使用指南
此书由章节和补充构成。卷I对应本科生,卷II和III对应研究生。
21个章节本身是完整的,可以独立于补充进行学习。
补充之间通常是互相独立的,不应尝试掌握所有的补充材料。而应根据兴趣和需要选取二三。
书中一些小字号的段落,在初读时可以忽略。

I 波与粒子-量子力学基本概念的介绍

在当前的科学状态下,量子力学在描述与理解自然现象时扮演着基本的角色。当进入微观尺度后,不使用量子力学的框架是不可能的。
从历史的角度看,量子力学通过将物质粒子与辐射放到相同的地位进行处理,促成了基础物理概念的统一。在19世纪末,人们在物理现象中区分开两种实体,物质和辐射。物质的运动使用牛顿力学;关于辐射,依靠麦克斯韦方程组,电磁学理论实现了电、磁、光的统一描述。到此为止,在实验数据的验证下,这些定律似乎已经足够令人满意。
然后20世纪初,相对论力学和量子力学的引入标志着物理学的重大变革。一方面,经典力学在接近光速时开始失效;与此同时,当我们聚焦原子及亚原子尺度时,物理定律也是不完整的。
我们可以发展同时满足相对论与量子性的理论,不过这相对复杂。对于大多数原子和分子的现象,非相对论的量子力学已经可以给出很好的解释。
本章将引入量子的概念和“词汇”。不会试图做到严格和完整,旨在唤醒读者的兴趣。

A. 电磁波和光子

A-1. 光量子和Plank-Einstein关系