强关联电子系统中的量子场论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:世界图书出版公司

作者:纳高萨

出品人:

页数:170

译者:

出版时间:2010-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787510024047

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强关联电子系统中的量子场论：探索物质深层量子特性的前沿指南 简介 《强关联电子系统中的量子场论》是一部旨在深入剖析现代凝聚态物理学核心难题——强关联电子系统——量子场论方法的权威性著作。本书并非浅尝辄止的理论概述，而是聚焦于如何运用先进的量子场论工具，揭示电子之间强大相互作用所催生的丰富而奇特的宏观量子现象。从基础概念的严谨梳理，到前沿研究的细致阐述，本书为有志于探索物质量子本质的理论物理学家、研究人员以及高年级研究生提供了一套系统、深入的学习路径。 本书特色与内容概览 本书的独特之处在于其对量子场论在强关联电子系统中的应用进行了高度集中的阐述，而非泛泛而谈。它认识到，传统意义上描述自由电子或弱相互作用电子的场论方法，在面对电子之间库仑斥力占据主导地位的体系时，显得力不从心。因此，本书将重点放在那些能够有效捕捉和描述“强关联”所带来的非微扰效应的理论框架上。 第一部分：量子场论基础回顾与强关联问题的引言 为了确保读者能够顺利进入强关联的深邃世界，本书首先会对量子场论的基本概念进行一次精炼而重要的回顾。这部分内容将涵盖： 二次量子化与费米子场算符： 重新审视描述多粒子系统的量子力学语言，引入费米子场的概念，为后续的场论构建奠定基础。 经典场论与量子化： 简要回顾经典场论的要素，并过渡到量子场论的量化过程，特别是自由费米子系统的场论描述。 格林函数方法： 介绍格林函数在量子多体理论中的核心地位，包括单粒子格林函数和响应函数，为描述多粒子相互作用及其动力学行为提供关键工具。 强关联电子系统的涌现： 详细阐述为何电子间的强相互作用如此重要，并概述由此可能产生的奇特现象，如 Mott 绝缘体、高临界温度超导、量子磁性、分数霍尔效应等，为后续章节的研究对象设定背景。 弱关联与强关联的界定： 区分不同程度电子关联对系统性质的影响，以及为何在强关联区域，微扰理论失效，需要发展新的理论方法。 第二部分：处理强关联问题的关键量子场论工具 本书的核心在于介绍和深入探讨用于处理强关联电子系统的各种量子场论技术。这部分内容将是本书最详实、最深入的部分，涵盖了当前理论研究的主流方法： Hubbard 模型及其精确解的局限： Hubbard 模型是描述强关联电子系统最简单的模型之一，本书将对其进行详细介绍，包括其哈密顿量、基本性质以及对精确解的探索，同时也会强调其在复杂体系研究中的局限性，从而引出更普适的场论方法。 动态均场理论 (DMFT)： DMFT 是处理强关联问题的一个强大且广泛应用的理论方法。本书将系统地介绍 DMFT 的基本原理，包括其将复杂晶格问题映射到单个杂质普适性的思想，以及如何通过求解杂质模型并自洽地满足晶格耦合来获得系统性质。 DMFT 的基本方程与自洽循环： 详细推导 DMFT 的核心方程，并解释自洽求解的流程。 共振峰的演化与 Mott 相变： 利用 DMFT 分析 Hubbard 模型中的 Mott 相变，理解其在不同关联强度下的能谱结构（如费米面消失、能隙出现）和导电行为。 DMFT 在实际材料中的应用： 介绍 DMFT 如何用于理解氧化物、强关联金属等实际材料中的物理性质，例如电子自旋共振、赝能隙等现象。 拓展的 DMFT 方法： 简要介绍如线性 DMFT、非厄米 DMFT 等对标准 DMFT 的改进和拓展，以处理更复杂的问题。 更普适的格林函数方法与电子自旋相互作用： 除了 DMFT，本书还将深入探讨其他重要的格林函数方法，特别关注电子自旋之间的相互作用在强关联体系中的重要性。 电子自旋的场论表示： 学习如何用场论的语言描述电子自旋的形成和演化。 近似方法： 介绍如何使用各种近似方法来求解含自旋相互作用的格林函数，例如 RPA (Random Phase Approximation) 等，并分析其适用范围。 磁性序的产生与量子涨落： 探讨强关联电子系统中磁性序（如铁磁性、反铁磁性）如何从微观的电子相互作用中涌现，以及量子涨落对其稳定性的影响。 有效场论方法： 引入有效场论的思想，通过对微观相互作用进行重整和有效描述，简化复杂问题。 低能有效理论： 介绍如何根据系统的低能激发，构建有效的场论描述。 拓扑场论在强关联系统中的应用： 探索拓扑场论在描述分数量子霍尔效应、拓扑绝缘体等系统中的潜力，以及如何利用其非局域的拓扑性质来解释实验现象。 量子蒙特卡洛方法 (Quantum Monte Carlo, QMC)： 介绍 QMC 方法作为一种数值计算工具，在求解强关联模型方面的优势，特别是在处理费米子符号问题上的进展和挑战。 投影量子蒙特卡洛 (Projected QMC)： 详细介绍如何利用投影 QMC 方法来计算系统的基态性质。 动力学平均场理论与量子蒙特卡洛的结合： 探讨将 DMFT 和 QMC 相结合，以克服各自的局限性，例如 Degen-DMFT 等方法。 QMC 在 Hubbard 模型和 t-J 模型中的应用： 展示 QMC 如何在这些模型中精确计算能量、关联函数等关键物理量。 第三部分：强关联电子系统中的前沿现象与理论挑战 本书的最后一部分将聚焦于当前强关联电子系统研究中最令人兴奋的前沿问题，并探讨理论研究中仍然存在的挑战： 高临界温度超导： 深入分析铜氧化物等高Tc超导材料的电子关联性质，探讨强关联理论如何解释其异常高的超导转变温度，以及是否存在非传统机制。 量子自旋液体： 介绍量子自旋液体的概念，这种奇特的磁相具有无长程磁序但存在拓扑序的特点。探讨如何利用量子场论来描述和识别量子自旋液体。 拓扑量子物态： 深入探讨拓扑量子物态，包括分数量子霍尔效应、拓扑绝缘体、拓扑超导体等。分析量子场论在理解其拓扑保护性质和涌现的准粒子（如任意子）方面的作用。 电子-声子耦合与电子-自旋相互作用的协同效应： 探讨在实际材料中，电子之间的强关联往往与晶格振动（声子）以及自旋的相互作用交织在一起，形成复杂的量子现象。介绍如何将这些耦合效应纳入场论描述。 量子相变与临界现象： 讨论强关联系统中可能发生的各种量子相变，以及在临界点附近涌现的普适性标度律和关联函数行为。 实验与理论的互动： 强调理论研究与实验观测之间的紧密联系，例如如何利用光谱学、输运测量等实验手段来验证理论预测，以及如何将新的实验发现反馈到理论发展中。 未来研究方向与挑战： 总结当前强关联电子系统量子场论研究面临的重大理论挑战，例如精确描述多带模型、处理动力学关联、发展普适性的数值方法等，并展望未来的研究方向。 读者对象 《强关联电子系统中的量子场论》面向的是对凝聚态物理学有扎实基础，并希望深入理解强关联电子系统量子特性的高年级本科生、研究生以及研究人员。本书适合作为量子多体理论、凝聚态理论等课程的参考教材，也能够为从事相关领域研究的科研人员提供宝贵的理论工具和研究思路。 结论 本书不仅仅是一本理论手册，更是一扇通往理解物质世界深层量子奥秘的窗口。通过系统阐述量子场论在强关联电子系统中的应用，本书旨在赋能读者掌握分析和预测这些复杂系统行为的先进工具，从而为解决凝聚态物理学中持续存在的难题，并推动新材料和新技术的发现贡献力量。

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不得不说，这本书的排版和印刷质量着实令人印象深刻，纸张的触感和墨水的清晰度都达到了专业出版社应有的水准。但作为一名物理系的本科高年级学生，我在阅读过程中发现，书中的某些概念介绍显得过于“跳跃”。例如，在引入某个关键的有效拉格朗日量时，作者似乎默认读者已经完全理解了相关背景的理论是如何构建起来的，这对于初次接触该领域概念的学生来说，理解难度倍增。我尝试着去查找相关的背景文献，发现要完全消化书中的一小节内容，可能需要阅读好几篇相关的综述文章。这本书似乎更侧重于理论的严谨性和数学上的完备性，却牺牲了必要的教学连贯性。我期待能有更多的例子来具象化那些抽象的数学表达，比如，如果能在讨论临界点行为时，能配上一些著名的实验数据曲线作为对照，那么理论的指导意义将大大增强。目前的版本，更像是一份供研究人员内部交流的深度文献，而非面向广大物理爱好者的科普读物。

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这本书的结构设计，我个人感觉有些偏向于“自上而下”的论述方式，这对于习惯了“自下而上”逐步建立物理图像的我来说，适应起来非常吃力。开篇就直接进入到高阶的有效场论表述，导致我在理解后续如何处理诸如自旋液体或非常规超导等具体物理模型时，始终处于一种“知道工具是什么，但不知道怎么用”的尴尬境地。整本书的论述逻辑仿佛是已经预设了读者对所有现代凝聚态理论工具的熟稔程度，几乎没有给读者留出“试错”和“摸索”的空间。我想，如果作者能在每一章的开始或结束部分，增加一个“物理直觉导览”或者“概念回顾”的小节，把那些复杂的数学语言暂时放一边，先用更直观的方式勾勒出物理图景，那么这本书的适用范围可能会扩大不少。目前的阅读体验，就像是直接被扔进了信息流最密集的海洋中央，需要极强的自我导航能力才能不迷失方向。

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关于书中对“拓扑序”和“分数霍尔效应”等前沿课题的处理，我感觉作者的态度更多是一种“报告式”的总结，而非深入的“启发式”教学。许多章节的论述都带着一种强烈的“已解决问题”的意味，对于那些仍存争议或仍在发展中的理论分支，着墨不多，显得有些保守。作为一个希望通过阅读了解领域内最新动态的读者，我发现自己需要不断地在书本和最新的期刊论文之间往返比对，以填补理论框架中尚未完全确立的部分。这本书的价值无疑在于其理论的深度和对数学一致性的坚持，但这种深度也带来了一个副作用：它未能充分展现出该领域研究的“动态性”和“开放性”。我更希望看到的是，作者能够以更开放的笔触，引导读者去思考当前理论的局限性，并鼓励我们去探索尚未解决的问题，而不是仅仅提供一个看似完美的理论闭环。

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我必须承认，这本书的参考文献列表极其详尽和专业，这无疑是它作为一本参考书的巨大优势。然而，对于那些试图通过这本书来学习如何“做”量子场论研究的初学者而言，它提供的指导性太少。书中更像是展示了“我们已经证明了什么”，而不是“我们可以怎样去尝试证明”。例如，在讨论量子相变时，缺乏对数值方法（如蒙特卡洛模拟的局限性）与解析解之间的交叉验证的探讨。在我看来，一本优秀的学术著作，除了提供坚实的理论基石外，还应该具备一定的“方法论”教学功能，即如何将抽象的理论转化为可操作的计算或实验预测。这本书在这方面显得相对薄弱，它更像是一座理论的高塔，宏伟壮观，但登塔的阶梯却需要读者自行从别处寻觅。因此，它更适合作为高阶研究生的专业参考书，而非初级研究人员的“实战指南”。

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这本关于“强关联电子系统中的量子场论”的书，对那些真正想在凝聚态物理领域深耕的读者来说，简直是一本天书。我花了近两个月的时间，试图啃下其中的一些章节，结果发现，我的基础知识与作者所设定的知识框架之间存在着巨大的鸿沟。书中充斥着大量的费曼图、格林函数以及各种复杂的数学工具，如果不是长期浸淫于此的专家，恐怕连翻开书本的勇气都会被磨灭殆尽。更要命的是，作者在推导一些核心结论时，常常省略了中间步骤，认为读者能够心领神会。对于我这种试图从零开始构建理解体系的人来说，这无疑是一种折磨，感觉自己就像在看一本只留下了答案和结论的习题集，而解题的过程却被神秘地隐藏了。这本书更像是一份高度浓缩的研究报告集，适合已经掌握了基本框架、希望快速了解前沿研究进展的同行参考，而不是一本用于教学的入门教材。我希望市面上能多一些像样的配图和详尽的物理图像解释，而不是仅仅依赖于晦涩的数学推导。

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