牛津大学研究生教材：量子场论现代导引（英文） [Quantum Field Theory: A Modern Introduction] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《牛津大学研究生教材：量子场论现代导引（英文）》包括了311个习题，分列在每章之后。我们认为求解这些习题对于理解内容是必不可少的。学生们经常抱怨说他们理解了内容但是不能解答习题。我们觉得这个说法是矛盾的。如果你不能做出习题，那么你还是没能真正完全理解内容。

内页插图

目录

第一部分 量子场和重整化
第1章 为什么需要量子场论？
1.1 历史回顾
1.2 强相互作用
1.3 弱相互作用
1.4 引力相互作用
1.5 规范革命
1.6 统
1.7 作用量原理
1.8 从一次量子化到二次量子化
1.9 Noether定理
1.10 习题
第2章 对称性和群论
2.1 群论基础
2.2 S0（2）
2.3 S0（2）和U（1）的表示
2.4 S0（3）和SU（2）的表示
2.5 SO（N）的表示
2.6 旋量
2.7 洛伦兹群
2.8 庞加莱群的表示
2.9 主群和超对称性
2.10 习题
第3章 自旋为O和1/2的场
3.1 量子化方案
3.2 Klein-Cordon标量场
3.3 带电标量场
3.4 传播子理论
3.5 狄拉克旋量场
3.6 旋量场的量子化
3.7 Weyl中微子
3.8 习题
第4章 量子电动力学
4.1 麦克斯韦方程
4.2 相对论量子力学
4.3 麦克斯韦场的量子化
4.4 Gupta-Bleuler量子化
4.5 C，P和T不变性
4.5.1 宇称
4.5.2 电荷共轭
4.5.3 时间反演
4.6 CPT定理
4.7 习题
第5章 费曼规则和LSZ约化
5.1 截面
5.2 传播子理论和卢瑟福散射
5.3 LSZ约化公式
5.4 狄拉克旋量的约化
5.5 时间演化算符
5.6 威克定理
5.7 费曼规则
5.8 习题
第6章 散射过程和S矩阵
6.1 康普顿效应
6.2 对湮灭
6.3 穆勒散射
6.4 Bhabha散射
6.5 轫致辐射
6.6 辐射修正
6.7 反常磁矩
6.8 红外发散
6.9 兰姆位移
6.10 色散关系
6.11 习题
……

第二部分 规范理论和标准模型
第三部分 非微扰方法和统一
附录
说明
参考文献
索引

前言/序言

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林母怒道：“怎么这么点书！”转念想到报上说温柔第一，便把声音调和得柔软三分，“快考试了，你呀，一点不急。”

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相对论包括狭义和广义相对论。狭义相对论是一个运动学原理，而广义相对论是一个描述时空演化的一个动力学理论，是我们已知的描述引力相互作用的最成功的理论并且为我们从大尺度认识宇宙提供了基本的理论框架。而量子力学是我们了解微观世界的基本工具。

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今天的那一段是直抒胸臆的：我爱你/?我爱你/?爱你爱到屁眼里/?那里尽是好空气/?那里——没灵感了！未完待续/?未完待续。还有痛彻心扉的：十年后，此地，再见。让人怀疑是此君刻完后跳下去了。桥尾刻了三个字，以飨大桥，为“情人桥”，有人觉得太露，旁边又刻“日落桥”。雨翔喜欢“日落桥”这个名字，因为它有着旧诗的含蓄。在桥上顶多呆半个钟头，看看桥两旁破旧不堪的工厂和闲逸的农舍，还有桥下漠然的流水，空气中回荡的汽笛，都醉在如血残阳的余晖里。

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显然，对电磁场的量子化需要符合狭义相对论的要求。1928年约当和泡利证明，场算符的对易关系是洛伦兹不变的。1933年，尼尔斯·玻尔和Leon Rosenfeld将这些对易关系与测量类空间隔下的场的限制联系起来。狄拉克方程和空穴理论的发展促使人们将相对论中的因果性关系应用到量子场论中，并在Vladimir Fock工作的基础上由Wendell Furry和罗伯特·奥本海默完成了这一工作。将量子力学和狭义相对论结合起来是促使量子场论发展的第二个动机。这条线索对于粒子物理及标准模型的发展很是关键。

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量子场论是量子力学和经典场论相结合的物理理论，已被广泛的应用于粒子物理学和凝聚态物理学中。量子场论为描述多粒子系统，尤其是包含粒子产生和湮灭过程的系统，提供了有效的描述框架。非相对论性的量子场论主要被应用于凝聚态物理学，比如描述超导性的BCS理论。而相对论性的量子场论则是粒子物理学不可或缺的组成部分。自然界目前人类所知的有四种基本相互作用：强相互作用，电磁相互作用，弱相互作用，引力。除去引力，另三种相互作用都找到了合适满足特定对称性的量子场论来描述。强作用有量子色动力学；电磁相互作用有量子电动力学，理论框架建立于1920到1950年间，主要的贡献者为保罗·狄拉克，弗拉迪米尔·福克，沃尔夫冈·泡利，朝永振一郎，施温格，理查德·费曼和戴森等；弱作用有费米点作用理论。后来弱作用和电磁相互作用实现了形式上的统一，通过希格斯机制产生质量，建立了弱电统一的量子规范理论，即GWS（Glashow, Weinberg, Salam）模型。量子场论成为现代理论物理学的主流方法和工具。量子场论发轫于对量子跃迁所发出的光谱强度的计算。1925年马克思·玻恩和帕斯卡·约当首先考虑了这个问题。1926年,马克思·玻恩，沃纳·海森堡和帕斯卡·约当运用正则量子化的方法，获得了忽略极化和源项的自由电磁场的量子理论。1927年，保罗·狄拉克给出了这个问题的第一个自洽的解决方案。对当时人们唯一知道的经典场——电磁场——的量子化不可避免地导致了量子场论的出现，因为理论必须处理粒子数改变的情况，例如体系从只包含一个原子的初态变为包含一个原子和一个光子的终态。量子场论中，物质的质量仅被视为场的平方项之系数，并不具备实质物理意义。

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在定域量子场论的框架下，各种相互作用都不是瞬时发生的，而是通过一些传播子来传递。更为漂亮的是自然界的这四类相互作用都由一定的对称性来决定。这些对称性常常用一些规范群来刻画。基于规范理论，温伯格，萨拉姆和格拉肖建立了弱电统一模型，即成功地统一了电磁相互作用和弱相互作用。在包括了强作用后称其为标准模型。标准模型的规范群是SU(3)*SU(2)*U(1)。标准模型与二十多年来所做的各种实验相一致。这也是称之为标准模型的一个重要理由。电磁相互作用，弱相互作用和强相互作用分别由光子，弱作用规范玻色子（W,Z）和胶子来传递。其中弱作用的规范对称性在低能下由黑格斯场的真空自发破缺而发生破缺，因此弱作用规范玻色子是有静止质量的，而光子和胶子是没有静止质量的。当然在远高于弱作用规范玻色子质量的能标下，弱作用规范玻色子的质量可以忽略，这时弱作用规范对称性又恢复了。然而引力还没有能够成功的纳入量子场论的框架下。但是经典的爱因斯坦引力理论仍然是由广义等效原理来决定的，具有广义坐标变换不变性。在后面我们还将认真的讨论引力的量子性质问题。在这里要进一步问的一个问题是：在标准模型和广义相对论中的对称性的起源是什么？一个可能的回答是：一个静止质量为零自旋为一的量子场如果不是按照规范不变的方式来耦合，那么这个场的量子理论会破坏洛伦兹对称性;而静止质量为零自旋为二的量子场如果不是按照满足等效原理的方式来耦合，那么这个场的量子理论也会破坏洛伦兹对称性。从这个意义上讲，洛伦兹不变性要求描述自然的理论必须是具有规范对称性的理

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