Also habe ich einen ersten Grundkurs in Quantenmechanik belegt und fand ihn, gelinde gesagt, sehr unbefriedigend. Wir haben ungefähr das gleiche Material behandelt wie klassische Lehrbücher wie Griffiths. Ich verstehe die abstrakte mathematische Formulierung der elementaren Quantenmechanik und finde sie als mathematische Theorie sehr interessant . Ich finde es sehr spannend, dass abstrakte mathematische Themen wie die Spektraltheorie unbeschränkter Operatoren oder die Verteilungstheorie konkrete Anwendungen bei der Beschreibung der Welt, in der wir leben, haben.
Ich verstehe jedoch nicht wirklich, warum dieses ganze Quantenmechanik-Geschäft tatsächliche Physik ist und uns hilft, die "reale Welt" zu beschreiben. Jedes Quantenmechanik-Lehrbuch (und der Kurs, den ich belegt habe), das ich mir angesehen habe, hatte die gleiche Struktur: Erstens wird die Notwendigkeit einer neuen Theorie jenseits der klassischen Mechanik anhand von Beispielen wie der Ultraviolett-Katastrophe, dem Fall des Elektrons in den Kern, der Compton-Streuung und bald. Das ist in Ordnung. Dann passiert für mich die Trennung: Die abstrakte Formulierung der Quantenmechanik, die von Hilbert-Räumen und darauf wirkenden Operatoren modelliert wird, wird "eingeführt" und der Autor tobt, indem er verschiedene theoretische Modelle wie die Teilchen in verschiedenen Potentialen berechnet oder Eigenwerte gestörter Hamilton-Operatoren findet . In diesem Albtraum von Berechnungen werden verschiedene Phänomene wie diskrete Energiewerte, Tunnel- oder Wellenfunktionen verschränkter Teilchen zeigen sich und durch all das soll man "Quantenmechanik verstehen". All dies gibt für mich jedoch wenig Aufschluss darüber, warum wir von dieser abstrakten Formulierung der Quantenmechanik erwarten, dass sie die Realität überhaupt in irgendeiner Weise beschreibt.
Ich verstehe, dass eine physikalische Theorie letztendlich nur ein Werkzeug ist, das die Realität beschreibt (was auch immer das ist), und wenn die theoretischen Vorhersagen den experimentellen Ergebnissen genau genug entsprechen, wird die Theorie als "gültig" angesehen. Aber Physik scheint mir viel mehr zu sein, als die Werkzeuge zu benutzen, die irgendein Genie wie Schrödinger oder Dirac erfunden hat, und sie zu benutzen, um die Schrödinger-Gleichung eines Teilchens in irgendein fiktives Potential zu trennen. Ich möchte wissen, warum und wie sie überhaupt auf diese Theorien gekommen sind und was die physikalische Intuition dahinter ist.
Tut mir leid, wenn dies ein bisschen wie eine Schimpfe auf die Physikpädagogik rüberkommt, aber ich denke, das hilft, besser zu verstehen, nach welcher Art von Literatur ich suche. Ich suche ein Buch, das einen Einblick in die physikalische Intuition hinter der abstrakten Formulierung der Quantenmechanik geben soll. Ich kann mir zwei verschiedene interessante Ansätze vorstellen:
Ich hoffe, der obige Text hilft bei der Beschreibung, nach welcher Art von Text ich suche.
Ich verstehe deinen Frust. Ich war von Natur aus gut in Physik, bevor ich zur Universität ging (oft erzielte ich 100 % in simulierten Aufnahmetests usw.), ich glaube, weil ich sehr starke mentale Bilder davon entwickelte, was die physikalischen Theorien repräsentierten, so stark, dass ich normalerweise die meisten Probleme daraus lösen konnte erste Grundsätze. Das änderte sich an der Universität, wo die Dozenten scheinbar Wörter und Formeln wiederkäuten, ohne die zugrunde liegende Realität zu verstehen. Es war, als würde man Geschichte lernen – es wurde nur erwartet, dass man sich Dinge merkt. Ich denke, der Standard des Physikunterrichts ist im Allgemeinen schlecht, und die meisten Lehrbücher verwenden viel zu viel Zeit auf rigorose Mathematik und viel zu wenig darauf, sicherzustellen, dass der Leser die Prinzipien versteht, die die Mathematik modelliert.
Die Bereiche, die anscheinend am schlechtesten gelehrt werden, sind QM und spezielle Relativitätstheorie. Das spiegelt sich in der Anzahl der Fragen (und fehlerhaften Antworten) zu diesen Themen in diesem Forum wider.
Ich habe viele Jahre damit verbracht, ein kohärentes konzeptionelles QM-Modell zu entwickeln, was aufgrund der inhärenten Komplexität des Themas und des hohen mathematischen Inhalts schwierig ist, aber ich werde mein Bestes tun, um Ihre spezifischen Fragen zu beantworten. Inzwischen gibt es einen Blog, der die Ideen der Quantenmechanik ohne Mathematik vorstellt, den Sie hier finden http://simplequantumtheory.blogspot.com Sie müssen die Beiträge in chronologischer Reihenfolge lesen (dh beginnend mit dem ältesten).
Ich empfehle Ihnen dringend, sich den dritten Band der Feynman-Vorlesungen anzusehen . Feynman vermeidet strengen mathematischen Formalismus und entwickelt die Quantenmechanik, indem er sie verwendet, um verschiedene experimentelle Ergebnisse zu erklären. Dies sollte Ihnen helfen, die Mathematik mit ihren experimentellen Konsequenzen aus dem wirklichen Leben zu verbinden.
Ich empfehle auch das erste Kapitel von Weinbergs Lectures on Quantum Mechanics , das eine historische Einführung in das Thema gibt. Weinberg geht Schritt für Schritt durch die mathematischen Entwicklungen und erklärt, wie sie aus den experimentellen Ergebnissen entstanden sind.
Kosmas Zachos