麻省理工学院理论物理专业教材评介与分析.doc

麻省理工学院理论物理专业教材评介与分析张立彬（南开大学外国教材中心；天津 300071）朱美玲（南开大学物理科学学院；天津 300071）内容摘要 通过对麻省理工学院理论物理专业所用五本教材的评介与分析，认为国内编写同类教材时，新编教材应注意：问题新颖，习题难度适中；风格多样，增加阅读趣味；资料丰富，文献经典广泛；材料适当，扩展学生知识；及时更新，增加实效内容；因材施教，满足各种需求；图形描述，发挥图表功能等。 关键词国外教材；理论物理；粒子与核子；量子信息；量子计算；超弦理论；量子力学；现代量子力学引 言教材是体现教学理念、教学内容和教学方法的载体，在深化课程教学改革、全面推进素质教育，提高人才培养质量方面发挥着重要作用。为进一步吸收、借鉴国外优秀的经典教材，提高国内教材建设的水平，为国家培养出急需的拔尖创新人才，本文对国外一流大学麻省理工学院理论物理专业所用的五本经典教材进行了评介与分析。本文选定的五本经典教材分别是：德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合撰写，2006年由Springer出版社出版的Particles and Nuclei（粒子与核子第五版）；美国加州理工学院的Michael A.Nielsen教授和麻省理工学院的Isaac L. Chuang教授合著，2000年由英国剑桥大学出版社出版的Quantum Computation and Quantum Information（量子计算与量子信息）；麻省理工学院Barton Zwiebach教授撰写，2004年由英国剑桥大学出版社出版的A First Course in String Theory（超弦理论基础）；诺贝尔奖得主、法籍物理学家Claude Cohen-Tannoudji教授撰写，1977年由Hermann出版社出版的Quantum Mechanics（量子力学第一册）；美籍日裔著名理论物理学家J.J.Sakurai的遗作，1994年由Addison-Wesley publishers出版的Modern Quantum Mechanics（现代量子力学修订版）。以下将一一介绍 ：一、Particles and Nuclei（第五版）评介Particles and Nuclei （粒子与核子第五版）是由德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合编写而成，第一版于1995年出版，此后又在1999年出版了第二版；2002年出版第三版；2004年出版第四版，本书是第五版，于2006年由Springer出版社出版。本版主要的修改是增加了中微子振荡和无中微子双衰变等最新实验进展介绍。1Bogdan Povh教授是著名的德国物理学家，主要从事粒子物理的研究工作，写了几十本关于粒子物理的书，对粒子物理以至于对理论物理的研究工作都具有很大贡献，是粒子物理方面的知名权威专家；同时，Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche也是德国著名的物理学家，正是因为有这么多著名专家一起编写了这本书且进行了多次修改才使得这本书成为初步认识粒子和核子方面的一流教科书。1.1内容简介Particles and Nuclei （粒子与核子第五版）这本书涵盖了主修物理学的大学生所必备的粒子与原子核领域的基本知识。本书的重点是强调基本的物理概念。其中也介绍了许多相关的实验，但不拘泥于实验细节。随着实验和理论物理的进展，原子核、中子以及夸克这些微观粒子在上世纪已经得到充分研究。世界是由这些组分构成的，这些物质组分间的强相互作用即所谓的“标准模型”的观点，虽然颇具吸引力，但是还未经证实。一旦我们接受这个基本观点，将立刻面临这样一个问题：由于大系统中多体相互作用的复杂性，反映基本粒子间相互作用的基本定律也无法起作用，那么我们周围复杂的结构究竟是如何由它们构成的呢？鉴于此问题，本书对核与粒子物理作了明确的描述。本书第一部分，分析献身于解开事情的基础：这个部分表明用于揭露原子核和核子的基础性实验有一个相似的概念性基础，并且在少量初步组分和基本的相互作用之外揭示全部事实。第二部分，综合：阐述基本粒子怎样被结合，构成强子和原子核。书中习题并不复杂，目的在于考虑学生对于粒子和核物理基本概念的掌握。这本基于海森堡大学授课教案编写的教材已被译为多种语言，成为本科高年级学生及研究生的标准参考书。粒子与核子第五版这本书分两个部分，共二十章。其中第一章是简短的导言。以后各章可分为两部分：第一部分是分析，把复杂的物质一步一步的剖析成有基本的组分和基本的相互作用组成，包括第二到第十二章的内容。各章内容分别是：整体性质；核的稳定性；散射；核的几何形状；核子的弹性散射；无弹性散射深度；夸克、胶子和强相互作用；正负电子碰撞；波色子之间的弱相互作用；标准模型。第二部分是综合，把前面讲的基础知识和基础粒子组合成微观的系统或粒子，分析基础知识，包括第十三到第二十章的内容。各章内容如下：夸克学；介绍从光夸克中制造介子；重子；核子相互作用；核子的结构；核子激发；核子热力学；在强相互作用下的粒子。1.2主要特点以下简要介绍一下粒子与核子第五版这本书的主要特点。首先，此书讲解深入浅出，图文并茂。书中介绍的基本粒子都是很抽象的，例如介绍夸克等基本粒子与基本相互作用时，如果只用枯燥的文字是很难让人理解的，所以教材中加入了很多形象的举例、实验与图表，让理论变得通俗易懂；此书中的插图图像清晰，使读者能对理论知识有更形象的理解，并直观地认识具体的实验装置及研究成果，对读者深刻掌握和理解所述内容起到了至关重要的作用。随着人们对基本粒子的深入研究，大家不但需要那些描述现象、介绍理论应用的读物，更希望从本质上了解粒子的相互作用和基本机理；本书结束时还详细列举了书中引用过的近期文献，方便读者进一步了解相关领域的最新研究成果。总之该书图文并茂，大量的模拟的图形，能加深读者对基本概念的理解，使读者不会对这本理论性很强的书感到厌倦。其次，及时更新再版。当今时代科学技术发展迅速，教材内容的更新迅速，最新文献的引用、最新研究进展的及时补充，成了衡量教材先进性的重要指标。这本书1995年出版第一版，此后又于1999年出版第二版；2002年出版第三版；2004年出版第四版，第五版于2006年由Springer出版社出版；第五版主要的修改是增加了中微子振荡和无中微子双衰变等最新实验进展介绍。再次，阐述生动形象。核子和粒子在我们的现实生活中是看不到的，所以它相对于其他讲解宏观的知识是要有一定的难度。但是，该书对概念进行了形象的讲解，书中用精确的语言，形象的比喻讲解抽象的问题，让读者有一种形象的认识，能更好的理解抽象的问题，这是本书的一大成功之处。1.3社会反映与适用对象读者认为粒子与核子第五版这本书是初步学习粒子和核子等微观粒子的必读的书，讲解清楚、举例恰当、形象。每章后的问题即可以检查读者的对书中所讲知识的理解程度，同时还可以让读者学会思考问题，解决问题的方法。该书内容是麻省理工学院大学生第六学期所学的一门课程，它强调基本的概念，所以本书一般适合物理专业的学生，同时对于从事这方面研究的研究人员也是一个很好的参考。总之，本书对读者理解基本粒子无疑是一本很好的读物。二、 Quantum Computation and Quantum Information（量子计算与量子信息）评介量子计算与量子信息是一本物理学量子计算领域的名著，内容通俗易懂。其作者是美国加州理工学院Michael A.Nielsen教授和麻省理工学院Isaac L. Chuang教授，2000年由英国剑桥大学出版社出版，共676页。Michael A.Nielsen是研究量子方面的先驱，在新墨西哥大学读研，发表文献50多篇，多年从事量子计算与量子信息的研究；Isaac L. Chuang是麻省理工学院教授，他在不同的学校拿到了电力工程师、计算机科学教授和物理学教授等职称，现在麻省理工实验室超冷原子中心领导研究量子理论。22.1内容简介量子计算与量子信息这本书全面介绍了量子计算与量子信息学领域的主要思想与技术。量子计算与量子信息的研究可以追溯到几十年前，但真正引起广泛关注的是20世纪90年代中期，这期间发现了Shor量子因子分解算法和Grover量子搜索算法，这两类算法展示了量子计算从根本上超越经典计算机计算能力和在信息处理方面的巨大潜力。与此同时，量子计算机和量子信息处理装置在物理上的研究，成为继计算机、生物计算机等之后的非计算体系的又一热点，量子计算与量子信息对人类社会最具影响、也是最为惊人的发现之一是：量子计算机能够迅速破解广泛采用的RSA密码系统。所以掌握量子计算能力的制高点已成为关系信息安全的重要课题，不少国家已纷纷开始启动和资助相关的研究项目。到目前为止，该领域的高速进展与学科交叉的特性使得初学者感到困惑而不易对其主要技术与结论有综合性的认识。作者Michael Nielsen和Isaac Chuang提出问题：计算与通信的最终物理极限是什么？他们在书中详细描述了这样的引人关注的事实：快速量子算法、量子远距传物、量子密码学与量子纠错技术，所附图表和练习内容丰富，深入讲解并分析了各个论题。量子计算与量子信息这本书分三大部分，共12章，分别介绍基础知识以及量子计算和量子信息。其中，第一部分为基础知识，共三章内容，具体为：引言与概述；量子力学导论；计算机科学简介；本书第二部分介绍了量子计算，共4章内容，也是全书的主体部分之一，具体有：量子线路；量子傅里叶变换及其应用；量子计算机：物理实现；本书的最后一部分即第三部分，介绍量子信息，共5章，是全书的又一主体部分。具体有：量子噪声与量子运算；量子信息的距离度量；量子纠错；熵和信息；量子信息理论。32.2主要特点首先，量子计算与量子信息通俗易懂。他在第一部分对量子机制和计算机科学给予了指导性介绍，使得那些没有物理学或计算机科学背景的人对此也易于接受；作者在第二部分介绍了量子计算，并描述了量子计算机，它如何用来比通常“传统”意义上的计算机更快速地解决问题，以及其如何在生活中实现；第三部分深入探讨了量子信息学以总结全书内容，说明量子状态如何用来完成宏大的通信任务，并讨论如何使量子状态免受噪音干扰。4其次，量子计算与量子信息的编排结构独特。本书在写作上定位为教材，因此照顾到广大读者在背景知识上的差异，尽可能以浅显和自成体系的方式叙述主要研究思路，力图深入浅出。在细节的处理上较好地保持了严谨性和启发性的折衷，特别是对一般专业的读者对量子力学方面较为生疏，本书大胆地采用了基于线性代数的公理化体系，大大简化了学习主题的途径，这与我国物理专业量子力学教学改革中的类似尝试不谋而合。5再次，量子计算与量子信息题材新颖。本书配有大量练习和问题。练习贯穿在文中，是为巩固对基本内容的理解而设，除个别情况外，很容易在几分钟内完成这些练习；问题则安排在每章后边，用于补充一些由于正文篇幅限制，而未给出的有趣的新材料；问题常由几部分构成，目的是对特定的思路作一定深度的阐述，有几个问题在本书出版时尚未解决，这在叙述时作了说明；每章以整章主要结果的概要结束，并以“历史和进一步阅读的材料”为一节给出整章的主要思路、参考文献和推荐的阅读材料。另外，本书特点还有：系统性覆盖计算机专业主干课程和非计算机专业计算机基础课程；先进性著名计算机专家近两年的最新著作，内容体系先进。 2.3社会反映与适用对象读者认为本书是一本引用率相当高，介绍量子信息和量子计算相当权威的书；内容深入浅出，层次分明，参考文献丰富，只要你具备大学数学水平就能够读懂。该书完整系统地介绍了量子计算与量子信息的最新成果和基本知识。它既可作一般有兴趣的读者了解该领域的入门读物，也可用做大专院校的教材，或供大学高年级学生和研究生自学使用，对相关领域的研究人员也有很大的参考价值。三、A First Course in String Theory（弦理论基础）评介弦理论基础是物理学领域的名著之一，通俗易懂地介绍了弦理论的基础。其作者是麻省理工学院Barton Zwiebach教授，2004年由英国剑桥大学出版社出版，本书共有558页。Barton Zwiebach是麻省理工学院物理学教授，他出生在秘鲁，在加州大学攻读硕士和博士，1983年拿到博士学位，之后继续在加州大学读博士后。1987年在麻省理工学院担任助教，1994年拿到永久教授职称，Barton Zwiebach教授对物理上的弦理论和粒子物理有很深的研究，他的主要贡献在弦理论方面：他的早期工作是开弦的场理论，后来又研究了闭弦理论。这本书是Barton Zwiebach在麻省理工学院教学时用的，同时也是他编写的一本书。63.1内容简介弦理论是理论物理专业中比较活跃的一个领域，但是弦理论又相对来说比较难以理解，因为它是一个新兴的理论，还不太成熟，然而弦理论的基础概念是比较好理解的，而且是理论专业硕士生应该了解的。本书用最简单的、最通俗易懂的方式介绍弦理论。主要是介绍相对论、基础量子力学、基础统计物理等物理学研究生要学习的基础知识；书中所有的章节都有练习和问题，这些练习涉及到每个点，而且有些问题是有些挑战性的，有时甚至是一些新的观点；研究生要能解决每章的所有问题甚至更多的问题，要求学生接受一些新的知识，最后学生自己可以提出自己的观点，让学生学会思考，学会发现问题和解决问题。弦理论基础分两部分，分别是基础和发展。第一部分是基础部分，共13章，从第一章到第十三章，分别是：弦理论；狭义相对论；在不同的维数下的电磁学和引力作用；无相对论的弦理论；相对论粒子；相对论的弦理论；弦参数和经典运动；薄片文字电流；锥形光的相对论弦理论；锥形光场和粒子；相对论的量子粒子；相对论量子开弦理论；相对论量子闭弦理论；第二部分是发展，共包括十章，从第十四章到第二十三章，具体有：线规场；弦电荷和粒子物理；弦热力学和黑洞；闭弦的时间二维性开弦的时间二维性；弦理论电磁场；非线性电气力学和Born-Infeld型电气力学；弦相互作用和黎曼表面；弦理论中的环形振幅。3.2主要特点首先，弦理论基础作为一本教科书，本书很注重使其易懂和富于启发性，每个相关公式的推导和例题的分析解答都做到非常详尽。本书的推导步骤详细，过程严密。读者不需要借助其他参考书便能完全理解。其次，弦理论基础通俗易懂。主要照顾到学生在背景知识上和知识储备上的差异，尽可能以浅显和自成体系的方式叙述主要研究思路，尽可能通俗易懂的讲述弦理论这个抽象的概念和理论，力图深入浅出；在细节的处理上较好地保持了严谨性和启发性的折衷，大胆地采用了基于介绍的体系，大大简化了学习的途径，这与我国物理专业教学改革中的类似尝试不谋而合。再次，弦理论基础习题难度适中，且具有代表性。本书配有大量练习和问题，练习和问题贯穿在每一章中，是为了巩固学生对基本内容和概念的理解而设，但对一些练习可能有一定的难度，是为了培养学生的自学能力；问题则安排在每章后边，用于补充一些由于正文篇幅限制，而未给出的有趣的新材料。有些问题可能是至今还没有解决的，可以让有余力和有兴趣的学生查阅资料，去解决问题，让学生学会研究的一种方法。问题常由几部分构成，目的是对特定的思路作一定深度的阐述。3.3社会反映与适用对象读者认为本书是一本介绍弦理论基础知识很详细的一本书。内容深入浅出，层次分明，通俗易懂，举例形象生动，对概念的理解到位，生动形象的介绍弦理论这个抽象的问题，公式推导详细，解决问题的方法独特，是一本很好的教材。弦理论基础是介绍比较抽象的弦理论，所以主要适用于研究生的学习，也可用做大专院校和理工科院校的教材，对相关领域的研究人员学习基本知识也有很大的参考价值。四、Quantum Mechanics（量子力学第一册）评介量子力学第一册由诺贝尔奖得主、法国籍物理学家Claude Cohen-Tannoudji教授撰写。该书进一步深入浅出的介绍了量子力学，第一版1973年由Hermann出版社出版，第二版1977年对第一册进行修改和扩展，也由Hermann出版社出版，共889页。克劳德科恩坦诺奇（Claude Cohen-Tannoudji）生于1933年，是一名法国籍物理学家。1962年他从巴黎高等师范学院获得博士学位，之后开始在巴黎大学教授量子力学，并从1964年到1973年一直从事教学岗位，1973年到2004年，他在法兰西学院担任原子和分子物理学教授，他的实验室设在巴黎高等师范学院物理系；自1981年他一直是法国科学院院士，并是包括美国国家科学院在内的全球许多科学院的外籍准院士。他获得的其他荣誉还包括法国国家科学研究院金奖、美国物理学会李利费尔德（Lilienfeld）奖、美国物理学会查尔斯汤斯（Charles Townes）奖。1997年他与朱棣文和威廉菲利普斯（William Phillip）一起因“发展了用激光冷却和俘获原子的方法”而荣获诺贝尔物理学奖。克劳德科恩坦诺奇教授写过200多篇理论和实验论文，研究了量子物理和量子光学的各类问题：光泵激与光位移、了解强射频或光场中原子行为的缀饰原子方法、量子干涉效应、共振荧光、光子相互作用、辐射修正的物理学解释、辐射力，激光冷却与俘获、玻色-爱因斯坦冷凝等。他应邀在欧洲、美国、加拿大、以色列、印度、中国、印尼、韩国和巴西等国家的高校发表过一系列演讲。74.1内容简介量子力学在现代物理学中的重要地位是很明显的，现代的大学教育当然也要重视量子力学的发展和学习。例如在法国，研究生第二年就进行量子力学导论或量子力学基本概念的学习，在研究生最后一年具体进行学习量子力学的基本概念以及量子力学的应用。这本书的编写是凭借教授量子力学几年的经验编写的。量子力学的学习应该把介绍与补充分开，本书就是这样编写的。另一方面，每一章都有解释和讨论；补充是在每章后以题和课外阅读的形式给出，以方便有余力的学生深入理解量子力学。我们当然希望用量子力学的知识去解决具体的问题，所以第三章就是介绍早期量子力学如何解决具体问题的，同时在一开始我们是运用态函数与狄拉克方程来介绍的，这样避免波函数的象问题。总之，本书是Claude Cohen-Tannoudji教授教量子力学几十年的实践经验编写的，他了解学生学习量子力学的具体问题，所以具有很强的针对性，对学习量子力学有很好的指导意义。Quantum Mechanics共两部分，第一部分共七章，具体有：量子力学基本观点：粒子性与波动性，第一章的补充；量子力学的基本工具，第二章的补充；量子力学假设，第三章补充；假设的应用：自旋1/2的粒子，第四章补充；一维谐振，第五章补充；量子力学中角动量的基本性质，第六章补充；中心势场中的粒子，第七章补充；第二部分共七章，具体是：量子力学中散射理论的基本知识，第八章补充：电子自旋，第九章补充：角动量的运算，第十章补充；系统的扰动理论，第十一章补充；扰动理论的应用，第十二章补充；近似方法，第十三补充；全同粒子，第十四章补充。最后附录中包括量子力学用到的基本的数学知识。84.2主要特点首先，Quantum Mechanics把基本概念的介绍与补充内容分开。基本概念是学生要掌握的基本内容，也是量子力学的基本知识，介绍量子力学的基本内容时，思路清楚，推导严密；补充中有习题，是为了让学生加深对基本内容的理解，让学生能够学以致用，同时补充中还包括一些课外知识和研究量子力学的具体方法，它是教育学生如何学以致用，学会发现问题和解决问题的能力。其次，Quantum Mechanics的重要特点是在每章之后除了总结外，还有编者精心挑选的和本章相关的课外阅读材料，以补充材料的形式出现；这些材料虽不是课堂上必须要讲述的知识内容，但是它们对于读者理解本章的内容，特别对关于本章中的疑难点的解答是大有裨益的。再次，Quantum Mechanics的知识框架非常清晰。一开始从波函数基础理论入手，介绍了量子力学的基本概念，比如：态函数、狄拉克方程等；接着介绍了量子力学解决哪些问题，如中心力场、全同粒子、电子自旋等；然后本书讲解了量子力学处理问题的简单方法：近似方法，让学生对量子力学有个完整的认识，有用量子力学解决问题的能力。 4.3社会反映与适用对象读者认为Quantum Mechanics是介绍量子力学较权威的一本书，内容全面、推导思路清楚、讲解深入浅出，层次分明、参考文献丰富，是学习量子力学的最佳选择书目。Quantum Mechanics是研究生学习量子力学的教材，当然本书也可以作为刚入学的学生当做入门的教材，它不要求读者熟悉量子力学的基础知识，所以既可以作为研究生深入学习量子力学的教材，还可以作为有兴趣的读者的课外读物，也可以作为研究人员的参考书。五、Modern Quantum Mechanics（修订版）评介Modern Quantum Mechanics（现代量子力学修订版）是美籍日裔著名理论物理学家J.J.Sakurai的遗作，第一版由Benjamin/Cummings出版公司1985年出版。本书是修订版，是J.J.Sakurai的生前好友段三复教授根据遗稿修补完成的，由Addison-Wesley publishers出版社于1994年出版。修订版改写了原版的部分内容，增添了关于Bell相位和非指数衰变两个补编，以适应J.J.Sakurai一贯坚持的给学生以最新实验进展的相关知识的风格。J.J.Sakurai教授于1933年出生在日本东京，在1949年去美国读高中，他于1958年拿到美国哈佛大学博士学位，后来在芝加哥大学物理院担任教授助教，1964年拿到终身教授职称，1970年他到加州大学任职直到去世，在他有生之年写了关于粒子元素的理论物理文献119篇，同时写了好几本关于量子理论和粒子理论的书。J.J.Sakurai教授在欧洲粒子物理研究所很受欢迎，他不但对实验事实感兴趣，而且他对理论物理的研究和教学也很有兴趣，他认为很多理论物理的教学太窄，与实际有比较大的脱离，他坚持学生要学以致用。5.1内容简介Modern Quantum Mechanics作者J.J.Sakurai是一位杰出的理论物理学家和粒子物理学家。本书对于量子力学概念的介绍与传统的做法不同，没有受制于量子力学发展的历史线索，力求从一开始就摆脱经典力学的束缚，它直接从量子力学特有的电子自旋的观测实验出发，围绕其状态的概率特征和叠加原理展开对于量子力学基本概念和基本原理的阐述；从空间平移、空间转动及时间演化等对称性变换出发，引入动量、角动量及哈密顿算符等基本力学量，讨论它们的本征值问题，诸如它们的运动方程及与经典力学的关系，从而直接切入量子力学的核心问题，这种被称之为“用量子力学方式来思考”的做法贯穿全书，是本书最引人瞩目之处。9Modern Quantum Mechanics共七章，前三章是J.J.Sakurai编写的，后四章是J.J.Sakurai的生前好友段三复根据他遗留下来的手稿续写而成。第一章是基本概念、第二章是量子动力学、第三章是角动量理论、第四章是量子力学中的对称性、第五章是近似方法、第六章是全同粒子、第七章是散射理论。本书虽然没有包含量子力学的所有的内容，但是应该说是一本很好的入门教材。105.2主要特点首先，Modern Quantum Mechanics该书第一章一开始就从SG实验出发引入自旋，由此介绍态矢量空间和可观测量的概念，并在此基础之上介绍测量量，通俗易懂；第二、三章直接从对称性的角度引入动量，角动量的算符，并且以一个二分之一自旋量的自旋系统的例子贯穿这两个章节，使得读者能够从不同的角度看到物理问题的奇妙之处， 其联系相当紧密；而且该书在数学方面非常严谨，例如将一个自旋态1/2写为旋量形式时，书中特意交代了不能用等号，而应该在等号上面加一点，因为态矢量空间中的态是不依赖于具体表象的。总的来说，读该书的前三章是一种享受，它能够让你有忘却时间的感觉。然而，相信每一个读过Modern Quantum Mechanics的人都会深深的为J.J.Sakurai的早逝而惋惜，也许正是因为上帝 知道了他在写这本书，出于妒嫉才在他只完成了前三章时就把他提前招走的；第四章对称性部分，在宇称和时间反演部分介绍得很详细，并且举了电偶极子 在不同宇称的态下跃迁的例子，条例比较清晰；第五章的亮点在于相互作用讲得很清楚，并且能够和前面的海森伯绘景类比，方便读者去理解； 紧接着时间部分讲得也不错，后面也能够给出很典型的例子（例如核磁共振、微波激射器）。最后总结一下，J.J.Sakurai的这本Modern Quantum Mechanics，不管是从学习的角度，还是从欣赏的角度，都是非常值得一读的书。其次，Modern Quantum Mechanics理论讲解深入浅出。该书在第二章就总结了全书的基本理论基础，其中最重要的就是算符的运算与表象、测量。在以后的各章中，理论讲解都十分详细，而且十分深入，有些章节的理论讲解还综合了从薛定谔方程出发的量子力学知识，进行推导；该书从最基本的物理学理论出发，经过一系列简明又清晰的推导，得出了许多量子理论的研究中经常用到的概念、理论；从这个角度说，该书非常适合做研究生课程的教材；对于学有余力的物理学专业本科生来说，阅读该书也有助于更深入地理解已学到的基本专业知识，并扩展自己的知识面。 5.3社会反映与适用对象国内已经出版了不少高等量子力学的教材，但与之直接对应的国外教材却并不多见，本书从其设定的读者对象、它的选材范围以及其深度与广度来看，都非常适合这方面的要求，如果从双语教学角度来考虑，它无疑也是理想教材的候选者。Modern Quantum Mechanics内容涉及面广，知识结构完整，理论分析深刻，循序渐进；对基本原理、基础概念的介绍系统、严谨，注重理论分析和数学推导相结合，注重理论联系实际；便于读者在学习知识的同时，获得分析、处理问题的方法；了解量子力学方面的基本知识。本书可供需要深入学习理论物理、量子力学的理工科院校、应用物理专业的高年级本科生、研究生作为教材使用，也可供相关领域的研究人员作为参考。六、对国内编写理论物理同类教材的启示总体而言，当前我国高校使用的教材质量与国外相比仍然有较大差异。教材的编写是一个长期酝酿和准备且需付出艰辛努力的工作，如何改进教材的编写质量也是一个循序渐进的过程。但基于以上国际经典教材的分析，可以看出，在理论物理类教材的编写中以下几点是值得注意和借鉴的。6.1问题新颖，习题难度适中。习题要有真对性、层次性，能照顾不同学习背景和学习成绩的学生；同时问题的选择要与时俱进，多加入当今研究的最新进展，让学生学会思考问题。在这方面做的最好的主要有麻省理工学院Barton Zwiebach教授编写的A First Course in String Theory（超弦理论基础）和美国加州理工学院Michael A.Nielsen教授与麻省理工学院Isaac L. Chuang教授合著的 Quantum Computation and Quantum Information（量子计算与量子信息）。这些书中的问题涉及到各个层次，既有让基础不好的同学巩固知识用的简单概念型问题，又有为提高学生解决问题和学习能力而设的前沿性问题，以方便学有余力和感兴趣的学生学习有关知识。量子计算与量子信息这本书的每章后面都有作者精心挑选的习题和问题，来补充由于正文篇幅的限制而不能具体讲解的课外知识。6.2风格多样，增加阅读趣味。语言风格多样是吸引读者深入阅读且适应不同读者群的客观需要。在这方面做的最好的是由德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合编写而成的Particles and Nuclei （粒子与核子第五版）以及美籍日裔著名理论物理学家J.J.Sakurai编写的Modern Quantum Mechanics（现代量子力学修订版）。粒子与核子第五版这本书有形象的比喻，用通俗的语言讲解了抽象的概念，把粒子与核子这种本来就很抽象的微观粒子用变化多端的语言给读者一个形象的认识。现代量子力学修订版这本书从一开始就力图摆脱传统的以量子力学发展为主线来讲解，他从实验的检测开始讲解，深入浅出，读者反映阅读该书是一种享受。纵观国内理论物理教材，在语言上多过于严肃、刻板，风格相近。我们应大胆吸收国内外教材的不同写作风格，增加理论物理类教材的趣味性、可读性，让更多读者喜读、乐读以从教材中吸取更多养分。6.3资料丰富，文献经典广泛。本文所介绍的五本书都有丰富的参考资料，文献的选择经典丰富。丰富的参考资料是教材高质量的重要体现。教材的编写是一项系统工程，一本好的高校教材应该是截止教材出版时本领域科研人员研究成果的集体结晶，因而需要引用大量文献来体现这一点。引用文献的时效性、广泛性、经典性，通常代表着教材内容的全面性、系统性以及编者的理论视野和论述的深入程度。6.4材料适当，扩展学生知识。从这几本理论物理教材中，我们看出每本书并不是只讲解书本上的基础知识，更重要地是扩展了学生的知识面。其中由诺贝尔奖得主、法国籍物理学家Claude Cohen-Tannoudji教授撰写的Quantum Mechanics是这方面做的最好的一本书。本书最大的特点就是把正文与阅读材料分开，正文介绍基础知识，而阅读材料是供学有余力的学生了解最近发展研究状况而编写的，材料中有些是科学发展中的一些故事性的材料，也增加了学生阅读的兴趣。我国的很多教材也有习题和问题，但是习题和问题的选择不是扩展学生的知识面，反而增加了学生的负担，所以要注重选择一些阅读材料，扩展知识面，增加学生的阅读和探索知识的兴趣。6.5及时更新，增加实效内容。其中这方面做的最好的是德国物理学家Bogdan Povh 、Klaus Rith、Christoph Scholz 和Frank Zetsche等教授联合编写的Particles and Nuclei（粒子和核子），本书在1995年至2006年的11年时间里再版五次，且每版都有更新。常更新多再版是当今高等教育对现实的需要。高校教材面向的对象既包括高校教师、学生，还有同领域工作人员和科研人员等，因而，其内容要与时俱进，让读者不仅在理论方法上，还是在实验手段上及时掌握最先进的知识。这就要求好的教材，应及时更新以纳入最新研究成果，争取多版次以让更多的人从中获益。6.6因材施教，满足各种需求。一本好的教材可以让读者达到事半功倍的效果，好的教材条理清楚、布局合理、由浅入深、循序渐进，同时照顾不同读者的阅读习惯、因材施教，满足各种需求。上述五本教材内容布局都是理论基础分述+应用分述+应用等参考文献。但是法国籍物理学家Claude Cohen-Tannoudji编写的Quantum Mechanics（量子力学）（第一册）最大的布局特点是把基础知识与补充分开，补充是在每章后以题和课外阅读的形式给出，以方便有余力的学生学习理解量子力学。另外两本关于量子力学的教材Quantum Computation and Quantum Information和Mod