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検索対象: 量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5

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量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5


岩 波 礎 物 理 シ リ ー ズ 量 子 力 学

量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5


原 康 夫 1934 年 神 奈 川 県 鎌 倉 に 生 ま れ る . 1957 年 東 京 大 学 理 学 部 物 理 学 科 卒 業 . カ リ フ ォ ル ニ ア 工 科 大 学 , シ カ ゴ 大 学 , プ リ ン ス ト ン 高 等 学 術 研 究 所 の 研 究 員 , 東 京 教 育 大 学 理 学 部 助 教 授 , 筑 波 大 学 物 理 学 系 教 授 を 歴 任 . 筑 波 大 学 名 誉 教 授 . 1978 年 仁 科 記 念 賞 受 賞 . 理 学 博 士 . 専 攻 , 素 粒 子 論 . 主 な 著 書 : 「 電 磁 気 学 入 門 』 「 物 理 学 基 礎 』 「 物 理 学 通 論 I , Ⅱ 』 『 物 理 学 』 ( 以 上 , 学 術 図 書 出 版 社 ) , 「 力 学 』 ( 東 京 教 学 社 ) , 「 素 粒 子 』 ( 朝 倉 書 店 ) , 「 量 子 の 不 思 議 』 ( 中 央 公 論 社 ) , 『 量 子 色 力 学 と は 何 か 』 ( 丸 善 ) , 仆 ッ プ ク オ ー ク 最 前 線 』 ( 日 本 放 送 出 版 協 会 ) , そ の 他 . 発 行 所 発 行 者 著 者 量 子 力 学 印 刷 ・ 三 秀 舎 カ バ ー ・ 半 七 印 刷 製 本 ・ 牧 製 本 http://www.iwanami.co.jp/ 電 話 案 内 03 ー 5210 ー 4000 〒 10 ト 繝 2 東 京 都 千 代 田 区 ー ツ 橋 2 ー 5 ー 5 株 式 会 社 岩 波 書 店 山 口 昭 男 原 康 夫 は ら や す お 2006 年 6 月 15 日 第 14 刷 発 行 1994 年 6 月 6 日 第 1 刷 発 行 岩 波 基 礎 物 理 シ リ ー ズ 5 ◎ Yasuo Hara 1994 ISBN4 ー 00 ー 007925-5 Printed in Japan 囮 く 日 本 複 写 権 セ ン タ ー 委 託 出 版 物 〉 本 書 の 無 断 複 写 は , 著 作 権 法 上 で の 例 外 を 除 き , 禁 じ ら れ て い ま す . 本 書 か ら の 複 写 は , 日 本 複 写 権 セ ン タ ー ( 03 ー 3401 ー 2382 ) の 許 諾 を 得 て 下 さ い .

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2 シ ュ レ ー デ ィ ン ガ 42 行 列 力 学 と 波 動 力 学 一 方 程 式 0 ア 0 量 子 力 学 は 1925 年 に 当 時 23 歳 の ハ イ ゼ ン ベ ル ク (). Heisenberg) に よ っ て 建 設 さ れ た . 彼 は , 位 置 座 標 ェ や 運 動 量 が 演 算 子 〒 , 力 で あ り , 交 換 関 係 を カ ー カ = に 従 う こ と を 除 け ば , 自 然 は 古 典 力 学 の 方 程 式 に よ っ て 記 述 さ れ る こ と を 発 見 し た . 交 換 則 に 従 わ な い 演 算 子 は 行 列 を 使 っ て 表 現 さ れ た の で , 彼 の 定 式 化 し た 量 子 力 学 は 行 列 力 学 と よ ば れ た ( 演 算 子 の 交 換 関 係 と 行 列 表 現 に つ い て は 第 6 章 参 照 ). 一 方 , シ ュ レ ー デ ィ ン ガ —(). Schrödinger) は , ド ・ プ ロ イ ( L. de Broglie ) の 物 質 波 の 考 え を 発 展 さ せ て , 1926 年 の 初 頭 か ら 4 篇 の 連 作 論 文 「 固 有 値 問 題 と し て の 量 子 化 」 を 発 表 し , シ ュ レ ー デ ィ ン ガ ー 方 程 式 を 導 い た . 彼 の 定 式 化 は 波 動 関 数 と 波 動 方 程 式 に 基 づ い て い る の で , 波 動 力 学 と よ ば れ た . ど ち ら の 定 式 化 も 水 素 原 子 の エ ネ ル ギ ー 準 位 を 説 明 し た . 量 子 力 学 の 2 つ の 異 な る 数 学 的 形 式 が 独 立 に 発 見 さ れ た が , こ の よ う に ま も な く 2 つ の 理 論 が 同 等 な も の で あ る こ と が シ ュ レ ー デ ィ ン ガ ー に よ っ て 示 さ れ ま た , 量 子 力 学 の 基 本 的 要 請 の 1 つ で あ る 「 波 動 関 数 の 絶 対 値 の 2 乗 尸 は 粒 子 を そ こ に 発 見 す る 確 率 に 比 例 す る 」 と い う 統 計 的 解 釈 は 1926 年 に ポ ル ン ( M. Born ) に よ っ て 与 え ら れ た . 量 子 力 学 の 誕 生 直 後 に , 日 本 の 若 い 大 学 生 や 大 学 院 生 た ち が , つ ぎ っ ぎ に 発 表 さ れ る 原 論 文 か ら 量 子 力 学 を ど の よ う に 学 び , か れ ら が ど の よ う に 悩 ん だ か は , 朝 永 振 一 郎 著 作 集 第 11 巻 『 量 子 力 学 と 私 』 ( み す ず 書 房 ) に 詳 し い .

量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5


246 さ ら に 勉 強 す る た め に 標 準 的 な 教 科 書 と 相 補 的 な 教 科 書 が R. P. フ ァ イ ン マ ン , R. B. レ イ ト ン , M. L. サ ン ズ : 『 フ ァ イ ン マ ン 物 理 学 V 量 子 力 学 』 砂 川 重 信 訳 , 岩 波 書 店 , 1965 年 で あ る . 物 理 現 象 を フ ァ イ ン マ ン の 独 特 の 流 儀 で 考 え て い く こ と に よ っ て 量 子 力 学 的 な 見 方 が 示 さ れ る . 日 本 人 に よ る も う 1 つ の 大 著 が 朝 永 振 一 郎 : 『 量 子 力 学 』 み す ず 書 房 , 第 I 巻 1948 年 , 第 II 巻 1953 年 で あ る . 古 典 力 学 の 困 難 の 発 見 か ら 量 子 力 学 の 誕 生 に 至 る い き さ つ の 物 理 学 的 な 説 明 が 第 I 巻 に 詳 し い . 物 質 の 波 動 性 と 粒 子 性 が 量 子 力 学 で は ど の よ う に 統 一 的 に 理 解 さ れ る の か が 第 Ⅱ 巻 の 主 要 な テ ー マ で あ る . 本 書 の 記 述 で は 古 典 力 学 と 量 子 力 学 の 違 い は は , 司 = と い う 交 換 関 係 に 現 わ れ て い る . こ の よ う な 定 式 化 を 正 準 量 子 化 法 と い う . こ の 他 に 経 路 積 分 に 基 づ く 量 子 化 法 が あ る . 両 者 は 同 じ 結 果 に 導 く . 経 路 積 分 量 子 化 法 は , 非 相 対 論 的 量 子 力 学 の 場 合 に は 新 し い 見 方 と し て 参 考 に な る 程 度 で あ る が , ゲ ー ジ 場 の 量 子 論 に 対 し て は き わ め て 有 効 で あ る . 経 路 積 分 量 子 化 法 に 基 づ く 量 子 力 学 の 代 表 的 な 教 科 書 と し て R. P. フ ァ イ ン マ ン , A. R. ヒ ッ プ ス : 『 フ ァ イ ン マ ン 経 路 積 分 と 量 子 力 学 』 北 原 和 夫 訳 , マ グ ロ ウ ヒ ル 出 版 , 1964 年 が あ る . 量 子 力 学 に 関 係 す る 読 み 物 と し て は 次 の よ う な も の も あ る . 朝 永 振 一 郎 : 『 ス ピ ン は め ぐ る 』 中 央 公 論 社 , 1973 年 原 康 夫 : 『 量 子 の 不 思 議 』 ( 中 公 新 書 ) 中 央 公 論 社 , 1985 年 並 木 美 喜 雄 : 『 量 子 力 学 入 門 』 ( 岩 波 新 書 ) 岩 波 書 店 , 1992 年

量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5


戸 田 盛 和 ・ 中 嶋 貞 雄 編 物 理 入 門 コ ー ス / 演 習 全 5 巻 A5 判 上 製 基 礎 学 力 が 着 実 に 向 上 す る 一 一 演 習 に よ っ て 計 算 力 を 養 う と と も に , 物 理 の 基 本 概 念 を 的 確 に 把 握 し , 理 解 を 深 め る こ と を 目 的 と す る シ リ ー ズ . 難 問 や 特 殊 な 問 題 を 避 け , 実 力 を つ け る の に 役 立 つ 新 鮮 な 問 題 を 精 選 し , 全 問 に 詳 し い 解 答 を 付 し た . こ の シ リ ー ズ に よ っ て , 確 実 で 豊 か な 学 力 を 身 に つ け る こ と が で き る . 1 例 解 力 学 演 習 2 例 解 電 磁 気 学 演 習 3 例 解 量 子 力 学 演 習 戸 田 盛 和 著 204 頁 2940 円 渡 辺 慎 介 長 岡 洋 介 著 236 頁 2940 円 丹 慶 勝 市 中 嶋 貞 雄 吉 岡 大 ニ 郎 著 222 頁 2940 円 戸 田 盛 和 4 例 解 熱 ・ 統 計 力 学 演 習 市 村 純 著 222 頁 2940 円 5 例 解 物 理 数 学 演 習 ・ ・ ・ ・ 和 達 三 樹 著 200 頁 2940 円 岩 波 書 店 刊 表 示 価 格 は 定 価 ( 消 費 税 5 % 込 ) で す 2 Ⅸ 年 5 月 現 在

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IX ま え が き 量 子 力 学 を 学 ぶ 前 の 大 学 生 諸 君 に と っ て 「 量 子 力 学 」 と い う 名 前 は 魅 力 的 に 響 く の で は な か ろ う か . 量 子 力 学 は , 電 子 , 光 子 , 陽 子 な ど , 粒 子 と 波 動 の 両 方 の 性 質 を 示 し 古 典 物 理 学 で は 理 解 で き な い , ミ ク ロ な 物 質 の 従 う 力 学 で あ る . 原 子 , 分 子 , 原 子 核 な ど の 構 造 や 性 質 は 量 子 力 学 に よ っ て 理 解 で き る こ と , 半 導 体 素 子 や レ ー ザ ー な ど は 量 子 力 学 の 応 用 で あ る こ と 等 の 事 実 を , 多 く の 読 者 は 知 っ て い る こ と と 思 う . し か し , 量 子 力 学 の 講 義 に 出 席 す る と , 多 く の 場 合 に は , 夢 と 現 実 の ギ ャ ッ プ に 直 面 す る . ま ず 物 理 数 学 に 悩 ま さ れ る . 微 分 方 程 式 , し か も 偏 微 分 方 程 式 , 固 有 値 問 題 , さ ま ざ ま な 特 殊 関 数 , 関 数 の 完 全 系 な ど が 次 か ら 次 へ と 現 わ れ る . 量 子 力 学 の 講 義 は 数 式 の 羅 列 で , 物 理 的 内 容 は そ の 中 に 埋 没 し て い る よ う に さ え 感 じ ら れ る . 数 式 の つ ぎ に 悩 ま さ れ る の が , 数 式 の 物 理 学 的 意 味 の 把 握 で あ ろ う . 力 学 の 場 合 に は 出 て き た 数 式 の 表 わ し て い る 現 象 が 理 解 し や す い の で , 力 学 の 数 式 は 抵 抗 な し に 受 け 入 れ や す い . 日 常 経 験 す る 世 界 と は か け 離 れ た ミ ク ロ な 世 界 の 運 動 法 則 で あ る 量 子 力 学 の 数 式 の 場 合 に は , そ う は い か な い . 本 書 で は , ま ず , 第 1 章 か ら 第 4 章 ま で の 序 論 的 部 分 と 1 次 元 問 題 で , 量 子 力 学 の 特 徴 と 基 本 的 な 考 え 方 を 理 解 し , 慣 れ る こ と を 強 く お 薦 め す る . 量 子 力 学 は ミ ク ロ な 世 界 の 現 象 を 定 性 的 に 説 明 す る ば か り で は な い . 量 子 力 学 の ル ー ル に 従 っ て 計 算 さ れ た ミ ク ロ な 世 界 の 現 象 の 計 算 結 果 は , 精 密 な 実 験 結 果 を 見 事 に 再 現 す る . い ち じ る し い 場 合 に は , 10 桁 目 の 数 値 ま で も 一 致 す る . こ の よ う な 意 味 で , 量 子 力 学 は 自 然 科 学 の 諸 分 野 の 中 で 精 密 科 学 と し て も っ と も 成 功 を 収 め た 人 類 の 金 字 塔 と い え よ う . 果 を 導 く た め に は , 前 記 の よ う な 数 学 は 不 可 欠 で あ る . 本 書 は 量 子 力 学 を 初 め て 学 ぶ 読 者 を 対 象 に し て い る . こ の よ う な 精 密 な 結 し た が っ て , 読 者 諸

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戸 田 盛 和 ・ 中 嶋 貞 雄 編 物 理 入 門 コ ー ス 広 く 理 工 系 学 生 に 役 立 つ 一 一 理 工 系 諸 学 科 の 学 生 が 物 理 全 1 0 巻 A 5 判 上 製 く 読 み 進 め ら れ る よ う 周 到 な 配 慮 が な さ れ て い る . お ろ し た . 編 集 ・ レ イ ア ウ ト に も 工 夫 を こ ら し て , 楽 し の 物 理 学 者 が , 本 質 を 徹 底 的 に か み く だ い て 易 し く 書 き 学 の 基 礎 を 学 ぶ た め の 理 想 的 な 教 科 書 ・ 参 考 書 . 第 一 線 力 学 2 解 析 力 学 電 磁 気 学 I 電 場 と 磁 場 電 磁 気 学 Ⅱ 変 動 す る 電 磁 場 5 量 子 力 学 I 原 子 と 量 子 ・ 量 子 力 学 Ⅱ 基 本 法 則 と 応 用 7 熱 ・ 統 計 力 学 8 弾 性 体 と 流 体 9 相 対 性 理 論 10 物 理 の た め の 数 学 6 4 3 1 ・ 戸 田 盛 和 著 258 頁 2625 円 ・ 小 出 昭 一 郎 著 192 頁 2415 円 長 岡 洋 介 著 長 岡 洋 介 著 中 嶋 貞 雄 著 中 嶋 貞 雄 著 ・ 戸 田 盛 和 著 恒 藤 敏 彦 著 中 野 董 夫 著 和 達 三 樹 著 230 頁 2625 円 148 頁 1995 円 230 頁 2520 円 240 頁 2625 円 232 頁 2520 円 264 頁 2730 円 234 頁 2730 円 288 頁 2835 円 岩 波 書 店 刊 表 示 価 格 は 定 価 ( 消 費 税 5 % 込 ) で す 2 開 6 年 5 月 現 在

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245 さ ら に 勉 強 す る た め に 量 子 力 学 の 教 科 書 ・ 参 考 書 は き わ め て 多 い . 日 本 語 の も の で 容 易 に 入 手 で き る も の に 対 象 を 絞 り , 私 の 限 ら れ た 情 報 の 範 囲 内 で 主 観 的 に 選 ん だ . 翻 訳 書 の 場 合 の 発 行 年 は 原 書 の 発 行 年 に し て あ る . 本 書 の ほ か に 初 等 的 入 門 書 を 読 み た い 方 に は J. L. マ ー チ ン : 『 量 子 力 学 』 水 野 幸 夫 訳 , 丸 善 , 1981 年 が あ る . 本 書 よ り も 近 似 解 法 と 形 式 的 な 話 が 詳 し い . 本 書 を 読 み お え て , さ ら に 高 度 の 教 科 書 を 読 み た い 方 に は 桜 井 純 : 『 現 代 の 量 子 力 学 』 桜 井 明 夫 訳 , 吉 岡 書 店 , 1985 年 を お 薦 め し た い . 新 し い 量 子 力 学 的 現 象 が カ バ ー さ れ て お り , 量 子 力 学 の 基 礎 概 念 が 今 日 的 視 点 か ら 平 易 に 記 述 さ れ て い る . 訳 者 に よ る べ リ ー の 位 相 に 関 す る 明 快 な 解 説 が 付 録 に 収 め ら れ て い る . い ろ い ろ な 間 題 に つ い て 詳 し く 知 り た い と き に は , L. シ ッ フ : 『 新 版 量 子 力 学 』 井 上 健 訳 , 吉 岡 書 店 , 1968 年 A. メ シ ア : 『 量 子 力 学 』 小 出 昭 一 郎 ・ 田 村 二 郎 訳 , 東 京 図 書 , 1962 年 L. L. ラ ン ダ ウ , E. M. リ フ シ ッ ツ : 『 量 子 力 学 』 好 村 滋 洋 他 訳 , 東 京 図 書 , 1962 年 な ど の 程 度 の 高 い 標 準 的 な 教 科 書 が 役 に 立 っ . 量 子 力 学 の 教 科 書 と し て の 歴 史 的 名 著 が P. A. M. デ イ ラ ッ ク : 『 量 子 力 学 』 朝 永 振 一 郎 他 訳 , 岩 波 書 店 , 1958 年 で あ る ( 初 版 は 1930 年 に 出 版 ) . 新 し い 力 学 系 に 量 子 論 を 適 用 し よ う と す る と き に 生 じ る 疑 問 へ の 解 決 の 手 掛 か り を 与 え て く れ る の が こ の 本 で あ る . 量 子 力 学 に 関 連 の あ る 研 究 を す る 場 合 に 「 ど う も 量 子 力 学 の 基 本 的 な と こ ろ が よ く わ か ら な い 」 と 感 じ た と き に は , こ の 本 を じ っ く り と 読 む こ と を 勧 め た い . 訳 者 に よ る 詳 し い 注 釈 が 付 い て い る .

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V111 物 理 を い か に 学 ぶ か 相 対 椏 を で す . 第 9 巻 『 相 対 性 理 論 』 は 力 学 と 電 磁 気 学 に 続 く 巻 と し て 位 置 づ け ら れ ま す . 各 巻 の 位 置 づ け は , お よ そ 上 の 図 の よ う な も の で す . 図 は 下 ほ ど 基 礎 的 な 分 野 で す . こ の シ リ ー ズ が , 理 工 系 の 学 生 諸 君 が 物 理 を 本 格 的 に 学 び , 身 に つ け る こ と に 役 立 つ な ら ば , そ れ は 著 者 , 編 者 一 同 に と っ て た い へ ん う れ し い こ と で す . 1994 年 3 月 編 者 長 岡 洋 介 原 康 夫

量子力学 岩波基礎物理シリーズ 5


学 び や す 〈 信 頼 で き る ! 岩 波 基 礎 物 理 シ リ ー ズ 全 10 巻 1 力 学 ・ 解 析 力 学 阿 部 龍 蔵 著 長 岡 洋 介 ・ 原 康 夫 編 A 5 判 ・ 上 製 ・ カ バ ー 222 頁 2730 円 力 学 の 初 歩 か ら 解 析 力 学 ま で を , こ の 1 冊 で 明 快 か っ コ ン パ ク ト に 解 説 . 現 代 物 理 学 と の つ な が り に も , 新 鮮 な 工 夫 を 凝 ら し た . 2 連 続 体 の 力 学 巽 友 正 著 352 頁 3780 円 弾 性 体 , 流 体 の 基 礎 概 念 か ら ソ リ ト ン , カ オ ス な ど 最 新 の 話 題 ま で を , 具 体 的 イ メ ー ジ を 大 切 に し つ つ 数 学 的 厳 密 さ を 失 わ ず に 解 説 . 3 電 磁 気 学 川 村 清 著 260 頁 3150 円 基 礎 法 則 か ら 正 準 理 論 ま で を , 一 貫 し て 明 快 に 解 説 す る . と く に マ ク ス ウ ェ ル 方 程 式 と 電 磁 波 の 性 質 の 理 解 に ポ イ ン ト を お い て 構 成 . 4 物 質 の 電 磁 気 学 中 山 正 敏 著 318 頁 3885 円 物 質 は 多 彩 な 電 磁 気 現 象 の 舞 台 で あ る . 物 質 の 電 磁 気 的 , 光 学 的 性 質 を 整 理 し て 述 べ , 電 磁 気 学 と 物 質 の 理 解 を 深 め る こ と を め ざ す . 5 量 子 力 学 原 康 夫 著 280 頁 3465 円 ミ ク ロ な 世 界 の 典 型 的 な 現 象 の 例 を 通 し て 量 子 力 学 を わ か り や す く 解 説 . ご く 自 然 に 数 式 が 理 解 で き , 物 理 的 意 味 の 把 握 が で き る . 6 物 質 の 量 子 力 学 岡 崎 誠 著 274 頁 3150 円 原 子 , 分 子 , 結 晶 な ど 相 互 作 用 す る 多 体 系 の 性 質 を 量 子 力 学 の さ ま ざ ま な 近 似 理 論 で 解 明 . 物 質 の 示 す 豊 か な 性 質 が 深 く 理 解 で き る . 7 統 計 力 学 長 岡 洋 介 著 328 頁 3360 円 統 計 力 学 の 考 え 方 を , 古 典 統 計 , 量 子 統 計 の 両 面 か ら 平 易 に 解 説 し , 物 質 の も っ 多 彩 な 性 質 を 豊 富 な 実 例 に 基 づ い て 生 き い き と 示 す . 8 非 平 衡 系 の 統 計 力 学 北 原 和 夫 著 296 頁 3885 円 ま す ま す 重 要 に な っ て き た 不 可 逆 過 程 や 非 平 衡 系 を 扱 う 理 論 へ の 新 し い 入 門 書 . さ ま ざ ま な 非 平 衡 系 の 豊 か な 内 容 を 鮮 や か に 解 説 す る . 9 相 対 性 理 論 佐 藤 勝 彦 著 2 咫 頁 3150 円 相 対 論 は 最 も 美 し い 物 理 理 論 で あ る . そ れ が い か に シ ン プ ル な 原 理 か ら 構 成 さ れ る か を 明 快 に 示 し , 相 対 論 的 宇 宙 論 の 世 界 に 案 内 す る . 10 物 理 の 数 学 薩 摩 順 吉 著 304 頁 3360 円 数 学 は 物 理 を 語 る 言 葉 で あ る . 物 理 の さ ま ざ ま な 分 野 で 使 わ れ る 基 本 的 で 重 要 な 数 学 を , わ か り や す く , て い ね い に 説 明 し て い く . 表 示 価 格 は 定 価 ( 消 費 税 5 % 込 ) で す 2 開 6 年 5 月 現 在