發表於2024-11-13
中外物理學精品書係:量子場論 下載 mobi pdf epub txt 電子書 格式 2024
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評分根據量子力學原理建立的場的理論,是微觀現象的物理學基本理論。場是物質存在的一種基本形式。這種形式的主要特徵在於場是彌散於全空間的。場的物理性質可以用一些定義在全空間的量描述〔例如電磁場的性質可以用電場強度和磁場強度或用一個三維矢量勢A(X,t)和一個標量勢嗘(X,t)描述〕。這些場量是空間坐標和時間的函數,它們隨時間的變化描述場的運動。空間不同點的場量可以看作是互相獨立的動力學變量,因此場是具有連續無窮維自由度的係統。場論是關於場的性質、相互作用和運動規律的理論。量子場論則是在量子物理學基礎上建立和發展的場論,即把量子力學原理應用於場,把場看作無窮維自由度的力學係統實現其量子化而建立的理論。量子場論是粒子物理學的基礎理論並被廣泛地應用於統計物理、核理論和凝聚態理論等近代物理學的許多分支。所謂量子態即物質演化過程中在某時刻的客觀存在。例如電磁波在某時刻的電磁轉化周期中動量和質量的變化,我們就說其在該時刻能量的量子態。人類社會在某時刻的狀態也是一種量子態,它是錶徵人類社會在該時刻的相互作用狀態等等。
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評分後來弱作用和電磁相互作用實現瞭形式上的統一,通過希格斯機製(Higgs Mechanism)産生質量,建立瞭弱電統一的量子規範理論,即GWS(Glashow, Weinberg, Salam)模型。量子場論成為現代理論物理學的主流方法和工具。所謂“量子場論”的學科是從狹義相對論和量子力學的觀念的結閤而産生的。它和標準(亦即非相對論性)的量子力學的差彆在於,任何特殊種類的粒子的數目不必是常數。每一種粒子都有其反粒子(有時,諸如光子,反粒子和原先粒子是一樣的)。一個有質量的粒子和它的反粒子可以湮滅而形成能量,並且這樣的對子可由能量産生齣來。的確,甚至粒子數也不必是確定的;因為不同粒子數的態的綫性疊加是允許的。最高級的量子場論是“量子電動力學”--基本上是電子和光子的理論。該理論的預言具有令人印象深刻的精確性。然而,它是一個沒有整理好的理論--不是一個完全協調的理論--因為它一開始給齣瞭沒有意義的“無限的”答案,必須用稱為“重正化”的步驟纔能把這些無限消除。並不是所有量子場論都可以用重正化來補救的。即使是可行的話,其計算也是非常睏難的。使用“路徑積分[1]”是量子場論的一個受歡迎的方法。它是不僅把不同粒子態(通常的波函數)而且把物理行為的整個空間--時間曆史的量子綫性疊加而形成的(參閱費因曼1985年的通俗介紹)。但是,這個方法自身也有附加的無窮大,人們隻有引進不同的“數學技巧”纔能賦予意義。盡管量子場論勿庸置疑的威力和印象深刻的精確度(在那些理論能完全實現的很少情況),人們仍然覺得,必須有深刻的理解,纔能相信它似乎是導嚮“任何物理實在的圖像”。
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