前言 到19世纪末,经典物理学的两个主要支柱一一牛顿力学和光学(包括电磁波理论)取 得了辉煌的成就。在巨大的成就灿烂光辉的眩惑下,原本对立的粒子概念和波概念,更被物 理学家们将其普适化和绝对化了。与此同时,牛顿力学和波动力学的描述方法也被普适化和 绝对化了。仿佛物理学所研究的全部对象,它们的性质真的非此即彼了。与此相应,拉格朗 日决定论这种其实是因果论的最简单形式也被普适化和绝对化起来,看成是因果论的唯一正 确的形式。用爱因斯坦的话说就是:“上帝是不玩掷骰子的”。 实际上,物理世界并非如此。爱因斯坦这句话虽然并非论据,仅仅表达了他的一种信念 却显然是一种混入了主观主义的信念。要知道,我们能有什么“根据”去肯定“上帝”一定 是“不玩掷骰子”的呢?就根据经典物理学的巨大成就和伴随着的拉格朗日决定论吗?这显 然是一种不可靠的根据,一种主观的推测。因为经典物理学(以及与之相关的拉格朗日决定 论)所取得的辉煌成就有明显的极大的局限性。牛顿力学(包括后来建立的相对论力学)并 未涉及物质的内部构造、物体的内禀性质,而只局限于研究物体在其外在时空中的低速(高 速)机械运动;光学(包括后来的电磁波理论)也并没有涉及光的产生和吸收、光和物质的 相互作用,而只局限于研究光的传播。经典物理学,一旦超出原来的范畴,进入这些新领域, 便呈现出了捉襟见肘和漏洞百出的状态。就在经典物理学处于颠峰状态的19世纪末,也已 经发现了许多无法用经典物理学去理解的现象。比如,1896年贝克勒耳发现放射性、黑体 辐射问题中出现的紫外灾难、光电效应等等。这些都是经典物理学晴朗天空边际的朵朵乌云, 预示着暴风雨的即将来临 话得说回来,人们总是习惯于根据已有的知识和经验去思考新问题、理解新现象。尤其 当已有的理论已经取得了辉煌成就的情况下,这种已有的理论就常常会转化为精致的鸟笼, 束缚或局限住人们的创造性思维。不幸的是,这种“鸟笼”作用常常是习惯性的、不自觉的 不易觉察的,从而也就是不易挣脱的。因此,在从经典物理学过渡到量子理论的时候,在学 习量子力学的初始阶段,必须善于剖析自己的积习观念,必须善于从经典物理学光芒所编织 的鸟笼中挣脱出来,按照新的实验事实所指引的方向,利用缜密的逻辑思维前进。应当说 新的实验事实、新的实验现象永远是医治人们物理思想僵化的特效药方:严密的逻辑思维是 我们最可靠的工具。两者的恰当结合,才是正确指引物理学家前进的唯一灯塔,是肯定或扬 弃一切物理理论的唯一裁判。其中,实验检验又是肯定或扬弃一切理论的最高和最后裁判。 当今的量子理论已经发展成为庞大的理论群体。可以毫不夸张地说,量子理论是物理学 家迄今建立的最宏伟的物理理论,它博大精深、包罗万象,小至夸克和胶子的量子色动力学, 大至宇宙的量子创生理论,量子理论无所不在。量子理论已经取得了前所未见的巨大的辉煌 成就 正如在经典物理学辉煌成就面前不应当目眩神夺一样,在量子理论辉煌成就面前,也应 保持清醒的头脑。量子理论仍然不是人类不懈追求的最终真理。从量子理论诞生的时刻起, 成功和困难就想躯体和影子那样,一直相伴相随着:成功的躯体越长越高大,困难的阴影也 愈来愈浓重、愈清晰。这一切都说明,量子逻辑中正在积聚着一场火山爆发所需的能量,预 示着比本世纪初的那场暴风雨更猛烈更深刻的革命。 编写这本教材所遵循的主导思想有三点,一是偏重物理,也就是偏重物理思想的发掘、 物理思想的阐述、物理内涵的剖析,对数学论证则力求简洁有力,以求得对量子力学物理原 理的深刻领悟。二是尽力向前看,尽可能包括量子力学的一些新进展,以期求得稍稍变更基 础教材难脱的老面貌。当然,由于作者水平和知识所限,也由于教学大纲和学时的约束,做 好这一点是困难的,只能说是尽量而已。三是论述中尽量做到封闭与开放相结合,也就是阐 述量子逻辑的自洽性和力量美的同时,尽量可能随时随地指出其开放的一面,指出目前认识前言 到 19 世纪末，经典物理学的两个主要支柱——牛顿力学和光学（包括电磁波理论）取 得了辉煌的成就。在巨大的成就灿烂光辉的眩惑下，原本对立的粒子概念和波概念，更被物 理学家们将其普适化和绝对化了。与此同时，牛顿力学和波动力学的描述方法也被普适化和 绝对化了。仿佛物理学所研究的全部对象，它们的性质真的非此即彼了。与此相应，拉格朗 日决定论这种其实是因果论的最简单形式也被普适化和绝对化起来，看成是因果论的唯一正 确的形式。用爱因斯坦的话说就是：“上帝是不玩掷骰子的”。 实际上，物理世界并非如此。爱因斯坦这句话虽然并非论据，仅仅表达了他的一种信念， 却显然是一种混入了主观主义的信念。要知道，我们能有什么“根据”去肯定“上帝”一定 是“不玩掷骰子”的呢？就根据经典物理学的巨大成就和伴随着的拉格朗日决定论吗？这显 然是一种不可靠的根据，一种主观的推测。因为经典物理学（以及与之相关的拉格朗日决定 论）所取得的辉煌成就有明显的极大的局限性。牛顿力学（包括后来建立的相对论力学）并 未涉及物质的内部构造、物体的内禀性质，而只局限于研究物体在其外在时空中的低速（高 速）机械运动；光学（包括后来的电磁波理论）也并没有涉及光的产生和吸收、光和物质的 相互作用，而只局限于研究光的传播。经典物理学，一旦超出原来的范畴，进入这些新领域， 便呈现出了捉襟见肘和漏洞百出的状态。就在经典物理学处于颠峰状态的 19 世纪末，也已 经发现了许多无法用经典物理学去理解的现象。比如，1896 年贝克勒耳发现放射性、黑体 辐射问题中出现的紫外灾难、光电效应等等。这些都是经典物理学晴朗天空边际的朵朵乌云， 预示着暴风雨的即将来临。 话得说回来，人们总是习惯于根据已有的知识和经验去思考新问题、理解新现象。尤其 当已有的理论已经取得了辉煌成就的情况下，这种已有的理论就常常会转化为精致的鸟笼， 束缚或局限住人们的创造性思维。不幸的是，这种“鸟笼”作用常常是习惯性的、不自觉的、 不易觉察的，从而也就是不易挣脱的。因此，在从经典物理学过渡到量子理论的时候，在学 习量子力学的初始阶段，必须善于剖析自己的积习观念，必须善于从经典物理学光芒所编织 的鸟笼中挣脱出来，按照新的实验事实所指引的方向，利用缜密的逻辑思维前进。应当说， 新的实验事实、新的实验现象永远是医治人们物理思想僵化的特效药方；严密的逻辑思维是 我们最可靠的工具。两者的恰当结合，才是正确指引物理学家前进的唯一灯塔，是肯定或扬 弃一切物理理论的唯一裁判。其中，实验检验又是肯定或扬弃一切理论的最高和最后裁判。 当今的量子理论已经发展成为庞大的理论群体。可以毫不夸张地说，量子理论是物理学 家迄今建立的最宏伟的物理理论，它博大精深、包罗万象，小至夸克和胶子的量子色动力学， 大至宇宙的量子创生理论，量子理论无所不在。量子理论已经取得了前所未见的巨大的辉煌 成就。 正如在经典物理学辉煌成就面前不应当目眩神夺一样，在量子理论辉煌成就面前，也应 保持清醒的头脑。量子理论仍然不是人类不懈追求的最终真理。从量子理论诞生的时刻起， 成功和困难就想躯体和影子那样，一直相伴相随着：成功的躯体越长越高大，困难的阴影也 愈来愈浓重、愈清晰。这一切都说明，量子逻辑中正在积聚着一场火山爆发所需的能量，预 示着比本世纪初的那场暴风雨更猛烈更深刻的革命。 编写这本教材所遵循的主导思想有三点，一是偏重物理，也就是偏重物理思想的发掘、 物理思想的阐述、物理内涵的剖析，对数学论证则力求简洁有力，以求得对量子力学物理原 理的深刻领悟。二是尽力向前看，尽可能包括量子力学的一些新进展，以期求得稍稍变更基 础教材难脱的老面貌。当然，由于作者水平和知识所限，也由于教学大纲和学时的约束，做 好这一点是困难的，只能说是尽量而已。三是论述中尽量做到封闭与开放相结合，也就是阐 述量子逻辑的自洽性和力量美的同时，尽量可能随时随地指出其开放的一面，指出目前认识