کتاب Quantum Mechanics

این کتاب از نیاز من برای نوشتن مجموعه جدیدی از یادداشت‌های سخنرانی برای یک دوره کارشناسی ارشد مکانیک کوانتومی در دانشگاه لافبورو سرچشمه می‌گیرد. با توجه به وجود تعداد بسیار زیادی از کتاب‌های درسی در مورد فیزیک کوانتومی، به نظر می‌رسد ارائه توجیهی در مورد اینکه چرا باید کتاب دیگری وجود داشته باشد، صحیح است. این سری سخنرانی‌ها صرفاً تکامل تدریس قبلی من در مورد فیزیک کوانتومی نیست، بلکه نگاهی تازه به نحوه معرفی این موضوع برای من بوده است.

رویکردی که می‌خواستم استفاده کنم، رویکردی است که متاسفانه متنی مناسب برای فهرست مطالعه این دوره پیدا نکردم. بسیاری از کسانی که مکانیک کوانتومی را تدریس کرده‌اند، شکایت می‌کنند که اولین باری که دانش‌آموزان معمولاً با هامیلتونی مواجه می‌شوند در این موضوع است.

ناامیدکننده است که این موضوع باعث می‌شود که موضوع از فیزیک کلاسیک جدا شده به نظر برسد که در واقعیت اینطور نیست. همچنین به این معنی است که دانش‌آموزان باید با مفاهیم جدید بیشتری نسبت به آنچه که نیاز دارند دست و پنجه نرم کنند.

شاید به عنوان یک نتیجه از این الزام تاریخی، اکثر کتاب‌های درسی فعلی با فرض مخاطبی نوشته شده‌اند که هیچ آشنایی با مکانیک هامیلتونی یا لاگرانژی ندارند. علاوه بر این، دانش‌آموزان در این مرحله از تحصیلات خود تمایل دارند که درک صحیحی از نقش احتمال در مکانیک کلاسیک، مانند آنچه در قضیه لیوویل تجسم یافته است، نداشته باشند.

به همین دلیل، آنها برای درک اهمیت و ظرافت‌های تفسیر احتمالی مکانیک کوانتومی مجهز نیستند. این امر به نوبه خود، بحث آزاد و صادقانه در مورد متافیزیک موضوع را دشوار می‌کند. با توجه به اهمیت هر یک از این ملاحظات، می‌خواستم بتوانم به همه موارد فوق و موارد دیگر نیز بپردازم.

بیشتر بخوانید: کتاب Quantum Concepts

امکان بهبود قابل توجهی در آموزش کارشناسی ما پس از آنکه در بازنگری چارچوب نظارتی برای مدارک فیزیک بریتانیا1 شرکت کردم و تقریباً در همان زمان مدیر مطالعات فیزیک در دانشگاه لافبورو شدم، ایجاد شد. از این فرصت برای هدایت بررسی عمده‌ای از مدرک فیزیک لافبورو استفاده کردم. کسانی از ما که در این بررسی شرکت داشتند، به دنبال قرار دادن ارائه خود بر محکم‌ترین پایه ممکن بودند و منجر به ایجاد یک پایه فیزیک کلاسیک بسیار قوی در برنامه درسی سال اول شدند.

سال اول ما اکنون مباحث مکانیک تحلیلی ذکر شده در بالا را پوشش می‌دهد و با ارائه لاگرانژی برای میدان الکترومغناطیسی در فرم کوواریانت (و همچنین ریاضیات، آزمایشگاه و محتوای محاسباتی بسیار گسترده) به پایان می‌رسد. در نتیجه این تغییرات، ما به هدف خود مبنی بر ایجاد فرصتی برای تدریس فیزیک کوانتومی به گونه‌ای که ارتباط قوی با چارچوب مکانیک تحلیلی کلاسیک برقرار کند، دست یافتیم.

بسیاری از این کارها نتیجه بررسی برخی از مسیرهای مختلفی است که این زمینه امکان آن را فراهم کرد. از این نظر، تصویر شرودینگر و بعداً تصویر هایزنبرگ، انتگرال‌های مسیر فاینمن و رویکرد فضای فاز ویگنر همگی از مکانیک کلاسیک رسمی معرفی و انگیزه می‌شوند. این کار به این دلیل انجام می‌شود که هر کدام نشان دهنده یک مسیر مستقل به سمت موضوع هستند و بهتر است در حق خود درک شوند، نه اینکه از یکدیگر مشتق شوند (اگرچه آن پیوند متعاقباً ارائه می‌شود).