从原子物理看量子力学

十几年前 ,有一次见到北京大学陈熙谋教授 ,交谈当中 ,发现大家都很关心原子物理课程的更新改革 .他说 ,北京大学有不少老师主张要在现代的理论基础上来讲原子物理 ,就必须在这门课上讲清楚量子力学的基本原理 ;然而 ,凡是理论物理出身的教师 ,都毫无例外地反对这样做 .他和我当然都赞同后一种意见 .事实上 ,我们可以看到国内出版的一些大讲量子力学原理的原子物理教材 ,每每是讲不清楚 ,并且常常是有严重错误的 .例如 ,有一本原子物理的内部教材里 ,居然讲到用Ｊ 和Ｊ- 算符去构造一般角动量的本征态这样比较深入的内容 ,而且竟然出现了把…     

关于本科生量子力学教学的一些体会

简要介绍几年来我给北京大学物理学院三年级本科生讲授"量子力学A"课程的一些经验和体会.为了使学生们能够较为容易地理解量子力学的基本概念和原则,我尝试着从科学史的角度进行讲述,取得了较好的效果.同时,恰当地打一些比喻,对于学生们深刻领会某些相对来说抽象的概念也有很大帮助.     

浅析量子混沌教学

介绍了量子力学中量子混沌教学的重要内容和特点,这对帮助学生理解量子力学理论是非常重要的,同时也有利于培养学生的创新能力.     

在现代物理学里感觉到老庄思想的光芒

相对论和量子力学是在本世纪建立起来的物理学理论,是现代物理学的两大基础.由于它们所涉及的多半是我们日常生活经验之外的自然规律,所以其中有些概念很难用我们日常生活中的直观感觉去理解.最近读到关洪教授的新著《量子力学的基本概念》一书[1],看到他引用老子的话来阐明量子力学,感到很有意思.我在近年来的教学中,也常引用庄子的话来阐明狭义相对论.现将这两个例子写出,以就教于读者.一 关洪教授在《量子力学的基本概念》一书中所讲的如下: “道.可道.非常道. 名.可名.非常名.” 篇首所引语录,是《老子》里开宗明义的两句话.近读汤川秀…     

双一流背景下研究生高等量子力学优质课程建设和改革探讨——以长沙理工大学为例

高等量子力学是物理学在读硕士研究生必修的专业基础课程之一.该课程具有较抽象、难理解、深奥等特点，学生学习起来相对困难，教学效果不佳，而优质的课程将会大大提高学生的学习效果.以长沙理工大学为例，从教学内容、教学方法、课程优势及特色、课程存在的问题及解决方法等各方面，详细介绍了建设高等量子力学优质课程的一些具体措施和方法.     

评关洪著《一代神话--哥本哈根学派》

量子力学是在物理学里最成功和最精巧的理论之一,它只在一段相当短的时间里就建立起来了.历史上有许多重要的物理学理论是由很少数的几个人创立的,而这些理论都没有引起任何重大的争论.几个著名的例子是由牛顿创立的力学,由麦克斯韦创立的电磁学理论,和由爱因斯坦创立的狭义相对论.量子力学就大不相同了.为了得出它的数学方程式和意义解释,需要科学世界里最优秀的一批头脑的联合努力.不像在物理上已经得到充分发展和理解的经典力学那样,量子力学仍然在发展之中,并且仍然是在实验上和理论上都进行着紧张研究的一个领域.除了像定域性和测量问…     

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.     

“ 延迟选择”没有延迟

延迟实验是惠勒提出的一个实验, 它所展示的物理结论与人们之前的得到的物理规则格格不入: 观测 行为决定了观测之前发生的事情, 时间上从古至今是一个整体. 该实验充分彰显了量子力学中哥本哈根学派的思 想, 不仅引发一个科学问题还引发了一个哲学问题. “ 延迟选择”实验中, 人们可以在事后以延迟的方式选择光子两 条传播路径中的某一条, 这和因果律相违背. 但是如果能继续以量子力学的基本假设去分析每个实验结果而不是用 “ 定域实在论”去人为确定粒子的路径, 就不会出现难以理解的“ 延迟选择”和“ 因果颠倒”     

量子力学教学与创新人才培养

本文为北京大学物理系曾谨言教授为其《量子力学》(第三版 ,科学出版社 2 0 0 0年 1月出版 )撰写的序言 .该序言在对量子力学的发展作出精辟评述的同时 ,也对量子力学的教学改革提出了自己的见解 .现征得作者的同意 ,在我刊“物理教育”栏转载 ,作为关于“四大力学”教学改革的讨论之一 .我们欢迎广大读者继续参与“四大力学”教学改革的讨论 ,将您的宝贵心得与物理学同行交流、分享 .     

量子力学本科教学演示仪之量子真空场测量

“真空不空”是量子力学区别于经典物理的一个重要内容.这主要是因为真空场的能量小到无法直接测量,通常需要基于平衡零拍探测的量子实验装置进行测量.然而现阶段的大学物理实验教学中缺乏该实验装置,导致学生无法直观理解这一量子力学的基本概念.针对这一问题,本文设计并搭建了基于平衡零拍探测的真空场测量仪,通过光学放大的过程实现真空场起伏的测量.该实验教学仪原理简单,现象直观,操作容易且便于维护,弥补了大学物理中量子力学实验的空白,实现前沿物理在大学物理教学中的拓展.     

农林专业量子力学知识的教学尝试

讨论了在农林专业如何进行量子力学教学的问题,认为用理论背后的故事来激发学生求知欲望,感染教育学生;使用类比方法提高学生思维能力;在教学中强调量子力学与经典力学的比较,让学生弄清量子力学研究的内容.     

曲面上的动量和动能算符

对约束在曲面上粒子运动的描述可以在内部坐标即曲面局部坐标下进行,也可以在外部坐标即在笛卡尔坐标下进行.在量子力学中,动量和动能算符的表示在这两种描述中各有不同,前者的动量算符仅包含内禀几何量,后者的动量算符包含了曲面的平均曲率.考虑到算符次序问题,动能算符对动量算符的依赖关系也不同,前者的依赖关系仅发现存在一种,后者的依赖关系已经发现有两种. 关键词： 量子力学 微分几何     

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.     

有限空间里可不可以有量子力学?

在文献1里,李春芳等人讨论一维无限深方势阱中粒子动量分布问题的出发点是所谓“量子力学的整体性概念”,而所得到的结论则是:“Landau和Lifshitz的结果是正确的,Pauli的结果是不正确的.”我们认为有必要指出,上述出发点和结论,都是站不住脚的.     

量子力学混合态表象

在以往的文献中量子力学的表象都是纯态表象,在本文中我们从算符的合理排序和概率统计的正态分布思想出发,首次提出了量子力学混合态表象的概念,并证明了其完备性和正交性.量子力学混合态表象的优点是可以反映算符的多种表示以及其相应的排序规则.     

量子力学若干基本问题研究的新进展

首先回顾了量子力学诠释的各种研究的思想起源.以量子测量问题为核心,通过介绍和分析最近5年完成的相关实验（如用腔QED展示的量子退相干过程实验和超冷原子which-way实验等）,系统地评述了量子力学若干基本问题研究（包括宏观物体相干性,量子测量的冯*诺伊曼链问题）的新进展,并阐明了其作用与意义.指出了量子力学基本问题的探讨已经走出纯哲学思辨的范畴,开始了大规模的实验检验,而且其研究结果对信息科学有重要的潜在应用.通过基本观念的正确阐释,对量子测量理解方面的某些误解（如超光速现象）给予一定程度的澄清.最后,通过介绍霍夫特(G.′tHooft)最近在量子力学方面的工作,展望了量子力学今后的可能发展.     

量子力学虚拟实验的MATLAB演示

量子力学是一门较抽象的科学.为了更直观、形象地展示量子力学中的一些物理原理和实验现象,本文利用MAT-LAB软件搭建了一个量子力学的虚拟演示平台,可以生动地演示电子双缝衍射、量子隧穿效应、氢原子电子云和斯塔克效应等现象.通过相关物理参数的输入以及物理现象的演示,可以使学生在量子力学的学习中获得更直观的教学感受.     

工科专业的量子力学教学方法探索

主要从量子力学发展史,量子力学概念,多媒体技术运用,以及针对工科专业的实际应用4个方面,对工科专业的量子力学教学方法进行了探索,激发学生学习量子力学的兴趣,提高教学质量.     

定性量子力学教学研究

对非物理专业学生进行了定性量子力学的教学尝试．课程以量子力学公设为核心，避开相关的数学，以强调基本概念和物理图像为重点．以教案的形式介绍16学时量子力学课程中光的波粒二象性和电子的波粒二象性的具体教学过程．教学结果表明，学生能够对量子力学概念获得较好的理解．     

让泡利敬重的三个半物理学家

 喜欢物理学史的朋友想必都知道,泡利是一位以批评尖刻、不留情面著称的物理学家,荷兰物理学家艾伦菲斯特曾给他取过一个外号,叫作“上帝的鞭子”.至于他的具体“执鞭”事迹,大家可能已经听得多了,在这里我只讲一个在我看来流传较少,并且特别有趣的.我们知道,俄国有位以狂傲著称的物理学家,叫作朗道.有人画过这样一幅漫画：朗道坐在讲台上,长着一对天使翅膀,头上绕着光环(仔细看的话,那光环似乎是用量子力学波函数Ψ组成的),下面的学生则个个长着长长的驴耳朵,恭恭敬敬地聆听教诲.无独有偶,泡利的学生在泡利面前也有耳朵偏长的感觉,在泡利的学生中流传着这样一种说法,那就是他们可以问任何问题,而不必担心问题太愚蠢,因为任何问题对泡利来说都是愚蠢的.