Many-Body Theory Exposed! pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dickhoff, Willem H./ Van Neck, Dimitri

出品人:

页数:831

译者:

出版时间:

价格:1221.00元

装帧:

isbn号码:9789812813794

丛书系列:

图书标签:

• Many-Body Theory
• Quantum Mechanics
• Condensed Matter Physics
• Electronic Structure
• Green's Functions
• Correlation Effects
• Computational Physics
• Physics
• Theoretical Physics
• Solid State Physics

凝聚态物理的深邃探索：从晶格振动到拓扑材料 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索凝聚态物理学中的核心概念与前沿领域。我们聚焦于理解宏观物质性质如何源于微观粒子间的复杂相互作用，特别是那些涉及大量粒子集体行为的现象。全书的结构经过精心设计，力求在理论的严谨性与物理图像的直观性之间找到完美的平衡。 第一部分：晶格动力学与准粒子概念的建立 本部分是理解固体物理的基石。我们从最基础的晶格结构和周期性势场开始，详细阐述布洛维定理（Bloch's Theorem）的推导及其对电子能带结构的决定性影响。不同于仅仅罗列公式，我们将重点放在理解能带结构如何解释金属、半导体和绝缘体的基本区分。 随后，我们深入探讨晶格振动，即声子（Phonons）。 一维链模型：从最简单的笛卡尔晶格开始，推导色散关系，引入声学支与光学支的概念。这部分将详尽讨论声子的量子化，即它们作为准粒子的行为，以及如何用它们来解释热容（如德拜模型）的温度依赖性。 三维晶格与声子谱：将一维的讨论推广到三维，引入布里万区（Brillouin Zone）的几何意义。我们将详细分析声子在不同晶格对称性下的运动模式，并解释偏振对宏观性质（如非线性光学效应）的贡献。 电子-声子耦合：这是理解金属电阻率的关键。我们分析电子如何散射于声子，形成电阻，并探讨这种耦合在超导现象中可能扮演的角色（尽管超导本身将在后文中详述）。 第二部分：相互作用的电子系统与平均场理论 在固体中，电子之间存在强烈的库仑排斥。本部分致力于处理这种多体相互作用。 哈特里-福克近似（Hartree-Fock Approximation）：作为处理相互作用系统的首个系统性尝试，我们将详细推导该近似下的平均场方程。重点在于解释自洽计算的流程，以及该方法在处理非局域交换能方面的优势与局限性，特别是它如何自发地对称性破缺。 随机相位近似（Random Phase Approximation, RPA）：为了弥补哈特里-福克对关联效应描述的不足，RPA被引入。我们将着重探讨如何通过集体激发（等离子体激元）来描述电子-电子相互作用的动态效应。这部分将清晰展示准粒子如何偏离其单粒子描述。 平均场理论的局限性与涨落：详细分析平均场理论在处理强关联系统时的崩溃点。通过讨论局域涨落如何被平均场忽略，为后续引入更精确的、基于格林函数的理论做铺垫。 第三部分：量子场论工具在凝聚态中的应用——格林函数方法 格林函数方法是处理复杂量子多体系统的标准“语言”。本部分将构建并应用这一强大的数学工具。 单粒子与双粒子格林函数：严格定义时间有序和非时间有序格林函数。我们将阐述如何利用它们来计算系统的激发能谱和响应函数。 费曼图的构建与物理含义：系统性地介绍费曼图在凝聚态物理中的应用，特别是针对自能（Self-Energy）的计算。我们将细致分析“裸相互作用”如何通过高阶图修正为“有效相互作用”，从而得到有质量的准粒子。 响应函数与线性响应理论：利用久保公式（Kubo Formula）将宏观可观测量（如电导率、磁化率）与格林函数联系起来。这将是理解系统对外部扰动（电磁场）响应的理论框架。 第四部分：拓扑材料与新的物态探索 本部分将视线投向当代凝聚态物理的研究热点，即那些其性质不受微小形变影响的“拓扑”物质。 拓扑不变量的概念：从数学上引入拓扑学概念，解释为什么拓扑保护的性质比对称性保护的性质更为稳健。我们将使用Chern数和Z2不变量作为核心示例。 整数量子霍尔效应（IQHE）：详细分析二维电子气在强磁场下的行为。我们将通过能谷（Landau Levels）和拓扑荷来推导精确的电导率量子化公式，解释边缘态的物理起源。 拓扑绝缘体（TIs）：探索时间反演对称性下拓扑保护的表面态。我们将使用Bernevig-Hughes-Zhang (BHZ) 模型作为教学模型，展示自旋轨道耦合（SOC）如何翻转能带结构，从而产生受保护的狄拉克锥表面态。 手性与非互易输运：讨论在打破某些对称性（如时间反演或空间反演）后，系统可能展现出的新奇输运现象，如量子反常霍尔效应。 第五部分：长程关联与有序态的建立 本部分关注如何在低温下，系统通过长程关联形成新的宏观有序态。 平均场理论的对称性破缺：系统性地讨论自发对称性破缺（SSB）的概念，并引入序参量。 戈德斯通定理与希格斯机制：详细分析无质量的戈德斯通玻色子在不同系统中的出现与消失。重点阐述在电磁场或规范场作用下，戈德斯通玻色子如何“获得质量”，转化为纵向的集体激发（如朗道阻尼）。 超导理论：BCS与Ginzburg-Landau：从电子-声子耦合的角度推导出BCS理论，解释库珀对的形成，以及配对能隙的物理意义。随后，引入Ginzburg-Landau (GL) 唯象理论，用序参量描述超导体的热力学性质、彭涅斯-梅西纳效应（Meissner Effect）和第二类超导体的磁通量钉扎现象。 全书的叙述风格力求严谨而不失启发性，通过大量的物理图像阐述来支撑复杂的数学推导，确保读者不仅能掌握计算技巧，更能真正理解物质世界的深层物理规律。

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