第四次工業(yè)革命的到來，徹底改變了人類社會的發(fā)展進程，不同于前三次工業(yè)革命蒸汽技術革命、電力技術革命、計算機及信息技術革命，只是在某個單獨領域發(fā)展，進而帶動社會發(fā)展，第四次工業(yè)革命是一個全方位爆發(fā)的以量子信息技術、人工智能、新材料技術、分子工程、虛擬現(xiàn)實、可控核聚變、清潔能源以及生物技術等為技術突破口的工業(yè)革命，是人類社會發(fā)展進程中的一個拐點。因此，在進入新時代之際，我們面臨時代巨變，而這個巨變將會給我們提供一個大的舞臺。伴隨著新技術的誕生、數(shù)字技術的涌現(xiàn)，新賽道出現(xiàn)了，這將決定一個國家、一個民族在這個時代的發(fā)展進程。能否開辟新賽道、引領新賽道、做這個時代的弄潮兒，將考驗著我們每一個有志于報效國家的人。新時代意味著新征程，新征程需要先進的技術，更需要勇氣、膽識、科學思維；需要用超前的眼光和魄力規(guī)劃未來，更需要我們腳踏實地做好當下的工作，勇于接受新時代、新賽道、新征程帶給我們的新挑戰(zhàn)。量子力學是研究微觀粒子結構與運動規(guī)律的學科，與相對論并稱為20世紀物理學的兩個劃時代的里程碑。量子力學的創(chuàng)立，揭示了微觀世界中物質的結構、運動與變化規(guī)律，是20世紀人類文明發(fā)展的一個重大飛躍，造就了20世紀人類科學技術的輝煌，引發(fā)了一系列劃時代的科學發(fā)現(xiàn)與技術發(fā)明，推動了原子能技術、航天航空技術、電子技術等的發(fā)展，并開辟了光子技術的誕生之路，將人類社會推進了信息時代�；�于量子力學發(fā)展起來的高科技，例如激光器、半導體芯片和計算機、電子通信、核磁共振成像、核能發(fā)電等，其產值在發(fā)達國家國民生產總值中目前已超過30%。除了量子信息領域之外，量子力學正逐步滲透到各個科學領域，并導致交叉領域的重大進展，量子生物學、量子生命科學、量子神經網絡、量子化學、量子材料科學、量子信息科學、量子計算機科學等學科應運而生，未來還將在以下領域發(fā)揮極其重要的作用。（1） 量子信息技術：量子計算、量子通信和量子密碼學是當前的熱門研究方向。量子計算能夠極大地提高計算機處理速度和解決復雜問題的能力，量子通信能夠實現(xiàn)絕對安全的通信，量子密碼學則能夠有效地抵御信息被竊聽和攻擊。量子信息技術的發(fā)展將在未來的科技競賽中占據(jù)極為重要的地位，其成果將直接影響國家安全和科技創(chuàng)新水平。（2） 量子材料與器件：隨著量子物理的不斷發(fā)展和深入，許多具有特殊功能和性能的量子材料得到了研究并被應用到實際工程中。量子點、量子阱和量子線等低維結構材料表現(xiàn)出的量子限制效應能夠被用來制造高性能傳感器、超導器件和高光譜成像儀等器件，這些器件對于提高生產效率和加快制造業(yè)發(fā)展具有重要意義。（3） 量子能源：量子物理研究為能源轉換和存儲技術提供了新的思路�；�于量子點的太陽能電池將太陽能轉換成電能的效率大大提高，而基于超導性質的儲能技術也有望實現(xiàn)高效率、低損耗的電能存儲。這些能源技術能夠提高能源的利用效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。（4） 量子醫(yī)學：量子物理研究能夠為醫(yī)學領域提供新的視角，加速疾病的治療進程。例如，使用表面等離激元共振實現(xiàn)精準藥物運輸，使用量子點實現(xiàn)更高分辨率的生物成像，可以提高疾病診斷和治療的準確性。量子技術的應用廣泛，影響深遠，這些技術在科技創(chuàng)新和科技強國戰(zhàn)略中占據(jù)著重要位置。正如黨的二十大報告中所闡述的：基礎研究和原始創(chuàng)新不斷加強，一些關鍵核心技術實現(xiàn)突破，戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機、衛(wèi)星導航、量子信息、核電技術、新能源技術、大飛機制造、生物醫(yī)藥等取得重大成果，進入創(chuàng)新型國家行列。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。黨的二十大報告強調了創(chuàng)新的重要性以及創(chuàng)新型國家需要擁有先進的技術和工具、高質量的人才、完善的制度和法規(guī)體系等方面。量子力學作為現(xiàn)代科技的重要基石，對推動科技創(chuàng)新和實施科技強國戰(zhàn)略有著至關重要的作用。相信量子力學在未來的應用領域中將得到更廣泛的應用，把人類社會帶入一個更加美好的時代。為貫徹落實黨的二十大精神，更好地培養(yǎng)造就大批愛黨報國、敬業(yè)奉獻、德才兼?zhèn)涞母咚刭|人才，本書緊緊圍繞人才培養(yǎng)根本任務，堅持立德樹人，夯實以本為本，積極探索新時代大學生課程思政教育教學，開拓課程思政與思政課程同頻同向、交互融合的有效路徑。本書介紹了先破后立的哲學認識論和方法論，讓學生從理論知識中體會辯證唯物主義思想；結合吳有訓、王之江、潘建偉等科學家的先進事跡，介紹物理學者精益求精的科學精神和創(chuàng)新精神；從墨子號量子通信衛(wèi)星聯(lián)想到中國航天工程名字的文化含義，展示博大精深的中國傳統(tǒng)文化，增強文化自信、民族自信，體現(xiàn)了中國人精益求精的工匠精神。通過有機融入人物事跡、專業(yè)背景、學科內涵、工程案例、時事政治等內容，本書將理想信念、我國社會主義核心價值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化等課程思政元素引入課堂教學，實現(xiàn)從知識層面到素質層面和價值認同的躍升，實現(xiàn)價值引領、知識教育和能力培養(yǎng)的有機統(tǒng)一，達到專業(yè)入腦、家國入心、潤物無聲的育人效果。量子力學前言本書針對理工科院校學生，構建以舊量子論波動力學矩陣力學為主線的量子力學知識體系，闡述量子力學的基本原理和計算方法，引入了量子物理方面的*新研究成果，介紹了激光技術、量子通信、量子計算機、量子糾纏等前沿技術，培養(yǎng)學生的科學探索精神以及解決問題的能力，是一本具備較強的理論性、應用性和前沿性的量子力學教材。本書在內容組織方面，沿著量子力學歷史發(fā)展路線，圍繞體系狀態(tài)波動性和粒子性共存、力學量取值有連續(xù)性和不連續(xù)性(即粒子和量子)概念的形成及應用這兩條主導思想展開。本書前三章為原子物理學基礎、經典物理學的困難與量子力學的建立、量子力學概述，用接近科普著作的筆法，先建立量子力學的總體思路和發(fā)展歷程，以更加符合學生的思維規(guī)律，同時也為教師針對不同的教學對象和不同的課時要求提供一個彈性空間，可供學生自學閱讀或者復*結。每章前面給出本章內容提要、教學目標，后面配置習題，幫助學生理解和鞏固量子力學的物理原理及概念，使學生在進行數(shù)學推導計算時保持物理思維。希望學生通過本書的學習，可以達到兩個目的：第一是建立物理思維，用物理學知識和思維方法研究物質運動特性；第二是建立創(chuàng)造性思維，量子力學突破性的成果和物理學前輩們開創(chuàng)性的工作，特別是量子力學這門理論的產生，是物理學史上罕見的精彩篇章，也是一代物理學精英們智慧和創(chuàng)造性思維的記載。周世勛先生所著的《量子力學教程》是筆者學習量子力學的啟蒙教材，曾謹言教授所著的《量子力學》、錢伯初教授編著的《量子力學》、蘇汝鏗教授編著的《量子力學》、張永德教授著的《量子力學》、井孝功教授編著的《量子力學》、Hiseng Song的Quantum Mechanics、P.A.M.Dirac的Quantum Mechanics和Fayyazuddin、Riazuddin的Quantum Mechanics等書是筆者學習和理解量子力學的重要教材。這些著作為筆者學習和研究量子理論和量子信息學等奠定了堅實的基礎，也為筆者編寫本書積累了必要的知識。借此機會，向這些著作的作者表示誠摯的敬意和感謝！本書共十章。第1章介紹原子物理學基礎的理論知識；第2章總結經典物理學的困難與量子力學建立的原因；第3章構建量子力學理論體系，闡述學習量子力學的意義；第4章以狀態(tài)波函數(shù)和薛定諤方程為抓手，系統(tǒng)介紹波動力學；第5、6章引入算符概念，系統(tǒng)介紹矩陣力學；第7章探討微擾理論；第8章詳細介紹自旋與全同粒子的基礎理論知識；第9章深入分析量子躍遷理論；第10章介紹散射理論。本書由劉蓉、劉王云、李亞清擔任主編，具體編寫分工如下：第1章由李亞清編寫，第2~5章、第8~10章由劉蓉編寫，第6、7章由劉王云編寫，全書由劉蓉統(tǒng)稿。董威、侯宏錄兩位教授對本書提出寶貴意見，張林松、卜慶澤、袁磊參與本書的整理和校對工作，馮瀚霆參與繪圖工作，在此對以上人員一并表示衷心的感謝！本書的內容架構、組織和許多概念的闡述都是基于筆者學習和講授量子力學的體會，鑒于筆者的水平和知識有限，書中不妥之處在所難免，懇請同人和讀者批評指正。劉蓉2023年于西安