费曼物理学讲义:新千年版（第3卷）

20世纪60年代初，美国一些理工科大学鉴于当时的大学基础物理教学与现代科学技术的发展不相适应，纷纷试行教学改革，加利福尼亚理工学院就是其中之一。该校于1961年9月至1963年5月特请著名物理学家费曼主讲一二年级的基础物理课，事后又根据讲课录音编辑出版了《费曼物理学讲义》。本讲义共分3卷，第1卷包括力学、相对论、光学、气体分子运动论、热力学、波等，第2卷主要是电磁学，第3卷是量子力学。全书内容十分丰富，在深度和广度上都超过了传统的普通物理教材。

当时美国大学物理教学改革试图解决的一个主要问题是基础物理教学应尽可能反映近代物理的巨大成就。《费曼物理学讲义》在基础物理的水平上对20世纪物理学的两大重要成就——相对论和量子力学——作了系统的介绍，对于量子力学，费曼教授还特地准备了一套适合大学二年级水平的讲法。教学改革试图解决的另一个问题是按照当前物理学工作者在各个前沿研究领域所使用的方式来介绍物理学的内容。在《费曼物理学讲义》一书中对一些问题的分析和处理方法反映了费曼自己以及其他在前沿研究领域工作的物理学家所通常采用的分析和处理方法。全书对基本概念、定理和定律的讲解不仅生动清晰，通俗易懂，而且特别注重从物理上作出深刻的叙述。为了扩大学生的知识面，全书还列举了许多基本物理原理在各个方面（诸如天体物理、地球物理、生物物理等）的应用，以及物理学的一些成就。由于全书是根据课堂讲授的录音整理编辑的，它在一定程度保留了费曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。

《费曼物理学讲义》从普通物理水平出发，注重物理分析，深入浅出，避免运用高深繁琐的数学方程，因此具有高中以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。至于大学物理系的师生和物理工作者更能从此书中获得教益。

1989年，为纪念费曼逝世一周年，原书编者重新出版本书，并增加了介绍费曼生平的短文和新的序言。2010年，编者根据五十多年来世界各国在阅读和使用本书过程中提出的意见，对全书（三卷）存在的错误和不当之处（885处）进行了订正，并使用新的电子版语言和现代作图软件对全书语言文字、符号、方程及插图进行重新编辑出版，称为新千年版。本书就是根据新千年版翻译的。

本书中译本1987年版本卷第1章至第15章由潘笃武翻译，其中第6章至第11章是在吴子仪译稿基础上重译，第12章在李洪芳译稿基础上重译，第15章在潘笃武、李洪芳合译的基础上重译。第16章至第21章、索引由李洪芳翻译。郑广垣、郑永令曾参与了本书译稿的校阅工作。本卷这一版由潘笃武（1—15章）、李洪芳（16—21章，索引）重新校勘。

由于译者水平所限，错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。
译者
2012年10月

《费曼物理学讲义》对物理学的全貌进行了细致、富有见地的阐述。全书物理概念、理论框架清晰，讲述生动，富有启发性，拥有同类教材无法企及的深度和广度。全书涵盖牛顿力学、统计物理、麦克斯韦电动力学以及量子力学等内容，不仅对于物理系学子是优秀的教材，对于每一个试图理解现代物理的读者都是不可多得的经典读物。
第 3 卷介绍了量子行为，主要内容：波动性与粒子性；概率振幅；全同粒子与不相容原理；角动量、自旋；双态系统；对称性与守恒量；薛定谔方程等。

费曼(Richard Feynman)：量子电动理论的开拓者、1965年诺贝尔物理学奖获得者，“费曼图”“费曼规则”“费曼振幅”等概念因其而得名，提出了量子力学的路径积分形式，对整个物理学的发展产生了重要影响。
莱顿(Robert Leighton)：加州理工学院物理学教授。
桑兹(Matthew Sands)：加州理工学院物理学教授。

第1章量子行为1
§11原子力学1
§12子弹的实验1
§13波的实验3
§14电子的实验4
§15电子波的干涉6
§16监视电子7
§17量子力学的原理10
§18不确定性原理11
第2章波动观点与粒子观点的
关系13
§21概率波振幅13
§22位置与动量的测量14
§23晶体衍射17
§24原子的大小19
§25能级20
§26哲学含义21
第3章概率幅24
§31振幅组合定律24
§32双缝干涉图样28
§33在晶体上的散射31
§34全同粒子33
第4章全同粒子37
§41玻色子和费米子37
§42两个玻色子的状态39
§43n个玻色子的状态42
§44光子的发射和吸收44
§45黑体光谱45
§46液氦49
§47不相容原理50
第5章自旋154
§51用施特恩格拉赫装置过滤
原子54
§52过滤原子的实验59
§53串联施特恩格拉赫过
滤器60
§54基础态62
§55干涉的振幅64
§56量子力学的处理方法67
§57变换到不同的基69
§58其他情况71
第6章自旋1/273
§61变换振幅73
§62变换到转动坐标系75
§63绕z轴的转动78
§64绕y轴转动180°和90°81
§65绕x轴的转动84
§66任意的旋转86
第7章振幅对时间的依赖关系89
§71静止的原子；定态89
§72匀速运动91
§73势能；能量守恒94
§74力；经典极限97
§75自旋1/2粒子的“进动”99
第8章哈密顿矩阵103
§81振幅与矢量103
§82态矢量的分解105
§83世界的基础态是什么?107
§84状态怎样随时间而变109
§85哈密顿矩阵112
§86氨分子113
第9章氨微波激射器118
§91氨分子的状态118
§92静电场中的分子122
§93在随时间变化的场中的
跃迁126
§94共振跃迁129
§95偏离共振的跃迁131
§96光的吸收132
第10章其他双态系统134
§101氢分子离子134
§102核力139
§103氢分子141
§104苯分子144
§105染料146
§106磁场中自旋1／2粒子的
哈密顿146
§107磁场中自旋的电子149
第11章再论双态系统152
§111泡利自旋矩阵152
§112作为算符的自旋矩阵157
§113双态方程的解160
§114光子的偏振态161
§115中性K介子165
§116对N态系统的推广173
目录第12章氢的超精细分裂177
§121由两个自旋1/2粒子组
成的系统的基础态177
§122氢原子基态的哈密顿179
§123能级183
§124塞曼分裂185
§125在磁场中的态189
§126自旋1粒子的投影
矩阵192
第13章在晶格中的传播195
§131电子在一维晶格中的
状态195
§132确定能量的状态197
§133与时间有关的状态200
§134三维晶格中的电子202
§135晶格中的其他状态203
§136在不完整的晶格上的
散射204
§137被晶格的不完整性陷俘206
§138散射振幅和束缚态207
第14章半导体209
§141半导体中的电子和空穴209
§142掺杂的半导体212
§143霍尔效应215
§144半导体结216
§145半导体结的整流218
§146晶体管220
第15章独立粒子近似222
§151自旋波222
§152双自旋波225
§153独立粒子227
§154苯分子228
§155其他有机化学分子232
§156近似方法的其他应用235
第16章振幅对位置的依赖关系237
§161一维情形的振幅237
§162波函数240
§163具有确定动量的态243
§164对x的态的归一化245
§165薛定谔方程247
§166量子化能级250
第17章对称性和守恒定律254
§171对称性254
§172对称与守恒257
§173守恒定律261
§174偏振光263
§175Λ０的衰变265
§176转动矩阵概要270
第18章角动量272
§181电偶极辐射272
§182光散射274
§183电子偶素的湮没276
§184任意自旋的转动矩阵281
§185测量核自旋285
§186角动量的合成286
§187附注1： 转动矩阵的
推导293
§188附注2： 光子发射中的宇称
守恒295
第19章氢原子与周期表296
§191氢原子的薛定谔方程296
§192球对称解297
§193具有角度依赖关系的
状态302
§194氢原子的一般解305
§195氢原子波函数308
§196周期表310
第20章算符315
§201操作与算符315
§202平均能量317
§203原子的平均能量320
§204位置算符322
§205动量算符324
§206角动量329
§207平均值随时间的变化33０
第21章经典情况下的薛定谔方程：
关于超导电性的讨论会334
§211磁场中的薛定谔方程334
§212概率的连续性方程336
§213两类动量337
§214波函数的意义339
§215超导电性340
§216迈斯纳效应341
§217通量的量子化343
§218超导动力学346
§219约瑟夫森结348
费曼的结束语353
索引354
附录3５７

《费曼物理学讲义》对物理学的全貌进行了细致、富有见地的阐述。全书物理概念、理论框架清晰，讲述生动，富有启发性，拥有同类教材无法企及的深度和广度。全书涵盖牛顿力学、统计物理、麦克斯韦电动力学以及量子力学等内容，不仅对于物理系学子是优秀的教材，对于每一个试图理解现代物理的读者都是不可多得的经典读物。
第 3 卷介绍了量子行为，主要内容：波动性与粒子性；概率振幅；全同粒子与不相容原理；角动量、自旋；双态系统；对称性与守恒量；薛定谔方程等。

费曼(Richard Feynman)：量子电动理论的开拓者、1965年诺贝尔物理学奖获得者，“费曼图”“费曼规则”“费曼振幅”等概念因其而得名，提出了量子力学的路径积分形式，对整个物理学的发展产生了重要影响。
莱顿(Robert Leighton)：加州理工学院物理学教授。
桑兹(Matthew Sands)：加州理工学院物理学教授。