材料系的學生需要學量子力學嗎？
我是某985大學的材料科學系大四本科生，目前已經保研，今後有讀博打算。想趁著大四多學一點東西，以進一步深刻理解固體物理及其他課程如半導體物理之類的，不知道是否有學習量子力學的必要？因為如果有，應該如何入手？（考慮到材料系學生薄弱的數學物理基礎。。。我們沒學複變函數，數理方程粗略地講過，物理方面只學了普物。高數線代方面遺忘較多）謝謝各位！！
如果要深刻理解固體物理等課程，學習量子力學是有必要的。固體物理中的許多模型，背後都是有量子力學的支撐，不管怎麼說，學習量子力學肯定是有助於固體物理、統計熱力學之類的課程的學習的
（很好奇為什麼題主學校材料專業不用學習量力，在我們學院，量力可是培養方案中的必修課[滑稽][滑稽][滑稽]）
至於如何學習量力，我們的數學基礎也比較薄弱，除了會有一些學有餘力的同學去學習複變函數之類的額外數學課程之外，其他大部分同學都只學過微積分、線代和概統。。。我們學習量力的時候，要麼不去深究推導過程中的數學過程，只重視思維方式，要麼就是遇到哪裡不懂就回去看微積分相應的部分。。。
本人量力成績也不好，希望能夠對題主有一些微小的幫助。。。謝開元喵邀請。
先回答需不需要學。量子力學是現代物理學的基礎，要深入了解材料的基本結構，光唯象地知道晶體結構、大致了解統計力學上的朗道相變、能「大致」「可能」地定性說明原因，在如今的材料學研究中是遠遠不夠的！所謂「搞材料，一流出身是物理，二流出身是化學，三流出身是材料」，我等三流人士，儘管在底層炒菜炒得多，但是「取其上上，得其中中」對不對？至少要向上看。舉個栗子，鐵電體極化的「the lattice dynamic model」。第一步，啊先寫出晶格相互作用的哈密頓量。了解哈密頓力學的同學都知道，這幾乎是顯然的！
不過堅挺的材料狗依舊能夠啃下來，先接受它，繼續往下！
交換作用項寫成：
所以。。。你還敢不學量子力學嗎？
當然，我前面裝這麼多分析力學的逼，最後三個公式才涉及到量子力學公式，我想說明的是，當下的材料學上的量子力學的應用，是基於複雜的作用量分析上，量子力學的公式的套用也許很簡單，但是放到具體的問題上就非常複雜，這些問題背後的物理圖像是否清晰？研究人員在什麼時候用量子力學？我認為這是非常重要的，當然這一切建立在量子力學上。又比如上面坑坑提到的聲子，這個東西你既可以用統計力學的角度來看其玻色子性質，也可以用量子力學的諧振子模型或消滅-產生算符來計算其能級，但是其是對晶格振動的描述，你不要光看到量子力學了，要看到其描述的東西是什麼。實在不行，我們可以「幾乎是顯然」地猜一個嘛！此外，我認為跟著物理系學習量子力學是可以的，因為其實任何時候量子力學的老師都不會讓學生解非常複雜的方程式，而是會用費曼的方法來教會學生物理圖像。我認識的清華大學物理系李岩松老師同時教複變函數和分析力學，他的態度是，出發點對了，計算只有1分的意義。
嗯，強調一下，物理圖像，物理圖像。量子力學能夠給你一個正確的微觀世界圖像。update
評論區有人說解方程的問題。事實上，在我學習量子力學的時候也有相關的問題。三個方面：薛定諤方程，邊界條件，全空間概率積分為1.其實最後一個條件是那些係數之間具體的求和關係，暫且不看，而且如果有看費曼的《物理學講義》第三卷中，你會發現其實歸一化因子並不太重要。所以老師大多數時候只是在兩大條件：薛定諤方程和邊界條件。由這個來定性比較波函數係數之間的區別，然後畫圖。注意振幅和頻率之間的關係，也要考慮連續和連續可導應用的條件。我遇到的最麻煩的問題就是兩態問題，是李岩松老師教的，大概是求矩陣本徵值，然後再反代。方法極為套路卻極為有效。如想知道解的過程，可以看看費曼物理學講義第三卷講兩態問題那裡，自己試一試，把等式化為矩陣，求能量本徵值，再反代。不麻煩的。如果熟悉了，可以套用到微擾論中，比如弱外場影響下2p軌道的微擾，可以用同樣的方法，在希爾伯特空間下解，由此解釋鈉的雙線問題，和答案一致。
手法不易，多看看費曼是極好的。Reference:Annette Bussmann-Holder.The polarizability model for ferroelectricity in perovskite oxides.J. Phys.: Condens. Matter 24 (2012) 273202 (29pp).看研究方向吧，半導體材料這類的肯定是要學習的，否則連pn結都不好理解。雖然對半導體不是很了解，但是覺得在納米尺度上，量子效應是不能忽視的。
物理系在材料實驗室打工的學渣來強答一下。
如果單問是要還是不要，基於題主的方向，應該是要。不懂量子顯然是沒有辦法學固體物理的。
我了解過呆過的兩個學校—UIUC和Cornell的材料系本科課程，UIUC應該是沒有對量子力學作要求，只有最基本的普物級別的量子。Cornell會在Material Chemistry這節課里教量子，應該比較接近物化的教法。覺得之所以學校在課程上不作要求是因為電子材料以外的方向（甚至電子材料的部分研究）用到的量子很少。但是就題主希望之後學固體物理和半導體物理的話，我覺得還是有必要至少粗略的學一下的。
推薦可以看David J. Griffiths的Introduction to Quantum Mechanics的1-6章自學一下。通常美國這邊的本科量子力學課用的都是這本，並且據我所知上交和復旦等國內高校也在用，有中文譯本。這本書的特點在於比較強調物理概念而對數學的理解比較少，可能正好合適題主。逛了知乎好幾年，處女答就送給此問了。答主某211材料物理畢業，現在搞凝聚態物理。本科的時候理論力學固體物理量子力學統計物理電動力學這些都學過。個人覺得學習量子力學對於理解固體物理中的很多模型是很有意義的。如果你學的很深可能初量還不夠，你可能還要學一些高量的內容。固體物理中，近自由電子近似啊，緊束縛近似啊，這些都需要量子力學的內容來支撐，如果要學黃昆書更後面的內容更是必不可缺。但是考慮到題主要從事半導體物理，可能和我這個計算狗需求不大一致，就我個人而言，量子力學對於學習其它理論提供了重要的銜接。感覺答偏了……補充一句：，線性代數是量子力學的基礎。積分也很常用，因此題主先好好補補數學吧。
我本科的時候，學校也沒有開設量子力學。現在研究生上課，基本每門課都和量子力學有關，特別是《量子化學》，我學的很辛苦。我老是在想，我暑假的時候幹嘛不好好看看量子力學。我現在在自己看的量子力學教材是格里菲斯的《量子力學概論》，很好的一本書，也有很全的習題講義。另外，如果研究生以後是做工程方向，比如結構陶瓷這些，我不確定是不是一定需要學量子力學。但如果和功能有關的話，我覺得，理論知識無論學習多深，都是不夠的。
問老師啊，看老師是什麼方向
材料又不是只有材料物理
sorry，我沒有看題干。提問者想做「固體物理」和「半導體物理」，那應該是交大開的那門課《量子力學和統計物理》。而我的回答主要還是局限在金屬材料這一塊，不好意思，職業病犯了，很尷尬。對於想做半導體和固體物理的同學表示極大的敬意 T.T 。
摘抄其他知友關於半導體物理里的量子力學的解釋如下：
------------------------------------------------------------------------作者：十字劍量子力學是一個工具，晶格振動，格波，聲子，色散（不是光）什麼的都要用這個工具解釋（我都忘的差不多了）。（腦補劉諾老師：你是我教過最差的一個）大致上是因為大小量級處於介觀和微觀尺度，經典物理已經基本不適用了。（特別是納米器件的研究，要涉及隧穿、庫倫阻塞效應等）半導體理論的完善也要按照基本法，
量子力學的發展讓半導體理論的框架構建有法可依，嗯，就是前面說的，半導體物理把量子力學當成一種工具使用，就像把微積分當成工具用一樣。作者：十字劍***************************************************************做半導體硬體設計的 spike old dog量子力學實際設計中幾乎沒用，雖然薛定諤方程和基於此的能帶論是整個半導體的基礎。但是離得太遠，analog的基礎還是建立在kvl，kcl這種經典電學基礎上。半導體物理學還有點用，pn juncture, mos, schottky, ohmic contact. 這些只是我覺得在analog里還是時不時的要用的。至於統計物理，我覺得統計的概念還是很有用的，os，noise，stoastic, stationary process, quasi stationary process, 三天兩頭都得折騰。作者：spike old dog--------------------------------------------------------------------------
我的原始回答繼續：不了解，嘗試著說一說。材料系嘛。幾所高校材料系都有朋友。科大，清華，交大，耶魯。但我們學的都是金屬材料。我們都不學量子力學。量子力學我沒研究過，給我的感覺，如相對論一般虛飄。實際的指導意義有多少（剛掃了兩眼國內的教材，沒說錯的話，量子力學包括理論力學、大化、普物、高中奧賽化學、現代材料分析技術這幾門課的大雜燴 ~.~我看了一遍，也沒覺得對我的研究會有多大影響）前兩天和導師聊天，忽然感慨了一番：實驗室的師弟師妹們，你們先把工藝做好，先把看得見摸得著的東西搞好，再去上電子顯微鏡，再去發文章。我國材料領域和外國究竟差在了哪裡？真的是我們不懂量子力學？真的是我們沒有高級電鏡？非也。工藝都不如人，其實第一步就錯了。
而且，國內外做材料學研究的水平和國外差距蠻大不說，博士畢業後，再從事本行業的更是鳳毛麟角。我愛了8年的女生，材料系博士畢業去了銀行。太多了，我周圍的材料的,畢業沒人再堅守了。除了有個去搞航天材料去了，除了有個去廈門大學教書去了。
工作幾年，和材料打交道比較多。深有一種痛心疾首之感。材料科學這塊，真有一種「華人與狗不得入內」的感慨。陶氏,3M,三菱重工,NAICHI,肯納金屬....選幾種覆膜材料（有機材料），PTFE也好，PVC，ETFE也好，國外的就是比國內的耐用不止一倍的壽命，世博會、鳥巢，用的都是進口材料，你就是干不過！選幾款軸承（金屬材料），全部進口；有一年腦子發熱，縮減成本，選了國產XB軸，全出問題，打官司打了好幾年了，你就是材料不行，工藝不行！沒有好的冶煉技術，沒有好的品控，沒有好的工藝，量子力學再牛逼也是空對空，有個蛋用！反過來，我們做戰鬥機的，填補了多少國內空白，殲擊機翱翔雲天，靠的是過程式控制制，靠的是工藝，靠的是鎳基高溫合金靠的是鈦合金，工人師傅人拉肩扛，熔模鑄造和3D列印一起上，沒有一項靠量子力學。再往下說，金屬材料這塊鑄造，鍛壓，焊接這幾塊，每塊中國都有院士，每個院士都是做工藝的嘛，哪個搞上量子力學，哪個管能譜，管自旋，管躍遷，管薛定諤的貓咪啊 ~.~
所以，材料系的，有時間可以多出國交流看看國內外差距，學習國外的新進展，新工藝，新的思路，真心想發展好這個行業，先給自己定位，你要學什麼樣的材料學？你的有生之年能否看到這個行業的再崛起？你是想水文章還是想真的為這個國家貢獻一點力量？國內有多少學材料的搞個量子力學的是為了上電鏡水文章，有多少真正轉換成了讓中國人揚眉吐氣的生產力？從我的角度看，我真心希望這個行業好起來，我也真希望再出來一些像師昌緒一樣的大師（sorry，我媽說希望我將來成為和我老鄉一樣的人，但，沒有），我的忠告：先做好工藝，比學量子力學有用。
早上特意問了胖友，這貨清華材料系的博士現在在耶魯做博士後，做大塊非晶合金...
很有必要學，學了後你的轉行選擇可以更多，比如當神棍
不會量子力學是沒法搞材料的。計算材料: 起碼你得知道DFT的原理吧...材料化學: 辛辛苦苦合成的分分子，不找個物理解釋怎麼發好期刊...材料物理: 不會量子力學你還想學固體物理嗎生物材料: 這個不咋用，不過不會量子力學，表徵儀器的很多原理你都會聽了頭大的...
材料研一狗不請自來。先說要不要學的問題，我覺得是需要的。(雖然本學渣量子力學和固體物理學的屁滾尿流的)。套用某材料大牛的說法:現在不學量子物理根本沒法研究材料前沿的東西。這個說法客觀與否我沒法評論。不過就現在的發展趨勢而言，材料已經離以前炒菜式的研究方式越來越遠了。很多時候都要先設計一下，然後進行理論計算(或者是半定量的粗略計算)對性能進行預測，然後再進行製備。在計算和預測的過程中需要用到量子力學和固體物理的東西。所以說學習下還是有必要的。(滾去睡覺了，固體物理馬上考試了。)
電子材料相關的全都是量子力學，比如能帶理論，pn鍵，太陽能都是用量子力學來解釋和分析，其他的材料方向相對出現的很少。
一般來說偏工程的，像材料加工這些方向很少涉及量子力學的內容，而半導體、納米材料如果不學量子力學基本很難做學術研究。不過我覺得如果不學數理方程，工科專業很難繼續學習量子力學
作為材料本科讀量子力學研究生的我來說，不學量子力學感覺固體物理太難了啊 當然不要隨便找本書瞎學 給你個途徑，先去網易公開課把那個麻省理工的線性代數課程看了（很簡單，但是夠用） 然後買本現代量子力學 J.J.Sakurai寫的，國內影印版69元，不過不知道有沒有中文版的
方向不一樣選擇不一樣吧，貌似搞半導體的要看一些，金屬成型感覺完全不用看啊，
類似的問題，核能專業的要學量子力學么，其實工科專業研究對象涉及到原子尺度的，講講qm也挺好的，以後有這種理論簡潔物理圖像清晰的課程學習機會也不多了，最後感受下理科美感的熏陶，然後就是各種實驗報告和計算方法上機編程，工作中用到的只是高中物理
感覺不往材料物理髮展的話，實際用處不是很大
好吧，我是無極非金屬材料（光學材料方向的），主要是光電功能材料，目前半導體物理學、量子力學一個都不差的學了(
高數線代都忘了，還學啥量子力學。補補數學和統計吧
看到各位同系的院士大神回答，作為一個鶸來蹭一下_(:з」∠)_材料科學的話，還是必須要學量力的，不贅述了。但就自己做科研的一點感受的話，其實材料領域中材料工程方面的大牛太少了。很多材料人都是「我只管做材料，怎麼用是工程師的事情」。但是實際上工程方面的技能點在很多類別的材料中都非常重要，甚至可以說，光是這些技能點，就夠一個人學的了。對於這部分人來說，量子力學未必是必要的。比如我現在做的壓電陶瓷，當然製備表徵是重要的，這是幫助我們找到好的材料；但我也發現，在聲學、器件應用方面的知識對我的深入理解也很重要，這是幫助我們知道怎麼利用好所研發的材料。所以還是看研究的側重吧。如果題主有富餘時間，也有興趣，學一下量子還是很不錯的。但看描述，應該是有更緊湊的規劃的，所以可以結合自己的方向偏好再考慮一下～
推薦閱讀：
※當前凝聚態物理（理論以及實驗）有哪些研究熱點和難題？
※如何評價《Quantum Information Meets Quantum Matter》？
※什麼是時間晶體？
※Anderson局域化有何物理意義？
※馬約拉納費米子是在哪裡被首次發現的？