量子物理的非常规方法（英文版） [Uncommon Paths in Quantum Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[俄罗斯] 卡扎科夫（Kazakov K.V.） 著

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• Quantum Physics
• Theoretical Physics
• Quantum Mechanics
• Alternative Approaches
• Physics
• Science
• Non-Conventional Physics
• Modern Physics
• Mathematical Physics
• Conceptual Physics

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560357652

版次：1

商品编码：11915537

包装：平装

丛书名： 国外优秀物理著作原版系列

外文名称：Uncommon Paths in Quantum Physics

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：196

字数：222000

内容简介

　　Quantum mechanics is one of the most fascinating， and at the same time most controversial， branches of contemporary science. Disputes have accompanied this science since its birth and have not ceased to this day. What is the sense of a probability interpretation of a physical phenomenon? Which approach to a quantum field theory is more consistent? How must we comprehend a quantum world? This book，leaving aside the search for spiritual content and answers to these questions， allows one to deeply contemplate some ideas and methods that are seldom met in the contemporary literature. Instead of widespread recipes of mathematical physics based on the solutions of integro-differential equations， we prefer logical and partly intuitional derivations of noncommutative algebra. The reader， having become armed with the necessary knowledge and skills from classical physics and symbolic mathematics， can thus directly penetrate the abstract world of quantum mechanics.
　　For exactly solvable models， we develop the method of factorization. This method， leaning primarily on Green's formalism， is applied for consideration of simple problems in the theory of vibrations and the relativistic theory of an electron. For more complicated problems， mainly related to the physics of various effects of anharmonicity， we develop the method of polynomials of quantum numbers， which enables one to systematize the calculations according to the perturbation theory. Regarding the quantum field theory and the calculation of observable radiative corrections， we rely entirely on Dirac's ideas， not on -at present-the pervasive rules of operation with a scattering matrix. Dirac's theory， possessing a proper elegance， is built on the equations of motion and is suitable for a first acquaintance with the principal problems of quantum electrodynamics， a matter of belief that remains open.
　　The author respectfully expresses his gratitude to John Ogilvie， who read the manuscript and made valuable comments. This book addresses a wide readership with serious enthusiasm about theoretical physics.

内页插图

目录

Preface
1 Ideas and principles
Quantum world
Probability waves
Physical operators
Noncommutative physics
Moment of momentum
Perturbation theory
Factorization
Oscillator
Quantum numbers

2 Physics of the electron
Hydrogen atom
Bohr's formula
Matrix elements
Dirac's equation
Relativistic invariance
Spin one—half
Pauli's theory
Elementary consequences
Useful definitions
Positrons
Fine structure
Solution according to factorization
Magnetic interaction
Landau levels
Anharmonicity

3 Theory of anharmonicity
Model Hamiltonian
Perturbation method
Inclusion of degenerate levels
Polynomial formalism
Ensemble of anharmonic oscillators
General equations
Physical interpretation
Rules for polynomials
Quantum functions
Other anharmonic models
Morse potential
Generalized Morse problem

4 Quantum fields
Creation and destruction operators
Free scalar field
Quantization of electromagnetic field
Fermi's ideology
Electron—positron Dirac field
Interaction picture
Solution according to perturbation theory
Normal product
Ultraviolet divergences
Regularization of interaction energy

5 Radiative corrections
Renormalization of mass
Anomalous magnetic moment of the electron
On the history of radiative corrections
Bethe's formula
Electromagnetic shift of atomic levels
Vacuum polarization
Renormalization of charge
Dirac's ideas and quantum field theory
Bibliography

前言/序言

　　Quantum mechanics is one of the most fascinating， and at the same time most controversial， branches of contemporary science. Disputes have accompanied this science since its birth and have not ceased to this day. What is the sense of a probability interpretation of a physical phenomenon? Which approach to a quantum field theory is more consistent? How must we comprehend a quantum world? This book，leaving aside the search for spiritual content and answers to these questions， allows one to deeply contemplate some ideas and methods that are seldom met in the contemporary literature. Instead of widespread recipes of mathematical physics based on the solutions of integro-differential equations， we prefer logical and partly intuitional derivations of noncommutative algebra. The reader， having become armed with the necessary knowledge and skills from classical physics and symbolic mathematics， can thus directly penetrate the abstract world of quantum mechanics.
　　For exactly solvable models， we develop the method of factorization. This method， leaning primarily on Green's formalism， is applied for consideration of
　　simple problems in the theory of vibrations and the relativistic theory of an electron. For more complicated problems， mainly related to the physics of various effects of anharmonicity， we develop the method of polynomials of quantum numbers， which enables one to systematize the calculations according to the perturbation theory. Regarding the quantum field theory and the calculation of observable radiative corrections， we rely entirely on Dirac's ideas， not on -at present-the pervasive rules of operation with a scattering matrix. Dirac's theory， possessing a proper elegance， is built on the equations of motion and is suitable for a first acquaintance with the principal problems of quantum electrodynamics， a matter of belief that remains open.
　　The author respectfully expresses his gratitude to John Ogilvie， who read the manuscript and made valuable comments. This book addresses a wide readership
　　with serious enthusiasm about theoretical physics.

《经典力学进阶：理论与应用》 本书简介 《经典力学进阶：理论与应用》旨在为物理学学生和研究人员提供一个深入、全面且富有洞察力的经典力学框架。本书超越了基础的牛顿力学范畴，重点探讨了分析力学的核心原理，特别是拉格朗日力学和哈密顿力学，并将其严谨地应用于一系列复杂的物理系统。 本书的结构设计旨在引导读者逐步建立起对现代物理学基础至关重要的概念工具箱。我们深知，理解经典力学，尤其是其更抽象的表述形式，是通往量子场论、广义相对论以及更高级统计力学理解的必经之路。因此，本书强调数学形式的优美性与物理直觉的培养并重。 第一部分：从牛顿到拉格朗日——变分原理的崛起 在本书的开篇部分，我们将回顾牛顿定律，但其作用是作为过渡，迅速引向更强大的变分原理。 第1章：牛顿定律的局限与广义坐标 本章首先批判性地审视了牛顿定律在处理约束系统时的不便之处。接着，我们引入了描述物理系统的广义坐标和约束力的概念。重点讨论了如何使用几何约束来简化对多体系统的描述，并为引入变分原理打下基础。 第2章：达朗贝尔原理与虚功原理 这是理解分析力学的关键一步。我们将详细阐述达朗贝尔原理——将动力学问题转化为准静态问题的巧妙方法。通过对虚功原理的深入分析，读者将掌握如何从能量角度而非力平衡角度来推导运动方程。 第3章：拉格朗日力学的构建 本章的核心是拉格朗日量 $L=T-V$ 的定义及其在运动方程推导中的应用。我们将系统地推导欧拉-拉格朗日方程，并展示该方程在处理各种复杂约束（如单摆、双摆）时的强大能力。本章将特别关注守恒量与对称性之间的关系，引入诺特定理的初步概念，即当拉格朗日量不显含某一广义坐标时，对应的广义动量是守恒的。 第4章：守恒定律与诺特定理的严谨推导 在掌握拉格朗日方程后，我们正式引入诺特定理。本章将通过严格的数学论证，建立连续对称性与守恒量之间的精确对应关系。我们将应用此定理分析经典力学中的关键守恒量：能量、线性动量和角动量，并探讨这些守恒量如何深刻地限制了系统的动力学行为。 第二部分：哈密顿力学的深度探索 第二部分将视角从作用量最小原理转移到相空间（Phase Space）的概念，这是通向量子力学的桥梁。 第5章：勒让德变换与哈密顿量的定义 本章详细介绍了勒让德变换，这是从拉格朗日力学过渡到哈密顿力学的数学工具。我们定义了哈密顿量 $H(q, p, t)$，并推导出著名的哈密顿正则方程。重点分析哈密顿量与总能量之间的关系，以及在保守系统中的等价性。 第6章：相空间动力学与泊松括号 哈密顿力学的核心在于相空间分析。本章引入了泊松括号，它是描述相空间中任意两个函数之间相互作用的微分算符。我们将展示泊松括号如何统一了经典力学的守恒定律，并阐述了泊松括号的基本代数性质。此外，本章将探讨相空间中的流线和李维尔定理，该定理描述了相空间体积在时间演化中的不变性。 第7章：正则变换与辛结构 正则变换是哈密顿力学中强大的坐标变换工具，它能保持哈密顿方程的形式不变。本章将详细介绍生成函数法，并探讨如何利用正则变换来简化哈密顿量（例如，通过变换消除对时间的显式依赖）。我们还会深入探讨哈密顿系统的辛几何结构，这是现代物理学中一个重要且优雅的数学框架。 第8章：哈密顿-雅可比方程 本章聚焦于寻找一个普适的、时间无关的正则变换，从而将哈密顿量对时间显式依赖的系统，转化为一个可以求解的零哈密顿量系统。通过求解哈密顿-雅可比偏微分方程，读者将掌握求解复杂动力学问题的“终极”方法，该方程的解（作用量函数 $S$）直接导出了系统的运动轨迹。 第三部分：经典力学在特定系统中的应用 最后一部分将理论工具应用于具体的、具有挑战性的物理场景。 第9章：刚体动力学与欧拉角 刚体运动是经典力学中几何约束最复杂的应用之一。本章将使用拉格朗日量处理刚体系统的平动和转动，重点讨论了惯性张量、转动惯量的主轴，并详细推导了描述刚体取向的欧拉方程。 第10章：中心力问题的高级处理 虽然中心力问题在基础课程中有所涉及，但本章将使用哈密顿力学的语言进行重新审视。我们将利用正则变换，将开普勒问题（如行星轨道）转换为一个简单的、可积的系统，从而导出精确的轨道方程，并展示如何利用相空间分析来理解轨道稳定性。 第11章：微扰论与摄动方法 在许多实际问题中，系统往往是可积系统的微小偏离。本章将介绍处理非可积系统的基础微扰论。我们将学习如何使用时间相关的微扰理论来计算系统能量和状态的修正项，特别是当系统包含周期性驱动或弱非线性耦合时，如何应用这些方法。 结论 《经典力学进阶：理论与应用》提供了一个从基础力学到高等分析力学的系统路径。本书不仅旨在传授解决特定问题的技巧，更致力于培养读者对物理定律在抽象数学结构下统一性的深刻理解。掌握这些工具，将为进一步深入学习电动力学、量子力学以及更前沿的理论物理打下坚实的基础。本书的习题设计强调概念理解和计算的精确性，确保读者能够真正内化这些核心概念。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来对量子物理那奇妙又令人费解的世界充满了好奇，虽然我并非科班出身，但凭着一股执着，常常在各种科普读物和在线资源中遨游。这次有幸接触到《Uncommon Paths in Quantum Physics》，从书名就立刻吸引了我。它似乎承诺的并非是那些陈词滥调的教科书式讲解，而是那些鲜为人知、别出心裁的视角。我设想着，这本书可能会深入探讨一些主流解释之外的量子现象，也许会是关于非定域性（non-locality）的更深邃的哲学解读，或者是一些鲜为人知的量子纠缠（quantum entanglement）的奇特应用。我特别期待它能挑战我现有的认知，甚至可能引入一些我从未听说过的思想实验，让我得以窥见量子宇宙更广阔、更神秘的一面。想象一下，如果书中能解析那些关于观察者影响（observer effect）的更细致的讨论，或是揭示一些尚未被大众广泛接受的量子力学解释，比如一些隐藏变量理论（hidden variable theories）的最新进展，那将是多么令人兴奋的体验！这本书就像是一张藏宝图，指引着通往量子世界深处那些不寻常小径的地图，而我，正迫不及待地想要踏上这段探索之旅，去发现那些隐藏在量子帷幕下的惊喜。我希望它能够激发我的思考，甚至改变我对量子力学基本概念的理解，提供一种全新的、更具洞察力的视角来审视这个令人着迷的领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力之处，在于它成功地将量子物理的深奥理论，转化为一种充满智慧和启发性的阅读体验。我曾多次尝试阅读更具技术性的量子物理文献，但常常因为其过于抽象的数学和艰涩的术语而感到困难。然而，《Uncommon Paths in Quantum Physics》却以一种更加人文和哲学的笔触，引导我进入量子世界的奇妙之旅。它并没有刻意回避那些核心概念，比如薛定谔方程（Schrödinger equation）或者海森堡不确定性原理（Heisenberg uncertainty principle），但却通过精妙的比喻和生动的例子，让这些概念变得触手可及。我感觉作者不仅仅是在传授知识，更是在分享一种思考的方式，一种看待和理解这个复杂世界的全新视角。我特别欣赏书中对量子力学与我们日常经验之间的“断裂”之处所进行的深刻探讨，它引导我去思考，我们作为宏观存在的个体，是如何与微观世界的量子法则产生联系的。这本书让我体会到，量子物理并非只属于科学家和工程师，它也可以是启发我们思考人生、宇宙乃至存在的哲学奥秘的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来都是一个对科学充满热情但又缺乏系统训练的普通读者，而《Uncommon Paths in Quantum Physics》的出现，无疑为我提供了一个绝佳的机会，去深入了解量子物理这个迷人但又极具挑战性的领域。我之所以对这本书抱有如此高的期望，是因为它承诺的“非常规方法”恰恰是我所渴望的。我厌倦了那些公式堆砌、概念枯燥的讲解方式，我更希望能够通过一种更加直观、更具启发性的方式来理解量子世界的奥秘。我期待这本书能够揭示一些鲜为人知但又至关重要的量子概念，比如可能涉及量子纠缠在信息传递方面的潜在极限，或者是一些关于量子退相干（decoherence）的非主流理论。我设想，这本书可能会深入探讨量子力学在理解宇宙起源、黑洞信息悖论（black hole information paradox）等前沿问题中的作用，并且提供一些引人入胜的思考角度。我希望它能帮助我打破思维定势，以一种全新的、更加开放的心态去拥抱量子物理的奇特性，并且能够激发我对这个领域的更深入的探索欲望，甚至可能启发我思考一些关于意识（consciousness）和现实本质（nature of reality）的深刻问题。

评分☆☆☆☆☆

我之所以会选择阅读《Uncommon Paths in Quantum Physics》，很大程度上是因为我对那些“非常规”的理解方式充满兴趣。传统的量子力学教材往往遵循着一套固定的逻辑和框架，而这本书则像是提供了一个“另辟蹊径”的视角，让我有机会从更宽广的维度去审视那些熟悉的量子概念。我曾听说过一些关于量子力学的不同诠释，比如哥本哈根诠释（Copenhagen interpretation）和多世界诠释（Many-worlds interpretation），我非常期待这本书能对这些不同的观点进行深入的比较和分析，甚至可能提出一些更为新颖的、我从未接触过的解读方式。也许它会着重探讨量子信息（quantum information）或量子计算（quantum computing）的某些尚未被广泛讨论的理论基础，亦或是从宇宙学（cosmology）的角度来审视量子现象的意义。我希望它能帮助我理解，为什么对于同一个量子现象，会有如此多的不同解释，以及这些解释之间是否存在着某种潜在的联系。这本书就像是为我打开了一扇扇新的大门，让我能够看到量子世界背后更深层次的哲学和物理学的意义，而不仅仅是停留在表面的现象描述。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的震撼，在于它打破了我对量子物理“高不可攀”的刻板印象。我一直觉得量子力学是数学的海洋，充斥着各种晦涩的符号和公式，让人望而却步。然而，《Uncommon Paths in Quantum Physics》却以一种异常温和且富有启发性的方式，将那些原本令人生畏的概念娓娓道来。它并没有回避数学，但却巧妙地将其融入到清晰的逻辑推理和生动的类比之中。我尤其欣赏书中对量子叠加（superposition）和量子隧穿（quantum tunneling）等现象的描绘，它们不再是抽象的数学公式，而是被赋予了更具象的画面感，让我能够直观地“看到”微观粒子是如何做出那些看似不可能的事情的。更难能可贵的是，作者似乎非常善于把握读者的接受程度，在提供深刻见解的同时，始终保持着一种友好的沟通姿态，仿佛是一位经验丰富的向导，带领着我们在迷宫般的量子世界中小心翼翼地前行，并且时常停下来，指点沿途的风景，让我们能够细细品味。我感觉自己不再是那个被动接受信息的学生，而是参与到一场知识的探索与发现之中，这种参与感让我倍感充实和满足。