A First Book of Quantum Field Theory

A First Book of Quantum Field Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:CRC
作者:Amitabha Lahiri
出品人:
页数:380
译者:
出版时间:2001
价格:USD 74.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780849338977
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 量子场论
  • 量子场论7
  • 場論
  • 量子场论
  • 物理学
  • 理论物理
  • 量子力学
  • 粒子物理
  • 费曼图
  • 路径积分
  • 相对论
  • 高等教育
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具体描述

This book introduces QFT for readers with no prior knowledge of the subject. It is meant to be a textbook for advanced undergraduate or beginning postgraduate students. The book discusses quantization of fields, S-matrix theory, Feynman diagrams, calculation of decay rates and cross sections, renormalization, symmetries and symmetry breaking. Some background material on classical field theory and group theory, needed for the exposition, are also presented in the book. Detailed calculations of weak and electromagnetic processes are included. There are many exercise problems to help the students, instructors and beginning researchers in the field. The second edition improves upon some notations and explanations, and includes answers to selected exercises.</P>

量子场论导论:探索宇宙基本法则的基石 量子场论,作为现代物理学皇冠上的璀璨明珠,为我们理解宇宙的根本构成和基本相互作用提供了最深刻、最统一的框架。它将量子力学的非凡洞察力与狭义相对论的深刻原理融为一体,从而揭示了我们所处世界的运作机制,从微观粒子到宏观宇宙,无不受到其支配。本书旨在为读者提供一个清晰、直观且深入浅出的量子场论入门之旅,帮助您建立对这一复杂而迷人的学科的扎实理解,为进一步探索更高级的主题奠定坚实的基础。 课程概览:构建量子场论的理论骨架 本书的结构设计旨在循序渐进地引导读者掌握量子场论的核心概念和技术。我们将从回顾量子力学和狭义相对论中的关键思想开始,为进入量子场论的宏伟殿堂做好铺垫。 量子力学的回顾与延伸:我们将重温量子力学中的基本原理,包括波粒二象性、量子态、算符、薛定谔方程等。在此基础上,我们将探讨如何将这些概念推广到场论的范畴,理解“场”作为一种基本的物理实体,其激发和湮灭构成了粒子的产生和消失。我们将深入理解狄拉克方程,它是描述自旋1/2费米子的基本方程,其相对论性质和负能解的解释将为理解反物质提供关键线索。 狭义相对论的基石:狭义相对论的四大支柱——光速不变原理、相对性原理、洛伦兹变换以及能量-动量关系——将是理解量子场论必不可少的前提。我们将梳理这些原理如何深刻地改变了我们对空间、时间和物质的认知,以及它们如何成为构建量子场论的必然选择。 经典场论的引入:在进入量子场论之前,理解经典场论的概念至关重要。我们将介绍拉格朗日方程和哈密顿方程在场论中的应用,以及它们如何描述场的动力学演化。从麦克斯韦方程组到杨-米尔斯理论,经典场论为我们展现了各种基本力场的数学描述。 量子场论的初步构想:我们将逐步引入量子场论的核心思想,例如场的量子化。我们将理解如何将经典场视为算符,然后在量子框架下进行量子化,从而得到粒子。这个过程将让我们直观地理解粒子是如何从场的激发中产生的。 粒子与场的对应关系:本书将清晰地阐明粒子与场的深层联系。我们将看到,粒子并非是基本的、不可分割的实体,而是量子场在特定状态下的表现。场的激发对应着粒子的产生,场的湮灭对应着粒子的消失。这种观点极大地丰富了我们对物质世界的理解。 相对论性量子力学与量子场论的衔接:我们将探讨从非相对论量子力学到相对论性量子力学,再到量子场论的演进过程。理解克莱因-戈尔登方程和狄拉克方程在描述相对论性粒子中的作用,以及它们如何为量子场论的诞生奠定基础。 基本场的量子化:我们将重点介绍如何对最基本的场进行量子化。例如,我们将探讨无质量标量场的量子化,以及如何引入其拉格朗日量并推导出其运动方程。接着,我们将深入研究带质量标量场的量子化,理解质量项是如何影响场的行为。 费米子的量子化:费米子的量子化,特别是狄拉克场的量子化,是本书的重要组成部分。我们将详细讲解狄拉克场的拉格朗日量,以及如何通过第二量子化方法将其量子化,从而得到费米子和反费米子。我们将深入理解泡利不相容原理在费米子场论中的体现。 规范场论初步:虽然本书不深入探讨复杂的规范场论,但我们会初步介绍其基本概念。我们将理解规范对称性在描述基本相互作用中的关键作用,以及它如何引导我们构建更强大的理论模型。 相互作用的引入:粒子之间的相互作用是量子场论研究的核心内容。我们将学习如何通过引入相互作用项到拉格朗日量中来描述粒子之间的相互作用,例如电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。 费曼图的初步介绍:为了可视化和计算相互作用过程,我们将初步介绍费曼图的概念。费曼图作为一种强大的工具,能够形象地展示粒子之间的相互作用过程,并为计算散射截面等物理量提供直观的路径。 核心概念解析:理解量子场论的精髓 本书将深入剖析量子场论中的核心概念,力求让读者对其有深刻的理解。 场(Field):在量子场论中,场是比粒子更基本的概念。场遍布整个时空,其自身的激发以粒子的形式出现。我们将详细探讨标量场、旋量场、矢量场等不同类型的场,以及它们所描述的物理实体。 量子化(Quantization):我们将详细阐述场的量子化的过程。这不仅仅是将经典场的量值离散化,更是将场本身视为一个算符,其状态的演化遵循量子力学的规律。我们将区分第一量子化(单个粒子)和第二量子化(场的量子化)。 粒子(Particle):粒子被看作是场的量子。场的能量激发形成粒子,粒子的湮灭则对应着场的能量衰减。我们将理解不同类型的粒子(如光子、电子、夸克)是如何对应到不同的量子场。 传播子(Propagator):传播子是描述一个粒子从时空中的一点传播到另一点的概率幅。它是计算相互作用过程中必不可少的工具,它描绘了粒子在时间和空间上的“旅行”。 相互作用(Interaction):粒子之间通过场相互作用。我们将学习如何通过引入相互作用项来描述这些相互作用,以及这些相互作用如何导致粒子产生、湮灭或散射。 洛伦兹协变性(Lorentz Covariance):量子场论必须满足狭义相对论的洛伦兹协变性,即物理定律在不同惯性参考系下具有相同的形式。我们将看到,这种协变性是如何体现在场的方程和算符中的。 规范不变性(Gauge Invariance):在描述电磁力、弱力和强力时,规范不变性扮演着至关重要的角色。我们将初步了解规范对称性的概念,以及它如何引导我们构建描述基本相互作用的理论。 对称性与守恒律(Symmetry and Conservation Laws):诺特定理将对称性与守恒律紧密联系起来。我们将探讨量子场论中的各种对称性,以及它们如何导致能量守恒、动量守恒、电荷守恒等基本守恒律。 学习方法与学习目标:掌握量子场论的钥匙 本书采用了一种强调概念理解和物理直觉的教学方法,辅以必要的数学推导。 清晰的数学表述:我们将尽可能地使用清晰、简洁的数学语言来描述物理概念,并提供详细的推导过程,帮助读者理解数学工具的由来和应用。 概念驱动的讲解:我们不会被纯粹的数学公式所束缚,而是始终将物理概念置于核心地位,通过直观的比喻和类比来解释抽象的理论。 循序渐进的难度:本书的编写顺序是精心设计的,确保读者在掌握了基础概念后,再逐步接触更复杂的内容。 问题导向的学习:每章都将包含引导思考的问题,鼓励读者主动探索和解决问题,从而加深对内容的理解。 学习目标: 完成本书的学习后,您将能够: 理解量子场论的基本概念,包括场、粒子、量子化、传播子等。 掌握描述基本粒子和相互作用的相对论性量子力学方程,如狄拉克方程。 初步理解如何对简单的量子场进行量子化。 认识到粒子是量子场的激发,并理解粒子产生和湮灭的物理过程。 理解费曼图作为一种可视化和计算工具的初步应用。 为进一步学习量子电动力学(QED)、量子色动力学(QCD)等更高级的量子场论打下坚实的基础。 对宇宙的基本构成和相互作用建立更深刻、更统一的认识。 展望:通往物理学前沿的门户 量子场论是理解粒子物理学、核物理学、凝聚态物理学以及宇宙学等众多物理学分支的基石。掌握量子场论,您将能够深入理解标准模型,探索希格斯机制的运作,甚至思考暗物质、暗能量等宇宙未解之谜。本书将是您开启这段精彩物理学旅程的理想起点,为您打开通往物理学前沿的大门。

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读后感

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用户评价

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**精妙的数学与概念的平衡艺术** 这本书最令人称道的地方,莫过于其在严谨的数学推导和深刻的物理概念阐释之间找到的那个近乎完美的平衡点。很多教材要么过于偏重抽象的代数结构,让读者迷失在符号的海洋中,要么又为了追求直观而牺牲了必要的严谨性。然而,这部作品却仿佛一位技艺高超的工匠,你知道每一步的数学变换背后都有坚实的物理依据,每一个新的场论概念的引入,都伴随着对其更深层次结构影响的审慎探讨。例如,在处理规范场论的部分,作者并没有急于引入复杂的微分几何语言,而是通过巧妙的对易子关系和局域对称性的讨论,逐步引出场的重整化和对称性破缺的必然性。这种构建方式极大地增强了读者的信心,让我们感觉自己是在“发现”这些规律,而不是被动地接受它们。对于那些希望未来能够从事理论前沿研究的读者来说,这种对基础概念的深度挖掘,远比单纯罗列公式集要宝贵得多。

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**对现代物理前沿的有效铺垫** 虽然这本书的基石是相对成熟的量子场论框架,但其眼光却始终没有离开现代物理学的脉搏。在讨论到量子电动力学(QED)时,它并没有止步于经典的费曼图计算,而是深入探讨了重整化群的概念,尽管可能没有像专门书籍那样详尽,但其引入的意图和对物理意义的解释却极为到位。这种对“有效场论”思想的早期渗透,使得读者在接触到更高级的主题,如标准模型或超对称理论时,不会感到完全陌生。它在不牺牲基础严谨性的前提下,为读者搭建了一座通往更广阔、更前沿的物理世界的坚实桥梁。阅读完毕后,你会发现自己已经具备了足够的工具箱,能够自信地去阅读那些关于更高能物理或凝聚态物理中涉及场论的最新论文摘要,并理解其中核心的物理思想。

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**深入物理殿堂的必经之作** 这本书的叙述方式简直是为那些对量子场论怀有敬畏之心,却又苦于传统教科书晦涩难懂的探索者量身打造的。它没有一上来就用一堆令人头晕目眩的数学符号将读者拒之门外,而是采用了极其巧妙的、循序渐进的引导方式。初学者可能会发现,那些原本被视为“天书”的概念,如费曼图的直观意义、微扰论的合理性,在这里被拆解成了易于理解的逻辑步骤。作者对于物理图像的把握是极其敏锐的,他总能在关键时刻插入一些深刻的物理洞察,帮助我们理解为什么我们要进行这些复杂的数学操作,而不是单纯地照搬公式。更让我欣赏的是,它对早期量子场论发展历史的穿插叙述,这不仅丰富了知识的背景,更让整个理论的建立过程充满了“人类智慧的挣扎与突破”的史诗感。如果你想真正建立起对量子场论的直觉,而不是仅仅掌握计算技巧,这本书的铺陈绝对是无与伦比的起点。它真正做到了将高深的理论“去神秘化”,让物理的魅力得以彰显。

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**结构布局的清晰与连贯性令人称赞** 如果你是一位有一定高等数学基础,但初次接触量子场论的读者,你会立刻被这本书的结构设计所折服。它的章节安排并非简单的知识点堆砌,而是一条清晰的、逻辑驱动的路径图。从非相对论性的量子力学基础复习开始,平稳过渡到狭义相对论下的量子化过程,然后才引入真正的相对论性量子场——自由场理论,最后才是与真实物理世界息息相关的相互作用和微扰论。这种层层递进的结构,有效地避免了“一脚踏入深水区”的挫败感。在每章的末尾,作者总是会设置一些富有启发性的思考题,这些问题往往不是简单的数值计算,而是需要读者对前文概念进行整合和批判性思考。这种教学设计极大地促进了主动学习,让我感觉自己手中的不只是一本参考书,更像是一位耐心的导师在引导我一步步解构宇宙的基本构件。

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**阅读体验:沉浸式的知识构建之旅** 这本书的排版和插图质量极高,这在物理教材中往往是一个被忽视的细节,但在长时间的深度阅读中,它却能极大地影响读者的专注度。字体选择恰当,公式的排布清晰有力,不会让人在试图解析复杂表达式时产生视觉疲劳。更重要的是,作者的叙事风格带有某种独特的“数学诗意”,他似乎在用一种近乎哲学的语气来探讨场的概念,这使得原本枯燥的数学推导也充满了探索的乐趣。我尤其喜欢作者在处理诸如真空期望值和路径积分表述时所采用的类比和类比论证,它们如同黑夜中的灯塔,瞬间点亮了那些晦暗难懂的数学角落。总而言之,阅读此书更像是一场知识的沉浸式构建之旅,而不是一次任务式的知识汲取过程,它要求你投入时间,但回报绝对是丰厚的理论洞察力。

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