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  • 1 # 章彥博

    試著來回答一下,(畢竟沒有學過高等量子力學……)基本上是物理系本科前三年的內容。

    學習量子力學,首先肯定會遇到著名的雙縫干涉實驗。在表示其波動性的時候,需要用到類似e^(i * l / lambda * 2pi)這樣的表示方法,其中的i是虛數,即i = sqrt(-1)。所以這個時候,必須要有基本的複變函式知識。包括複數的意義、複數的計算等。至於複變函式中的保形變換這樣的,在量子力學中用的並不多。

    另外一點,學習量子力學肯定會要求解定態的薛定諤方程。進一步的,還有各種算符。解薛定諤方程,比如無限深方勢井,都需要微分方程的知識,所以需要預先學習高等數學或微積分學,以及數理方程等內容。算符的數學相對容易一些,只需要基本的高等數學知識即可。

    量子力學中的很多算符需要使用矩陣來表示,這就要求要有線性代數的知識。比如說矩陣的基本運算等。

    對於一些更加複雜的情形,例如解氫原子外電子的波函式,要用到合流超幾何函式、球諧函式等結論,則可以邊學量子力學邊補充這些知識。至於微擾論等,其數學也基本都在高等數學的範疇之內,學習起來難度不大。微擾論的數學雖然並不高深,單思想非常精妙,學習的時候可以仔細體會。有的讀者可能覺得這麼多的數學,是不是有意把問題弄的複雜呢?其實恰恰相反。正是引入了各種成熟的數學體系,例如微積分、微分方程、複變函式、矩陣,使得科學家可以簡潔的描述規律。

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