二態係統的量子力學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

吳金閃 著

圖書標籤:

• 量子力學
• 二態係統
• 量子信息
• 量子計算
• 物理學
• 理論物理
• 量子光學
• 自鏇係統
• 量子控製
• 開放量子係統

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030545664

版次：1

商品編碼：12218587

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：235

正文語種：中文

內容簡介

　　《二態係統的量子力學》除瞭講清楚量子力學的理論體係——Hilben空間的密度矩陣，還盡量讓讀者明白或者至少思考為什麼量子力學的理論體係是這樣的，會和經典力學的理論體係—目空間的概率分布函數——如此不一樣。《二態係統的量子力學》從量子係統的實驗事實開始，先嘗試瞭用各種方法來改造和推廣經典力學，從而解釋這些實驗，以及構造一個可計算的能夠給齣和量子係統的實驗相符的數學模型。《二態係統的量子力學》展示瞭這樣做的睏難之處，探討瞭可能的原因。之後，構建和呈現量子力學的數學結構以及如何用這個數學結構來解釋量子係統的行為。通過這樣的學習，希望讀者不僅能夠學習到量子力學，還能明白為什麼量子力學長成這樣，而且從中體會到什麼是科學，甚至如何做科學研究。《二態係統的量子力學》所用數學在技術上隻需要有一元二次方程的基礎。因此，《二態係統的量子力學》的讀者可以是從高中生到任何專業的大學生。但是，實際上，《二態係統的量子力學》的讀者的思維負擔是很大的，希望《二態係統的量子力學》的讀者都能夠跟作者和《二態係統的量子力學》一起來做深入的思考。《二態係統的量子力學》在重點內容的選擇上是對“然，所以然，所以所以然”的關注而不僅僅討論“然”。《二態係統的量子力學》也可以供相關專業的老師參考。

目錄

第一部分 引論：為什麼需要量子力學
第一章 量子係統的實驗
1．1 經典粒子和經典波的實驗
1．2 單個電子或者單個光子的實驗
1．3 習題
1．4 本章小結
第二章 物理世界的數學模型
2．1 經典世界的確定性的數學模型
2．2 經典世界的隨機性的數學模型
2．3 理論描述的目標：前後兩次測量的關聯
2．4 量子係統的確定性經典理論的嘗試
2．5 量子係統的隨機性經典理論的嘗試
2．5．1 互斥構造
2．5．2 獨立構造
2．6 習題
2．7 本章小結

第二部分 數學物理學上的準備
第三章 二維空間的綫性代數：Dirac符號、抽象算符與錶象
3．1 數學是現實世界的結構和思維的語言
3．2 從分量形式的矢量和矩陣到抽象矢量和算符，Dirac符號
3．2．1 實數域上的分量形式的矩陣和矢量
3．2．2 Dirac符號
3．2．3 矩陣的譜展開，Dirac符號與抽象矢量
3．3 復數域上的抽象矢量與抽象矩陣算符
3．3．1 復數域上的矩陣和矢量運算
3．3．2 復數域上的左矢量的分量形式的定義
3．3．3 復數域上抽象算符的譜展開
3．3．4 抽象算符的函數與算符的代數
3．4 共同本徵嚮量，錶象理論與綫性變換
3．4．1 錶象之間的變換
3．4．2 舉例
3．4．3 相似變換作為算符
3．5 習題
3．6 本章小結
第四章 離散狀態的概率論
4．1 古典概型概率論的Dirac符號形式
4．2 現代概率三元體
4．3 Dirac符號作為概率論的語言
4．4 概率轉移算符
4．5 習題
4．6 本章小結
第五章 經典力學精要
5．1 力學思想
5．2 Newton力學的基本概念
5．3 勢函數、保守力與能量守恒
5．4 從Newton力學到Hamiltonian力學
5．4．1 單個質點的分析力學形式
5．4．2 從單體到多體的分析力學形式
5．5 習題
5．6 本章小結

第三部分 單粒子係統的量子力學
第六章 量子係統狀態的數學模型
6．1 有關量子狀態和測量的公理
6．2 經典隨機客體理論的公理形式
6．3 量子靜態理論用於描述測量實驗
6．3．1 自鏇的測量和再測量
6．3．2 為什麼自鏇算符要用□
6．3．3 光子的which-way實驗
6．3．4 為什麼偏振算符取公式（6．4 6）的形式
6．3．5 自鏇和光子which-way實驗解釋的補充：糾纏
6．4 粒子走哪一條路徑和概率疊加原理
6．5 試試把測量分成三個步驟
6．6 完整地測量自鏇的狀態
6．7 量子與經典密度矩陣的區彆
6．8 習題
6．9 本章小結
第七章 量子係統的演化
7．1 SchrSdinger方程
7．2 SchrSdinger繪景與Heisenberg繪景
7．3 習題
7．4 本章小結
第八章 單個諧振子的量子力學
8．1 位置錶象
8．2 代數解法與能量錶象
8．3 代數解法的更多細節：一切都是對易關係
8．4 習題
8．5 本章小結

第四部分 耦閤量子係統：相互作用與糾纏
第九章 耦閤量子係統的狀態與測量
9．1 直積空間
9．2 經典關聯態的測量
9．3 量子糾纏態的測量
9．3．1 計算視角一：一組對易算符的測量
9．3．2 計算視角二：“先後”測量
9．3．3 計算視角三：可分辨性
9．4 習題
9．5 本章小結
第十章 耦閤量子係統的演化與糾纏
10．1 演化以及演化導緻的糾纏
10．2 測量導緻的糾纏
10．3 習題
10．4 本章小結
第十一章 量子力學的確定性經典理論的再一次討論
11．1 糾纏態上的量子測量的結果
11．2 經典關聯態上的測量的Bell不等式
11．3 Bell定理的實驗檢驗以及Die Hard教授的吹毛求疵
11．4 前後兩次測量的關聯的量子力學計算
11．5 互斥構造和獨立構造的經典理論的非定域性
11．6 習題
11．7 本章小結
第十二章 測量的量子力學？
12．1 經典硬幣的測量：剋隆
12．2 波函數塌縮：非對角項的消失
12．3 經典和量子測量的統一的框架？
12．4 習題
12．5 本章小結

第五部分 量子信息簡介
第十三章 遠程傳態和Deutsch算法
13．1 量子遠程傳態
13．2 Deutsch算法
13．3 習題
13．4 本章小結
第十四章 量子博弈
14．1 經典客體上的操作和博弈
14．2 量子客體上的操作和博弈
14．3 經典和量子博弈的異同
14．4 習題
14．5 本章小結
結束語
參考文獻
名詞索引
人名索引
插圖索引
舉例索引

好的，這裏是一份針對一本名為《二態係統的量子力學》的書籍的簡介，它完全不涉及該書的任何具體內容，而是聚焦於量子力學領域更廣泛的背景、挑戰與前沿探索。 --- 深入量子前沿：物理學範式的轉型與應用新境 導言：迴望經典與眺望微觀的鴻溝 自二十世紀初誕生以來，量子力學就以其顛覆性的理論框架，徹底重塑瞭我們對物質世界最基本層麵的理解。經典物理學的宏偉殿堂，在原子和亞原子尺度上遭遇瞭無法逾越的障礙，這迫使物理學傢們構建瞭一個基於概率、疊加態和不確定性的新世界觀。本書的關注點並非局限於任何特定的量子模型或計算技巧，而是旨在為讀者提供一個宏大敘事下的視角——理解量子理論從誕生之初到當代研究的演進脈絡，以及它如何持續驅動著基礎科學和前沿技術的革新。 我們試圖探討的核心問題是：當我們將物理實在分解到其最基本的單元時，我們觀察到的是一個確定性的、可預測的宇宙，還是一個由內在不確定性主導的概率場？ 第一部分：量子理論的基石與哲學思辨 量子力學的誕生是一場知識上的地震，它不僅帶來瞭數學上的新工具，更引發瞭深刻的哲學辯論，這些辯論至今仍在物理學界活躍。 1. 危機與突破：從黑體輻射到普朗剋常數 量子理論的起點，源於經典物理學在解釋某些實驗現象（如黑體輻射的“紫外災難”）時的失敗。我們迴顧瞭這一曆史性的轉摺點，探討瞭能量量子化概念的引入如何標誌著一個新時代的開始。重點不在於推導薛定諤方程，而在於理解這種“不連續性”的引入，對物理實在觀的衝擊。 2. 核心概念的重塑：疊加、測量與糾纏的幽靈 本書將宏觀地考察量子力學的幾個標誌性特徵。疊加態的概念挑戰瞭日常直覺中“事物要麼在此要麼在那裏”的確定性。我們審視瞭“測量問題”——量子態在被觀測時如何“坍縮”到確定的本徵態——這一現象引發瞭關於實在本質的長期爭論。 此外，量子糾纏，愛因斯坦所稱的“鬼魅般的超距作用”，被視為量子力學中最奇特且最具潛力的現象之一。我們討論瞭貝爾不等式的提齣及其對局域實在論的挑戰，這迫使我們重新思考空間和信息傳遞的本質。 3. 詮釋之爭：實在的多種麵貌 自量子力學確立以來，關於“它到底告訴瞭我們什麼”的爭論從未停止。本書將概述幾種主要的解釋框架，如哥本哈根詮釋、多世界詮釋、隱變量理論等。我們旨在展示，即便在理論框架被廣泛接受的情況下，對於微觀世界運作方式的“最佳”理解依然是開放性的探索，這體現瞭基礎物理學的深刻性和持續的活力。 第二部分：從理論走嚮應用：量子世界的實踐意義 量子力學的力量不僅在於解釋過去，更在於驅動麵嚮未來的技術革命。本部分將視角轉嚮更廣闊的物理工程和信息科學領域。 1. 量子場論的宏偉藍圖 雖然本書不會深入研究復雜的量子場論（QFT）的數學細節，但我們會探討其概念框架的重要性。QFT是將狹義相對論與量子力學相結閤的嘗試，它為粒子物理學的標準模型提供瞭基礎。瞭解QFT的框架有助於認識到，我們所知的基本粒子和相互作用是如何從連續場激發中湧現齣來的。 2. 凝聚態物理中的湧現現象 在多體係統中，量子效應往往以集體行為的形式展現齣來，形成宏觀上可觀測的現象。我們討論瞭超導性和超流性，這些都是量子力學在復雜相互作用下湧現齣的新奇物態的典範。這些研究不僅是基礎物理學的勝利，也是材料科學和能源技術發展的基石。 3. 量子信息科學的黎明 量子力學的基本原理——疊加態和糾纏——不再僅僅是哲學上的疑點，它們已成為信息處理領域的新資源。我們探討瞭量子計算和量子通信的理論前景。理解這些技術的基礎，需要對量子信息的基本度量（如量子比特的概念）有一個非技術性的、概念上的把握。這預示著信息處理能力可能迎來指數級的飛躍。 結論：持續的探索與未來的挑戰 量子力學已走過百年曆程，它成功地解釋瞭原子光譜、化學鍵閤，並支撐瞭現代電子學。然而，它也帶來瞭懸而未決的重大挑戰：如何將量子理論與廣義相對論（引力）統一起來？如何從理論層麵徹底解決測量問題？如何在大尺度上維持量子相乾性？ 本書的最終目的，是激發讀者對這些宏大問題的興趣。我們希望讀者能認識到，量子力學不僅僅是一套計算規則，它代錶瞭人類心智對實在本質進行的最深刻、最成功的探索之一，並且其未解之謎將繼續指引未來數十年的物理學研究方嚮。這是一門仍在進行中的科學，它的邊界，正等待著下一代思想傢去拓展。

評分☆☆☆☆☆

這本《二態係統的量子力學》這個名字，勾起瞭我不少關於物理學史的聯想。我總覺得，很多偉大的物理學理論，往往是從最簡單的模型開始構建起來的。而“二態係統”聽起來就像是這樣一個“樂高積木”的基本單元。想象一下，如果我們可以把任何復雜的量子現象，都簡化成是無數個二態係統在相互作用，那該是多麼強大的思維方式？這本書會不會從曆史上那些奠定量子力學基礎的思想實驗講起？比如，普朗剋的黑體輻射，愛因斯坦的光電效應，玻爾的原子模型，甚至是早期的波粒二象性爭論，這些是不是都與某種形式的“二態”概念息息相關？我猜想，書中可能會詳細探討例如一個粒子是處於“嚮上”還是“嚮下”自鏇這兩種狀態，或者是光子是“偏振”還是“不偏振”這樣基礎的二態例子。然後，它會不會把這些簡單的模型，抽象化成更通用的數學框架，比如矩陣錶示，或者狀態嚮量？我特彆好奇，這本書會不會深入到量子測量理論，特彆是關於波函數塌縮的解釋，並且會用二態係統作為最直觀的例子來闡述這一過程？它會不會像一些經典的物理學教材那樣，在講解理論的同時，穿插一些曆史故事，讓讀者感受到物理學傢們在探索這些前沿概念時的艱辛與智慧？畢竟，從宏觀世界的經典力學過渡到微觀世界的量子力學，這中間的鴻溝是如此巨大，而二態係統也許就是跨越這條鴻溝的重要橋梁。

評分☆☆☆☆☆

《二態係統的量子力學》這個名字，給我的第一感覺是一種高度的抽象與概括。它仿佛在說，量子世界的奧秘，可以從最簡單的“兩種狀態”的係統開始去理解。我猜想，這本書的起點可能非常高，不會花太多篇幅去鋪墊宏觀物理的知識，而是會直接進入量子力學的範疇。它是否會從狄拉剋符號這樣的數學語言開始，來描述一個抽象的二態係統？比如，用 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 這兩個基本嚮量來錶示兩種正交的基態，然後探討任意一個量子態都可以是它們的綫性疊加？我好奇，書中是否會詳細講解如何用劉維爾方程或者密度矩陣來描述一個二態係統的演化，特彆是當它與環境發生相互作用時？它會不會深入探討一些實際的物理係統，比如超導量子比特、離子阱量子比特，甚至是被俘獲的原子，它們是如何被建模成二態係統的，以及科學傢們是如何操控它們的？我尤其關注，這本書是否會涉及到一些關於量子信息處理的理論基礎，比如量子態的製備、操控和測量，並且會用二態係統作為最基本的載體來解釋這些過程？它是否會展現齣，即使是最簡單的二態係統，也蘊含著強大的計算和模擬能力？我設想，這本書將是一次高層次的思維探索，帶領讀者領略量子力學的邏輯之美和數學之妙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很有意思，“二態係統”這個概念本身就充滿瞭神秘感，讓我想起瞭很多物理學中的經典例子，比如疊加態，或者自鏇為1/2的粒子。量子力學更是前沿中的前沿，聽起來就很有挑戰性，但也充滿瞭探索未知的樂趣。我一直對那種能夠用簡潔的數學語言描述復雜現象的學科很著迷，量子力學恰恰就是這樣。這本書的標題立刻就勾起瞭我的好奇心，它會不會深入講解二態係統在量子世界中的各種奇特錶現？比如，當一個係統隻有兩種可能的“狀態”時，量子效應會有什麼特彆之處？是會比多態係統更容易理解，還是會因為其簡潔性而暴露齣更多反直覺的量子特性？我設想這本書會從最基礎的二態模型入手，逐步引入薛定諤方程，探討能量本徵態，以及如何用狄拉剋符號等更抽象的數學工具來描述這些狀態。或許還會涉及到像斯忒恩-革拉赫實驗這樣的關鍵性實驗，來佐證理論的閤理性。這本書是否會帶領讀者一步步理解量子糾纏的本質，以及這種“幽靈般的超距作用”是如何在二態係統中得到最純粹的體現？我甚至猜想，書中可能會用二態係統作為模型，來解釋一些更復雜的量子現象，比如量子計算中的基本門操作，或者量子退火等優化算法的原理。總而言之，單憑書名，我就已經開始對這本書的內容充滿期待，它似乎承諾瞭一場關於量子世界最基礎、也最核心的奧秘的深度之旅。

評分☆☆☆☆☆

我對《二態係統的量子力學》這個書名，産生瞭一種既嚴謹又充滿想象的聯想。它似乎指嚮瞭量子世界中最基礎的“粒子”，或者說最基本的“信息載體”。我猜測，這本書可能並非一開始就直接跳到復雜的數學推導，而是會用一種更加“接地氣”的方式，來解釋“二態”的含義。比如，想象一下一個電子，它的自鏇隻有兩種可能，嚮上或者嚮下。又比如，一個光子，它有兩種可能的狀態，水平偏振或垂直偏振。這本書會不會就從這些最直觀的例子齣發，去引導讀者理解量子力學中的基本概念？我非常好奇，它是否會深入講解量子疊加態的性質，並且用非常形象的比喻來幫助讀者理解，為什麼一個粒子可以同時處於兩種狀態，而不是像經典世界那樣，隻能處於其中一種？它會不會探討量子測量是如何“選擇”其中一種狀態的？我猜想，書中可能還會涉及一些關於量子相乾性的內容，以及如何保持量子係統的這種“疊加”特性。我甚至覺得，這本書的“二態”概念，可能還會延伸到量子糾纏，因為糾纏通常發生在兩個或多個量子比特之間，而每一個量子比特本身就可以看作是一個二態係統。這本書會如何將這些看似獨立的量子現象，通過“二態係統”這個核心概念串聯起來，是我最期待的。

評分☆☆☆☆☆

當我在書架上看到《二態係統的量子力學》時，我腦海中閃過無數與“二”相關的物理概念，感覺這本書就像一本通往量子世界“開關”的說明書。我很好奇，它是否會以一種非常直觀、甚至帶點哲學意味的方式來引入量子疊加態？畢竟，一個係統可以同時處於兩種狀態的疊加，這本身就是對我們日常經驗的巨大顛覆。書名中的“二態”會不會意味著它會從最基本的“是”或“否”、“開”或“關”、“存在”或“不存在”這樣的二元對立齣發，去揭示量子世界的微妙之處？我猜想，這本書可能會深入講解如何用量子比特（qubit）的概念來錶示二態係統，以及它在量子計算領域中的核心地位。它會不會介紹一些關於量子比特操控的基本原理，比如如何通過激光脈衝或者微波信號來改變量子比特的狀態？我甚至聯想到，這本書是否會涉及到一些關於量子退相乾的討論，探討環境的乾擾如何導緻量子疊加態的消失，而“二態”的簡單性會不會使得對退相乾的分析更加清晰？而且，“二態係統”這個錶述，聽起來會不會有一種“最小單位”的感覺？會不會這本書的目標是讓我們理解，即使是最簡單的量子係統，也蘊含著無窮的復雜性和可能性？我設想，它會用最精煉的語言，最核心的數學工具，去展現量子世界的“最小之大”，讓我們窺見宇宙最深層的運行規律。