导言第一章群的基本概念1.1 群1.2 子群与陪集1.3 类与不变子群1.4 同构与同态1.5 变换群1.6 直积与半直积习题与思考第二章群表示理论2.1 群表示2.2 等价表示、不可约表示、酉表示2.3 群代数与正则表示2.4 有限群表示理论2.5 特征标理论2.6 新表示的构成习题与思考第三章点群与空间群3.1 点群基础3.2 第一类点群3.3 第二类点群3.4 晶体点群与空间群3.5 晶体点群的不可约表示习题与思考第四章群论与量子力学4.1 哈密顿算符群与相关定理4.2 微扰引起的能级劈裂4.3 投影算符与久期行列式的对角化4.4 矩阵元定理与选择定则、电偶极跃迁4.5 红外谱、Raman 谱、和频光谱4.6 平移不变性与Bloch 定理4.7 Brillouin 区与晶格对称性4.8 时间反演对称性习题与思考第五章转动群5.1 SO(3) 群与二维特殊酉群SU(2)5.2 SO(3) 群与SU(2) 群的不可约表示5.3 双群与自旋半奇数粒子的旋量波函数5.4 Clebsch-Gordan 系数习题与思考第六章置换群6.1 n 阶置换群6.2 杨盘及其引理6.3 多电子原子本征态波函数习题与思考第七章李群李代数初步7.1 曲面上的几何7.2 拓扑空间7.3 微分流形7.4 李群7.5 李代数习题与思考附录A 晶体点群的特征标表附录B 空间群情况说明附录C 晶体点群的双群的特征标表附录D 置换群部分相关定理与引理的证明习题解答参考文献索引
一本讲述内容丰富,但讲述非常简明的群论教材,是入门这门知识极好的途径。
李新征 北京大学博雅特聘教授。2000年、2003年、2008年分别在武汉大学物理系、中国科学院半导体研究所、德国马克斯?普朗克学会Fritz-Haber研究所获学士、硕士、博士学位,2008—2011年在伦敦大学学院从事博士后研究,2012年入职北京大学。主要研究领域是凝聚态物理中一些计算方法的发展与应用。已发表学术论文60余篇,出版凝聚态计算方向英文专著、群论课程中文教材各一部,其中2016年成果入选中国科学十大进展(3/3)。基于这些工作,2018年获北京大学教学优秀奖,2019年获教育部高等学校科学研究自然科学一等奖(3/5),并入选2020年度教育部长江学者奖励计划(特聘教授)。现任中国物理学会凝聚态计算专业委员会委员。近年来主讲“群论I”“今日物理”两门课程,并参与“多体系统的量子理论”“凝聚态物理导论”两门课程的建设。
群论源于19世纪近世代数的发展,本质是一门数学。20世纪初,群论作为刻画并系统分析对称性的理论,开始在物理、化学、材料等物质科学的研究中发挥重要作用。目前,群论已经成为近代物理学不可或缺的基础理论之一。本书基于笔者在北京大学物理学院多年讲授“群论Ⅰ”课程(该课程重点关注理论基础以及有限群在物质科学研究中的应用)的经验编写而成,系统讲述了群的相关概念以及(有限)群表示论的主要内容,同时还用一定篇幅介绍了群论在物理学,特别是凝聚态物理中的应用。本书分群的基本概念、群表示理论、点群与空间群、群论与量子力学、转动群、置换群、李群李代数初步七章展开,表达深入浅出,力求易于读者理解。特别值得一提的是,为了让读者在学习与应用之间建立联系,笔者花费了很大精力来组织群论与量子力学这一章的内容。同时,响应读者要求,笔者也在第二版中增加了第七章,以对李群李代数知识做初步介绍。通过这种努力,笔者希望本书可以为读者入门提供一个相对简单的途径。本书适合作为物理学科各专业研究生和高年级本科生的教材,也可供其他学科读者参考。