量子場論導論——電磁作用的阿貝爾規範理論 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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薑誌進 著

圖書標籤:

• 量子場論
• 規範理論
• 電磁學
• 阿貝爾群
• 相對論量子力學
• 粒子物理
• 費曼圖
• 量子電動力學
• 場論
• 物理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030462626

版次：1

商品編碼：11870244

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：252

字數：318000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書適閤物理及相關專業的高年級本科生、研究生和教師閱讀，也可供相關科研工作者參考使用。
　　《量子場論導論：電磁作用的阿貝爾規範理論》中數學推導過程較詳細，易讀易懂性較強，在內容安排上由淺入深、循序漸進，在理論結構方麵前因後果、自成一體，《量子場論導論：電磁作用的阿貝爾規範理論》適用於作為理論物理及相關專業研究生的教科用書，也適用於作為這類專業科技工作者的參考書。

內容簡介

　　以電磁作用為例，介紹瞭量子場論的基本知識.全書共分六章，易讀易懂性較強，適用於作為理論物理及相關專業研究生的教科用書，也適用於作為這類專業科技工作者的學習參考書.以電磁作用為例，介紹瞭量子場論的基本知識.全書共分六章，易讀易懂性較強，適用於作為理論物理及相關專業研究生的教科用書，也適用於作為這類專業科技工作者的學習參考書.

目錄

前言
第1章自由粒子的相對論波動方程及其平麵波解
1.1剋萊因—戈爾登方程
1.1.1方程的導齣
1.1.2負能睏難
1.1.3正交歸一平麵波解
1.2狄拉剋方程
1.2.1方程的導齣
1.2.2狄拉剋矩陣與狄拉剋方程的協變形式
1.2.3負能、空穴與真空
1.2.4粒子的自鏇
1.2.5動量空間的鏇量波函數
1.2.6鏇量波函數的自鏇求和
1.2.7鏇量波函數的正交歸一關係
1.2.8狄拉剋方程的平麵波解
1.2.9狄拉剋矩陣的求跡定理
1.2.10狄拉剋矩陣的夾積定理
1.3中微子波函數
1.3.1中微子的狄拉剋方程
1.3.2動量空間中微子的鏇量波函數
1.3.3中微子鏇量波函數的自鏇求和
1.3.4中微子鏇量波函數的正交歸一性
1.3.5鏇量波函數的手徵性
1.3.6中微子平麵波函數
1.4麥剋斯韋方程組
1.4.1麥剋斯韋方程組、矢勢與標勢
1.4.2四維勢矢量與勢方程的協變形式
1.4.3電磁場張量
1.4.4規範變換與規範變換不變性
1.4.5自由勢方程的平麵波解
1.4.6三維極化矢量
1.4.7四維極化矢量
1.4.8光子的平麵波函數
第2章拉格朗日場論及場的對稱變換與守恒荷
2.1力學係統的拉格朗日方程
2.1.1最小作用量原理
2.1.2拉格朗日方程
2.2場的拉格朗日方程
2.2.1場的最小作用量原理
2.2.2場的拉格朗日方程
2.2.3場的拉格朗日密度
2.3對稱性、不變性、守恒定律與Noether定理
2.3.1時空坐標變換
2.3.2拉格朗日密度的不變性
2.3.3連續性方程、守恒流與守恒荷
2.4時空的均勻性與場的能量和動量
2.4.1時空平移變換
2.4.2場的能量—動量張量
2.4.3場的能量與動量
2.5時空的各嚮同性與場的自鏇角動量
2.5.1洛倫茲變換
2.5.2無窮小洛倫茲變換
2.5.3守恒流與守恒荷
2.5.4場的自鏇角動量
2.6PCT變換
2.6.1空間反射變換
2.6.2電荷共軛變換
2.6.3時間反演變換
2.7協變雙鏇量
2.7.1洛倫茲變換
2.7.2空間反射變換
2.8內部空間的對稱性
第3章量子場論
3.1正則量子化
3.1.1一個自由度力學係統的正則量子化
3.1.2n個自由度力學係統的正則量子化
3.1.3自由場的正則量子化
3.2實標量場的量子化
3.2.1經典場
3.2.2量子化
3.2.3時空空間的場算符
3.2.4動量空間的場算符
3.2.5粒子的産生與湮滅、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
3.3復標量場的量子化
3.3.1經典場
3.3.2量子化
3.3.3時空空間的場算符
3.3.4動量空間的場算符
3.3.5粒子的産生與湮滅、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
3.4狄拉剋場的量子化
3.4.1經典場
3.4.2量子化
3.4.3時空空間的場算符
3.4.4動量空間的場算符
3.4.5狄拉剋粒子的産生與湮滅及狄拉剋粒子的真空負能量
3.5庫侖規範下電磁場的量子化
3.5.1經典場
3.5.2量子化
3.5.3時空空間的場算符
3.5.4動量、極化空間的場算符
3.5.5光子的産生與湮滅、光子的真空正能量及光子能量的正定性
3.6洛倫茲規範下電磁場的量子化
3.6.1經典場
3.6.2量子化
3.6.3時空空間的場算符
3.6.4動量、極化空間的場算符
3.6.5三種光子
3.6.6存在的問題
3.6.7量子場論中的洛倫茲條件
3.6.8負模方與負能睏難的消除
3.7量子場論中的連續對稱變換與Noether定理
3.7.1連續變換下的生成元
3.7.2守恒量
3.7.3時空平移變換
3.7.4時空轉動變換
3.7.5內部空間的對稱變換
3.8量子場論中的PCT變換
3.8.1空間反射變換
3.8.2電荷共軛變換
3.8.3時間反演變換
3.9相對論性的對易關係
3.9.1標量場
3.9.2狄拉剋場
3.9.3電磁場
3.9.4相對論對易子的特點
3.10自由傳播子
3.10.1標量場
3.10.2狄拉剋場
3.10.3電磁場
3.10.4傳播子的意義
第4章電磁作用的阿貝爾規範理論與微擾展開
4.1電磁作用的阿貝爾規範理論
4.1.1自由場的整體規範不變性
4.1.2定域規範不變性與場的相互作用
4.1.3相互作用場的運動方程
4.1.4庫侖規範下相互作用場的量子化
4.1.5洛倫茲規範下相互作用場的量子化
4.2相互作用錶象和微狀展開
4.2.1錶象無關性
4.2.2三種常用錶象
4.2.3U矩陣
4.2.4微擾展開與迭代解
4.2.5S矩陣
4.2.6S矩陣元
4.2.7絕熱假設
4.3維剋定理
4.3.1算符的正規乘積
4.3.2算符的收縮與維剋定理
4.3.3S（1）矩陣
4.3.4S（2）矩陣
4.4鏇量場電磁作用的費曼規則
4.4.1電子對湮滅為光子與費曼規則Ⅰ
4.4.2穆勒散射與費曼規則Ⅱ
4.4.3電子自能與費曼規則Ⅲ
4.4.4真空極化與費曼規則Ⅳ
4.5粒子的壽命和碰撞截麵
4.5.1反應矩陣與反應矩陣元
4.5.2反應幾率
4.5.3粒子的壽命
4.5.4碰撞截麵
4.6PCT定理及PCT聯閤變換的應用
4.6.1PCT定理
4.6.2PCT聯閤變換的應用
……
第5章樹圖近似
第6章單圈近似與重整化
索引
《現代物理基礎叢書》已齣版書目

精彩書摘

　　顯然，在PCT的聯閤變換下，各自由場的拉格朗日密度也不變。由於PCT變換錶示的對稱性不是嚴格的，所以在一般情況下，如有多種場相互作用時，其相互作用的拉格朗日密度對於PCT的各獨立變換就不一定是不變的。那麼，對於PCT的聯閤變換，情況又將如何呢？在已得變換結果（4.126）～（4.131）式的基礎上，結閤前麵討論過的電磁作用的量子理論，就可以對該問題做進一步地討論。
　　4.6.1PCT定理
　　可以證明，若所討論的場是定域的，即場粒子是點粒子，且滿足自鏇統計關係，即自鏇為整數的粒子滿足玻色一愛因斯坦統計，自鏇為半奇整數的粒子滿足費米—狄拉剋統計，則對於任意滿足洛倫茲不變的相互作用的拉格朗日密度，在PCT的聯閤變換下一定是不變的，這就是PCT定理。
　　由PCT定理可得如下兩方麵信息，一是PCT定理不限於特殊的作用形式，對於任何作用，無論是強的、弱的，還是電磁作用，隻要滿足所需條件，PCT定理都成立，二是在PCT的三種分立變換中，隻要有兩種變換是不變的，另一種一定是不變的。反之，若兩種變換的不變性是破壞的，另一種變換的不變性也一定是破壞的。
　　泡利與施溫格（Schwinger）等曾對PCT定理給齣過一般性的證明，這裏將以洛倫茲規範下鏇量場的電磁作用為例來對該定理予以證明。
　　……

前言/序言

宇宙的編織：規範場論與基本相互作用的結構 簡介： 本書旨在為物理學專業學生及對理論物理前沿有濃厚興趣的讀者，提供一個深入理解規範場論這一現代物理學核心框架的全麵導引。規範場論不僅是描述電磁相互作用的量子電動力學的基石，更是統一強核力、弱核力，並最終指嚮粒子物理“標準模型”的理論語言。本書將係統梳理從經典場論到量子場論的過渡，重點聚焦於規範不變性原理在構建基本粒子相互作用理論中的決定性作用。 我們首先迴顧經典場論的基礎，探討拉格朗日量密度、作用量原理以及連續對稱性與守恒定律之間的深刻聯係（諾特定理）。這將為理解規範對稱性的引入打下堅實的基礎。隨後，我們將引入“規範不變性”這一革命性的概念。不同於傳統理論中僅要求物理定律在坐標變換下保持不變，規範不變性要求理論在“局域”的、依賴於空間時間點選擇的酉變換下保持不變。這種對局域對稱性的堅持，迫使我們引入瞭新的、攜帶相互作用的“規範場”，這便是規範場論的核心洞察。 本書的核心內容將圍繞非阿貝爾（Non-Abelian）規範理論展開，這是描述強核力和弱核力的關鍵。與隻涉及一個規範群（如U(1)的電磁學）的阿貝爾理論不同，非阿貝爾規範理論涉及多維的李群（如SU(2)和SU(3)）。我們將詳細解析非阿貝爾規範場的數學結構，包括其與物質場的耦閤方式。特彆地，我們會深入探討非阿貝爾場本身的自相互作用——規範玻色子（如膠子）攜帶電荷或色荷並與自身發生相互作用的現象。這種自相互作用是量子色動力學（QCD）中産生誇剋禁閉和漸近自由等奇異特性的根源。 為瞭使理論與實驗觀測相符，我們必須引入自發對稱性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）的機製。我們將詳細闡述Goldstone定理，並展示如何利用希格斯機製（Higgs Mechanism）來賦予規範玻色子（如W和Z玻色子）質量，同時保持規範理論的數學完備性。希格斯場（標量場）在真空態中的非零期望值，是理解電弱統一理論中質量起源的關鍵。 在量子化方麵，本書將清晰地介紹將經典規範場提升至量子水平所麵臨的技術挑戰，特彆是規範自由度（冗餘性）的處理。我們將係統地介紹路徑積分（Path Integral）錶述在規範場論中的應用，這是現代量子場論的首選工具。在路徑積分框架下，我們將探討如何通過引入Faddeev-Popov鬼場（Ghost Fields）來正確地對規範自由度進行積分，從而得到正確的S矩陣元和物理散射截麵。 本書的進階部分將涉及對理論預測的精確計算方法。我們將詳細介紹微擾論的框架，包括費曼圖（Feynman Diagrams）的構造規則，並對不同階次的修正進行分析。在量子色動力學（QCD）部分，我們將著重討論漸近自由現象——理論在短距離（高能）下弱耦閤的特性，以及它與誇剋禁閉（長距離下強耦閤）的深刻聯係。這部分內容將展示規範場論如何成功地解釋瞭強相互作用的非平凡本質。 最後，本書還將觸及規範場論在更廣闊領域中的應用和挑戰。我們將討論如何將電磁力、弱核力和強核力整閤到標準模型的框架中，展望規範場論如何提供描述所有已知基本粒子的統一語言。此外，對於那些希望深入研究的讀者，我們將簡要介紹格子規範理論（Lattice Gauge Theory）作為非微擾計算的重要工具，以及規範場論在凝聚態物理（如拓撲絕緣體和規範/引力對偶）中的新興聯係。 通過對這些核心概念的係統闡述，本書力求使讀者不僅掌握規範場論的數學工具，更能深刻理解規範不變性原理在塑造我們對物質世界基本作用力理解中所扮演的中心角色。本書的敘述風格注重物理圖像的清晰性與數學推導的嚴謹性相結閤。

評分☆☆☆☆☆

真正讓這本書脫穎而齣的是它對“規範理論”這一核心思想的深入挖掘，特彆是聚焦於電磁作用這個最基本、最經典的規範場。這本書並沒有將電磁場視為一個孤立的理論單元來講解，而是將其置於更宏大的規範場論框架中進行考察。通過對電磁作用的徹底理解，讀者得以領會規範不變性在描述相互作用中的核心地位，這對於後續理解弱相互作用乃至更復雜的非阿貝爾理論至關重要。這種從最基礎、最可檢驗的電磁作用入手，卻能引申到現代物理最前沿的思想精髓，是極具遠見的教學策略。它使得讀者在掌握具體計算技巧的同時，更能領悟到理論物理學傢思考問題的基本範式，即通過尋找和利用基本對稱性來構造物理定律。這本書成功地將一個看似入門級的課題，提升到瞭具有深刻方法論意義的高度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名聽起來就充滿瞭深奧和挑戰性，光是“量子場論”這幾個字就足以讓很多初學者望而卻步。我剛拿到這本書的時候，心裏是忐忑不安的，擔心它會像很多教材一樣，充斥著晦澀難懂的數學推導和抽象的概念，讀起來索然無味。然而，令人驚喜的是，這本書的敘事方式非常引人入勝。作者似乎深知讀者的睏境，用一種近乎於講述一個宏大物理故事的筆調，將復雜的物理圖像層層剝開。它不是簡單地堆砌公式，而是注重構建物理直覺，讓人在理解每一個數學步驟背後所蘊含的深刻物理意義。尤其是對於那些對電磁學有一定基礎，但對如何從量子力學過渡到場論感到睏惑的讀者來說，這本書提供瞭一個極其平滑的橋梁。它並沒有一上來就拋齣復雜的拉格朗日量或微擾論，而是從更直觀的角度引入規範場的概念，讓人能夠更好地把握住“場”這個核心思想。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀的體驗感來說，這本書帶給我一種久違的、純粹的學術樂趣。我曾經在閱讀其他相關書籍時，常常需要頻繁地查閱附錄或者外部資料來補充背景知識，導緻閱讀的連貫性被嚴重破壞。但這本書似乎在內容自洽性上下瞭很大的功夫。它沒有假設讀者是某個特定領域（比如高能物理或數學物理）的專傢，而是為所有人構建瞭一個統一的知識框架。它的文字風格洗練而不失溫度，不像某些教科書那樣冷冰冰的公式堆砌。當遇到需要引入新數學工具時，作者通常會先解釋該工具在物理上扮演的角色，而不是直接拋齣工具本身。這種以物理需求驅動數學引入的方式，極大地激發瞭讀者的好奇心和求知欲，讓我願意沉浸其中，主動去追尋每一個理論構建的閤理性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構編排堪稱一絕，邏輯鏈條清晰得讓人嘆服。很多理論物理著作在章節過渡時常常顯得生硬，前一章還在討論經典場，下一章就突然跳躍到量子化，中間的銜接常常需要讀者自己去腦補。但在這本書裏，作者似乎預先洞察瞭讀者可能在哪裏卡住，並精心設置瞭“引導站”。比如，在引入規範不變性時，它不是一個突兀的數學要求，而是被巧妙地嵌入到對電磁相互作用本質的探討中。這種由淺入深、層層遞進的組織方式，極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。讀起來的感覺就像是跟著一位經驗豐富的嚮導，他知道哪裏是懸崖，哪裏是捷徑，總能在關鍵時刻給齣最精妙的提示。這種對教學藝術的把握，使得原本枯燥的數學推導過程也變得賞心悅目起來，讓人願意主動去探索接下來的內容。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞這本書在概念闡釋上所錶現齣的剋製與精準。在很多科普讀物或者入門教材中，為瞭追求“易懂”，往往會過度簡化，甚至犧牲掉理論的嚴謹性，導緻讀者在遇到更深層次問題時，會發現自己之前的理解是建立在沙灘之上的。然而，這本書在保持其“導論”性質的同時，對於電磁相互作用中涉及的阿貝爾規範理論的精髓把握得恰到好處。它既沒有陷入過於簡化的圖景，也沒有過度糾纏於不必要的細節。那些在早期量子場論中至關重要的對稱性、守恒定律與規範選擇之間的微妙關係，都被清晰而有力地呈現齣來。對於那些希望未來能深入研究粒子物理或者凝聚態物理的讀者而言，這種紮實的理論根基的打磨，是至關重要的，它為未來的專業學習打下瞭一塊堅不可摧的基石。