I migliori libri di meccanica quantistica per l’università

In questo articolo vedremo quali sono i migliori libri di meccanica quantistica relativistica e non relativistica ad oggi disponibili in italiano ed inglese.

In questa nostra selezione, non adatta ai semplici appassionati, ma indirizzata ai professionisti e agli studenti universitari, abbiamo inserito i migliori testi per studiare e approfondire una materia tanto complicata quanto affascinante quale indubbiamente è la meccanica quantistica (o fisica quantistica o teoria dei quanti).

Questa teoria della meccanica descrive efficacemente il comportamento della materia, della radiazione e delle reciproche interazioni. Con particolare riguardo ai fenomeni caratteristici della scala di lunghezza (o di energia) atomica e subatomica. Radiazione e materia vengono descritte dalla MQ come fenomeno sia ondulatorio che particellare; la relazione tra natura ondulatoria e corpuscolare è formalizzata nel noto principio di indeterminazione di Heisenberg. Molti fisici teorici speculano sull’interpretazione da dare alla MQ e alle sue contro-intuitive implicazioni, questione che domina molti dibattiti correlati alla filosofia della scienza.

Ma quando si parla di MQ tutti pensano subito al mitico “gatto di Schrödinger”. Il paradosso del gatto di Schrödinger, così chiamato perchè ideato da Erwin Schrödinger, riesce a spiegare molto bene come la MQ porti a risultati sconcertanti quando applicata ad un sistema fisico macroscopico (il gatto, appunto). Schrödinger mette in luce la natura profondamente contro-intruitiva della MQ ideando questo esperimento mentale in cui un bel gattone, in uno stato noto come sovrapposizione quantistica, può essere contemporaneamente sia vivo e vegeto che morto, come conseguenza dell’essere collegato a un evento subatomico casuale che può verificarsi o meno. Il gatto è, infatti, chiuso dentro una scatola sigillata ed è presente un meccanismo che può scattare o meno (con uguale probabilità) e causare il rilascio di un veleno letale che ucciderebbe il micio. Se il gatto è vivo o morto si potrà stabilirlo solo aprendo la scatola, l’osservatore andando a guardarci dentro interagirà in maniera irreversibile con il sistema stesso che viene osservato. Secondo molti scienziati in questo consiste il più grande limite per l’umana conoscenza del mondo. Una spiegazione molto nota in MQ del paradosso del gatto è l’interpretazione a molti mondi: quando si guarda dentro la scatola in cui si trova il felino si creano due mondi paralleli, uno in cui il gatto è vivo e l’altro in cui il gatto è morto.

In questa nostra selezione dei migliori libri e manuali di meccanica quantistica relativistica e non relativistica per l’università sono presenti i migliori testi per lo studio e l’approfondimento di questa magnifica disciplina.

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Introduzione alla meccanica quantistica

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Questo manuale è rivolto agli studenti che cercano nozioni teoriche e pratiche per capire la meccanica quantistica e sviluppare una propria idea su quale sia il suo significato e quali le sue implicazioni, anche di natura filosofica. La teoria quantistica è ricca sul piano concettuale e difficile su quello pratico e le soluzioni esatte sono davvero poco frequenti. Il testo è diviso in due parti: la prima tratta la teoria di base mentre la seconda presenta una serie di schemi di approssimazione con applicazioni illustrative. Questo libro è pensato per un corso semestrale o annuale ed è adatto sia per principianti che per studenti più esperti. Sono richiesti i seguenti prerequisiti: conoscenze di algebra lineare, numeri complessi, analisi di Fourier, funzione delta di Dirac e elettrodinamica, meccanica classica di base.

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Meccanica quantistica moderna. Con e-book

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Il linguaggio quantistico può apparire sconcertante e, per essere apprezzato a fondo, richiede una certa audacia concettuale: una caratteristica in cui Sakurai eccelleva, con il suo eccezionale intuito fisico e la sua capacità di spiegare i fenomeni quantistici in termini accessibili. La meccanica quantistica, infatti, si fonda su ipotesi molto diverse rispetto a quelle della fisica classica, che pure ne emerge in media e per sistemi abbastanza grandi. Descrive tutta la fisica a scale microscopiche – dalla scala molecolare fino all’infinitamente piccolo – e, in tutte le situazioni in cui è possibile metterla alla prova dell’esperimento, fornisce predizioni quantitative che sono in perfetto accordo con i dati. L’obiettivo di Sakurai era mettere a disposizione un corso avanzato di ampio respiro e al tempo stesso di assoluta praticità; il coautore e i curatori delle edizioni che si sono succedute hanno sempre lavorato nella stessa direzione, mantenendosi fedeli al suo approccio. Al tempo stesso, ogni edizione si è arricchita di nuovi argomenti, recependo i progressi della ricerca e riflettendo la statura scientifica di chi ci ha lavorato. Questa terza edizione di Meccanica quantistica moderna presenta diverse novità: una trattazione della teoria del funzionale densità e la sua applicazione all’atomo di elio; una introduzione alla quantizzazione del campo di Klein-Gordon, e una discussione di come questo risolva le difficoltà di una formulazione relativistica della meccanica quantistica; nuove appendici e formulari che coprono una varietà di argomenti, fra cui la hamiltoniana di una carica in un campo elettromagnetico, l’analisi complessa, il calcolo dei coefficienti di Clebsch-Gordan, i sistemi di unità di misura e le soluzioni elementari dell’equazione d’onda di Schrödinger. Gli esercizi di fine capitolo, già numerosi, sono stati ulteriormente incrementati.

1) Interazioni elettrodeboli | 2) Meccanica quantistica relativistica. Introduzione alla teoria quantistica dei campi | 3) Introduzione alle teorie di Gauge

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1)Opera di carattere scientifico scritta da uno dei più importanti fisici italiani odierni, in essa si descrive in maniera completa e aggiornata (fino alle recenti scoperte avvenute al CERN di Ginevra) una delle teorie della fisica di più grande successo dell’ultimo secolo, l’unificazione delle interazioni elettromagnetiche e deboli. 2)Tra gli argomenti trattati: le simmetrie dello spazio-tempo; la particella libera classica; teoria lagrangiana dei campi; quantizzazione dell’ equazione di klein gordon; quantizzazione del campo elettromagnetico; l’equazione di di Dirac; i propagatori dei campi liberi; interazioni; evoluzione nel tempo dei sistemi quantistici; teoria relativistica delle perturbazioni…3) “Introduzione alle Teorie di Gauge” completa la serie di tre volumi basati sulle lezioni dei corsi di Meccanica Quantistica Relativistica, Interazioni Elettrodeboli e Teorie di Gauge, impartite dagli autori agli studenti delle Lauree Magistrali in Fisica e Astronomia & Astrofisica dell’Univerità “La Sapienza” di Roma, nell’arco di qualche decennio. L’obiettivo principale del volume è di introdurre i concetti di base della rinormalizzazione nella teoria quantistica dei campi e i fondamenti delle moderne teorie di Gauge. Anche se collegato ai volumi precedenti, il libro si presta ad una lettura indipendente, che presume solo conoscenze generali di relativita speciale, della seconda quantizzazione e della fenomenologia delle interazioni elettrodeboli. Lo strumento di base è l’integrale sui cammini di Feynman, introdotto nei capitoli iniziali e sistematicamente impiegato nel seguito. L’esposizione segue un percorso pedagogico, che parte dal caso semplice dell’ampiezza di transizione in meccanica quantistica per arrivare al funzionale generatore delle funzioni di Green della teoria dei campi. Il medesimo approccio pedagogico è utilizzato nel capitolo in cui si discutono equazioni del moto, simmetrie ed identità di Ward. L’analisi del formalismo degli integrali sui cammini è completata dalla discussione delle variabili anticommutanti e della quantizzazione dei campi fermionico ed elettromagnetico.

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I principi della meccanica quantistica

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Questo libro è diretto a coloro che vogliono comprendere il fondamento logico dei metodi della nuova meccanica o, per dir meglio, a coloro che vogliono apprendere il linguaggio adatto alla formulazione di ogni problema quantistico, e presuppone dunque una conoscenza preliminare dei fenomeni essenziali della meccanica atomica.Questo carattere altamente formativo del libro del Dirac è testimoniato dall’influenza che esso ha avuto sulla letteratura della fisica moderna. Non è esagerato dire, anzi, che il linguaggio della meccanica quantistica ha ricevuto in quest’opera il suo primo sistematico e, in un certo senso, definitivo sviluppo. La stessa veste esteriore di questo linguaggio, le famose notazioni di Dirac, che tanto hanno stentato a essere accettate dalla maggioranza dei fisici, rappresentano probabilmente la più organica e completa formulazione dei concetti fisici della teoria.

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Lezioni di meccanica quantistica

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Questo è un libro di testo di meccanica quantistica non relativistica per studenti del terzo anno del corso di studi in fisica. Gli argomenti trattati vanno dalla crisi della fisica classica fino alle applicazioni più significative nel campo della fisica atomica. In questa seconda edizione alcune parti sono state riscritte o integrate ma, soprattutto, è stato aggiunto un capitolo di introduzione alla teoria dello scattering. Il libro si conclude con un capitolo, una sorta di “fuori programma”, sui paradossi della meccanica quantistica e con un cenno al teorema di J. Bell e agli esperimenti del gruppo di Orsay (A.Aspect et al.) sull’impossibilità di un completamento causale e locale della meccanica quantistica. Questo testo si caratterizza per una introduzione ai postulati della meccanica quantistica intesa come “preparazione psicologica” dello studente che, dopo avere studiato per due anni la fisica classica nella quale “una particella è una particella e un’onda è un’onda”, deve essere portato per mano a concepire la Natura secondo paradigmi completamente diversi.

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Problemi di meccanica quantistica con soluzioni

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242 problemi risolti di Meccanica Quantistica non relativistica che, partendo dai temi della crisi della fisica classica e attraversando i risultati più significativi della moderna fisica atomica, affrontati in qualche dettaglio, arrivano agli aspetti più interessanti, ancora oggetto di investigazione, quali il paradosso EPR, l’effetto Aharonov-Bohm, il teletrasporto quantistico. Lo studente troverà problemi di diversi gradi di difficoltà: le soluzioni di quelli meno facili costituiranno una utile integrazione agli argomenti normalmente trattati nei corsi introduttivi di Meccanica Quantistica.

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Problemi di meccanica quantistica non relativistica

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Il volume raccoglie una selezione di problemi assegnati nei corsi di meccanica quantistica non relativistica previsti per la laurea in fisica presso l’Università degli studi di Parma. Gli oltre 300 problemi sono divisi in undici capitoli tematici, all’interno dei quali è possibile individuare vari livelli di difficoltà, per studenti della laurea triennale, della magistrale e del dottorato di ricerca. L’attenzione nei confronti di una sua ampia funzione pedagogica ci ha portato a dividere il volume in tre parti, problemi, risposte/suggerimenti e soluzioni, per guidare lo studente verso un approccio autonomo e progressivo: risolvere il problema, controllare la risposta, consultare la soluzione. Le soluzioni sono sempre state oggetto di discussione in aula; contengono quindi anche le risposte ai dubbi e alle perplessità degli studenti e sono spesso più estese di quanto richiesto dalla semplice prova d’esame. Si è aggiunta un’ampia appendice teorica da utilizzare per consultazione e per omogeneizzare le notazioni, non certo per sostituire un buon testo organico.

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Quantum Machine Learning

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Quantum-enhanced machine learning refers to quantum algorithms that solve tasks in machine learning, thereby improving a classical machine learning method. Such algorithms typically require one to encode the given classical dataset into a quantum computer, so as to make it accessible for quantum information processing. After this, quantum information processing routines can be applied and the result of the quantum computation is read out by measuring the quantum system.

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Relativistic Quantum Mechanics: An Introduction to Relativistic Quantum Fields

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Written by two of the most prominent leaders in particle physics, Relativistic Quantum Mechanics: An Introduction to Relativistic Quantum Fields provides a classroom-tested introduction to the formal and conceptual foundations of quantum field theory. Designed for advanced undergraduate- and graduate-level physics students, the text only requires previous courses in classical mechanics, relativity, and quantum mechanics.

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An Introduction To Quantum Field Theory

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An Introduction to Quantum Field Theory is a textbook intended for the graduate physics course covering relativistic quantum mechanics, quantum electrodynamics, and Feynman diagrams. The authors make these subjects accessible through carefully worked examples illustrating the technical aspects of the subject, and intuitive explanations of what is going on behind the mathematics.

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Feynman-Kac-Type Theorems and Gibbs Measures on Path Space: Applications in Rigorous Quantum Field Theory

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This is the second updated and extended edition of the successful book on Feynman-Kac theory. It offers a state-of-the-art mathematical account of functional integration methods in the context of self-adjoint operators and semigroups using the concepts and tools of modern stochastic analysis. In the second volume, these ideas are applied principally to a rigorous treatment of some fundamental models of quantum field theory.

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Quantum Mechanics – Quantum Mechanics for Thinkers

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The important changes quantum mechanics has undergone in recent years are reflected in this approach for students. A strong narrative and over 300 worked problems lead the student from experiment, through general principles of the theory, to modern applications. Stepping through results allows students to gain a thorough understanding. Starting with basic quantum mechanics, the book moves on to more advanced theory, followed by applications, perturbation methods and special fields, and ending with developments in the field. Historical, mathematical and philosophical boxes guide the student through the theory. Unique to this textbook are chapters on measurement and quantum optics, both at the forefront of current research. Advanced undergraduate and graduate students will benefit from this perspective on the fundamental physical paradigm and its applications. The second book provides quick access to quantum mechanics without dealing with a true textbook that demands proper specialized studies in physics (and related mathematics) for about a couple of years. It consists of three parts: basic formalism, formal development, and ontological issues. The 70 figures are a crucial instrument for becoming acquainted in a “representative” way with abstract problems, and the 30 in-section boxes assist readers understand for difficult mathematical problems. The book offers a considerable number of clear and analytical treatments of what are considered the most difficult conceptual problems of the theory..

La fisica quantistica viene spesso correlata ai viaggi nel tempo. E ultimamente, con l’uscita dell’ultimo film di Christopher Nolan, “Tenet”, se ne parla tantissimo. Cosa succederebbe se una persona viaggiasse indietro nel tempo e uccidesse il proprio nonno (impedendo così la propria successiva nascita)? Come cambierebbe la nostra realtà fisica? Questo è il famosissimo paradosso del nonno, un enigma che alcuni ritengono possa essere risolto utilizzando un modello basato su fotoni che sfrutta la meccanica quantistica…