中级物理化学 Comprehensive Physical Chemistry (or Quantum Mechanics for Chemists)

The underlying physical laws necessary for the mathematical theory of a large part of physics and the whole of chemistry are thus completely known, and the difficulty is only that the exact application of these laws leads to equations much too complicated to be soluble. It therefore becomes desirable that approximate practical methods of applying quantum mechanics should be developed, which can lead to an explanation of the main features of complex atomic systems without too much computation. -- Paul A. M. Dirac (1929)

2022年秋季课程

主讲教师：蒋鸿 (Email: jianghchem _at_ pku.edu.cn; Phone: 62765970) 

助教：张腾 (zhangtchem_at_ stu.pku.edu.cn)

教材： 赵新生，蒋鸿编著，《中级物理化学（第二版）》，公司出版社，2019. 第二版勘误 第一版勘误

上课时间地点：星期一3-4节；星期四（双周）5-6节；地点：二教304。

答疑时间和地点：星期一下午 3:00 - 5:00，蒋鸿 ，张腾（方正大楼313）。

成绩计算：作业+课堂练习(40%), 期末考试(60%)。

课程要求：每一章结束后的下一周周一上课时交本章习题，过时无效。

课程进度安排

日期	内容	作业（习题见教材）
9.05, 9.15, 9.19，9.26	第一章 数学准备	课堂练习+习题（1.4，1.5，1.6，1.8）
9.29, 10.10，10.13	第二章 量子力学基本概念与假设	课堂练习+习题（2.4，2.5，2.7，2.8）
10.17, 10.24，10.27	第三章 一维能量本征态	课堂练习+习题（3.1-3.5）
10.31, 11.07, 11.10	第四章 角动量	课堂练习+习题（4.2-4.5）
11.14, 11.21, 11.24	第五章 运动方程	课堂练习+习题（5.1-5.6）
11.28, 12.05, 12.08	第六章 近似方法	课堂练习+习题（6.1-6.4）
12.12, 12.19, 12.22	第七章 对称性原理	课堂练习+习题（8.3，8.5，8.7，8.8）
12.29 下午	期末考试

参考教材

数学基础

1. F.W. Byron, Jr. and R. W. Fuller, Mathematics of Classical and Quantum Physics (Dover 1992), Chapters 3-5.
2. 丘维声，《简明线性代数》（公司出版社，2002）.
3. D. A. McQuarrie, Quantum Chemistry (University Science Books, 2008) MathChapters，量子力学所涉及的一系列数学工具的简单介绍，包括： 复数，概率和统计，矢量，级数和极限，球坐标，行列式，矩阵，矩阵本征方程。

量子力学

1. J. J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics (Benjamin/Cummings, Menlo Park, 1985).
2. D. A. McQuarrie, Quantum Chemistry (2nd Ed.) (University Science Books, 2008).
3. D. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics (2ed) (Pearson Prentice Hall, 2005).
4. C. Cohen-Tannoudji, B. Diu and F. Laloee, 《量子力学》第一卷，第二卷（刘家谟、陈星奎译，高等教育出版社，2014）。
5. 曾谨言，量子力学(第四版），科学出版社，北京，2007。
6. 徐光宪，黎乐民，王德民，《量子化学--基本原理和从头计算法（上）》（科学出版社，2007），第1-5章.
7. 钱伯初，曾谨言，《量子力学习题精选与剖析（第三版）》，科学出版社，2008.

群论

1. 徐光宪，黎乐民，王德民，《量子化学--基本原理和从头计算法（上）》，第6-8章，科学出版社（2007）.
2. F. A. Cotton, Chemical Applications of Group Theory (3ed) (Wiley, 1990).
3. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and A. Jorio, Group Theory: Application to the Physics of Condensed Matter (Springer, 2008).
4. 李新证，《群论及其在凝聚态物理中的应用》，公司出版社（2019）。

推荐阅读材料

科普类书籍或系列文章

• Adam Becker, What is Real? The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum Physics (Basic Books, 2018).  
• 上帝掷骰子吗--量子物理史话
• 量子群英传（张天蓉）

科普类文章16

关于线性代数

• 格拉斯曼: 扩展的学问与线之代数丨贤说八道（曹则贤）
• 厄米特：路途坎坷的天才数学家丨贤说八道（曹则贤）

量子力学发现的故事

• 施特恩-格拉赫实验背后的故事：一根劣质香烟引发的伟大发现
• 不能说的秘密：薛定谔方程是怎么推导出来的
• Goudsmit关于电子自旋发现的回忆
• 27岁时他提出“平行世界”量子理论，却受尽物理学界的嘲笑与打压。在他死后，多世界理论却意外得到复兴……

量子力学诠释之争

• 量子力学中的不确定性原理到底在说什么？
• 为什么量子力学总是让人感到疑惑？
• 如何解释量子力学？或许我们只看到了冰山一角……
• 物理学界的百年战争：波函数是物理实在吗？
• 玻尔的错误，以及为什么不要和玻尔掐架(作者：卢昌海)
• 奥妙神奇的量子世界|众妙之门（作者：文小刚）
• 十个问题，带你认识量子力学
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• 怎么证明多重宇宙存在，如果它不能靠实验和观测来验证？
• 温伯格：量子力学的困境
• 量子力学中的平行宇宙
• 荒唐臆想还是科学事实？物理学家眼中的“平行宇宙”
• 顶尖科学家实验探求量子力学中的“鬼”

关于量子计算

• What Makes Quantum Computing So Hard to Explain? (by Scott Aaronson)

量子力学与意识

• 必须用量子力学，才能解释人类大脑？
• 人脑产生意识，可能是因为量子纠缠
• 既然观测量子系统会影响结果，所以量子力学与意识相关吗？