“高等量子力學”課程是物理類各專業(yè)研究生的一門基礎(chǔ)課。本書是作者在講授此課程多年所用教案的基礎(chǔ)上編寫而成的。書中系統(tǒng)和詳細地講述了量子力學的基本概念、原理、處理問題的方法和一些重要理論問題。全書共分8章，內(nèi)容不僅包括傳統(tǒng)的量子力學基本概念和一般理論、二次量子化方法、輻射場的量子化及其與物質(zhì)的相互作用、形式散射理論、相對論量子力學，還包括近些年發(fā)展起來的量子力學測量問題、開放量子系統(tǒng)動力學和開放系統(tǒng)退相干。 本書可作為物理及相關(guān)專業(yè)研究生的高等量子力學教材和參考書，也可供教師和科研人員參考。學習本書內(nèi)容需要有初等量子力學基礎(chǔ)。
天津工業(yè)大學理學院教授，系主任，博士畢業(yè)于北京理工大學理學院凝聚態(tài)物理專業(yè)，曾在清華大學出版社出版《量子力學》。
目 錄
第1章 量子力學基本概念和一般理論 1
1.1 態(tài)矢量和力學量算符的表示 1
1.1.1 量子態(tài)矢量 1
1.1.2 量子算符 2
1.2 幺正變換的一般理論 3
1.2.1 態(tài)矢量和力學量算符表示的
變換 3
1.2.2 幺正變換的基本性質(zhì) 5
1.3 狀態(tài)隨時間改變的描述——
三種繪景 6
1.3.1 薛定諤繪景 6
1.3.2 海森伯繪景 8
1.3.3 相互作用繪景 10
1.3.4 在三種繪景下求解的例子——
受微擾的諧振子 13
1.4 矢量空間的直和與直積 19
1.4.1 直和空間 19
1.4.2 直積空間 21
1.5 密度矩陣 23
1.5.1 純態(tài)的密度算符(矩陣) 24
1.5.2 混合態(tài)的密度矩陣 26
1.5.3 舉例說明密度算符 28
1.5.4 復合體系和約化密度矩陣 30
1.6 復合體系的關(guān)聯(lián)特性 32
1.6.1 關(guān)聯(lián)的一般定義 33
1.6.2 糾纏度量 35
1.6.3 量子力學與經(jīng)典物理學矛盾的
進一步討論 38
1.7 維格納函數(shù) 44
1.8 路徑積分 48
第2章 量子力學測量問題 52
2.1 量子測量基本概念 52
2.1.1 量子一般測量 52
2.1.2 投影測量 53
2.1.3 局域測量——POVM 55
2.1.4 理想量子測量 56
2.1.5 操作和響應(yīng) 57
2.2 間接量子測量 59
2.3 量子非破壞性測量 63
2.3.1 標準量子極限 64
2.3.2 QND測量 64
2.4 非選擇性連續(xù)測量 66
2.4.1 量子Zeno效應(yīng) 66
2.4.2 非理想測量下的Zeno效應(yīng) 67
2.5 量子測量中的糾纏和熵 70
2.5.1 量子測量與糾纏 70
2.5.2 量子測量與量子熵 71
第3章 二次量子化方法 73
3.1 全同粒子量子態(tài) 73
3.2 粒子數(shù)表象 74
3.2.1 諧振子狀態(tài)的粒子數(shù)表象
描述 74
3.2.2 非耦合諧振子集合 76
3.2.3 相干態(tài) 77
3.2.4 壓縮算符和壓縮態(tài) 81
3.3 場的量子化方法 82
3.3.1 薛定諤波場的量子化 82
3.3.2 動力學方程 86
3.4 全同粒子系統(tǒng)的二次量子化理論 87
3.4.1 不存在相互作用的全同玻色子
系統(tǒng) 87
3.4.2 相互作用能的二次量子化
形式 88
3.4.3 全同玻色子系統(tǒng)的哈密頓
算符 89
3.4.4 交換對稱性與對易關(guān)系 91
3.4.5 全同費米子系統(tǒng)的哈密頓
算符 92
第4章 輻射場的量子化及其與物質(zhì)的相互
作用 93
4.1 輻射場的量子化 93
4.1.1 經(jīng)典輻射場 93
4.1.2 量子化電磁場 94
4.2 原子和電磁場的相互作用 96
4.2.1 電磁場中帶電粒子的
哈密頓量 96
4.2.2 原子—場相互作用的一個簡單
模型 97
4.2.3 JC模型及其求解 99
4.2.4 兩能級原子自發(fā)發(fā)射理論
(Weisskopf-Wigner理論) 102
4.2.5 阻尼的量子理論(密度算符
方法) 103
4.2.6 場阻尼(Field damping) 108
第5章 開放量子系統(tǒng)動力學 109
5.1 開放量子系統(tǒng) 109
5.2 量子馬爾科夫過程 110
5.2.1 開放量子系統(tǒng)動力學概述 110
5.2.2 馬爾科夫量子主方程 111
5.2.3 伴隨量子主方程 113
5.3 主方程的微觀推導 113
5.3.1 弱耦合限 114
5.3.2 奇異耦合限 117
5.4 量子光學主方程 118
5.4.1 處于量子化輻射場中的物質(zhì) 118
5.4.2 一個兩能級系統(tǒng)的衰減 121
5.4.3 系統(tǒng)在壓縮真空場中的衰減 123
5.4.4 阻尼諧振子 126
5.5 量子布朗運動 128
5.5.1 Caldeira-Leggett模型 129
5.5.2 高溫主方程 129
5.5.3 精確的海森伯運動方程 135
5.6 量子軌道 142
5.6.1 蒙特卡羅波函數(shù)方法 142
5.6.2 蒙特卡羅方法在平均上
等價于主方程 143
5.6.3 隨機薛定諤方程(SSE)和
耗散系統(tǒng) 144
5.6.4 一個蒙特卡羅SSE模擬 145
第6章 開放系統(tǒng)退相干 149
6.1 退相干函數(shù) 149
6.2 一個精確可解模型 152
6.2.1 總系統(tǒng)的時間演化 152
6.2.2 相干的衰減和退相干因子 154
6.2.3 相干子空間和系統(tǒng)大小的
關(guān)系 156
6.3 退相干的馬爾科夫機制 157
6.3.1 退相干率 157
6.3.2 量子布朗運動 158
6.3.3 內(nèi)部自由度 159
6.3.4 粒子的散射 160
6.4 阻尼諧振子 163
6.4.1 真空退相干 164
6.4.2 熱噪聲 166
6.5 電磁場態(tài) 169
6.5.1 原子與腔場模相互作用 169
6.5.2 薛定諤貓態(tài) 171
6.6 Caldeira-Leggett模型 174
6.6.1 一般退相干公式 175
6.6.2 Ohmic環(huán)境 176
6.7 退相干和量子測量 179
6.7.1 指針基的動力學選擇 180
6.7.2 量子測量的動力學模型 183
第7章 形式散射理論 186
7.1 躍遷矩陣(T矩陣) 186
7.2 李普曼-許溫格方程 187
7.3 戴遜方程 190
7.4 散射矩陣(S矩陣) 192
第8章 相對論量子力學 197
8.1 克萊因-高登方程 197
8.2 狄拉克方程 201
8.3 狄拉克方程的自由粒子解 204
8.4 電磁場中的狄拉克方程 209
8.5 狄拉克方程的協(xié)變形式 210
8.6 輳立場中的狄拉克方程 215
8.7 狄拉克方程的庫侖場解 221
附錄A 劉維方程和確定性方程 225
附錄B 協(xié)方差 227
附錄C 量子熵 229
參考文獻 231
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