量子场物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:斯通

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2010-4

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787506292764

丛书系列:

图书标签:

• 量子场论
• 量子场论
• 量子力学
• 粒子物理
• 相对论
• 费曼图
• 规范场论
• 量子电动力学
• 量子色动力学
• 标准模型
• 弦理论

好的，这是一份关于一本名为《量子场物理学》的图书的详细简介，内容聚焦于该领域内经典且重要的分支，同时避免提及具体的《量子场物理学》一书本身的内容，而是侧重于介绍该领域的核心概念和发展脉络，力求内容详实、专业。 --- 前沿探索：粒子、相互作用与时空结构 一部深入探讨微观世界基本规律的权威著作 本书旨在为物理学、数学及相关工程领域的学习者和研究人员提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，以理解支配物质世界最基本层面的理论框架——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）。本书不拘泥于单一的、特定的教科书叙述方式，而是横跨量子力学、狭义相对论和经典场论的基石，构建起一个自洽且严谨的理论体系。 我们将追溯量子场论的理论源头，从非相对论性的量子力学如何无法充分描述高速粒子现象，逐步引导读者进入狭义相对论的框架，最终理解为何“场”的概念在描述基本粒子时显得不可或缺。本书的核心论点是：在基本层面上，物质不是由点状粒子构成的，而是由遍布时空的量子激发态——即量子场——所构成的。粒子仅仅是这些场的特定激发模式的表现。 第一部分：理论基石与相对论性量子力学 本部分着重于建立量子场论的数学和物理基础。首先，我们将回顾经典场论的拉格朗日密度形式，强调其在洛伦兹协变性下的优越性。随后，我们将引入相对论性量子化的概念。 1. 经典场论的结构 我们详细探讨了各种经典场（如标量场、电磁场）的运动方程，重点分析了拉格朗日密度 $mathcal{L}$ 如何决定场的动力学和守恒量。对庞加莱群（Poincaré Group）的表示理论进行细致考察，这是理解所有基本粒子属性（如质量和自旋）的起点。通过诺特定理（Noether's Theorem），我们将守恒荷与时空对称性精确联系起来。 2. 自由场的量子化 这是从经典场迈向量子场的关键一步。本书采用正则量子化（Canonical Quantization）方法，详细推导了自由标量场和狄拉克场的量子化过程。读者将清晰地看到，通过对经典场算符进行对易关系（或反对易关系）的规定，如何自然地产生产生算符（Creation Operators）和湮灭算符（Annihilation Operators）。这些算符直接对应于粒子与反粒子的产生与消除，从而奠定了粒子诠释的严格基础。 3. 旋量场与自旋-统计定理 狄拉克场及其相关的旋量方程在描述费米子方面至关重要。本书深入解析了狄拉克方程的洛伦兹协变性，并详细论证了自旋-统计定理：具有半整数自旋的粒子（费米子）必须服从泡利不相容原理，而具有整数自旋的粒子（玻色子）则服从玻色-爱因斯坦统计。这一定理是量子场论区别于传统量子力学的核心特征之一。 第二部分：相互作用的量子描述：微扰论与重整化 一旦引入粒子间的相互作用，理论的复杂性便呈指数级增长。本部分致力于解析如何处理这些非平凡的相互作用，以及如何驾驭由此产生的数学困难。 1. 微扰论与S矩阵 相互作用的量子场论通常需要使用微扰展开。本书详细介绍了海森堡绘景下的相互作用图像，并利用Dyson级数来构建S矩阵（散射矩阵），该矩阵描述了初始态粒子如何演变为末态粒子。S矩阵的矩阵元——散射振幅——是所有可观测物理量的基础。 2. 费曼图与微扰展开的可视化 费曼图不仅是计算工具，更是一种强大的物理图像。本书系统地介绍了费曼规则的推导过程，解释了每条线、每个顶点和每条内部路径（虚粒子）所对应的数学因子。通过对低阶散射过程（如电子-电子散射、电子-光子散射）的实例分析，读者将熟练掌握利用费曼图计算散射截面和衰变率的方法。 3. 紫外灾难与重整化 微扰展开不可避免地导致无穷大的出现，特别是高阶图中出现的紫外发散。本书将重整化理论视为量子场论中最具革命性的成就之一。我们详细阐述了正则化（Regularization）技术，例如截断法和维数正则化（Dimensional Regularization），以及如何通过重整化过程，将这些无穷大吸收进对基本参数（如质量和电荷）的重新定义中。重整化群（Renormalization Group, RG）的概念被引入，用以描述物理量如何随能标（或距离尺度）的变化而变化，揭示了理论的内在结构。 第三部分：规范场论与基本相互作用 现代粒子物理学的标准模型是基于规范场论（Gauge Theory）构建的。本部分将重点讨论如何将对称性原理转化为描述电磁力、弱核力和强核力的精确理论。 1. 局域规范不变性 本书强调，规范对称性是量子场论的指导原则。从U(1) 规范理论（量子电动力学，QED）出发，展示了引入局域对称性如何必然地要求引入相应的规范玻色子（光子）来传递相互作用。随后，我们将理论推广到非阿贝尔规范群，如SU(2) 和 SU(3)。 2. 量子电动力学 (QED) QED是第一个被成功重整化的量子场论，它提供了对电磁现象最精确的描述。本书将深入剖析QED的拉格朗日量，并详细分析诸如电子反常磁矩、真空极化和兰姆位移等圈图修正的计算。 3. 弱相互作用与希格斯机制 对于描述弱核力的SU(2) $ imes$ U(1) 规范理论，本书将侧重于自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）的概念，特别是希格斯机制。详细解释了规范玻色子（W和Z玻色子）如何获得质量，而光子保持无质量的物理图像。 4. 强相互作用：量子色动力学 (QCD) 描述强核力的量子色动力学（QCD）是具有非阿贝尔规范群SU(3)的理论。本书将重点探讨其两个关键特性：渐近自由（Asymptotic Freedom）和夸克禁闭（Confinement）。渐近自由解释了高能对撞中夸克和胶子看似自由的行为，而禁闭则解释了为何我们只能观测到夸克组成的复合粒子（强子）。 --- 本书内容旨在为读者提供一个扎实、连贯且深入的量子场论蓝图，从基础的场量化到构建描述自然界基本力的现代规范理论，为理解粒子物理学和凝聚态物理学的最新进展奠定坚实的理论基础。

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