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出版者:高等教育齣版社

作者:哈爾濱工業大學理論力學教研室

出品人:

頁數:332

译者:

出版時間:2003-8

價格:26.90元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787040118506

叢書系列:

圖書標籤:

• 經典力學5
• 理論力學
• 力學
• 學習輔導
• 教材
• 大學物理
• 經典力學
• 教程
• 高等教育
• 物理學
• 習題解答

好的，以下是一本名為《理論力學學習輔導》的圖書的簡介，內容完全不涉及該書本身，力求詳盡且自然流暢。 --- 《量子場論導論：從基本概念到前沿探索》圖書簡介 一、 概述與定位 《量子場論導論：從基本概念到前沿探索》是一部麵嚮高年級本科生、研究生以及希望係統學習量子場論（Quantum Field Theory, QFT）的科研人員的專業教材。本書旨在搭建一座堅實的橋梁，連接經典場論、狹義相對論以及非相對論量子力學的基礎知識，引導讀者深入理解現代物理學的核心理論框架——量子場論的數學結構和物理圖像。 本書的核心目標不是簡單地羅列公式，而是通過清晰的邏輯推導和深入的物理闡釋，幫助讀者建立對量子場論的直觀感受和嚴謹的數學認知。我們特彆注重從曆史發展的脈絡齣發，解釋為何需要從單粒子量子力學過渡到多粒子、量子化的場論描述，並詳細剖析相對論性量子力學（如Klein-Gordon方程和Dirac方程）在解釋粒子産生和湮滅方麵的內在局限性，從而自然地引入量子場的概念。 全書的結構設計遵循“由淺入深，循序漸進”的原則，確保讀者在沒有過多預備知識的情況下，也能逐步掌握復雜概念。我們力求在概念的清晰度和數學的嚴格性之間找到最佳平衡點。 二、 主要內容深度剖析 本書內容涵蓋瞭量子場論的基石和現代應用的基礎部分，主要分為六個宏大主題模塊： 模塊一：經典場論與正則量子化基礎 本模塊是進入QFT的預備階段，重點迴顧和深化對經典場論的理解。我們從拉格朗日密度和哈密頓密度齣發，詳細討論瞭連續係統（場）的運動方程（歐拉-拉格朗日方程）的推導。隨後，引入瞭諾特定理（Noether's Theorem），通過對時空變換下作用量不變性的分析，係統地導齣能量、動量、角動量以及內稟守恒量（如電荷荷）。 在從經典到量子的過渡部分，本書詳細闡述瞭正則量子化（Canonical Quantization）的過程。我們嚴格區分瞭經典泊鬆括號與量子對易子之間的關係，並將其應用於場量（場算符）。讀者將學習如何通過對場進行傅裏葉分解，將連續的場算符轉化為離散的産生（creation）和湮滅（annihilation）算符，並精確構建齣真空態、單粒子態以及多粒子態（Fock空間）。 模塊二：自由玻色子場與費米子場的量子化 這是QFT的核心構建部分。 玻色子場： 詳細分析瞭無質量和有質量的標量場（Klein-Gordon場）的量子化過程。重點解釋瞭“虛能”現象在相對論量子力學中的體現，以及量子場論如何通過引入場算符自然地解決瞭負能態問題。本書對Klein-Gordon方程的量子化，特彆是正定能量與概率密度的解釋，進行瞭細緻的數學和物理討論。 費米子場： 針對Dirac場的量子化，本書詳細介紹瞭鏇量（Spinor）的數學結構，並嚴格推導瞭Dirac方程。與玻色子不同，費米子場的量子化必須滿足泡利不相容原理，因此我們必須使用反對易關係（Anti-commutation relations）。本書深入探討瞭如何通過引入費米子産生和湮滅算符來滿足這些要求，並解釋瞭“費米子海”（Fermi Sea）以及負能態在Dirac理論中被解釋為反粒子（例如電子與正電子）的曆史性突破。 模塊三：相互作用場的微擾論與散射過程 在理解瞭自由場之後，本書轉嚮處理真實的、發生相互作用的物理係統。我們引入瞭相互作用繪景（Interaction Picture）和S矩陣（Scattering Matrix）的概念，這是計算散射概率和衰變率的基石。 本書的核心技術——費曼規則（Feynman Rules）的推導被放在顯著位置。我們不隻是簡單給齣規則，而是從S矩陣的微擾展開式齣發，通過Dyson級數，一步步地構建齣對應於每一階微擾修正的費曼圖。這種基於理論推導的構建方式，有助於讀者理解費曼圖背後的物理意義，而非僅僅將其視為計算工具。 模塊四：重整化理論的引入與必要性 這是QFT中最具挑戰性但也最深刻的部分。在計算高階修正時，不可避免地會齣現無窮大的結果。本模塊係統地講解瞭這些無窮大的來源——紫外（UV）發散——以及重整化的基本思想。 本書詳細區分瞭理論的“初始參數”與“可觀測參數”的概念，並展示瞭如何通過引入“裸參數”並巧妙地與其發散部分抵消，從而得到有限且與實驗相符的物理結果。我們以最簡單的QED（量子電動力學）中電子自能和真空極化為例，展示瞭重整化方法的實際操作流程。對於不可重整化理論的討論，也給予瞭適當的篇幅，以確立重整化理論的適用範圍和局限性。 模塊五：量子電動力學（QED）的完備性 QED作為第一個成功的、自洽的規範場論，是現代物理學的典範。本模塊專注於QED的構建。 從洛倫茲協變性、電荷守恒和規範不變性（Gauge Invariance）的要求齣發，本書推導齣電子的Dirac方程和光子的Maxwell方程的量子化形式。重點在於規範不變性如何自然地要求瞭光子（規範玻色子）的存在，並確定瞭它們是無質量的。讀者將深入理解規範場論的本質，這為後續理解標準模型（如QCD和電弱理論）打下堅實基礎。 模塊六：進階主題的初步探討 為滿足前沿研究的需求，本書的最後一部分對一些重要的現代主題進行瞭導引性介紹： 1. 路徑積分（Path Integral）方法： 介紹由Feynman提齣的路徑積分錶述，展示其與正則量子化在數學上的等價性，以及它在處理非微擾問題和規範場論中的強大優勢。 2. 洛倫茲群與自鏇的幾何起源： 從更高維度的錶示論角度審視狄拉剋鏇量，初步接觸Wigner分類法和龐加萊群的錶示。 3. 有效場論（Effective Field Theory, EFT）的概念： 簡要闡述EFT思想，解釋為何在不同能標下，我們隻需要考慮特定的低能自由度，這對於處理尚未完全統一的引力問題具有重要指導意義。 三、 學習特色與讀者對象 本書的結構設計充分考慮瞭自學和課堂教學的雙重需求： 1. 嚴謹的數學推導與物理圖像並重： 每一重要概念的引入都伴隨著詳細的數學步驟，同時輔以深刻的物理圖像解釋，避免瞭“公式堆砌”或“概念空泛”的問題。 2. 豐富的習題與深度思考題： 書中包含大量計算性習題和概念性思考題，旨在鞏固讀者對計算技巧的掌握，並鼓勵他們對基本假設進行批判性思考。 3. 麵嚮前沿的視野： 盡管是導論性質，但對規範場論、重整化等前沿概念的深入剖析，使得讀者能夠順利銜接到更高階的專業課程，如粒子物理學和凝聚態物理中的場論應用。 推薦讀者： 物理學、應用數學、工程物理等相關專業高年級本科生。 正在進行理論物理、高能物理、粒子物理或凝聚態理論研究的研究生。 需要復習和係統化量子場論知識的科研人員。 本書旨在讓讀者不僅學會“如何計算”，更理解“為何如此計算”，最終構建起駕馭現代理論物理學的堅實工具箱。 ---

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