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量子力學總結范文1
關鍵詞：量子力學；現代物理；地方應用型高校
筆者于1997年畢業于衡陽師范高等?？茖W校物理教育專業，那時用的是?？茖W校自編的量子力學教材，內容較簡化，學習起來較吃力；2005年進入湖南師大讀研后，又學習了高等量子力學，許多東西似懂非懂；2016年開始向本科生講授量子力學課程，也只有在這時候，才懂得了困惑自己多年的一些問題。從這個歷程中，可見學好量子力學這門課程是多么難。
一、教學指導思想
正因為這門課程很難學，所以不能期望太高，何況在生源較差的地方應用型高校。與此同時，教師要以人才市場需求和學術發展為雙重依據，保持學科體系的完整性，把量子力學教好。對于若干個學生中的精英，要使其受到完整的課程體系訓練，培養物理學科的領頭雁；而對于其他學生，則通過教學方式和考核方式的多樣性，讓其順利通過這些理論性較強的課程考核，培養物理文化的傳播者。
筆者采用的教學方式以傳統講授法為主，PPT用得很少。因為這門課程必須經過數學演算和推導，才能對量子世界有所理解。不要求學生步步推導，但教師至少要去一步一步地算，給學生留下深刻的印象，讓學生知道，做學問是老老實實地工作。每章結束后，設置一個小測試，題目來自上課時講的一些重點概念、符號、規律以及一些簡單的公式推導。這樣可以保證學生能從書本里查找答案，掌握基本知識。
二、正確看待學生的學習狀況
學生的學習狀況也如所預料的一樣，認真聽的只有幾個有考研意愿的人，其他人幾乎是以玩手機來消磨時間。小測試的時候，總有十多人先不做，坐等別人的答案。筆者認為，教育不能指望人人都會成為精英，能成為“欲栽大樹柱長天”的人只需幾個即可。同一個專業里，也需要各種層次的人才，如理論計算、實驗操作、知識傳播、人際協調，等等。量子力學教師需要關注學生的聽課狀態，以人人能學會為原則（教育機會均等），隨時調整自己的教學策略；同時也要牢記自己的使命，把量子力學的靈魂傳播到位，把它的科學精神傳播到位。
三、量子力學的魂與精神
量子力學的魂是：微觀粒子的運動狀態是不確定的，只能用概率波去描述；微觀粒子的運動能量不是連續的，而是離散的；測量微觀粒子的力學量時得不到確定值，只能得到系列的可能值及其出現的概率，但它們的統計值是確定的，即得到的宏觀量；量子力學里的微觀粒子不一定是電子質子等實物粒子，還可能是經過一次量子化和二次量子化后的某種運動單元，如電磁場光子、諧振子粒子。量子力學的精神是：科學研究是一件嚴肅的事情，必需老老實實地演算和推導，來不得半點投機取巧。
四、教學心得體會
1.量子力學的研究對象。量子力學是研究微觀粒子的運動，但是課本開始介紹的黑體輻射卻是能觀察到的宏觀現象，這該怎樣理解？一是將空窖里的輻射場當成大量微觀粒子組成的系統，它們服從Bose-Einstein分布l=ωl/（eβεl-1），只是它們不是有原子分子結構的實物粒子罷了。二是認為這些粒子的能量是量子化的εl=ω，不再是宏觀的連續能量了。這樣一來，物體的輻射就是發射和吸收微觀粒子的過程了。
2.二次量子化。把輻射場處理成能量量子化的大量微觀粒子，把原點附近做振動的原子或分子處理成能量量子化的線性諧振子等就是一次量子化。最簡單的二次量子化就是體現在對線性諧振子的處理上。線性諧振子的能級是分立的，En=ω（n+1/2），τΦ謀菊魈為Ψn。由于相鄰能級上的本征態具有遞推關系，即由Ψn可以推出Ψn-1或Ψn+1這時又把態Ψn看成是由n個粒子組成的系統，每個粒子具有能量E=ω，這樣一來，遞推關系里的算符就可以看成產生算符和湮滅算符了。
3.不確定性。這點和統計力學有某種相似性。統計力學并不知道微觀粒子確定的運動狀態，所以只好假定每種微觀運動狀態出現的概率相等，即等概率原理。這樣一來，就可以理解測量微觀粒子的力學量時，得不出確定值的原因，只能得出一系列的可能值以及這些可能值出現的概率。同樣，描述粒子的運動狀態也只能用概率波來描述了。
量子力學總結范文2
[關鍵詞] 地方院校；量子力學；精品課程建設
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）01-0057-04
0 引言
我國本科高校按隸屬對象不同，分為部委屬和省屬兩大類別，省屬高校又分為省屬國家“211”重點高校、省部共建高校、地方性直屬高校三類，本文“地方院?！敝甘俑咝Ｖ械牡胤叫灾睂俦究聘咝＃@些院校大多采取省市共建、以市為主的管理體制，多數建校時間短或由?？粕?。
隨著我國高等教育大眾化進程的不斷深入，生源質量降低，教學資源日趨緊張，高等院校的教學壓力逐漸加大，引發了社會對高等教育質量的擔憂。2003年4月《教育部關于啟動高等學校教學質量與教學改革工程精品課程建設工作的通知》（教高[2003]1號），引起了全國范圍內建設國家、省、校三級精品課程的熱潮。量子力學精品課程也同其他課程一樣，經歷了精品課程建設的熱潮，截至2013年9月，共有四校建成國家精品課程，分別是蘭州大學（2004年）、復旦大學（2004年）、清華大學（2007年）、北京大學（2008年）；兩校建成湖北省精品課程，分別是華中師范大學（2003年）和湖北大學（2003年）；兩校建成湖北省地方院校校級精品課程，分別是黃岡師范學院（2007年）、湖北師范學院（2011年）?？梢?，量子力學國家精品課程全部由985重點大學建設，湖北省精品課程也由211重點大學和省屬重點大學建設，地方院校只有兩校建成校級精品課程，只占湖北省27所地方院校的7.4%，大多數地方院校并未開展量子力學精品課程建設，這與量子力學課程的重要地位極不相稱。量子力學是近代物理學的兩大支柱之一，也是現代工業技術的重要理論基礎，其教學質量的重要性不言而喻，但量子力學又是一門高度抽象的理論物理課程，遠離日常經驗，教與學都有一定的難度。地方院校由于師資力量薄弱，學術資源匱乏，生源素質不理想，教學與科研脫節，導致這些院校的量子力學精品課程大多處于有心無力、舉步維艱的狀態。
地方院校占我國高?？倲档?0%左右，擔負著服務地方社會經濟建設、培養千百萬專門人才的重任。地方院校是我國高等教育金字塔的塔基，塔基不穩，必然影響我國高等教育的健康發展，因此研究地方院校量子力學精品課程建設，提高人才培養質量是迫在眉睫的重要問題，令人惋惜的是這方面的研究成果太少，難以指導地方院校量子力學精品課程的建設。
1 地方院校視角下量子力學精品課程建設 的內涵
精品課程的評價標準是“五個一流”，即一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理。精品課程建設研究大多圍繞“五個一流”展開，但精品課程建設應該是分層次的，不同類型的高校應有不同的標準。每個學校都是在自己的層次上、自己的類型上來辦出最高水平的課程，各個學校是不一樣的，精品課定位不一樣，尋找精品課群體也不一樣[1]。地方高校應從自己的辦學定位、培養規格和生源情況來考慮量子力學精品課程建設，基于地方院校視角來理解“五個一流”，揚長避短，不盲目攀比，也不妄自菲薄。
1.1 一流教師隊伍
地方院校普遍存在教師整體水平不高的問題，教師的學歷、職稱、學術水平和重點大學相比有較大差距，教學任務重，技術應用能力不強。重點大學承擔培養拔尖人才的任務，必然要求教師具有較高的學術水平和科研能力，地方院校承擔培養千百萬專門人才，即應用型技能型人才的任務，對教師的學術水平要求不是太高，但要求教師具有較強的技術應用能力。地方院校教師不宜與重點大學的教師比學術水平，但要關注學科前沿，盡快掌握與本學科相關的最新技術，提高重點大學教師并不擅長的技術應用能力，體現地方院?！半p師”型師資的鮮明特色。
地方院校量子力學精品課程的一流教師隊伍，就是要建設一支與應用型人才培養相適應的，具有一定的學術水平、較高的教學水平、較強的技術應用能力的“雙師型”教師隊伍。
1.2 一流教學內容
應用型人才培養的定位，決定了量子力學精品課程的教學內容有別于重點大學，教學內容的核心是量子力學的基本理論、基本知識、基本技能，不求教學內容的高度完整性，適當降低內容的深度和應用數學解題的難度，保持教學內容的前沿性和時代性，滿足學生了解學科發展前沿及其技術應用的強烈愿望。前沿知識不僅可以開闊學生的眼界，而且能夠潛移默化地影響學生未來的發展。
地方院校量子力學精品課程的一流教學內容可以理解為，量子力學基本理論、基本知識、基本技能等學科有效知識與專業發展密切相關的前沿知識及其技術應用的有機整合。有效知識，就是今后能對在該領域繼續學習、繼續研究、開辟新的領域、學習新的知識發揮作用的、最關鍵、最基礎性的東西[1]。
1.3 一流教學方法
重點大學普遍重視討論式、研究式教學方法，基于量子力學學科特點和地方院校學生水平，討論式和研究式的教學方法要慎重使用，如果準備不充分，極有可能出現學生討論時言之無物和研究時無從著手的難堪局面，反而挫傷學生的學習積極性。采用討論式和研究式教學方法，一要內容難度適宜，二要前期準備充分，三要教師循循善誘。量子力學內容高度抽象，學生自學困難較大，因此對教學方法和手段的要求較高。無論選擇什么樣的教學方法，采用什么樣的教學手段，都是為了學生能夠更好地理解和掌握知識，都要適合學生的實際認知水平，不能為了討論而討論，為了研究而研究，應以實際教學效果來評價教學方法的優劣。
地方院校量子力學精品課程的一流教學方法，即以啟發式講授為主，結合課程內容適當采取討論式和研究式教學，傳統教學手段與多媒體技術手段有機結合，集多種方法與手段于一體的教學方法體系。
1.4 一流教材
量子力學教材的選用，國內一般主要選用曾謹言版（重點大學）和周世勛版（地方院校），另有蘇汝鏗版、張永德版、錢伯初版、關洪版等多種教材，也有多種國外優秀教材。鑒于量子力學的某些基本問題至今仍有爭議，甚至國內權威教材中的部分內容仍受質疑，地方院校不宜盲目自編教材，避免對某些問題的不當闡述誤導學生，宜選用國內經典的簡明教材，輔以優秀教材作為參考書，以滿足不同學生的學習要求，通過立體化、一體化教材建設，補充量子力學的最新進展和實際應用，更好地為地方院校培養應用型人才服務。
地方院校量子力學精品課程的一流教材，即在選用國內經典簡明教材的基礎上，選擇國內外優秀教材作參考書，著力打造包括電子教案、PPT、習題答案、試題庫、仿真實驗、網絡課堂等資源在內的立體化、一體化教材。
1.5 一流教學管理
精品課程需要通過科學的管理為其提供制度保證?？茖W的教學管理和規范的管理機制，是精品課程的重要條件。精品課程的教學管理既包括對課堂教學的組織、實踐教學的安排、學習成績的評定等教學環節的管理，還包括師資隊伍的配備、課程建設過程的管理、教學保證條件的建設等[2]。
地方院校作為教學型大學，科研上處于劣勢，教學管理上更應加強，應將一流教學管理作為量子力學精品課程的重要特色來建設。
地方院校量子力學精品課程的一流教學管理，即建立健全與應用型人才培養目標相適應的教學管理制度，包括編、備、教、輔、改、考各教學環節的管理制度，以及經費投入、師資配備、用人機制和激勵機制、課程評價等教學質量保障制度，認真落實各項教學管理制度并切實做好教學質量監控，保證課程建設的可持續發展。
2 地方院校視角下量子力學精品課程建設 的對策
2.1 建設一支與應用型人才培養適應的師資隊伍
地方院校培養應用型人才的定位，客觀上要求教師應具有教師和工程師（或技能師）的雙重身份。量子力學精品課程的師資隊伍建設，除引進高層次人才、抓好現有教師的轉型提升、開展與課程相關的教研和科研等常規措施之外，尤其要重視師資隊伍的技術水平和能力的培養，通過產學研用結合切實提高教師的技術操作能力、應用能力和轉化能力。加強學校與科研機構、企業的合作，聘請經驗豐富的科研人員和工程師作為兼職教師，提高教師隊伍整體的科研水平和技術實力。
2.2 精選課程有效知識構建學科基礎，實現理論 與應用、基礎與前沿的完美結合
夯實基礎、關注前沿、了解應用、激發興趣是一流教學內容的必然要求。在教學內容的選擇和安排上，要注意與知識的實際應用相聯系，找準最佳結合點，融入學科前沿的理論知識和學科發展的最新成果。
量子力學的有效知識包括量子力學的發展歷史、量子力學的五大公設、定態問題求解、表象變換理論、微擾理論、電子自旋等，有效知識構成課程的核心知識；學科前沿知識、量子力學在現代科技和其它學科中的應用等內容構成課程的補充知識；散射等相對困難的內容構成課程的知識。核心知識具有相對穩定性，要求熟練掌握；補充知識具有時代性，要求學生了解而不求掌握；知識具有可選性，建議有能力的學生選學。核心知識和補充知識屬于第一層次的教學內容，面向全體學生；知識屬第二層次的教學內容，面向部分學生。教學內容的分類既有利于實現教學的層次化，又有利于實現理論與應用、基礎與前沿的有機結合。
2.3 構建教學理念先進、與學生水平相適應的教 學方法體系
以教師為主導，以學生為主體。變單一教學方式為多樣化教學方式構成的有機體系，變以教為主為以學為主或學教并重，變傳統課堂教學為傳統課堂教學和網絡課堂教學相結合?；诹孔恿W的抽象性，講授仍是主要的教學方法，但應注重啟發學生積極思考，采取課內、課外、網絡等多種形式增強師生互動，結合適當的內容開展討論和研究。
可以組織學生討論如量子力學相關實驗的解釋、量子力學基本原理的各種理解、一維定態問題的求解方法等；也可討論量子力學的某些新進展和新的技術應用，要求學生就“量子糾纏”、“EPR佯謬”、“量子計算機原理”等內容展開調研，撰寫文獻綜述報告，將討論和初步的研究結合起來，培養學生從事科學研究的基本素質；也可建議能力較強的學生對“密度矩陣表示量子態”、“路徑積分量子化”、“自由粒子的狄拉克方程”等較新的內容進行一些初級的理論探討，通過寫小論文的方式總結研究結果等。
討論和探究的關鍵在于培養學生的參與意識、問題意識和批判意識，不奢望畢其功于一役，長期堅持一定會有收獲。
2.4 選擇適宜的教材和教學參考書，建設立體化、 一體化教材
選擇周世勛版《量子力學教程》作為教材，因為它比較簡明，適合初學者和地方院校生源的實際水平；選擇曾謹言版《量子力學教程》作為主要參考書，因為它是全國大多數高校指定的考研參考用書，要照顧部分考研學生的需要；還可選擇其他國內外優秀教材作為參考書，以兼收并蓄、博采眾長。
教材是教學內容的載體，一流教材必然要展現一流教學內容。立體化、一體化教材不是簡單的教材和教參搬家，應將學科最新的研究成果、成功的教改經驗和教師自己的教科研成果及時地反映出來。一流教材除電子教案、PPT、全程教學錄像、習題解答、試題庫、網絡互動答疑、在線測試等內容外，還要自編學習輔導用書，內容大致可包括學習內容輔導、考研輔導、閱讀材料三大部分。學習內容輔導應梳理各章知識點及聯系、重點難點的學習經驗，補充典型習題；考研輔導可提供各類院校近年來的量子力學考研試卷，分析考試內容涵蓋的知識點和相關的考核要求；閱讀材料可介紹量子力學的最新進展、與量子力學有關的各交叉學科、量子力學的發展歷史以及逸聞趣事等。
2.5 抓緊抓實全方位全過程的教學管理
精品課程建設是一個綜合系統工程，只有扎扎實實、認認真真、持之以恒地努力工作，才能把事情做好[3]。一流教學管理是精品課程建設的重要方面，建章立制是基礎，教學各環節的過程管理是縱線，教學保障條件建設管理是橫線，教學質量監控、反饋和改進是保障。教學管理不必標新立異，抓緊、抓實、抓細、抓出成效，就是教學管理的最大特色。
教學各環節的管理制度中，重點要改變學業成績評價標準，變結果評價為過程評價，正確把握考試導向，降低期末考試比重，加大平時考核比重，將考勤、作業、提問、小論文、課程設計納入平時考核。
教學質量保障制度的建設和落實要抓好以下幾個方面：學校要加大對精品課程建設的經費投入；選擇學術水平較高、教學效果得到師生公認的優秀教師擔任課程負責人，組建由課程負責人負總責、主講教師分工與合作的教學隊伍；對參與精品課程建設的教師，在評優評先、晉升職稱等方面優先考慮；抓實教學過程的質量監控，完善同行評教、學生評教、畢業生評教和評教意見的及時反饋及改進制度；抓住一切校內外的交流機會，博采眾長，不斷更新充實網上資源，確保精品課程建設的可持續發展。
3 地方院校視角下量子力學精品課程建設 的初步成果
2011年起，荊楚理工學院應用物理學專業開設量子力學課程。三年來，量子力學教學團隊堅持以建設校級精品課程為目標，始終追求精品境界，目前量子力學精品課程的基本資料已準備就緒，擬申報校級精品課程，并計劃在校級精品課程基礎上，力爭申報省級及以上精品課程，最終轉型升級成為精品資源共享課。
教學團隊堅持教學和科研相結合，重視研究解決教學過程中存在的突出問題，以教科研水平的提高帶動教學水平的提高。三年共主持完成湖北省教育科學“十一五”規劃課題“理工類本科生物理學習障礙歸因及對策研究”一項，此課題于2013年5月被湖北省教科規劃辦批準結題，鑒定結論為：課題研究整體設計規范，研究路線科學，課題組成員分工合理，研究成果豐富且有實效；正主持湖北省教育科學“十二五”規劃課題一項：“地方院校應用物理學專業人才培養模式研究”。在學術研究方面，教學團隊圍繞量子糾纏態、量子點、反應微分截面等方向進行了比較深入地研究，取得了一些成果，近幾年在國外英文期刊和國際學術會議上發表了6篇英文學術論文，其中4篇被EI收錄，2篇被INSPECT收錄，并在原子與分子物理學報、重慶大學學報、量子光學學報等中文核心期刊上發表了8篇學術論文。
科學研究提高了教師的學術水平，加深了對量子力學課程內容的深刻理解，促進了教學的深入淺出，實現了理論與應用、基礎與前沿的有機結合，量子力學課程教學質量逐年穩步提高：三年來師生評教均分都在95分以上，教學效果得到師生認可；學生學習量子力學的積極性明顯提高，學業成績的統計結果表明，大部分學生較好地掌握了量子力學的基本理論、基本知識和基本技能，并對量子力學知識的有關應用和學科發展前沿產生了濃厚興趣，越來越多的學生開始選擇以量子力學的有關研究作為畢業論文選題，其中2009級兩名學生的畢業論文榮獲學校優秀畢業論文；不少學生考研時量子力學科目也取得了135分以上的較好成績。荊楚理工學院量子力學精品課程建設取得的初步成效，從理論和實踐兩方面證明了建設具有地方院校特色的量子力學精品課程是可行的。
4 結束語
精品課程不應千課一面，不同類型的院校應該有不同類型的精品課程，量子力學精品課程建設也不應該成為重點大學的專利，地方院校完全可以根據自己的培養目標、培養規格、生源狀況，正確地理解“一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理”，建設具有應用型人才培養特色的量子力學精品課程，在精品課程建設上實現與重點大學的錯位發展。
參考文獻
[1]袁德寧.精品課建設及課程支撐理念的轉變[J].清華大學教育研究，2004，25（3）：53-57.
量子力學總結范文3
關鍵詞：動態投入產出模型 經濟控制論 計算機控制系統
一、引言
量子力學是現代物理學的基石之一，其最重要的特點是量子力學認為世界都是不確定的。經濟系統與此類似，一個國家的經濟系統是由成千上萬的公司、企業、組織以及數億的個人組成的龐大體系，對于其中的任何一個個體，不可能對其行為做出準確的預測，此外個人的經濟行為還容易受到他人影響，因此個人的行為與微觀粒子在不確定性這一方面具有相通性?；谶@一相通性，本文量子力學的路徑積分理論引入宏觀經濟學領域，研究經濟系統的投入產出模型問題。
二、經濟模型的建立
量子投入產出模型如下所示：
五、總結
研究廣義投入產出系統通常是首先將廣義系統轉換為一般線性系統，然后利用線性系統的理論進行研究。然而這種方法需要引入新的變量進行變量代換，而新的變量則沒有經濟意義，從而增加了研究的難度。本文利用新的數學方法，對廣義動態投入產出模型進行了直接研究而并不需要把廣義系統轉化為一般線性系統。首先證明了模型趨于穩定狀態的條件，進而設計了相應的計算機控制系統。本文的作者非常感謝所有給文章提出意見和建議的專家學者。
參考文獻：
[1]O. Lang， Introduction to Economic Cybernetics. Pergaman Press， Oxford， 1970： 89-92.
[2]Zhu Zhisu， Dang Chuangyin， Ye Yinyu， A FPTAS for computing a symmetric Leontief competitive economy equilibrium， Mathematical Programming， 2012， 131（1-2）： 113-129.
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量子力學總結范文4
2000多年前的物理學，中國、古希臘都有研究，但是真正意義上的精確科學，也就是說用數學、微積分這樣的精確科學，實際上是在中世紀即在15世紀16世紀的時候，也就是牛頓、伽利略的時代，開創了物理學精確科學的先河，此后物理學得到了很大發展，后來的熱學、電磁學、聲學、連續介質動力學等問題也在十七、十八、十九三個世紀取得了很大發展。現在就從牛頓、伽利略時代起談談物理學的發展與人類的文明進步的關系。
一、工業革命前的人類文明
工業革命前的物理學雖然在漫長的歷史進程中不斷發展，但是并沒有給人類帶來生產力上的巨大改變，人類還處于刀耕火種的農業時代，那是的生產力很低下，人們的生活水平上千年來沒有真正的突破。
二、人類的機械化時代
牛頓力學的建立和熱力學的發展導致了第一次工業革命
1665年夏，年僅23的牛頓因英國爆發瘟疫而避居鄉下，他一生最重要的成果，幾乎所有的重要數學物理思想多誕生與不這個時期。在他45歲時，劃時代的偉大巨著《自然哲學之數學原理》出版，奠定了整個經典物理學的基礎，并對其他自然科學的發展產生了不可磨滅的推動和影響。
三、人類的電氣化時代
經典電磁學是研究宏觀電磁現象和客觀物體的電磁性質。人們很早就接觸到電和磁的現象，并知道磁棒有南北兩極。在18世紀，發現電荷有兩種：正電荷和負電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥，異性相吸，作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上，力的大小和它們之間的距離的平方成反比。在這兩點上和萬有引力很相似。18世紀末發現電荷能夠流動，這就是電流。但長期沒有發現電和磁之間的聯系。
19世紀前期，奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而后安培發現作用力的方向和電流的方向，以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之后，法拉第又發現，當磁棒插入導線圈時，導線圈中就產生電流。這些實驗表明，在電和磁之間存在著密切的聯系。法拉第用過的線圈
電和磁之間的聯系被發現后，人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似。為此法拉第引進了力線的概念，認為電流產生圍繞著導線的磁力線，電荷向各個方向產生電力線，并在此基礎上產生了電磁場的概念。
19世紀下半葉，麥克斯韋總結宏觀電磁現象的規律，并引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是：變化著的電場能產生磁場；變化著的磁場也能產生電場。在此基礎上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現象的基本規律。這套方程稱為麥克斯韋方程組，磁學的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在，其傳播速度等于光速。于是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現象的規律，肯定了光也是一種電磁波。該理論實現了物理學的第三次綜合，即電、磁、光的綜合。
四、人類的高科技時代
人類社會發展到今天，已進入信息時代、核能時代、新材料時代和太空時代，也就是說進入了高科技時代。而這一切的基礎是20世紀物理學革命的產物――相對論和量子力學。
19世紀，經典物理學的成就到達了頂峰?？墒?，世紀末的邁克爾遜-莫雷實驗和黑體輻射實驗形成了物理學萬里晴空中的“兩朵烏云”；而電子、X射線和放射性等新發現，使經典物理學遇到了極大的困難。有的物理學家呼喚：“我們仍然在期待著第二個牛頓?！毙枰奕说臅r代造就了巨人。這第二個牛頓便是愛因斯坦。
1905年，愛因斯坦以“同時”的相對性為突破口，提出了“光速不變原理”和物理規律在慣性系中不變的“相對性原理”，導出了洛侖茲變換，從而驅散了第一朵“烏云”。這就是狹義相對論。在此基礎上，他又得到的質能相當的推論E=mc2，預示了原子能利用的可能。
1913～1916年，愛因斯坦從引力場中一切物體具有相同的加速度得到啟發，提出了“加速參照系與引力場等效”和物理規律在非慣性系中不變的“相對性原理”，從而得到了引力場方程。這就是廣義相對論。他預言，光線從太陽旁邊通邊時會發生彎曲。1919年，英國天文學家愛丁頓以全日蝕觀測證實了這一預言，從而開創了現代天文學的新紀元。愛因斯坦也因此名噪全球。
1900年，普朗克為驅散第二朵“烏云”，提出了“能量子”假設，量子論誕生了。1905年，愛因斯坦在此基礎上提出“光量子”假說，用光的波粒二象性成功地解釋了“光電效變”。同年，他把量子概念用點陣振動來解釋固體比熱。1912年，愛因斯坦又由量子概念提出了光化學當量定律。1916年，他由玻爾的原子理論提出了自發發射和受激發射的概念，孕育了激光技術。此后，對量子力學的建立作出重要貢獻的著名物理學家還有：1923年提出實物粒子也具有波粒二象性的德布羅意，1925年建立量子力學的矩陣力學體系的玻恩和海森伯等，1926年建立量子力學的波動方程的薛定諤。同年，玻恩給出了波函數的統計詮釋，海森伯提出反映微觀世界特性的“不確定度關系”。量子力學揭示了微觀世界的基本規律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學的發展奠定了理論基礎。它是20世紀物理學革命的。
量子力學總結范文5
1導出麥克斯韋方程組的拉格朗日量
無論是在愛因斯坦場還是阿貝爾規范場中，比安基恒等式都有很重要的應用。從阿貝爾規范場的比安基恒等式出發，我們可以得到麥克斯韋方程組中的兩個基本方程。在這個過程中，我們需要慎重考慮指標的升降問題，因為在電動力學中，我們一般都將指標寫成下指標，而在場論中，我們需要考慮指標的收縮問題。對于麥克斯韋方程組中的另外兩個方程，我們可以通過把比安基恒等式作為約束補充到自由電磁場的拉氏量中，并求解該拉格朗日量的運動方程得到。在這里的運算中，我們要保持運算的自洽性，也就是要由與前面得出兩個方程的定義相一致的條件得出麥克斯韋方程組的后兩個方程。對自由電磁場的拉氏量進行補充后，我們得到了一個新的二階一般拉氏量。通過計算它的Hess矩陣，我們可以知道它的Hess矩陣是退化的，也就是說這個拉格朗日量是奇異的。它所描述的動力學系統是一個存在固有約束的正則哈密頓系統。我們還可以將這一部分加入到旋量電動力學的拉氏量中，得到的也是一個奇異拉氏量。旋量電動力學拉格朗日量描述的是自旋1/2的粒子與電磁場相互作用的系統，它本身的拉氏量也是奇異的。含有奇異拉格朗日量的系統在自然界中很常見，引力場、電磁場、超對稱、超引力和超弦理論等都屬于這類系統[2][3]，所有規范不變的的系統也都是用奇異拉格朗日量來描述的。因此對于這樣一個系統的研究可以有廣泛的應用。
2 拉格朗日量的特點
對于這種系統的量子化和正則對稱性質的分析，目前已經有了比較完整的闡述[4]。從狄拉克對動力學齊次變量的分析開始，Bergmann等人闡述了約束和不變性關系。他們的研究為約束系統的量子化奠定了基礎。Shanmugadhasan和Kamimura分別探究了奇異性對拉格朗日方程的影響和拉格朗日約束與哈密頓約束的關系。而Sudarshan和Mukunda等人，也曾經從數學的角度出發，分析了狄拉克括號的結構?，F代物理學中的約束正則系統在現代量子場論中起到了很重要的作用。
3對拉格朗日量的分析
對于我們前面得到兩個的拉氏量，我們不能采取傳統或者簡單的高階微商拉氏量的量子化方法。因為這個拉氏量中含有矢勢的一次項和二次項，是一個一般的二階拉氏量。傳統的正則量子化方法中，需要通過線性組合獲得最大數目的第一類約束，這種方法在這里不能使用。因為通過這個方法獲得的第一類約束形式可變，數目不能確定，會干擾我們在量子化中得到的結果。而一般的高階微商場論的量子化方法是針對時間的高階項進行的，與我們的拉格朗日量中含有的對矢勢的二階項有很大不同。通過正則動量的定義，我們可以得到系統的初級約束，然后我們根據初級約束的自洽性條件，可以得到與一般約束系統不同的次級約束。
根據系統的初級約束、次級約束和正則Hamilton量，我們可以寫出系統的總Hamilton量。只有在得到系統的所有初級約束和次級約束后，我們才可以判斷系統的約束屬于第一類約束還是第二類約束。通過分析，可以發現將比安基恒等式補充到電磁場的拉格朗日量中后得到的二階拉格朗日量在量子化過程中會得到三個初級約束中，兩個次級約束。初級約束中有一個第一類約束，兩個第二類約束。加上次級約束中一個第一類約束，我們就得到了兩個第一類約束。要完成該系統的量子化，確定系統的演化，針對兩個第一類約束，我們需要選擇兩個合適的規范固定條件進行量子化。而在將比安基恒等式補充到旋量場的拉格朗日量中后，我們得到的二階拉氏量所描述的系統只有一個第一類約束。同樣，我們通過選取的規范固定條件可以將第一類約束轉變為第二類約束，消除變量的規范自由度。
量子力學總結范文6
我們對物理這門學科并不陌生，早在17世紀，偉大的物理學家伽利略就曾想出用理想斜面來研究力和運動的關系。他開創了“觀察實驗、科學思維、與數學相結合的研究方法”，發現了慣性定律、自由落體規律、力學相對性原理，從此奠定了動力學的基礎。而天才的物理學家牛頓將研究方法發揮到極至他在前人研究的基礎上，采用歸納演繹、綜合分析的方法，總結出牛頓運動定律和萬有引力定律，建立了完整的經典力學。同時也確立了他在物理學界至高無上的地位,并被稱為經典力學之父。但是人創造了歷史必然也會受到歷史的制約，因此經典力學有其巨大的成就性，但其也存在著局限性。
一、經典力學的成就
經典力學理論體系的完美和實用威力的強大使物理學家相信,天地四方,古往今來發生的一切現象都能夠用力學來描述.許多科學家宣稱物理學的大廈已基本建成，留給后人的只是補充與完善。經過三次革命，第一次,是一位年輕的物理學家幾乎僅靠單槍匹馬之力引發的。他就是偉大的理論物理學家，阿爾伯特•愛因斯坦。19世紀末科學家們發現,當研究有關光的問題時,用經典物理的理論解釋一些相關現象,就會產生尖銳的矛盾.為了解決這一矛盾,愛因斯坦于1905年提出了狹義相對論；第的導火索是物理學史上的三大發現：倫琴發現X射線、湯姆生發現電子、貝克勒耳發現天然放射線 ,使物理學的研究從宏觀領域進入了微觀世界,人們發現,微觀粒子所表現出的現象用經典物理理論根本無法解釋，為了克服這一困難,德國物理學家普朗克大膽提出了量子的觀點,愛因斯坦等物理學家又將量子論進一步豐富、發展，形成了現代量子力學理論.因此對其做出闡述是：經典物理對物理學思想和科學方法作了重點總結，它只適用于宏觀低速的物體，相對論和量子論則適用于微觀高速粒子的運動。因此，相對論和量子力學的建立,并不是對經典力學的否定。
二、經典力學的局限性
（一）絕對時間、絕對空間等基本概念引入。按照偉大的物理學家牛頓所闡述的是，絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著，而且由于其本性而均勻地、與任何其他外界事物無關地流逝著。絕對空間就其本性而言，是與任何外界事物無關而永遠是相同的和不動的。絕對運動是一個物體從某一絕對的處所向另一絕對的處所的移動。但是萊布尼茲、貝克萊、馬赫等先后都對絕對空間、時間觀念提出過有價值的異議，指出過，沒有證據能表明牛頓絕對空間的存在。愛因斯坦推廣了上述的相對性原理，提出狹義相對論。在狹義相對論中，長度和時間間隔也變成相對量，運動的尺相對于靜止的尺變短，運動的鐘相對于靜止的鐘變慢。在廣義相對論中，時空的性質不是與物體運動無關的：一方面，物體運動的性質要決定于用怎樣的空間時間參照系來描寫它另一方面時空的性質也決定于物體及其運動本身。另一方面量子論的發展，對時間概念提出了更根本的問題。量子論的結論之一就是：對于一個體系在過去可能存在于什么狀態的判斷結果，要決定于在現今的測量中做怎樣的選擇。這種現在與過去之間的相互關系，是與因果順序概念十分不同的，暗含于時間概念中的因果序列要求過去的存在應是不依賴現在的。因此，用時間來描述事件發生的順序，可能并不總是合用的。空間與時間是事物之間的一種次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一種近似。
（二）牛頓雖然對引力作了抽象的、純粹數學形式的概括，把它實際看作是一種直接的、即時傳遞的超距作用力。愛因斯坦的廣義相對論對萬有引力做出一種解釋，就是時空本身是有彈性的，可以彎曲、伸展。當一個有質量的物體置于某一空間時，空間就會彎曲變形，質量越大，空間彎曲變形就越嚴重。那么，空間為什么會在有質量的物體周圍彎曲呢？愛因斯坦也沒能給出答案。所以，愛因斯坦的彎曲空間理論也沒有說明引力的本質是什么。量子力學關于電荷間的電磁力和強子間的強相互作用力的傳遞原理的解釋也沒有說明引力的本質是什么。認為引力是通過引力場或引力子來傳遞的觀點也未得到肯定，因而至今科學家也沒有找到傳遞萬有引力作用的引力子。
（三）在經典力學中物體的質量是恒定不變的，它與物體的速度或能量無關。在相對論中質量這一概念的外延就被大大地擴展了。.愛因斯坦著名的質能方程E=mc2使到原來在經典力學中彼此獨立的質量守恒和能量守恒定律結合起來，成了統一的“質能守恒定律”，它充分反映了物質和運動的統一性。質能方程說明，質量和能量是不可分割而聯系著的.一方面，任何物質系統既可用質量m來標志它的數量，也可用能量E來標志它的數量；另一方面，一個系統的能量減少時，其質量也相應減少，另一個系統接受而增加了能量時，其質量也相應地增加。愛因斯坦從力學的觀點出發，考慮兩個球體的彈性碰撞，利用動量守恒定理和相對論速度相加定理能夠導出著名的質速度公式 ，該式說明，物體的質量不再是與其運動狀態無關的量，它依賴于物體的運動速度。當物體的速度趨于光速時，物體的質量趨于無窮大。
（四）經典力學定律只適用于宏觀低速世界，對于可與光速相比的高速情況和微觀世界的適用問題，當時沒有涉及也不可能涉及。
（五）在經典物理學中，最難使人滿意之處恐怕莫過于對光的描述了。如果微粒說是正確的，那么人們不禁要問，當光被吸收的時候，組成光的粒子變成了什么呢？而且為了既表示可稱量物質又表示光，必須在討論中引入不同的實體，這無論如何也不能使人心安理得。
同樣，納入力學框架中的光的波動論也難以自圓其說。按照波動論，光被解釋為充滿宇宙空間的以太的振動。由于光是橫波，因此以太必須具有承受切應力而不承受壓應力的能力，又由于以太對可稱量物質并不產生可觀察到的阻力，它又必須具有極小的密度。為此，人們絞盡腦汁，臆想出種種以太模型。這種無所不能、無奇不有的以太反倒使人如墮五里霧中。在1865年，克勞修斯確立了熱力學第二定律，該定律揭示出與熱現象有關的物理過程具有不可逆性。在經典力學中，從來也未發現類似的情況，力學過程的可逆性是由普遍的力學原理作保證的。可是熱力學第二定律也是普遍成立的，因此，這個矛盾是無法用力學的基本觀念予以解釋的。
