量子力学概论(翻译版·原书第3版)_（美）大卫·J.格里菲斯（美）达雷尔·F.施勒特_9787111717669

本书译自David JGriffiths和Darrell FSchroeter教授所著《量子力学概论》（第3版），包含了我国大学量子力学课程主要的内容。本书强调量子力学的实验基础和基本概念，讲解直接从薛定谔方程开始；同时力图体现现代物理内容，把问题扩展到多个前沿的研究领域，如统计物理、固体物理、粒子物理等。在写法上，作者从务实的角度出发，着重于交互式的写作，采用对话式的语言，叙述简明，文笔流畅，力图改变量子力学难于理解、难于接受的教学状况。
本书为高等学校物理学或相关专业量子力学课程的基础教材，也可供有关专业教师、科研人员等参考。

This is a Simplified Chinese Translation of the following title published by Cambridge University Press:
Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, ISBN 9781107189638
Second edition  David J. Griffiths 2017.
Third edition  Cambridge University Press 2018.
This Simplified Chinese Translation for Chinese mainland (excluding Hong Kong SAR, Macao SAR and Taiwan)is published by arrangement with the Press Syndicate of the University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom.
 Cambridge University Press and China Machine Press 2023.
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与牛顿力学、麦克斯韦电动力学或者爱因斯坦相对论不同, 量子力学不是由个别人建立的（或者是明确地归结于某个人）。量子力学在令人振奋但又悲壮的发展初期留下的那些瘢痕直到现还保留着。对于它的基本原理是什么、如何去教、它到底意味着什么，至今没有形成普遍、一致的共识。任何一个有能力的物理学家可以谈论量子力学，但是我们告诉自己关于我们正在做什么的故事就像《天方夜谭》（Scheherazade）传说一样千变万化，几乎是难以置信的。玻尔曾说过，如果你没有被量子力学搞迷惑，则你根本就没有真正地理解它。费曼评述道，我想我可以有把握地说没有人明白量子力学。
本书的目的是教你如何学习量子力学。除了在第1章中一些的基础知识外，更深的准哲学问题将留在书末。我们不相信一个人在对量子力学是干什么的有一个透彻的理解之前，他可以明智地讨论量子力学的意义。但是，如果你急不可待，在学习过第1章后可立即阅读跋。
量子理论不仅概念丰富，在技术上处理起来也十分困难。量子力学的实际问题能够严格求解的非常少，更多的是课本上人为编的一些题目，因此发展处理实际问题的特殊技术十分必要。相应地，本书分为两部分这种结构受David Park的经典教材的启发，Introduction to Quantum Theory，第3版，麦格劳希尔（McGrawHill）出版公司，纽约（1992）。：第Ⅰ部分涵盖了基本理论，第Ⅱ部分汇集了近似方法，同时配以直观的、有启发性的应用示例。尽管在逻辑上保持两部分的独立是重要的，但在学习时也不一定按照目前的次序。例如，有些教师可能希望在学习第2章之后能开始接触定态微扰理论的学习。
本书供大学三年级或四年级学生一学期或一学年的课程之用。一学期的课程应主要集中在第Ⅰ部分的学习；一学年的课程在第Ⅱ部分之外还可以学习一些补充材料。读者必须具备线性代数（总结在附录之中）、复数、微积分的基础知识，若能熟悉一些傅里叶变换和狄拉克函数的知识则更有帮助。当然，基本经典力学基础是必要的，一些电动力学的知识也会很有帮助。在通常情况下，你的物理和数学知识越多，学习起来就越容易，获得的知识就越多。但量子力学不是以前理论自然平滑过渡的产物。相反，它代表着对经典观念的一种急剧的革命性变革，唤起一种全新的、和直觉完全相反的思考自然世界的方法，这也正是使它成为一个如此有魅力的学科的原因所在。
初看起来，本书留给你的印象是可怕的数学，我们会用到勒让德多项式、厄米多项式、拉盖尔多项式、球谐函数、贝塞尔函数、诺伊曼函数、汉克尔函数、艾里函数，甚至是黎曼函数更不用说傅里叶变换、希尔伯特空间、厄米算符、CG（ClebschGordan）系数，所有这些东西都是必要的吗？也许是不必要的，但是物理学像木匠活一样：使用正确的工具使工作简易，减少困难，学习量子力学而没有适当的数学工具就像让学生用螺丝刀去挖地基一样它纵然是可能的，但着实痛苦。（另一方面，教师在讲授课程时感到每一个复杂课程都必须使用完善的数学工具，这样学习就会变得枯燥乏味，而且会使教学重点偏移。我本人的经验是把铁铲交给学生，告诉他们自己去开始挖掘。开始时也许他们手上会磨起水泡（遇到困难），但是我一直认为这种方式是有效、激励的。）不管怎样，我可以向你保证本书没有涉及很深的数学，如果你遇到不熟悉的数学知识，并且对我们给出的解释觉得不充分，务必请教他人，或钻研它。关于数学方法有很多优秀的书籍我特别推荐玛丽·博厄斯（Mary Boas）的Mathematical Methods in the Physical Sciences中译本《自然科学及工程中的数学方法》，机械工业出版社。编辑注，第3版， Wiley出版社，纽约（2006）；或者乔治·阿夫肯（George Arfken）和汉斯玖根·韦伯（HansJurgen Weber）的Mathematical Methods for Physicists，第7版，美国学术出版社，奥兰多（2013）。但是无论如何，不要让数学对我们来说它仅是工具把物理变得模糊。
一些读者已经注意到，与通常的教科书相比，本书中例题较少，并且一些重要的内容放在了习题中，这绝非偶然。我不认为可以通过不做大量的习题而学懂量子力学。如果时间允许，教师理应在课堂上讨论尽可能多的例题。但是学生们应当意识到这不是一个任何人都有直观感觉的课题这里你们正在开发的是一个全新的肌体，根本就没有运动的替代物。马克·西蒙（Mark Semon）建议我对习题给出一个米其林（Michelin）导引，用不同数目的星号标出其重要性和难度。这的确是一个好主意（尽管这样，像一个米其林餐厅的质量一样，一个习题的重要性部分是取决于口味），我将采取下面的分级方案：
*每个读者都应该研究的基本问题。
**有点难度或次要的问题。
***极有挑战性的问题，可能花费1小时以上的时间来解决。
（没有星号的意味着快餐：好的，如果你饿了，这可以解决你的问题, 但是营养不太丰富。）大多数标*的习题出现在相关一节的后面，而大多数标***的习题出现在相关章的后面。如果解题过程中需要使用计算机，我们在题前页面空白处标注一个鼠标。
在准备第3版时，我们试图尽可能地保持第1版和第2版的特色和意图。尽管新版现在有两个作者，我们仍延续使用单人称我（I）向读者介绍，这样会感到更加亲密，毕竟是每次仅我们当中一个人来讲授（文中我们指读者你自己和作者我本人，我们一起工作）。施勒特的参与带来了一个固体物理学家的新视角，他主要负责新增的一章内容对称性的编写。我们增加了一些习题，澄清了许多解释，重新修订了跋。但我们决定不让这本书变厚，正是出于这样一个原因，我们删除了绝热近似一章（这一章中重要的观点已经整合在第11章中），删除了第5章中统计物理的相关内容（这部分属于热物理）。毫无疑问，如果教师感觉一些其他内容合适，欢迎他将认为合适的素材包含在课程内，但我们仅是让教材包含本课程为核心的内容。
许多同事的建议和评论使我受益匪浅，他们阅读了初稿，指出前两版中的不足之处（或错误），提出在一些叙述上的改进，提供有趣的习题。我们对如下同事表示特别感谢：PK Aravind（伍斯特理工学院）、Greg Benesh（贝勒学院）、James Bernhard（普吉桑德大学）、Burt Brody（巴德学院）、Ash Carter（德鲁大学）、Edward Chang（麻省大学）、Peter Collings（斯沃斯莫尔学院）、Richard Crandall（里德学院）、Jeff Dunham（明德学院）、Greg Elliott（普吉桑德大学)、John Essick（里德学院）、Gregg Franklin（卡内基梅隆大学）、Joel Franklin（里德学院）、Henry Greenside（杜克大学）、Paul Haines（达特茅斯学院）、J R Huddle（商船学院）、Larry Hunter（阿默斯特学院）、David Kaplan（华盛顿学院）、Don Koks（阿德莱德大学）、Peter Leung（波特兰州立大学）、Tony Liss（伊利诺伊学院）、Jeffry Mallow（芝加哥洛约拉大学）、James McTavish（利物浦大学）、James Nearing（迈阿密大学）、Dick Palas、Johnny Powell（里德学院）、Krishna Rajagopal（麻省理工学院）、Brian Raue（佛罗里达国际大学）、Robert Reynolds（里德学院）、Keith Riles（密歇根大学）、Klaus Schmidt-Rohr(布兰迪斯大学)、Kenny Scott（伦敦大学）、Dan Schroeder（韦伯州立大学）、Mark Semon（贝茨学院）、Herschel Snodgrass（路易克拉克大学）、John Taylor（科罗拉多大学）、Stavros Theodor-akis（塞浦路斯学院）、A S Tremsin（伯克利学院）、Dan Velleman（阿默斯特学院）、Nicholas Wheeler（里德学院）、Scott Willenbrock（伊利诺伊学院）、William Wootters（威廉姆斯学院）和Jens Zorn（密歇根大学）。

作者简介：
David JGriffiths： 1964年和1970年分别获得哈佛大学学士和博士学位。毕业后先后在罕布什尔学院、曼荷莲学院、三一学院执教，1978年加入里德学院至今。20012002年在马萨诸塞大学、阿默斯特学院、曼荷莲学院、斯密斯学院和罕布什尔学院做访问教授。2007年春季在斯坦福大学讲授电动力学。尽管格里菲斯教授的博士论文是基本粒子理论，但他主要的科研方向是电动力学和量子力学。共发表了50多篇的研究论文，出版4部著作，分别是：《电动力学概论》（第4版，剑桥大学出版社，2013）、《粒子物理概论》（第2版，WileyVCH出版社，2008）、《量子力学概论》（第3版，剑桥大学出版社，2018）、《二十世纪物理学革命》（剑桥大学出版社，2013）。
Darrell FSchroeter: 凝聚态物理理论学家，1995年在里德学院取得学士学位， 2002年在斯坦福大学获得博士学位，为美国国家自然科学基金博士后研究员。施勒特先后在斯沃斯摩尔学院、西方学院从事物理教学工作，2007年加盟里德学院。由于他指导本科生开展理论研究的出色成就，2011年获得KITPAnacapa学者称号。译者的话量子力学概论（翻译版原书第3版）格里菲斯教授所著《量子力学概论》是一本适合本科生学习的量子力学教材。第1版、第2版分别于1994年、2005年由美国培生出版集团出版。英文版的《量子力学概论》出版以来，一直是美国和欧洲许多一流理工科大学，包括麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学洛杉矶分校等高校物理系学生的教材和指定教学用书，在欧美被认为是合适、现代的教材之一。现在的第3版为格里菲斯教授和施勒特教授两人合著，改由英国剑桥大学出版社于2018年出版。在第2版出版后，我国机械工业出版社积极引进英文版，并组织翻译出版中文版，出版以后深受国内广大读者的欢迎，多次重印。

译者的话
前言
第Ⅰ部分理论
第1章波函数2
11薛定谔方程2
12统计诠释2
13几率6
131离散变量6
132连续变量9
14归一化11
15动量13
16不确定原理15
本章补充习题17
第2章定态薛定谔方程20
21定态20
22无限深方势阱25
23谐振子32
231代数法34
232解析法41
24自由粒子47
25函数势53
251束缚态和散射态53
252函数势阱55
26有限深方势阱61
本章补充习题66
第3章形式理论79
31希尔伯特空间79
32可观测量81
321厄米算符81
322定态83
33厄米算符的本征函数84
331离散谱84
332连续谱86
34广义统计诠释88
35不确定原理91
351广义不确定原理的证明91
352小不确定波包94
353能量时间不确定原理94
36矢量和算符98
361希尔伯特空间的基矢98
362狄拉克记号101
363狄拉克记号中的基矢变换105
本章补充习题107
第4章三维空间中的量子力学114
41薛定谔方程114
411球坐标115
412角方程116
413径向方程120
42氢原子125
421径向波函数125
422氢原子光谱135
43角动量136
431本征值137
432本征函数142
44自旋144
441自旋1/2146
442磁场中的电子150
443角动量耦合154
45电磁作用158
451小耦合158
452阿哈罗诺夫玻姆效应160
本章补充习题164
第5章全同粒子174
51双粒子体系174
511玻色子和费米子176
512交换力178
513自旋181
514广义对称性原理182
52原子184
521氦原子185
522元素周期表187
53固体190
531自由电子气190
532能带结构194
本章补充习题199
第6章对称性和守恒律204
61引言204
611空间变换204
62平移算符206
621算符如何平移207
622平移对称性209
63守恒律212
64宇称213
641一维宇称213
642三维宇称214
643宇称选择定则216
65旋转对称217
651绕z轴旋转217
652三维旋转218
66简并221
67转动选择定则223
671标量算符的选择定则223
672矢量算符的选择定则226
68时间平移变换230
681海森伯绘景231
682时间平移不变性233
本章补充习题235第Ⅱ部分应用
第7章定态微扰理论242
71非简并微扰理论242
711一般公式242
712一阶理论243
713二阶能量修正246
72简并微扰理论248
721二重简并248
722好态252
723多重简并254
73氢原子的精细结构256
731相对论修正256
732自旋轨道耦合259
74塞曼效应263
741弱场塞曼效应264
742强场塞曼效应266
743中间场塞曼效应267
75氢原子超精细分裂269
本章补充习题271
第8章变分原理283
81理论283
82氦原子的基态287
83氢分子离子291
84氢分子295
本章补充习题300
第9章WKB近似307
91经典区域307
92隧道效应311
93连接公式314
本章补充习题322
第10章散射327
101引言327
1011经典散射理论327
1012量子散射理论329
102分波法331
1021理论形式331
1022计算策略333
103相移334
104玻恩近似337
1041薛定谔方程的积分形式337
1042一阶玻恩近似340
1043玻恩级数343
本章补充习题345
第11章量子动力学349
111二能级系统350
1111微扰系统350
1112含时微扰理论352
1113正弦微扰355
112辐射的发射与吸收357
1121电磁波357
1122吸收、受激发射和自发发射358
1123非相干微扰359
113自发发射361
1131爱因斯坦A、B系数361
1132激发态寿命363
1133选择定则365
114费米黄金规则367
115绝热近似370
1151绝热过程370
1152绝热定理372
本章补充习题377
第12章跋388
121EPR佯谬388
122贝尔定理390
123混合态和密度矩阵395
1231纯态395
1232混合态396
1233子系统398
124不可克隆定理399
125薛定谔猫400
附录线性代数403
A1矢量403
A2内积405
A3矩阵407
A4基矢变换411
A5本征矢和本征值413
A6厄米变换419
索引422

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