第四次工業(yè)革命的到來，徹底改變了人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程，不同于前三次工業(yè)革命蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)革命，只是在某個(gè)單獨(dú)領(lǐng)域發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)社會(huì)發(fā)展，第四次工業(yè)革命是一個(gè)全方位爆發(fā)的以量子信息技術(shù)、人工智能、新材料技術(shù)、分子工程、虛擬現(xiàn)實(shí)、可控核聚變、清潔能源以及生物技術(shù)等為技術(shù)突破口的工業(yè)革命，是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)拐點(diǎn)。因此，在進(jìn)入新時(shí)代之際，我們面臨時(shí)代巨變，而這個(gè)巨變將會(huì)給我們提供一個(gè)大的舞臺(tái)。伴隨著新技術(shù)的誕生、數(shù)字技術(shù)的涌現(xiàn)，新賽道出現(xiàn)了，這將決定一個(gè)國家、一個(gè)民族在這個(gè)時(shí)代的發(fā)展進(jìn)程。能否開辟新賽道、引領(lǐng)新賽道、做這個(gè)時(shí)代的弄潮兒，將考驗(yàn)著我們每一個(gè)有志于報(bào)效國家的人。新時(shí)代意味著新征程，新征程需要先進(jìn)的技術(shù)，更需要勇氣、膽識(shí)、科學(xué)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(shí)地做好當(dāng)下的工作，勇于接受新時(shí)代、新賽道、新征程帶給我們的新挑戰(zhàn)。量子力學(xué)是研究微觀粒子結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，與相對論并稱為20世紀(jì)物理學(xué)的兩個(gè)劃時(shí)代的里程碑。量子力學(xué)的創(chuàng)立，揭示了微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律，是20世紀(jì)人類文明發(fā)展的一個(gè)重大飛躍，造就了20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的輝煌，引發(fā)了一系列劃時(shí)代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明，推動(dòng)了原子能技術(shù)、航天航空技術(shù)、電子技術(shù)等的發(fā)展，并開辟了光子技術(shù)的誕生之路，將人類社會(huì)推進(jìn)了信息時(shí)代。基于量子力學(xué)發(fā)展起來的高科技，例如激光器、半導(dǎo)體芯片和計(jì)算機(jī)、電子通信、核磁共振成像、核能發(fā)電等，其產(chǎn)值在發(fā)達(dá)國家國民生產(chǎn)總值中目前已超過30%。除了量子信息領(lǐng)域之外，量子力學(xué)正逐步滲透到各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，并導(dǎo)致交叉領(lǐng)域的重大進(jìn)展，量子生物學(xué)、量子生命科學(xué)、量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、量子化學(xué)、量子材料科學(xué)、量子信息科學(xué)、量子計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，未來還將在以下領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用。（1） 量子信息技術(shù)：量子計(jì)算、量子通信和量子密碼學(xué)是當(dāng)前的熱門研究方向。量子計(jì)算能夠極大地提高計(jì)算機(jī)處理速度和解決復(fù)雜問題的能力，量子通信能夠?qū)崿F(xiàn)絕對安全的通信，量子密碼學(xué)則能夠有效地抵御信息被竊聽和攻擊。量子信息技術(shù)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(yīng)用到實(shí)際工程中。量子點(diǎn)、量子阱和量子線等低維結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出的量子限制效應(yīng)能夠被用來制造高性能傳感器、超導(dǎo)器件和高光譜成像儀等器件，這些器件對于提高生產(chǎn)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(zhuǎn)換和存儲(chǔ)技術(shù)提供了新的思路�；�于量子點(diǎn)的太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的效率大大提高，而基于超導(dǎo)性質(zhì)的儲(chǔ)能技術(shù)也有望實(shí)現(xiàn)高效率、低損耗的電能存儲(chǔ)。這些能源技術(shù)能夠提高能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。（4） 量子醫(yī)學(xué)：量子物理研究能夠?yàn)獒t(yī)學(xué)領(lǐng)域提供新的視角，加速疾病的治療進(jìn)程。例如，使用表面等離激元共振實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)藥物運(yùn)輸，使用量子點(diǎn)實(shí)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(zhǔn)確性。量子技術(shù)的應(yīng)用廣泛，影響深遠(yuǎn)，這些技術(shù)在科技創(chuàng)新和科技強(qiáng)國戰(zhàn)略中占據(jù)著重要位置。正如黨的二十大報(bào)告中所闡述的：基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、量子信息、核電技術(shù)、新能源技術(shù)、大飛機(jī)制造、生物醫(yī)藥等取得重大成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢。黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新的重要性以及創(chuàng)新型國家需要擁有先進(jìn)的技術(shù)和工具、高質(zhì)量的人才、完善的制度和法規(guī)體系等方面。量子力學(xué)作為現(xiàn)代科技的重要基石，對推動(dòng)科技創(chuàng)新和實(shí)施科技強(qiáng)國戰(zhàn)略有著至關(guān)重要的作用。相信量子力學(xué)在未來的應(yīng)用領(lǐng)域中將得到更廣泛的應(yīng)用，把人類社會(huì)帶入一個(gè)更加美好的時(shí)代。為貫徹落實(shí)黨的二十大精神，更好地培養(yǎng)造就大批愛黨報(bào)國、敬業(yè)奉獻(xiàn)、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才，本書緊緊圍繞人才培養(yǎng)根本任務(wù)，堅(jiān)持立德樹人，夯實(shí)以本為本，積極探索新時(shí)代大學(xué)生課程思政教育教學(xué)，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(xué)認(rèn)識(shí)論和方法論，讓學(xué)生從理論知識(shí)中體會(huì)辯證唯物主義思想；結(jié)合吳有訓(xùn)、王之江、潘建偉等科學(xué)家的先進(jìn)事跡，介紹物理學(xué)者精益求精的科學(xué)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(qiáng)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(jī)融入人物事跡、專業(yè)背景、學(xué)科內(nèi)涵、工程案例、時(shí)事政治等內(nèi)容，本書將理想信念、我國社會(huì)主義核心價(jià)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(xué)，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)層面到素質(zhì)層面和價(jià)值認(rèn)同的躍升，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、知識(shí)教育和能力培養(yǎng)的有機(jī)統(tǒng)一，達(dá)到專業(yè)入腦、家國入心、潤物無聲的育人效果。量子力學(xué)前言本書針對理工科院校學(xué)生，構(gòu)建以舊量子論波動(dòng)力學(xué)矩陣力學(xué)為主線的量子力學(xué)知識(shí)體系，闡述量子力學(xué)的基本原理和計(jì)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(shù)、量子通信、量子計(jì)算機(jī)、量子糾纏等前沿技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神以及解決問題的能力，是一本具備較強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性和前沿性的量子力學(xué)教材。本書在內(nèi)容組織方面，沿著量子力學(xué)歷史發(fā)展路線，圍繞體系狀態(tài)波動(dòng)性和粒子性共存、力學(xué)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(yīng)用這兩條主導(dǎo)思想展開。本書前三章為原子物理學(xué)基礎(chǔ)、經(jīng)典物理學(xué)的困難與量子力學(xué)的建立、量子力學(xué)概述，用接近科普著作的筆法，先建立量子力學(xué)的總體思路和發(fā)展歷程，以更加符合學(xué)生的思維規(guī)律，同時(shí)也為教師針對不同的教學(xué)對象和不同的課時(shí)要求提供一個(gè)彈性空間，可供學(xué)生自學(xué)閱讀或者復(fù)*結(jié)。每章前面給出本章內(nèi)容提要、教學(xué)目標(biāo)，后面配置習(xí)題，幫助學(xué)生理解和鞏固量子力學(xué)的物理原理及概念，使學(xué)生在進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算時(shí)保持物理思維。希望學(xué)生通過本書的學(xué)習(xí)，可以達(dá)到兩個(gè)目的：第一是建立物理思維，用物理學(xué)知識(shí)和思維方法研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性；第二是建立創(chuàng)造性思維，量子力學(xué)突破性的成果和物理學(xué)前輩們開創(chuàng)性的工作，特別是量子力學(xué)這門理論的產(chǎn)生，是物理學(xué)史上罕見的精彩篇章，也是一代物理學(xué)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(xué)教程》是筆者學(xué)習(xí)量子力學(xué)的啟蒙教材，曾謹(jǐn)言教授所著的《量子力學(xué)》、錢伯初教授編著的《量子力學(xué)》、蘇汝鏗教授編著的《量子力學(xué)》、張永德教授著的《量子力學(xué)》、井孝功教授編著的《量子力學(xué)》、Hiseng Song的Quantum Mechanics、P.A.M.Dirac的Quantum Mechanics和Fayyazuddin、Riazuddin的Quantum Mechanics等書是筆者學(xué)習(xí)和理解量子力學(xué)的重要教材。這些著作為筆者學(xué)習(xí)和研究量子理論和量子信息學(xué)等奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為筆者編寫本書積累了必要的知識(shí)。借此機(jī)會(huì)，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(xué)基礎(chǔ)的理論知識(shí)；第2章總結(jié)經(jīng)典物理學(xué)的困難與量子力學(xué)建立的原因；第3章構(gòu)建量子力學(xué)理論體系，闡述學(xué)習(xí)量子力學(xué)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(dòng)力學(xué)；第5、6章引入算符概念，系統(tǒng)介紹矩陣力學(xué)；第7章探討微擾理論；第8章詳細(xì)介紹自旋與全同粒子的基礎(chǔ)理論知識(shí)；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(dān)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(nèi)容架構(gòu)、組織和許多概念的闡述都是基于筆者學(xué)習(xí)和講授量子力學(xué)的體會(huì)，鑒于筆者的水平和知識(shí)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