Thermal Field Theory pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Michel Le Bellac

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2000-10

价格:USD 75.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521654777

丛书系列:Cambridge Monographs on Mathematical Physics

图书标签:

QFT
O4.物理学
热场论
量子场论
统计物理
相变
临界现象
高温超导
凝聚态物理
粒子物理
弦理论
量子统计

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具体描述

Now in paperback, this text introduces the theoretical framework for describing the quark-gluon plasma, an important new state of matter. The first part of this book is a self-contained introduction to relativistic thermal field theory. Topics include the path integral approach, the real and the imaginary time formalisms, fermion fields and gauge fields at finite temperature. Useful techniques such as the evaluation of frequency sums or the use of cutting rules are illustrated on various examples. The second part of the book is devoted to recent developments, giving a detailed account of collective excitations (bosonic and fermionic), and showing how they give rise to energy scales which imply a reorganization of perturbation theory. The relation with kinetic theory is also explained. Applications to processes which occur in heavy ion collisions and in astrophysics are worked out in detail. Each chapter ends with exercises and a guide to the literature.

《热场论》是一部系统深入探讨量子场论在非零温度环境下行为的开创性著作。本书旨在为读者提供一个全面理解热力学与量子场论交织所产生的丰富现象的理论框架。本书的开篇，作者从量子统计力学与量子场论的基本概念入手，为读者建立坚实的基础。首先回顾了量子场论的核心要素，包括场算符、生成与湮灭算符、传播子以及相互作用图像下的时间演化。在此基础上，深入阐述了如何将这些概念推广到有限温度的体系。作者详细介绍了温度是如何引入量子场论的，例如通过虚时形式（Matsubara formalism）或实时间形式（real-time formalism）的路径积分方法。这部分内容尤为关键，它直接揭示了热力学量（如自由能、熵、内能）如何从场论的框架中自然导出。接着，本书着重讨论了在有限温度下，场的行为会发生显著变化。例如，传播子的频率（或能量）谱会发生重整，出现与温度相关的虚部，这对应着粒子在热浴中的衰减。作者详细分析了费曼图技术在有限温度下的应用，包括如何处理Matsubara频率求和，以及这些求和如何与通常的能量积分联系起来。对于零温下的量子场论，我们通常关心的是渐近态的性质；而在热场论中，则更侧重于系统的平衡态性质和动态性质，例如激发态的传播以及集体模式的产生。书中一个重要的章节专门探讨了对称性破缺在有限温度下的表现。许多物理现象，如相变，都与对称性破缺密切相关。在零温下，对称性破缺通常由真空期望值引起；而在有限温度下，热涨落可以扮演更重要的角色，导致对称性的不同表现方式。作者会深入讨论自发对称性破缺的临界现象，例如普朗特-安德森（Plaquette-Anderson）机制的出现，以及温度如何影响临界指数和相图。例如，高温下的对称性恢复，以及相变温度附近行为的普适性。本书还详细介绍了有效场论（Effective Field Theory）在热场论中的应用。在特定能量尺度或温度下，高能自由度会被“冻结”，使得描述变得更为简单。作者会展示如何通过重整群（Renormalization Group）方法来处理不同能量尺度下的耦合常量演化，以及在有限温度下如何构建和使用有效的拉格朗日量。这对于研究量子色动力学（QCD）在夸克-胶子等离子体中的行为，或者凝聚态物理中的相变问题，都至关重要。在后续章节中，本书将目光投向更具挑战性的课题。例如，非平衡态热场论。虽然平衡态是许多研究的重点，但实际物理过程往往发生在非平衡态。作者会介绍处理非平衡态的初步方法，如Keldysh形式主义，它允许在实时间路径积分中处理非平衡态的动力学演化。这对于理解宇宙早期演化、重离子碰撞中的粒子产生等问题具有重要意义。此外，本书还会涉及一些前沿课题，例如在规范场论中的应用，包括量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD）在有限温度下的行为。作者会讨论高温下QCD相变，夸克-胶子等离子体的性质，以及与此相关的格点QCD（Lattice QCD）计算。对于引力理论，本书也会简要介绍热场论的观念如何应用于黑洞热力学和宇宙学。《热场论》的读者群定位是具备扎实量子场论基础的物理学研究生和研究人员。本书的语言严谨，推导清晰，旨在为读者提供一个能够独立进行前沿研究所需的理论工具和知识储备。通过对本书的学习，读者将能深刻理解物质在极端温度下的量子行为，并将其应用于从粒子物理到凝聚态物理，再到宇宙学等多个物理学分支的理论研究中。