且在授课过程中有大量的公式推导过程,非常的枯燥。所以在教学过程中穿插一些多媒体的教学形式,多媒体的应用能够弥补传统教学的不足,比如:把瞬间的过程随意地延长和缩短,把复杂的难以用语言描述的过程用动画或图片的形式分解成详细的直观的步骤表达清楚[5]。相对于经典物理来说,量子力学课程的实验并不多,在讲解康普顿散射、史特恩-盖拉赫等实验时,可以运用多媒体技术,采用图形图像的形式模拟实验的全过程。用合适的教学软件对真实情景再现和模拟,让学生多册观察模拟实验的全过程。量子力学的一些东西不容易用语言表达清楚,在头脑中想象也不是简单的事情,多媒体的应用可以弥补传统教学的这块短板,形象地模拟实验,帮助学生理解和记忆。比如电子衍射的实验,我们不仅可以用语言和书本上的图片描述这个过程,还可以通过多媒体用动画的形式表现出来,让电子通过动画的形式一个一个打到屏幕上,形成一个一个单独的点来显示出电子的粒子性;在快进的形式描述足够长时间之后的情况,也就是得出电子的衍射图样,从而给出电子波动性的结论和波函数的统计解释,经过这样的教学形式,相信学生能够更加深刻地理解微观粒子的波粒二象性[6]。但在具体授课过程中不能完全地依赖于多媒体教学,例如在公式的推导过程中,传统的板书就非常接近人本身的思维模式,容易让学生掌握,如果用多媒体一带而过,往往效果非常的不好。所以教学过程中应该传统教学和多媒体教学并重,对于一些现象的东西多媒体表现更为出色;而一些理论方面的东西传统的板书更为有利,两者相互结合可以大大提高教学效率,增强课堂教学效果和调动学生的学习积极性[7]。
五、加强教学过程的管理
量子力学课程是工科电类专业的一门非常重要的专业基础课程。通过该课程的学习,使学生初步掌握量子力学的基本原理和基本方法,认识微观世界的物理图像以及微观粒子的运动规律,了解宏观世界与微观世界的内在联系和本质的区别。量子力学课程教学质量的好坏直接影响后续的如“固体物理学”、“半导体物理学”、“集成电路工艺原理”、“量子电子学”、“纳米电子学”、“微电子技术”等课程的学习。
量子力学课程的学习要求学生具有良好的数学和物理基础,对学生的逻辑思维能力和空间想象能力等要求较高,因此要学好量子力学,在我们教学的过程中,需要充分发挥学生的学习主动性和积极性。同时,随着科学日新月异的发展,对量子力学课程的教学也不断提出新的要求。如何充分激发学生的学习兴趣,充分调动学生的学习主动性和能动性,切实提高量子力学课程的教学质量和教师的教学水平,已经成为摆在高校教师目前的一项重要课题。
该课程组在近几年的教学改革和教学实践中,本着高校应用型人才的培养需求,强调量子力学基本原理、基本思维方法的训练,结合物理学史,充分激发学生的学习积极性;充分利用熟知软件,理解物理图像,激发学生学习主动性;结合现代科学知识,强调理论在实践中的应用,取得了良好的教学效果。
1 当前的现状及存在的主要问题
目前工科电类专业普遍感觉量子力学课程难学,其主要原因在于:第一,量子力学它是一门全新的课程理论体系,其基本理论思想与解决问题的方法都没有经典的对应,而学习量子力学必须完全脱离以前在头脑中根深蒂固的“经典”的观念;第二,量子力学的概念与规律抽象,应用的数学知识比较多,公式推导复杂,计算困难;第三,虽然量子力学问题接近实际,但要学生理解和解决问题,还需要一个过程;由于上述问题的存在,使初学者都感到量子力学课程枯燥无味、晦涩难懂,而且随着学科知识的飞速发展,知识的更新周期空前缩短,在有限的课时情况下,如何使学生在掌握扎实的基础知识的同时,跟上时代的步伐,了解科学的前沿,以适应新世纪人才培养的需求,是摆在我们教育工作者面前的巨大挑战。
2 结合物理学史激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师,在大学物理中,谈到了19世纪末物理学所遇到的“两朵乌云”,光电效应和紫外灾难,1900年,普朗克提出了能量子的概念,解决了黑体辐射的问题;后来,爱因斯坦在普朗克的启发下,提出了光量子的概念,解释了光电效应,并提出了光的波粒二象性;德布罗意又在爱因斯坦的启发下,大胆的提出实物粒子也具有波粒二象性;对于物理学的第三朵乌云“原子的线状光谱,”玻尔提出了关于氢原子的量子假设,解释了氢原子的结构以及线状光谱的实验。后来还有薛定谔、海森堡、狄拉克等伟大的物理学家的努力,建立了一套崭新的理论体系-量子力学。在教学的过程中,适当穿插量子力学的发展历史以及伟大科学家的传记故事,避免了量子力学课程“全是数学的推导”的现状,这样激发学生的学习兴趣和学习热情,通过对伟大科学家的介绍,培养刻苦钻研的精神。实践表明,这样的教学模式大大提高了学生的学习主动性。
3 结合熟知软件化抽象为形象
量子力学内容抽象,对一些典型的结论,可以用软件模拟的方式实现物理图像的重现。很多软件如matlab、c语言等很多学生不是很熟练,而且编程较难,结合物理结论作图较为困难;Excell是学生常用的软件之一,简单易学却功能强大,几乎每位同学都非常熟练,我们充分利用这一点,将Excell软件应用到量子力学的教学过程中,取得了良好的效果。
如在一维无限深势阱中,我们用解析法严格求解得到了波函数和能级的方程。而波函数的模方表示几率密度。我们要求学生用Excell作图,这样得到粒子阱中的几率分布,通过与经典几率的比较(经典粒子在阱中各处出现的几率应该相等)和经典能级的比较(经典的能量分布应该是连续的函数),通过学生的自我参与,充分激发了学生的求知欲望;从简单的作图,学生深刻理解了微观粒子的运动状态的波函数;微观粒子的能量不再是连续的,而是量子化了的能级,当n趋于无穷大时微观趋向于经典的结果,即经典是量子的极限情况;通过学生熟知的软件,直观的再现了物理图像,学生会进一步来深刻思考这个结论的由来,传统的教学中,我们先讲薛定谔方程,然后再解这个方程,再利用边界条件和波函数的标准条件,一步一步推导下来,这样的教学模式有很多学生由于数学的基础较为薄弱,推导过程又比较繁琐,因此会逐步对课程失去了兴趣,这也直接影响了后面章节的学习,而通过学生亲自作图实现的物理图像,改变了传统的“填鸭式”教学,最大限度的使学生参与到课程中,这样的效果也将事半功倍了,大大提高了教学的效果。
4 结合科学发展前沿拓宽学生视野
在课程的教学中,除了注重理论基础知识的讲解和基础知识的应用以外,还需介绍量子力学学科前沿发展的一些动态。结合教师的教学科研工作,将国内外反映量子力学方面的一些最新的成果融入到课程的教学之中,推荐和鼓励学生阅读反映这类问题的优秀网站、科研文章,使学生了解量子力学学科的发展前沿,从而达到拓宽学生视野,培养学生创新能力的目的。例如近年兴起并迅速发展起来的量子信息、量子通讯、量子计算机等学科,其基础理论就是量子力学的应用,了解了这些发展,学生会反过来进一步理解课程中如量子态、自旋等概念,量子态和自旋本身就是非常抽象的物理概念,他们没有经典的对应,通过对实验结果的理解,学生会进一步理解用态矢来表示一个量子态,由于电子的自旋只有两个取向,正好与计算机存储中二进制0和1相对应,这也正是量子计算机的基本原理,通过学生的主动学习,从而达到提高教学质量的目的。另外我们还要介绍量子力学在近代物理学、化学、材料学、生命学等交叉学科中的应用,拓宽学生的视野。
【关键词】量子力学;教学方法;物理思想
“量子力学”是20世纪物理学对人类科学研究两大标志性贡献之一,已经成为理工科专业最重要的基础课程之一,学生熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论,具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。对提高学生科学素,养培养学生的探索精神和创新意识及亦具有十分重要的意义。但是,量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远,尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同,但它们之间又不无关联,许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外,这门课程理论性较强,众多学生陷于烦琐的数学推导之中,导致学习兴趣缺失。针对这些教学中的问题,如何激发学生学习本课程的热情,充分调动学生的积极性和主动性,已经成为摆在教师面前的重要课题。对“量子力学”课程的教学内容应作一些合理的调整。
1 合理安排教学内容
1.1 理清脉络,强化知识背景
从经典物理所面临的困难出发,到半经典半量子理论的形成,最终到量子理论的建立,对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析,特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解,弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的,还存在哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深刻了解,有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别,加深他们对这些基本概念和基本理论的理解;另一方面,可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解,有助于培养学生的创新意识及科学素养。比如:对于玻尔理论,由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释,学生往往会觉得不可思议,难以理解。为此,在讲解这部分内容时,很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景,告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念,且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握,之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。为了解决这些问题,玻尔理论才应运而生。在用量子力学求解氢原子定态波函数时,还可以通过定态波函数的概率分布图,向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的,只是电子出现几率比较大的区域。通过这样讲述,学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用,而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。
1.2 重在物理思想,压缩数学推导
在物理学研究中,数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具,教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此,在教学过程中,教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授,把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容,在教学中刻意忽略具体数学推导过程,着重于使学生掌握其中的思想方法。例如:在一维线性谐振子问题的教学中,对于数学方面的问题,只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可,重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样,学生就不会感到枯燥无味,而能始终保持较高的学习热情。
2 改进教学方法
“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强,物理图像不够直观,一味采取传统的灌输式教学,学生势必感到枯燥,甚至厌烦。学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣,激发其学习的积极性,培养其科学探索精神及创新能力,在教学方法上应进行积极的探索。
2.1 发挥学生主体作用
在必要的教学内容讲解外,每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景,引导学生进行研究讨论,或者针对已讲授内容,使学生对已学内容进行复习、总结、辨析,以加深理解;或者针对未讲授内容,激发学生学习新知识的兴趣(比如,在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这
两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”),这样学生就会积极地预习下节内容;或者选择一些有代表性的习题,让学生提出不同的解决办法,培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题,积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决,培养学生的科学探索精神。此外,还可使学生自由组合,挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文,这一方面激发学生的自主学习积极性,另一方面使其接受初步的科研训练,一举两得。
2.2 注重构建物理图像
在实际教学中着重注意物理图像的构建,使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象,从而形成深刻的记忆和理解。例如:借助电子束衍射实验,通过三个不同的实验过程(强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光),即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像;借助电子束衍射实验图像,再以光波类比电子波,即可凝练出波函数的统计解释;借助电子双缝衍射实验图像,可使学生更易接受和理解态叠加原理;借助解析几何中的坐标系,可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别,但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念,可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论,同时,也可使学生掌握这种物理图像的构建能力,对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。
3 教学手段和考核方式改革
3.1 课程教学采用多种先进的教学方式
如安排小组讨论课,对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论,再是小组间辩论,最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。例如,在讲到微观粒子的波函数时,有的学生会认为是全部粒子组成波函数,有的学生会认为是经典物理学的波。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望,从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解,直至最后充分理解这些内容。另外课程作业布置小论文,邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。
3.2 坚持研究型教学方式
把课程教学和科研相结合,在教学过程中针对教学内容,吸取科研中的研究成果,通过结合最新的科研动态,向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。在量子力学诞生后,作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础,量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如:基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础;量子力学在通信和纳米技术中的应用;量子理论在生物学中的应用;量子力学与正在研究的量子计算机的关系等,在教学中适当地穿插这些知识,扩大学生的知识面,消除学生对量子力学的片面认识,提高学生学习兴趣和主动性。
量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在20世纪初,经典物理学晴空万里,然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论,让经典物理学陷入危机四伏的境地。量子力学的诞生,开启了人类科学发展的新思维。开展好量子力学的教学活动,在教学过程中展现量子力学数学形式之美,使学生在科学海洋中得到美的享受,有利于极大的提高学生的科学素养,从精神上熏陶他们的创新精神。
【参考文献】
[1]周世勋.量子力学教程[m].高教出版社,1979.
本书的主要目的,就是要证明这样的替代物是存在的,它与50年前人们讨论的所谓唯象随机量子力学以及随机零点场理论密切相关。这是一种涨落场,属于经典Maxwell方程的解,但是在零温下有非零平均能。作者们认为量子化源于经典物理与这种零点场涨落紧密联系的深刻随机过程,而量子力学的基本理论建筑在第一原理的基础上,这个原理揭示从更深层次的随机过程引发的涌现(Emergency,或译突现)现象的量子化。
作者们在本书所呈现的理论观点是经过长时间的努力寻找而获得的答案。长期以来,科研人员试图寻找答案的以下问题:哪些概念对量子力学的发展起重要作用;是什么为这些概念提供了物理基础;量子力学背后的物理学的最新发现中,有哪些对这些问题的回答形成了综合的和自洽的新的理论框架。
作者认为任何物质系统都是一个开放系统,它们永久地接触随机零点辐射场,并与其达到平衡状态。从这个基础出发,导出量子力学形式体系的核心以及非相对论QED的相对论修正,同时揭示了基本的物理机制。本书打开了通向进一步探索并揭示物理的新大门。读者会看到,这一任务远没有结束,仍存在很多问题没有考察到,期待进一步研究。
本书阐明了量子理论一些核心特点的根源,诸如原子的稳定性,电子自旋,量子涨落、量子非定域性和纠缠。这里发展的理论重新确认了诸如实在性、因果性、局域性和客观性等基本的科学原理
全书内容共分10章:1.量子力学:某些问题;2.唯象随机方法:通向量子力学的简捷途径;3.普朗克分布,涨落零点场的一个必然推论;4.通向薛定谔方程的漫长旅途;5.通向海森伯量子力学之路;6.超越薛定谔方程;7.解开量子纠缠; 8.量子力学的因果性、非定域性和纠缠; 10.零点场波(和)物质。
本书适合熟悉量子力学的最基本概念和结果的读者阅读。其内容适用于从事理论物理、数学物理、实验物理、量子化学和物理哲学的研究人员、研究生和教师参考。
丁亦兵,教授
(中国科学院大学)
Ding Yibing,Professor
(The University,CAS)Ignatios Antoniadis et al
Supersymmetry After the
Higgs Discovery
2014
http:///book/
10.1007/978-3-662-44172-5