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出版者:人民卫生

作者:

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2008-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787117094290

丛书系列:

图书标签:

• 妇产科学
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• 女性健康
• 生殖健康
• 孕产期
• 临床医学
• 医学教材

《量子场论基础》 作者： [此处留空，表示这是一本全新的、尚未确定的著作] 出版信息： [此处留空] 图书简介 本书旨在为物理学研究生和对现代理论物理学有深入兴趣的科研人员，提供一套严谨、全面且深入浅出的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）基础框架。量子场论是描述粒子物理学、凝聚态物理学乃至宇宙学等诸多前沿领域的核心数学和物理语言。本书力求在保持理论严谨性的同时，侧重于物理图像的构建与计算技巧的掌握。 全书结构清晰，逻辑递进，从经典场论的复习入手，逐步过渡到量子化过程，最终涵盖量子场论的现代进阶主题。 第一部分：经典场论的复习与基础构建 第一章：变分原理与连续系统的拉格朗日量密度 本章首先回顾了经典力学中的变分原理（欧拉-拉格朗日方程）及其在连续介质和场论中的推广。重点讨论了诺特定理（Noether's Theorem）在场论中的应用，阐明了对称性与守恒量之间的深刻联系，这是量子场论处理规范不变性和基本相互作用的基石。引入了能量-动量张量，并探讨了其在时空背景下的物理意义。 第二章：自由标量场论（Klein-Gordon 场） 本章开始进入场论的核心。详细推导了自由的、实值和复值的 Klein-Gordon 场的拉格朗日量密度，并求解了相应的运动方程。着重介绍了狄拉克（Dirac）正则对易关系（或对易子）的构造，这是将经典场“量子化”的关键步骤。通过二次量子化（Second Quantization）过程，展示了场的算符如何演化为产生算符和湮灭算符，从而自然地引入了粒子概念，并导出了粒子数的守恒。引入了传播子（Propagator）的概念及其在因果性描述中的作用。 第三章：自由旋量场论（狄拉克场） 本章专注于描述费米子的基本理论——狄拉克场。详细推导了狄拉克拉格朗日量密度，并分析了狄拉克方程的相对论性质。重点讨论了狄拉克旋量（Four-Component Spinor）的物理自由度，包括自旋和粒子/反粒子的区分。严格推导了狄拉克场必须满足的反对易关系（Anti-commutation Relations），这是费米子遵循泡利不相容原理的微观根源。本章还将引入手征（Chiral）分解，为处理质量项和弱相互作用打下基础。 第四章：自由矢量场论（电磁场与光子） 本章处理描述无质量自旋为1粒子——光子的理论。重点分析了电磁场张量 $F_{mu u}$ 的拉格朗日量密度。由于规范自由度（Gauge Freedom）的存在，对矢量场的量子化比标量场和旋量场复杂得多。本章将详细介绍规范固定（Gauge Fixing）的必要性，并讨论里普曼-肖文伯格（Rippman-Schwinger）或洛伦兹规范下的量子化过程。引入了规范玻色子（Gauge Bosons）的概念，并讨论了法德耶夫-波波夫（Faddeev-Popov）方法的初步思想。 第二部分：相互作用、正则量子化与微扰论 第五章：相互作用的引入与S矩阵展开 本章从自由理论过渡到相互作用理论。通过添加相互作用项（如 $phi^4$ 理论或 QED 的耦合项）到拉格朗日量中，构建相互作用绘景（Interaction Picture）。系统地推导出S矩阵（散射矩阵）的微扰展开公式，即Dyson级数。这为计算物理可观测量（如散射截面和衰变宽度）奠定了理论基础。 第六章：费曼图与微扰计算 本章是本书计算技巧的核心。详细讲解了如何将Dyson级数中的每一项转化为直观的费曼图。系统地阐述了标量 $phi^4$ 理论、QED（量子电动力学）以及 $phi^3$ 理论的费曼图规则。重点演示了如何利用这些规则计算基本的两点、三点和四点关联函数，并将其与费曼图的拓扑结构一一对应。强调了费曼图在可视化量子过程中的强大威力。 第七章：红外灾难与初期重整化思想 在应用微扰论时，不可避免地会遇到发散问题。本章首先讨论了在计算过程中可能出现的“软光子”（Infrared Divergence）问题，并初步探讨了解决此类问题的物理图像（例如，软辐射的不可观测性）。虽然重整化将在下一章系统讨论，但本章为读者建立了对发散现象的初步认识。 第三部分：规范场论与重整化 第八章：规范场论的引入：量子电动力学（QED） 本章全面构建 QED。从最小耦合原理（Minimal Coupling Principle）出发，推导出电子与光子的规范不变相互作用项。详细阐述了狄拉克场和光子场（规范矢量场）的耦合细节。重点分析了 QED 的费曼图规则，并演示如何计算电子的汤姆逊散射（Thomson Scattering）等基础过程，此时必须使用特定的规范（如洛伦兹规范）来消除非物理的自由度。 第九章：发散与重整化（Renormalization） 本章是量子场论最深刻、最重要的部分。系统分析了高阶微扰计算中出现的紫外（UV）发散。清晰界定“裸量”（Bare Quantities）和“物理量”（Physical Quantities）的区别。详细阐述了维数正则化（Dimensional Regularization）的方法，并在此框架下，利用“重整化方案”来吸收和消除所有发散。严格展示了 QED 是一个可重整化（Renormalizable）的理论，并解释了物理参数的依赖性——即运行耦合常数（Running Coupling Constant）的概念。 第十章：重整化群与有效场论 本章将理论提升到现代物理学的视角。介绍了重整化群（Renormalization Group, RG）的概念，阐明了物理定律如何随能量尺度的变化而变化。通过 $eta$ 函数的推导，解释了 QED 中耦合常数的“跑动”行为。引入了有效场论（Effective Field Theory, EFT）的视角，说明了在特定能量尺度下，高能物理的细节如何被有效“平滑”掉，从而提供了一个看待所有场论的统一框架。 第四部分：拓扑与进阶主题 第十一章：拓扑与规范场论 本章探讨了规范场论中的拓扑结构，这是理解非阿贝尔规范理论（如 QCD）和标准模型的基础。讨论了电荷的量子化、磁单极子的理论可能性（基于 Bianchi恒等式），以及瞬子（Instantons）的概念。为后续的非阿贝尔理论打下必要的数学和物理基础。 第十二章：非阿贝尔规范场论基础（杨-米尔斯理论） 本章简要介绍杨-米尔斯（Yang-Mills）理论。讨论了非阿贝尔群（如 $SU(N)$）下的局域规范不变性。重点分析了规范玻色子的自相互作用项，这是强相互作用（QCD）的核心特征。最后，简要概述了夸克和胶子理论，包括渐近自由（Asymptotic Freedom）的物理图像。 本书特色： 聚焦计算： 每一章节都紧密结合具体的计算技巧，确保读者能够从理论走向实践。 严谨推导： 重要的定理和结论均提供详尽的数学推导过程，避免“黑箱操作”。 物理直觉培养： 穿插对物理图像的深入讨论，解释为什么某些规范选择是必要的，以及粒子如何从场的激发中自然产生。 本书适合作为高年级本科生和初级研究生的教材或参考书，是通往粒子物理学标准模型、弯曲时空量子场论以及弦论研究的坚实桥梁。

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