关于理论物理教学改革的若干思考实践

《物理》最近开辟专栏 ,讨论理论物理教学改革 ,反映出这个问题正受到普遍关注 .多年来 ,我们也曾就此进行过思考和讨论 ,并沿某个方向作过一些探索与尝试 .应编辑同志之邀 ,将一些想法和做法整理成文 ,以求教于广大同行 .1　“四大力学”是有效的 ,但不是唯一的我国自 1952年“院系调整”以来 ,在“全面学习苏联”的指导思想下 ,综合性大学物理专业实行一种统一的课程体制 ,其中设四门理论物理课程 ,通称“四大力学” .从此沿袭多年 ,有些学校沿袭至今 .因此 ,思考理论物理教学改革 ,首先一个问题就是如何认识与评价“四大力学”体系 ?应该…     

论一维方势垒穿透

量子隧穿是量子力学中一种重要的量子现象,本文对一维方势垒穿透问题作了全面的讨论,并统一了现行量子力学教材中3种不同情况(即:粒子能量E＞势垒高度V0、E＜V0和E=V0)的解.引入“约化势垒”,讨论了一些极端条件下一维方势垒穿透的物理现象.     

大学物理实验的改革和探讨

本刊今年推出的“物理教育”栏已刊登了多篇有关物理系“四大力学”教学改革方面很有见地的文章，受到读者的关注。欢迎大家继续参加讨论。大学物理实验的改革是另一个值得探讨的课题，本期刊出中国科学技术大学谢行恕、霍剑青的文章，也希望能引起更多的讨论。     

h→0时非相对论量子力学如何与牛顿力学等价

假设 h→ 0时一个正确的非相对论量子力学与牛顿力学等价 .以此为出发点 ,对目前公认的非相对论量子力学作了细微的修改 .改动后的非相对论量子力学被证明在 h≠ 0时与修改前的完全等价 ,在 h→ 0时 ,与牛顿力学等价 .这样做的意义在于 ,如果进一步假设 h→ 0时一个正确的相对论量子力学和爱因斯坦的相对论等价 ,那么就有可能得到与现有相对论量子力学预言不同的结论 ,这将有助于它的检验或完善. It’s assumed that when →0, correct non relative quantum mechanics should be equivalent to Newtonian mechanics. Starting from this point, we slightly revised the widely accepted non relative quantum mechanics such that the mechanics after modification is strictly equivalent to that before the modification when ≠0, and equivalent to Newtonian mechanics in the limit →0. The significance lies in the possibility that if we further postulate that corrected relative quantum mechanics...     

邮票上的物理学史45——量子力学的建立

量子力学的兴起和发展 ,是 2 0世纪物理学史上最大的事件 .量子力学是研究原子、分子、凝聚态以至原子核和粒子的基础理论 ,是从 1 9世纪末以来对微观世界进行的越来越深入的探索的总结 .量子力学的兴起是由不同的物理学家、在不同的地方、从不同的角度、按不同的思路开始的 .其发展过程有两条主要线索 :德国物理学家海森伯 1 92 5年建立的矩阵力学是玻尔的对应原理的嫡传后裔 ;而奥地利物理学家薛定谔 1 92 6年建立的波动力学则是为了回答“德布罗意波遵循什么样的波动方程”这个问题 .薛定谔随即论证了矩阵力学和波动力学的等价性 .英国物…     

量子信息、量子计算机的科学与哲学问题研讨会简讯

20 0 0年 12月 15日 ,为纪念量子论诞辰 10 0周年 ,在国家科技会堂举行了量子信息与量子计算机的科学与哲学问题研讨会 .来自中国科学院、北京大学、清华大学、复旦大学、中国科学技术大学、南京大学、国防科技大学等单位的科学家会聚一堂、畅所欲言 ,对量子力学中的哲学问题、量子力学对未来信息科学的影响等热门话题进行了热烈讨论 .中国科学院半导体研究所所长、中国科学院院士郑厚植教授主持了研讨会 .郑厚植教授以“固态量子计算的物理基础———固体中的相干过程和控制”为专题介绍了固体中量子拍频、量子波函数工程、固态量子比特中…     

能量在力学量完全集合中的特殊地位

本文由经典力学中自由度与确定该系统的力学量完全集合的关系，说明了量子力学中力学量完全集合的概念，进而讨论了经典力学中能量一般不能选作为力学量完全集合中的力学量．在量子力学中非束缚态情况能量也不能选作完全集合中的力学量，但在束缚态情况下则可以．     

电流密度算子、对应原理和Weyl规则

一、问题的提出: 人们熟知的量子力学中单体的电流密度为另外,人们又知道量子力学中的对应原理:如果经典力学中的力学量为F(x,p),则对应量子力学中的力学量可用下列算子表示(1.2)在经典电动力学中,电流为可测量的量,其密度表式为 j=pv(1.3)p为电荷密度,v为速度它对应的量子力学表式应为 式(1.1)来自电荷守恒与Schrodinger方程,式(1.4)来自经典表式与“对应原理”,仿佛都有道理,但结果不同.那么观念问题出在哪里呢? 鉴于电流密度是个常见的物理量,它在实际中很有用处,特别是在超导物理的London方程、Ginzburg-Landau方程、Josephson方程、…     

量子力学教学中不应忽视的一个基本问题──力学量算符的厄米性是有条件的

本文从量子力学中应用力学量算符的厄米性处理具体问题时出现的几个样谬出发，讨论了力学量算符厄米性成立的条件．分析了在某些情况下力学量算符厄米性受到破坏的原因，并进一步指出了在运用一些量子力学的基本公式处理问题时必须注意力学量算符厄米性的条件．     

评曾谨言的量子力学教材

评论了曾谨言教授所著的系列量子力学教材中的对一些基本概念的陈述.讨论了量子力学中自由粒子的概念、叠加原理的意义、采用厄米算符的主要原因、“光子干涉”问题、全同性原理和对称化公设等几个问题.     

宏观量子现象和它的应用

一、引 言 一般说来,量子现象只能发生在微观的尺度(原子)上.当我们研究分子、原子、电子和核子等等一些微观粒子的运动时,才能明显看到量子力学效应,例如分子、原子光谱的不连续谱线.而当微观粒子数目足够大时,量子力学效应就不明显了,也就是说,过渡到了经典力学的范围.因此,人们常把量子力学称为“微观力学”.但是,对超导体和超流液态氦来说,由于它们具有独特的性质,量子力学效应能够在宏观的尺度上表现出来.这个思想早在1935年研究超导体的电动力学性质时,伦敦就提出来了[1],但是直到六十年代初才从实验上得到证实,并为人们所普遍接受.它…     

两个力学量算符具有共同本征态系的条件

量子力学是人们了解微观世界的一门重要的课程.在量子力学中,由于任何实物体都具有波粒二象性,必须用算符来表示力学量,因此算符理论显得尤为重要.在研究多个算符时,有一个非常重要的定理:两个力学量算符能够具有共同本征函数系的充分必要条件是这两个个力学量算符能够互相对易.本文分析了在使用该定理时可能存在的一些问题,并对这些问题进行了澄清.     

推荐一本量子力学

目前,在国内可以看到的量子力学书已有不少。它们各有所长,而我们要推荐的C Cohen-Tannoudji和 B Diu及 Laloe合著的量子力学《Quantum　mechanics》(Vo-lume　　Ⅰ, Ⅱ),尤具特色。该书分两卷,每卷七章,共1526页。它是作者为读过量子物理的法国四年级大学生编写的教材。除未专辟章节讨论相对论性的Dirac方程和二次量子化方法外,对其它量子力学问题都作了系统又周详的处理。而可称为量子力学“大全”。 该书突出的特点表现在其结构编排上:每章都分成“正文”和“补充”(读物)两部分。正文是面向学生的,共483页。与一般量子力学教材篇幅…     

量子理论的诞生和发展——从量子论到量子力学

简要叙述 ,从普朗克 190 0年首次对电磁波提出量子假设到狄拉克 192 8年对电子提出相对论性方程这段时间内 ,量子理论特别是量子力学诞生和发展的演化过程 .内容分黑体辐射和量子假设 ;老量子论的兴与衰 ;第一条通向量子力学的路———对应原理 ,包括矩阵力学 ,狄拉克的q -数 ;第二条通向量子力学的路———波粒二象性 ,波动力学 ;以及量子力学初步成长 (指 192 7年的表象理论、不确定关系、氦原子及氢分子和 192 8年的狄拉克相对性电子理论 )五个部分 .     

对突破工科近代物理教学一个瓶颈问题的探讨

在工科近代物理教学中,量子力学部分所占比例非常少,而量子力学基础教学中的一个瓶颈在于算符和算符本征值与力学量概率分布的关系.介绍了为突破这一瓶颈,在教材建设和教学实践中所做的改进.     

《玻恩研究》——值得推荐的一本科学技术史专著

《玻恩研究》一书,由人民出版社2012年7月出版,是河北大学厚宇德教授撰写的关于哥廷根物理学派领袖玻恩的专著,也是关于量子力学史的专著.我曾应邀为该书写了序言,因此我觉得有责任对该书作一介绍和评论.     

回顾与展望——纪念量子论诞生100周年

回顾了量子论和量子力学产生的过程和围绕量子力学发生的争论 ,论述了量子力学对人类社会的科学、哲学、技术和经济带来的巨大影响 .对量子力学的进一步发展进行了讨论 .     

量子力学中三种绘景

描述量子系统随时间的运动有三种不同而又相互等价的方式,称为绘景(picture或representation,又译作图象或表象),它们是海森堡绘景、薛定谔绘景和作用绘景,有关绘景的问题,是量子力学中最基本的问题之一.对于前两种绘景问题的讨论,可以追溯到量子力学建立初期关于薛定谔的波动力学(1926年)与海森堡的矩阵力学(1925年)等价性的讨论. 绘景问题的重要性不仅在于它的应用,也在于它的提出及发展与量子力学几条公理性假设的提出及发展紧密相关. 一般量子力学和量子场论的专著都要介绍这三种绘景,但大多只是给出其定义及有关公式,以致人们不容易领…     

基于课程群建设的量子力学（导论）工程化教学

结合二类工科院校的办学定位和构建“大工程教育平台”的教学改革特色，将量子力学课程纳入到基础物理系列课程群中，进行量子力学导论的工程化、普物化教学改革。突出量子力学导论内容上的工程化特点，实现理论物理普物化教学，进行多种教学手段、资源的优化和利用，实行综合式考核，注重理论物理、普通物理多种思维方式的结合。实践表明，该教学模式增强了学生学习兴趣，提高了教学效果，提升了基础物理课群建设水平，为类似的理论物理课程改革提供了借鉴经验。     

论平均值公理在量子力学中的地位及其对教学的启示

文章对平均值公理在量子力学中的作用、地位及其对量子力学教学的启示进行了详细的分析和讨论,表明只需将普通的平均值公式加以推广,便可自然地得到量子力学中的平均值公理.平均值公理在量子力学中处于基础地位,从平均值公理出发,用严格的数学理论可进一步推导出量子力学的其他基本特性.在量子力学教学过程中,从平均值公理出发,量子力学理论的逻辑和概念会更清晰,特别是对于初学者而言,这样更便于他们接受和理解量子力学理论.