Quantum Field Theory Demystified

Quantum Field Theory Demystified pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:McGraw-Hill Education
作者:David McMahon
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2008-3-21
价格:USD 28.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780071543828
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 量子场论
  • Physics
  • 物理-量子场论
  • 量子场论
  • 物理学
  • 理论物理
  • 粒子物理
  • 量子力学
  • 相对论
  • 费曼图
  • 路径积分
  • 规范场论
  • 真空极化
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具体描述

Learn quantum field theory relatively easily Trying to comprehend quantum field theory but don't have infinite time or the IQ of Einstein? No problem! This easy-to-follow guide helps you understand this complex subject matter without spending a lot of energy. Quantum Field Theory Demystified covers essential principles such as particle physics and special relativity. You'll learn about Lagrangian field theory, group theory, and electroweak theory. The book also explains continuous and discrete symmetries, spontaneous symmetry breaking, and supersymmetry. With thorough coverage of the mathematics of quantum field theory and featuring end-of-chapter quizzes and a final exam to test your knowledge, this book will teach you the fundamentals of this theoretical framework in no time at all. This fast and easy guide offers: Numerous figures to illustrate key concepts Sample equations with worked solutions Coverage of quantum numbers Details on the Dirac equation, the Feynman rules, and the Higgs mechanism A time-saving approach to performing better on an exam or at work Simple enough for a beginner, but challenging enough for an advanced student, Quantum Field Theory Demystified is your shortcut to understanding this fascinating area of physics.

量子场论:拨开迷雾,窥探宇宙最深层奥秘 这是一本旨在揭开量子场论神秘面纱的指南,它将带领读者穿越一个由基本粒子、量子力学和相对论交织而成的迷人世界。本书并非直接介绍某一本具体的著作,而是着眼于量子场论本身所蕴含的深邃思想、核心概念以及它如何成为我们理解宇宙运行规律的基石。 想象一下,我们试图描绘构成物质最基本单元的图景,同时又要顾及这些单元在高速运动时所遵循的相对论规则。量子场论正是为解决这一挑战而诞生的。它不仅仅是对量子力学和狭义相对论的简单叠加,而是一种全新的、更根本的视角。在量子场论的框架下,我们不再将粒子视为独立的、点状的实体,而是将它们理解为弥漫于整个时空的“场”的激发态。这意味着,无论你在宇宙的哪个角落,一个特定的量子场(比如电子场)都无处不在。我们观测到的粒子,实际上就是这些场在特定位置、特定能量下的“涟漪”或“量子化”的振动。 本书将深入探讨这一核心概念。我们将从场的概念入手,逐步理解如何用数学语言描述这些场的行为。这包括场的拉格朗日量和哈密顿量,它们是描述系统能量和动力学的关键工具。通过对这些量的分析,我们可以推导出场的运动方程,进而理解场如何演化以及粒子是如何产生的。 接下来,我们将聚焦于量子场论中的几个核心支柱。首先是“量子化”的过程。我们将学习如何将经典场论转化为量子场论,这通常涉及使用诸如狄拉克产生算符和湮灭算符这样的数学工具。这些算符使得我们可以精确地描述粒子的产生和湮灭过程,这是粒子物理学中极其重要的现象,比如高能粒子碰撞产生的各种新粒子。 其次,我们将探讨“相对论性”的要求。量子场论必须同时满足狭义相对论的原理,这意味着它必须在洛伦兹变换下保持不变。本书将解释为什么这一点至关重要,以及它是如何体现在量子场论的数学结构中的。例如,狄拉克方程就是描述相对论性费米子的关键方程,它成功地预测了反粒子的存在,这是量子场论的伟大成就之一。 “相互作用”是量子场论的另一个核心话题。现实世界中的粒子并非孤立存在,它们会通过各种方式相互作用。在量子场论中,这些相互作用被描述为不同场之间的耦合。例如,电磁相互作用可以被看作是电子场与光子场之间的耦合。本书将深入讲解如何通过“费曼图”来可视化和计算这些相互作用。费曼图是一种强大的工具,它将复杂的量子过程分解成一系列基本的相互作用步骤,极大地简化了计算,并提供了深刻的物理直觉。 然而,量子场论在计算过程中经常会遇到“发散”的问题,即计算结果趋于无穷大。这似乎是理论的失败,但事实上,这是量子场论一个非常深刻的方面,引出了“重整化”这一革命性的技术。我们将详细解释重整化是什么,它如何帮助我们处理这些无穷大,并提取出有意义的、与实验相符的物理量。重整化不仅仅是一种数学技巧,它更揭示了物理量的“尺度依赖性”,即我们测量的量会随着我们观察的精度(或能量尺度)而变化,这反映了量子世界内在的复杂性。 此外,本书还将触及量子场论在描述各种基本力上的应用。我们将看到它是如何成功地解释电磁力、弱核力和强核力的。例如,量子电动力学(QED)是描述电磁相互作用的量子场论,其精确度令人惊叹。量子色动力学(QCD)则是描述强核力的理论,它解释了夸克和胶子如何结合成质子和中子。而弱电理论则统一了电磁力和弱核力,是粒子物理标准模型的重要组成部分。 本书将带领读者理解这些理论背后的数学框架,包括对称性在其中扮演的关键角色。对称性原理是量子场论的基石之一,它不仅指导着我们构建理论,也预言了许多基本粒子的性质和相互作用。 最后,我们还将展望量子场论的最新发展和未解之谜。例如,它如何与引力理论(广义相对论)相结合,形成更统一的描述宇宙的理论?如何理解量子场论在宇宙学中的作用,比如早期宇宙的演化?本书将激发读者对这些前沿问题的思考。 总而言之,这本书提供了一次深入探索量子场论核心思想的旅程。它旨在让那些对宇宙基本构成感到好奇的读者,无论他们是物理学学生、研究人员还是对科学充满热情的人,都能更好地理解我们目前为止最成功的描述亚原子世界的理论框架,并窥探其中蕴含的宇宙奥秘。

作者简介

目录信息

Preface
CHAPTER 1 Particle Physics and Special Relativity
Special Relativity
A Quick Overview of Particle Physics
Elementary Particles
The Higgs Mechanism
Grand Unification
Supersymmetry
String Theory
Summary
Quiz
CHAPTER 2 Lagrangian Field Theory
Basic Lagrangian Mechanics
The Action and the Equations of Motion
Canonical Momentum and the Hamiltonian
Lagrangian Field Theory
Symmetries and Conservation Laws
Conserved Currents
The Electromagnetic Field
Gauge Transformations
Summary
Quiz
CHAPTER 3 An Introduction to Group Theory
Representation of the Group
Group Parameters
Lie Groups
The Rotation Group
Representing Rotations
SO(N)
Unitary Groups
Casimir Operators
Summary
Quiz
CHAPTER 4 Discrete Symmetries and Quantum Numbers
Additive and Multiplicative Quantum Numbers
Parity
Charge Conjugation
CP Violation
The CPT Theorem
Summary
Quiz
CHAPTER 5 The Dirac Equation
The Classical Dirac Field
Adding Quantum Theory
The Form of the Dirac Matrices
Some Tedious Properties of the Dirac Matrices
Adjoint Spinors and Transformation Properties
Slash Notation
Solutions of the Dirac Equation
Free Space Solutions
Boosts, Rotations, and Helicity
Weyl Spinors
Summary
Quiz
CHAPTER 6 Scalar Fields
Arriving at the Klein-Gordon Equation
Reinterpreting the Field
Field Quantization of Scalar Fields
States in Quantum Field Theory
Positive and Negative Frequency Decomposition
Number Operators
Normalization of the States
Bose-Einstein Statistics
Normal and Time-Ordered Products
The Complex Scalar Field
Summary
Quiz
CHAPTER 7 The Feynman Rules
The Interaction Picture
Perturbation Theory
Basics of the Feynman Rules
Calculating Amplitudes
Steps to Construct an Amplitude
Rates of Decay and Lifetimes
Summary
Quiz
CHAPTER 8 Quantum Electrodynamics
Reviewing Classical Electrodynamics Again
The Quantized Electromagnetic Field
Gauge Invariance and QED
Feynman Rules for QED
Summary
Quiz
CHAPTER 9 Spontaneous Symmetry Breaking and the Higgs Mechanism
Symmetry Breaking in Field Theory
Mass Terms in the Lagrangian
Aside on Units
Spontaneous Symmetry Breaking and Mass
Lagrangians with Multiple Particles
The Higgs Mechanism
Summary
Quiz
CHAPTER 10 Electroweak Theory
Right- and Left-Handed Spinors
A Massless Dirac Lagrangian
Leptonic Fields of the Electroweak Interactions
Charges of the Electroweak Interaction
Unitary Transformations and the Gauge Fields of the Theory
Weak Mixing or Weinberg Angle
Symmetry Breaking
Giving Mass to the Lepton Fields
Gauge Masses
Summary
Quiz
CHAPTER 11 Path Integrals
Gaussian Integrals
Basic Path Integrals
Summary
Quiz
CHAPTER 12 Supersymmetry
Basic Overview of Supersymmetry
Supercharge
Supersymmetric Quantum Mechanics
The Simplified Wess-Zumino Model
A Simple SUSY Lagrangian
Summary
Quiz
Final Exam
Solutions to Quizzes and Final Exam
References
Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我曾尝试过阅读一些量子场论的入门书籍,但往往在读了几章之后就陷入了深深的困惑。那些充斥着希尔伯特空间、算符代数和微扰展开的数学海洋,仿佛将我远远地推开了理论物理的核心。我时常感觉自己像一个站在信息洪流前的溺水者,抓不住任何有用的浮木,只能随波逐流,最终精疲力尽。因此,当我看到《Quantum Field Theory Demystified》时,我内心深处涌起了一股强烈的渴望,希望它能够成为那个能够拯救我的“浮木”。我非常看重作者在“Demystified”这个词上的承诺。它不仅仅是告诉读者“是什么”,更重要的是“为什么”和“怎么理解”。我希望这本书能够以一种更加循序渐进、更加贴近物理直觉的方式来介绍量子场论,避免过早地引入过于抽象的数学工具。比如,我希望作者能够用生动的类比来解释场的概念,或者通过构建简单的模型来展示量子化过程的物理意义。我期待的不是一本只是堆砌公式和定理的教科书,而是一本能够引导我思考,培养我物理直觉的书籍。我希望通过阅读这本书,我能够逐渐建立起对量子场论的信心,不再畏惧它,而是能够以一种更加积极和主动的心态去探索这个迷人的领域。

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在我过去的物理学习经历中,常常会遇到一些“黑箱”式的概念,它们被直接呈现出来,其背后的逻辑和推导过程却鲜有提及。这使得我对于理论的理解往往停留在“知其然,不知其所以然”的层面。对于量子场论这样一门高度抽象的学科,我尤其担心会再次遇到类似的情况。《Quantum Field Theory Demystified》的出现,让我看到了打破这种困境的希望。我希望这本书不仅仅是介绍量子场论的现成框架,更重要的是能够深入地剖析其发展脉络和物理思想的演进。我期待作者能够适时地回顾一下量子力学的基础,然后顺理成章地引出场论的概念,并解释为何我们需要从粒子走向场。在讨论量子化时,我希望能够理解其背后的物理动机,例如能量和动量的离散化是如何在场论的框架下自然产生的。同时,我也对费曼图的引入充满了期待。虽然我曾在其他地方接触过费曼图,但对其意义的理解仍显模糊。我希望这本书能够清晰地阐释费曼图是如何作为一个强大的可视化工具,帮助我们理解粒子之间的相互作用,并计算出各种物理过程的概率。我希望这本书能够让我真正“理解”量子场论,而不是仅仅“记住”它。

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我一直认为,学习一门复杂的科学理论,最重要的是能够建立起对该理论的“感觉”。很多时候,我们陷入困境,并不是因为我们不够努力,而是因为我们缺乏那种直观的物理感受。《Quantum Field Theory Demystified》这个书名,恰恰点出了我的需求。我希望这本书能够在我心中播下对量子场论的“感觉”的种子。这意味着,作者不应该仅仅给我提供一套完整的数学框架,而应该帮助我去“感受”场是如何在空间中弥漫,如何通过量子化而产生粒子,以及粒子之间是如何通过场的相互作用而发生联系。我期待这本书能够提供一些巧妙的类比,或者从一些简单的物理现象出发,来引出复杂的理论概念。例如,在解释场的量子化时,我希望能够从经典的波动方程出发,然后逐步理解如何引入量子力学的思想,最终形成量子场。我也对书中如何处理场的量子化和粒子产生/湮灭的过程感到好奇,希望能有一种清晰的物理图像来支撑这些看似抽象的数学描述。我希望这本书能够让我感受到量子场论的“生命力”,而不是将其仅仅视为一套僵化的数学体系。

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我一直觉得,科学的魅力在于它能够解释我们所处世界的“为什么”。而量子场论,正是揭示微观世界运作机制的一门核心理论。《Quantum Field Theory Demystified》这个书名,直接击中了我的痒点——我渴望能够理解这门理论的“为什么”,而不是仅仅满足于“是什么”。我希望这本书能够深入浅出地解释量子场论的物理思想,让我能够理解场的概念是如何产生的,以及为何我们需要将其量子化。我期待书中能够提供一些巧妙的类比和直观的图像,来帮助我理解那些抽象的数学概念,例如场的能量、粒子的产生与湮灭。我希望能够理解费曼图的深刻含义,它不仅仅是一个计算工具,更是粒子相互作用的一种可视化语言。我希望通过这本书,我能够摆脱对量子场论的畏惧感,能够用一种更加积极和自信的心态去拥抱它,去探索它所展现出的宇宙的深层规律。

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我曾尝试过阅读一些关于量子场论的教材,但往往在遇到那些复杂的数学推导和抽象的物理概念时,就感到力不从心。《Quantum Field Theory Demystified》这个书名,对于我来说,就像一束温暖的光,照亮了我对这个领域探索的希望。我希望这本书能够以一种更加平易近人的方式,将量子场论的精髓展现出来。我期待作者能够避免过多的专业术语,或者在引入新概念时,能够给出清晰的定义和解释。我希望通过阅读这本书,我能够真正理解场的概念,理解为什么我们需要对场进行量子化,以及这种量子化如何揭示了粒子世界的奥秘。我尤其期待书中能够用生动的类比或者形象的图示来解释那些抽象的概念,例如场的能量、场的涨落,以及粒子是如何通过场的相互作用而产生和湮灭的。我希望这本书能够让我不再害怕量子场论,而是能够以一种更加积极和自信的态度去学习它。

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长久以来,量子场论在我心中如同一个高耸入云的山峰,虽然我能看到它的壮丽,却始终找不到一条通往顶峰的攀登路径。《Quantum Field Theory Demystified》这个名字,对于我这样的普通读者来说,简直如同一束照亮迷途的灯塔。我希望这本书能够真正地“揭开神秘”,将那些常常让我感到困惑的数学语言和抽象概念,转化为能够被我理解和消化的物理图景。我尤其关心的是,这本书是否能够提供一种更加直观的理解方式。例如,关于场的量子化,我希望能看到一些物理图像上的解释,而不仅仅是抽象的算符变换。关于费曼图,我希望能理解它不仅仅是一种计算工具,更是粒子相互作用的一种可视化语言,能够帮助我构建起粒子“碰撞”的场景。我期待这本书能够循序渐进,从最基本的概念入手,逐步引导我进入更复杂的理论体系,让我能够清晰地看到每一个概念的由来和发展,感受到量子场论逻辑上的严谨性和物理上的合理性。我希望在读完这本书之后,我能够自信地对自己说:“我理解了量子场论。”

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在学习理论物理的过程中,我常常有一种“似曾相识”的感觉,即很多概念在不同的领域被反复提及,但却始终未能建立起一个统一而深刻的理解。《Quantum Field Theory Demystified》这个书名,给了我一个机会去尝试整合和深化我的理解。我希望这本书能够清晰地阐释量子场论的核心概念,并且能够将这些概念与量子力学、狭义相对论等基础理论紧密联系起来。我期待作者能够解释,为何量子场论是描述基本粒子相互作用的必要框架,以及它如何统一了粒子和场的概念。在学习过程中,我希望能够理解场算符的物理意义,以及量子化过程是如何将经典场转化为量子场。同时,我也对费曼图的引入充满期待,希望能够理解它如何作为一个强大的工具,帮助我们可视化和计算粒子相互作用的概率。我希望这本书能够帮助我打通理论物理的“任督二脉”,让我能够更加融会贯通地理解各种物理现象背后的深层机制。

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这本《Quantum Field Theory Demystified》在我手中沉甸甸的,散发着知识的厚重感,如同一个等待被揭开的古老谜团。我一直对量子场论这个领域充满敬畏,它既是描述宇宙最基本粒子运作的语言,又是理解从宇宙大爆炸到黑洞合并等宏观现象的关键。然而,长久以来,它在我心中一直笼罩着一层难以穿透的迷雾。当我第一次翻开这本书时,我抱持着一种既期待又忐忑的心情。封面设计简洁而引人遐想,预示着一场深入探索的旅程即将开始。我期待它能够如同其标题所承诺的那样,“揭开神秘”,让我能够理解那些看似深奥的概念,例如场的量子化、费曼图的直观意义,以及基本粒子之间的相互作用是如何被精确描述的。更重要的是,我希望这本书能够帮助我建立起一个清晰的物理图像,而不是仅仅停留在抽象的数学公式推导上。我知道,量子场论的学习之路必然充满挑战,需要扎实的数学基础和物理直觉,而我希望这本书能够成为我在这条道路上可靠的向导,带领我逐步跨越那些看似不可逾越的障碍,最终能够触碰到物理学前沿的真实脉搏。我迫不及待地想要深入其中,去感受那些微观世界的奇妙规律,去理解那些塑造了我们宇宙的根本力量。

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在我看来,一本书的价值,很大程度上取决于它能否真正帮助读者“建立”起对所学知识的理解,而不是仅仅“传递”信息。《Quantum Field Theory Demystified》这个名字,正是对这种“建立”过程的承诺。我希望这本书能够提供一个坚实的起点,帮助我建立起对量子场论最基本概念的深刻理解。我期待作者能够从最基础的物理原理出发,逐步引出场的概念,然后解释为何需要进行量子化,以及量子化是如何将经典的波动性概念转化为离散的粒子。我希望书中能够清晰地阐述费曼图的物理意义,以及它如何成为描述粒子相互作用的有力工具。更重要的是,我希望这本书能够引导我思考,培养我解决问题的能力,让我能够独立地去理解和分析一些更复杂的量子场论问题。我期待这本书能够成为我学习旅程中的一个重要里程碑,让我能够更加自信地去探索物理学的更深层领域。

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在浩瀚的物理知识海洋中,量子场论无疑是最具挑战性但也最迷人的领域之一。它连接了微观世界的粒子物理与宏观宇宙的演化,是现代物理学的基石。《Quantum Field Theory Demystified》这个书名本身就如同一个充满魔力的咒语,承诺着将那些令人望而生畏的概念变得清晰易懂。我带着一种复杂的心情去审视这本书,其中既有对知识渴望的炽热,也有对学习难度的担忧。我希望这本书能够提供一种全新的视角来解读量子场论,它不应该仅仅是冷冰冰的数学公式的堆砌,而应该蕴含着深刻的物理洞察。我期待着作者能够用清晰的语言、生动的类比,甚至是巧妙的历史叙述,来引导读者一步步深入理解场的概念,理解为什么我们需要对场进行量子化,以及这种量子化是如何为我们揭示粒子世界的奥秘。我希望通过阅读这本书,我能够摆脱过去那种“死记硬背”的学习模式,而是能够真正地“领悟”量子场论的精髓,能够建立起一套属于自己的物理图像,从而更加自信地去面对那些复杂的计算和理论。

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仅仅是介绍:弱作用下的离散群(对称)不守恒

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这是一本量子场论入门非常好的一本书,基本上不需要太多基础就可以看懂,大致能够了解整个学科。对后面量子电动力学和超对称理论也都有所涉及,等我明天详细得写个总结摘要来。

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没人懂量子力学!哪谁懂QFT?

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仅仅是介绍:弱作用下的离散群(对称)不守恒

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