总结
隔壁的2026夏令营/推免交流帖已经成为电院交流帖了,所以我打算新开个楼来分享一下个人的经历和经验,希望老东西们也能给小朋友们撑撑伞。考虑到我想说的东西不仅限于推免这块,而且小朋友现在也不至于就想着推免怎么搞,题目还是叫做
写在前面lz刚刚结束清华的预推免,突然空出了很多时间。复习的时候总归会回忆一些往事,然后就会有写东西的冲动。加上lz一直有在毕业前写一篇总结的计划,于是这篇经验帖应运而生。(其实很早就写完了,但是忙着打粥洲)
为了保护个人隐私,在谈到本科教育和保研经历的时候,不会涉及到具体的同学,不过应该能大概透露一下今年的去向:物院和致远都有去清北的同学,致远去清北的大于等于一手之数,物院应该也差不多(这应该是能说的?)。
今年是清华夏令营不发offer的第一年(影响比想象中的大,难道传说的鸽子链真的存在?),所以这篇帖子后面关于保研部分仅供参考,也会谈谈这次改革的具体影响。
写之前我本来只打算介绍一下保研的一些趣事,但写着写着就涉及到了物院和致远物理、新生必备的几个网站、以及大家一直都在争(水)论(楼)的致远物理要不要进的问题。严肃叠甲:错漏在所难免,欢迎大家补充。
在部分涉及 ...
相对论力学
省流
狭义相对论建立在光速不变原理与相对性原理两条公设之上,用四维时空的语言统一了时间与空间;
洛伦兹变换取代伽利略变换,由此出现时间膨胀、长度收缩与同时性的相对性;
相对论的动量与能量满足$E^2=p^2c^2+m^2c^4$,低速极限退化为牛顿力学$p=mv,\ E=\frac12mv^2+mc^2$;
四动量$p^\mu=(E/c,\vec p)$的洛伦兹变换与位置—时间的变换形式完全平行:动量$\leftrightarrow$位置,能量$\leftrightarrow$时间;
从最小作用量原理$S=-mc\int ds$出发可以系统构造相对论力学,这与 哈密顿力学 一脉相承。
时空观
洛伦兹变换
时空间隔与固有时间
速度变换
相对论动力学
四维语言
四动量的洛伦兹变换
对应关系:动量对应位置,能量对应时间
推导:把坐标微分换成动量微分
质量壳与三个一致性检验
与速度变换的对照
能量与动量定义的自洽性
相对论运动方程
力与加速度的关系
固有加速度
与牛顿力学的对应检验
与经典力学对照
时空观牛顿力学建立在绝对空间与绝对时间之上:时间均匀流逝、与参考系无关,两 ...
Cheating-Paper
Basic Concepts运算规则
$(|\psi\rangle)^\dagger=\langle\psi|$
$(|\psi_i\rangle\langle\psi_j|)^\dagger=|\psi_j\rangle\langle\psi_i|$
$(\hat A\hat B)^\dagger=\hat B^\dagger\hat A^\dagger$
$(\langle\psi_j|\psi_i\rangle)^*=\langle\psi_i|\psi_j\rangle$
$(\langle\psi_j|\psi_i\rangle)^\dagger=(|\psi_i\rangle)^\dagger(\langle\psi_j|)^\dagger=\langle\psi_i|\psi_j\rangle=(\langle\psi_j|\psi_i\rangle)^*$
$\langle\psi_j|\hat A^T|\psi_i\rangle=\langle\psi_i|\hat A|\psi_j\rangle$
$\langle\psi_j|\hat A^\dagger|\psi ...
EPR-Paradox
Where is the particle?
EPR佯谬
Bell不等式
Where is the particle?对量子力学中的粒子到底处于何处,长久以来有以下多种看法:
Realist Position:现实主义学派认为粒子有一个确定的位置,而测量给出了这个位置的结果。这说明量子力学并不是一个完备的学说,因为他没有办法精确地给出粒子的真实位置,而只是给出了在该位置的几率。
Orthodox Position:正统学派认为,粒子哪里也不在,是测量使得波函数坍缩。
Agnonstic Position:要讨论粒子测量前在哪里,首先就需要测量。不可知学派认为讨论“测量前”的状态是没有意义的。
EPR佯谬一个$\pi$介子会衰变为一个正电子和负电子:
\pi^0\Rightarrow e^++e^-当我测量其中一个粒子的自旋时,我可以立即知道另一个粒子的自旋——这是因为$\pi$介子的自旋是0。
对于现实主义学派,这是没有问题的,发射的粒子的自旋已经被确定好。但是对于正统学派却不然——如果两个粒子相距足够远,那么“从该粒子自旋确定另一粒子的自旋”的信息的传递就就会超过光速,这也成 ...
Relativistic-QM
将非相对论性量子力学(NRQM)推广到相对论情形的尝试注定会是失败的,因为量子力学要求的概率守恒在相对论中不再成立,能量会产生新的粒子,因此量子场论(QFT)才是正确的框架。不过,当粒子的能量较小的时候,我们可以认为没有新粒子的产生,进而构建相对论性量子力学(RQM),Klein-Gordon方程和Dirac方程就是那时沿此思路所得的两个产物。
Klein-Gordon方程具有一些神奇的困难,不过Dirac方程却是一个很好的过渡,其以很自然的方式:
导出电子的朗德因子
导出了氢原子光谱精细结构
预言了带正电荷的反粒子——正电子的存在
Dirac方程仍然存在负能解的问题,这就是狄拉克之海的由来。
在此之前,我们先介绍有用的单位制。
自然单位制\hbar=c=1
$c=1$意味着时间和空间的单位是一样的。同时,质能方程$E=mc^2$变为$E=m$,意味着质量和能量的单位也是一样的。
$\hbar=1$意味着长度的量纲是动量的倒数,同时也是能量单位的倒数。
克莱因-戈登方程相对论中,粒子的能量为:
E=\frac{p^2}{2m}\Rightarrow E=\sqrt{p^2+m^2 ...
对称性和守恒律
Preview
Ehrenfest定理
位力定理
对称变换
幺正变换
对称性和守恒律
对称变换与幺正变换
无穷小变换
常见的对称性和守恒律
空间平移对称和动量守恒
空间反射对称和宇称守恒
空间旋转对称和角动量守恒
时间反演对称和能量守恒
简并
矢量和标量的分类
选择定则
宇称选择定则(Laporte’s rule)
旋转选择定则(Wigner–Eckart Theorem)
绘景
薛定谔绘景
海森堡绘景
相互作用绘景
Preview在谈及对称性和守恒律之前,我们需要知道以下定理:
Ehrenfest定理\frac{d\langle A\rangle}{d t}=\left\langle\frac{\partial A}{\partial t}\right\rangle+\frac{1}{i\hbar}\langle[A,H]\rangle证明:
\begin{aligned}\frac{d\langle A\rangle}{d t}&=\frac{d }{d t}\int\psi^*\hat{A}\psi \mathrm{d}x\\&=\int\frac{\pa ...
转动群
SO(3)群的描述在 刚体力学 中曾谈到了欧拉转动角表述。现在我们用同样的办法(但是不同的约定)来描述SO(3)群的元素:
\begin{aligned}
\mathbf{R} &= \mathbf{R}_{z}(\alpha) \mathbf{R}_{y'}(\beta) \mathbf{R}_{z''}(\gamma) \\
&=\begin{pmatrix}
\cos\alpha & -\sin\alpha & 0 \\
\sin\alpha & \cos\alpha & 0 \\
0 & 0 & 1
\end{pmatrix}\begin{pmatrix}
\cos\beta & 0 & \sin\beta \\
0 & 1 & 0 \\
-\sin\beta & 0 & \cos\beta
\end{pmatrix} \begin{pmatrix}
\cos\gamma & -\sin\gamma & 0 \\
\sin\gamma & \cos\gamma & 0 \\
0 & 0 & 1
\end{pmatrix} \\
&= \begin{pmatrix}
\cos\ ...
点群与空间群
在 Angular Momentumn and Symmetry 和固体物理中曾谈到了群对于物理描述的帮助,尤其是固体物理的晶体学,要求描述具有平移对称性(周期结构)的晶体结构的对称性。点群就是描述不考虑平移对称性的对称性群(有一个固定点),空间群是考虑平移对称性后(在一个固定点下)描述全部对称操作,其中一些是点群不具备的(如螺旋轴),也舍弃了一些点群中的对称性(如$\frac25\pi$的旋转)。
点群三维实正交群O(3)谈到O(3)群(orthogonal)前,我们不得不谈到矩阵中的正交变换,即保内积变换。保内积变换意味着递进的两个方面:
正交的基组在正交变换后仍然保持正交;
不仅要正交,基矢的长度不变。
总的来说,正交变换其实是空间的转动和反演操作。通过保内积的定义,可以得到:
\langle O\vec{r},O\vec{r}'\rangle=\langle \vec{r},\vec{r}'\rangle\Rightarrow O^{T}O=E\quad\text{or}\quad O^{T}=O^{-1}
酉变换对应任意内积空间的保内积变换,而正交变换对应实空间的保内积变 ...



