Шифф Л. Квантовая механика (Шифф Л. Квантовая механика.djvu)
Описание файла
DJVU-файл из архива "Шифф Л. Квантовая механика.djvu", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физические основы механики" из 9 семестр (1 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр DJVU-файла онлайн
Распознанный текст из DJVU-файла
л. шифф ВВАБТОВАЯ МЕХАНИК,А Перевод с английского Г. А. ЗАЙЦЕВА Издание второе И ЗЛАТ ЕЛ ЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Москва, 195о АННОТАЦИЯ Книга является одним нз лучших, пользующнхся широкой известностью, зарубежных курсов квантовой механики. Автор подробно останавлнвается на физических основах квантовой механики, излагает ее математический аппарат н дает много конкретных примеров н задач, иллюстрирующих общие нден н методы. От обычных курсов этой днсцнплнны кннга отличается тем, что знакомят в доступной форме также н с релятивистской квантовой механнкой н может служить введением к нэученню квантовой электродннамнкн н теории поля.
Кннга рассчитана на широкий круг фнзнков (теоретнков н экспернментаторов), химиков, математиков — как научных работников н преподавателей, так н аспирантов н студентов. Редакция литературы пе физике ОТ РЕДАКЦИИ Предлагаемая вниманию читателей книга Л. Шиффа давно уже завоевала себе популярность за рубежом, превратившись, например, в США фактически в основной учебник квантовой механики. Эта популярность не случайна, а связана с целым рядом достоинств книги, делающих ее интересной и для советского читателя. При сравнительно небольшом объеме труд Л. Шиффа охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов — от элементарных основ квантовой физики до простейших проблем современной квантовой теории поля.
Эта „емкость" достигнута за счет удачного стиля изложения, когда вычислительной стороне дела отводится лишь минимально необходимое место, а основное внимание сосредоточивается на выяснении физической сущности явления (что делается, как правило, на высоком педагогическом уровне). Значительную часть выкладок читателю предоставляется произвести самому; в более сложных случаях он отсылается к математическим трудам. Однако, даже принимая ряд математических результатов автора „на веру", читатель все же не теряет нити изложения и получает ясное представление о том, как соответствующие расчеты могли бы быть произведены.
Это делает книгу полезной не только для теоретиков, но и для экспериментаторов. Нужно заметить также, что основное внимание автор уделяет разбору конкретных физических проблем; вопросы обоснования квантовой механики играют в книге сугубо подчиненную роль. Однако там, где автор касается этих вопросов, изложение ведется с 'наиболее распространенной среди зарубежных физиков точки зрения так называемой „копенгагенской школы". Идущая уже много лет дискуссия о принципах квантовой механики связана прежде всего с интерпретацией ее вероятностного характера в применении к отдельным микрочастицам.
Кстати заметиМ, что вероятностный характер квантовой механики ни в коей мере нельзя трактовать как проявление нндетерминизма в микромире; вероятностные закономерности квантовой механики можно рассматривать как обобщение классического детерминизма. В существовавших до появления квантовой механики статистических теориях вероятностный характер физических законов От редакчои был фактически результатом усреднения физических величин по каким-то скрытым параметрам, которые в окончательной теории отсутствовали. Точка зрения представителей копенгагенской школы фактически сводится к тому, что мы никогда не сможем вскрыть причины, приводящие к статистическим закономерностям квантовой механики. Принцип дополнительности подвел под это положение позитивистский фундамент.
В самом деле, согласно принципу дополнительности на пути познания микромира существует непреодолимый барьер, поскольку микромир мы можем изучать лишь прн помощи приборов, влияние которых на изучаемое явление при одновременном измерении двух канонических сопряженных величин (например, координаты и импульса) нельзя сделать сколь угодно малым. Поэтому представители „копенгагенской школы*' считают, что не следует делать даже никаких попыток для того, чтобы понять вероятностный характер квантовой механики. Однако у нас и за рубежом возникла и теперь особенно энергично начинает развиваться и другая точка зрения, согласно которой следует попытаться выйти за рамки квантовой механики Гейзенберга — Шредингера с тем, чтобы найти объяснение статистическим закономерностям явлений микромира (Бом, Де-Бройль, Внжье, Яноши, Терлецкий и др.).
Будущая теория, конечно, должна не только содержать результаты квантовой механики, но и давать новые результаты, например, в области расстояний!О "— 1О "см, где уже должна сказываться структура элементарных частиц и т. д. Несмотря на то, что предлагаемые конкретные варианты носят пока что предварительный характер и естественно вызывают много возражений, принципиальная сторона такого подхода, несомненно, заслуживает внимания.
Все эти теории не должны затрагивать конкретных результатов квантовой механики, которую по-прежнему следует излагать в ее вероятностной интерпретации, что и делается в книге Шиффа. Каждая глава сопровождается рядом задач, как правило, дополняющих ее содержание; некоторые из задач представляют и самостоятельный интерес. В то же время следует подчеркнуть, что ряд вопросов в книге не рассматривается вообще, например квантовая теория твердого тела, методы теории групп в квантовой механике. В целом книга написана живо, с большим педагогическим мастерством.
Мы надеемся, что она будет встречена с интересом широким кругом советских читателей. ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящая книга преследует следующие три цели: разъяснить физические принципы квантовой механики, изложить ее математический аппарат и дать примеры, иллюстрирующие соответствующие идеи и методы. Книга предназначается в качестве пособия для аспирантов, но может служить и справочником. Предполагается, что читатель достаточно глубоко знаком со строением атома, классической механикой и с дифференциальными уравнениями. Кроме того, он должен иметь некоторые познания в области электромагнитной теории.
Наконец, для чтения последних глав книги необходимо знакомство со специальной теорией относительности. Автор надеется, что используемые им аналитические методы удовлетворят большинство физиков-теоретиков, хотя он и не пытался достичь полной математической строгости. Например, совсем или почти совсем не обосновываются такие операции, как изменение порядка суммирования, дифференцирования, интегрирования, не дается также обоснование применения д-функции.
Вместе с тем везде, где возможно, исследуются физические предпосылки, лежащие в основе получаемых результатов. В конце каждой главы приводятся задачи. Зачастую они служат иллюстрацией или добавлением к вопросам, рассмотренным в тексте. В книге дается ряд ссылок на оригинальные теоретические работы; однако список литературы отнюдь не является исчерпывающим, а содержит лишь наиболее характерные работы. Экспериментальйые результаты приводятся большей частью без указания источников, так как большое число ссылок на экспериментальные работы представляется неуместным в книге по теоретической физике.
Приводятся ссылки на некоторые другие книги по квантовой механике и смежным с ней дисциплинам, где можно найти более подробное обсуждение отдельных вопросов. Чтобы дать наиболее точное представление о книге, лучше всего разделить ее на три части. Первые три главы служат введением в квантовую механику; в них обсуждаются физические основы квантовой механики и развивается волновой формализм Шредингера, Детальное обсуждение свойств волновой функции (гл. 1!!) при первом чтении можно опустить. Следующие восемь Предисловие глав составляют центральную часть книги.
В них приводятся точные решения волнового уравнения (как для задач об определении уровней энергии, так и для задач о столкновениях), развивается матричный апйарат Гейзенберга и теория преобразований, рассматриваются приближенные методы расчета, теория излучения и некоторые применения к атомным системам.
Поскольку первые одиннадцать глав соответствуют обычному одногодичному курсу для аспирантов, в центральную часть книги включено и полуклассическое изложение теории излучения (гл. Х), хотя некоторые из полученных там результатов снова выводятся в гл. Х1Ч. Последняя часть книги представляет собой краткое изложение предмета, часто именуемого высшей квантовой механикой („абчапсеб циап1шп шеспап1сзи). Она содержит релятивистскую теорию частиц и введение в квантовую теорию поля и квантовую электродинамику. Со времени подготовки первого издания не произошло никаких изменений в основных принципах, на которых базируются первые 48 параграфов книги, посвященные квантовой механике частиц и свободных полей.
Этого, однако, нельзя сказать о последних двух разделах, представляющих собой введение в квантовую механику взаимодействующих волновых полей. Положения, лежащие в основе этих разделов, подвергались коренному пересмотру в связи с созданием и успешным применением ковариантных методов перенормировки, особенно в квантовой электро- динамике. Тем не менее, тщательно обдумав этот вопрос, автор решил не менять изложения $ 49 и 50. Отчасти это связано с тем, что последовательное изложение ковариантнойтеории поля заняло бы слишком много места, а' отчасти с тем, что в настоящее время об этих вопросах должен писать тот, кто принимал активное участие в их развитии.
Кроме того, автору кажется, что настоящее изложение может быть полезно в том отношейии, что оно дает изучающему твердую основу для изучения более новых работ. При пересмотре книги были внесены некоторые изменения, часть которых связана с усовершенствованиями методов вычисления, сделанными в последние годы. К числу более важных дополнениИ относятся: описание опыта по определению импульса ($'4), соотношение между полным эффективным сечением рассеяния и амплитудой рассеяния вперед Я 19), .теорема вириала ($23), определение момента количества движения с помощью бесконечно малых вращений (9'24), функция Грина и интегральное уравнение для радиальной волновой функции ($ 26), вариационный принцип для фаз рассеянных волн ($ 27), фотоэффект и применение сходящихся сферических волн в конечном состоянии ($ 37), теория эффективного радиуса для системы нейтрон — протон ($41).