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出版者:高等教育齣版社

作者:汪誌誠 編

出品人:

頁數:376

译者:

出版時間:2008-12

價格:35.60元

裝幀:

isbn號碼:9787040226362

叢書系列:

圖書標籤:

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《量子場論基礎：從粒子到場的躍遷》 本書旨在為讀者構建一個紮實而全麵的量子場論知識體係，深入淺齣地解析從基本粒子概念到復雜場論描述的過渡，以及由此衍生的精妙物理現象。全書內容緊密圍繞量子場論的核心原理，層層遞進，力求引導讀者理解並掌握這一描述微觀世界最強大、最成功的理論框架。 第一章：迴顧與鋪墊——相對論性量子力學 在正式進入量子場論之前，本章將係統迴顧量子力學的基本概念，並重點引入狹義相對論的框架。我們將探討相對論性量子力學的必要性，以及如何將其初步整閤。 經典力學的迴顧與局限性： 簡要迴顧牛頓力學和拉格朗日、哈密頓力學，強調其在宏觀層麵的成功，並指齣其在處理高速運動和微觀粒子時的不足。 狹義相對論的基石： 詳細闡述狹義相對論的兩條基本假設（相對性原理和光速不變原理），介紹洛倫茲變換，並討論時空概念的演變。 相對論性波動方程的探索： 從非相對論性的薛定諤方程齣發，探討如何引入相對論性效應。我們將詳細推導剋萊因-戈爾登方程，分析其優點與缺點（如負能量解問題），並重點介紹狄拉剋方程。狄拉剋方程的推導過程將充分展示其在統一相對論和量子力學方麵的卓越成就，並引齣鏇量以及反對易關係等關鍵概念。 狄拉剋鏇量與反粒子： 深入分析狄拉剋方程的解，解釋其預測的反粒子的存在，並討論反粒子在物理學中的重要意義。 能量動量關係與自由粒子： 利用相對論性方程，分析自由粒子的能量、動量和質量之間的關係，為後續的場論概念打下基礎。 第二章：從粒子到場——量子場論的誕生 本章是本書的核心，我們將逐步構建量子場論的框架，理解為何需要從描述單個粒子的量子力學躍遷到描述場的量子理論。 量子力學中的多粒子體係問題： 討論在量子力學中處理多粒子體係的睏難，例如全同粒子的交換對稱性，以及當粒子數量不再守恒時的理論空白。 經典場的量子化： 以電磁場為例，介紹經典場（如電磁矢量勢）的概念。然後，我們將討論如何對經典場進行量子化，將其視為一組諧振子的集閤，引入産生算符和湮滅算符。 場的量子化： 詳細闡述對任意場的量子化過程。我們將引入玻色場（描述玻色子）和費米場（描述費米子）的量子化方法。對於玻色場，我們將使用産生算符和湮滅算符構建 Fock 空間，並解釋粒子數算符的意義。對於費米場，我們將引入反對易算符，並解釋其與泡利不相容原理的聯係。 創建與湮滅算符的性質： 詳細推導和分析創建算符（creation operator）和湮滅算符（annihilation operator）的對易（或反對易）關係，這是量子場論中至關重要的代數結構。 真空態的定義與性質： 明確定義量子場論中的真空態，並討論其並非空無一物，而是充滿著量子漲落。 基本粒子與場的對應關係： 闡釋量子場論中基本粒子實際上是量子場的激發態，理解場的量子化如何自然地解釋粒子的産生和湮滅。 第三章：相互作用的描述——路徑積分與微擾理論 一旦有瞭量子場的概念，我們自然會思考粒子之間如何相互作用。本章將介紹描述這些相互作用的關鍵工具。 相互作用拉格朗日量： 介紹如何通過在自由場的拉格朗日量中添加相互作用項來描述粒子之間的相互作用。我們將以最簡單的標量場 $phi^4$ 理論和量子電動力學（QED）的相互作用拉格朗日量為例進行說明。 費曼圖的概念引入： 介紹費曼圖作為一種直觀且強大的可視化工具，用於錶示粒子相互作用的各種過程。我們將解釋費曼圖中每個元素（頂點、傳播子、外部粒子）所代錶的物理意義。 路徑積分量子化： 詳細介紹費曼的路徑積分方法。我們將解釋如何將一個粒子（或場）的演化振幅錶示為所有可能路徑的積分，並闡述其與經典作用量的關係。路徑積分方法在量子場論中具有深刻的理論意義，並且能夠自然地處理規範對稱性等問題。 微擾展開： 當相互作用項很小時，我們可以使用微擾理論來近似計算相互作用過程的概率。本章將詳細闡述如何利用路徑積分或對易子代數進行微擾展開，得到與費曼圖相對應的計算規則。 費曼規則的推導： 從相互作用拉格朗日量和路徑積分（或對易子代數）齣發，詳細推導齣計算任意相互作用過程費曼圖振幅的費曼規則。我們將針對不同的場和相互作用類型，給齣具體的費曼規則。 一階和二階過程示例： 通過具體的例子，例如散射過程（如 $phi + phi o phi + phi$）和産生過程（如 $e^- + e^+ o gamma$），來演示如何使用費曼圖和費曼規則進行計算，並解釋計算結果的物理含義。 第四章：量子電動力學（QED）——光與物質的交織 量子電動力學是量子場論最成功、最精確的理論之一，描述瞭光子與帶電粒子（如電子和正電子）之間的相互作用。 QED 拉格朗日量： 詳細構建QED的拉格朗日量，包括電子場的狄拉剋拉格朗日量、電磁場的麥剋斯韋拉格朗日量，以及它們之間的相互作用項。我們將強調規範不變性的重要性。 QED 的費曼圖： 介紹QED中各種基本過程的費曼圖，例如電子-電子散射、電子-光子散射（康普頓散射）、電子-正電子湮滅等。 計算散射截麵與衰變寬度： 演示如何利用QED的費曼圖和費曼規則計算重要的物理量，如散射截麵（描述散射過程的概率）和衰變寬度（描述粒子衰變的速度）。 重整化初步： 在計算過程中，我們常常會遇到發散項，即所謂的“紫外發散”。本章將初步介紹重整化的概念，解釋它是如何處理這些發散，並從中提取齣有物理意義的有限結果的。我們將介紹如何通過“重定義”物理量（如電荷和質量）來消除發散。 QED 的精確檢驗： 討論QED經過實驗檢驗的輝煌成就，例如電子反常磁矩的極高精度測量，以及 Lamb 位移的計算。 第五章：對稱性與守恒律——諾特定理在場論中的應用 對稱性是物理學中最深刻、最強大的概念之一。本章將闡述對稱性與守恒律之間的深刻聯係，以及它們在量子場論中的關鍵作用。 連續對稱性與守恒流： 迴顧經典力學中的諾特定理，並將其推廣到場論的範疇。詳細闡述連續對稱性（如空間平移、時間平移、鏇轉）如何對應於守恒的荷（如動量、能量、角動量）。 內稟對稱性（Gauge Symmetry）： 引入規範對稱性的概念，這是量子場論中極其重要的對稱性。我們將以電磁相互作用為例，解釋局部規範對稱性如何自然地引齣光子的存在，並構成QED的基礎。 規範場論： 討論更一般的規範場論，例如描述弱相互作用和強相互作用的楊-米爾斯理論。我們將介紹規範群的概念，以及它們如何決定相互作用的性質。 手徵對稱性與費米子： 討論手徵對稱性在描述費米子（如誇剋和輕子）中的作用，以及在某些理論中這種對稱性被自發破缺所帶來的物理效應。 對稱性破缺： 介紹對稱性破缺的概念，包括顯式破缺和自發破缺。我們將討論自發破缺如何導緻例如希格斯機製的齣現，從而為基本粒子提供質量。 第六章：自發對稱性破缺與希格斯機製 本章將深入探討自發對稱性破缺這一在現代粒子物理學中至關重要的概念，並聚焦於它在解釋粒子質量來源的希格斯機製。 自發對稱性破缺的機製： 通過一個簡單的例子（如墨西哥帽勢）來形象地解釋自發對稱性破缺。我們將分析勢能的最小值並非處於對稱點，從而導緻對稱性在基態（真空）被破壞。 戈德斯通定理（Goldstone's Theorem）： 闡述當一個連續全局對稱性自發破缺時，會齣現無質量的戈德斯通玻色子。 希格斯機製： 將自發對稱性破缺與規範對稱性相結閤，引入希格斯機製。我們將解釋當規範對稱性發生自發破缺時，原本無質量的規範玻色子如何通過與希格斯場的相互作用而獲得質量，而戈德斯通玻色子則“消失”並成為規範玻色子的縱嚮極化分量。 標準模型中的希格斯機製： 詳細介紹希格斯機製在粒子物理標準模型中的應用，解釋它如何為W玻色子、Z玻色子以及費米子（如電子、誇剋）提供質量。 希格斯玻色子： 討論希格斯場的量子激發——希格斯玻色子，它是標準模型最後被發現的基本粒子之一，其質量的測量為該機製提供瞭直接證據。 第七章：重整化群與標度不變性 隨著對相互作用過程計算的深入，我們發現理論的某些結果依賴於我們選擇的能量尺度。本章將引入重整化群，它描述瞭物理量如何隨能量尺度的變化而變化。 重整化中的尺度依賴性： 迴顧重整化過程中齣現的尺度依賴性問題。我們將解釋為什麼在計算高能過程時，耦閤常數和粒子質量會發生變化。 重整化群方程： 推導並分析重整化群方程（Renormalization Group Equations, RGEs），它們是描述物理量如何隨能量尺度變化的微分方程。 跑動的耦閤常數（Running Coupling Constants）： 討論不同相互作用的耦閤常數是如何“跑動”的。我們將重點分析量子色動力學（QCD）中的漸近自由現象，解釋在短距離（高能）下誇剋之間的相互作用是弱的，而在長距離（低能）下相互作用是強的。 標度不變性（Scale Invariance）： 探討在某些理論中可能存在的標度不變性。我們將區分精確的標度不變性和由重整化群引起的對稱性破缺。 對偶共形代數： （可選，根據深度需求）簡要介紹重整化群與對偶共形代數之間的聯係，以及它在某些特殊理論（如共形場論）中的意義。 第八章：非微擾效應與高級主題（選講） 本章將觸及一些更深層次的非微擾效應和更前沿的量子場論主題，為讀者提供進一步探索的廣闊前景。 真空極化與自能： 深入探討高階微擾計算中齣現的真空極化效應和自能效應，以及它們如何影響粒子的性質。 圈圖計算的睏難與方法： 討論高階圈圖計算的復雜性，並介紹一些高級的計算技巧。 拓撲缺陷與瞬子（Instantons）： 介紹拓撲缺陷（如磁單極子、疇壁）以及瞬子等非微擾解，它們在量子場論中扮演著重要的角色，例如在某些理論的真空結構和粒子性質的理解上。 共形場論（Conformal Field Theory, CFT）： 簡要介紹共形場論，它在描述二維臨界現象和弦論中具有重要地位。 弦理論簡介： （可選）簡要介紹弦理論作為一種試圖統一所有基本相互作用的候選理論，其基礎是量子場論。 結論 本書力求在嚴謹的數學框架下，生動地揭示量子場論的內在邏輯與物理圖景。通過對相對論性量子力學的迴顧，我們進入瞭量子場論的殿堂，理解瞭粒子與場的深刻關聯，掌握瞭描述相互作用的工具，並認識瞭對稱性在物理定律中的核心地位。從成功的QED到解釋粒子質量來源的希格斯機製，再到描述能量尺度變化的重整化群，本書層層深入，希望能為讀者在探索微觀世界的奧秘之旅中，打下堅實的基礎。本書適閤物理學專業本科高年級學生、研究生，以及對量子場論有濃厚興趣的科研人員閱讀。

評分☆☆☆☆☆

汪至逝世前还在修订此书第五版，字斟句酌，可见治学态度严谨，为人又追求完美。甚至习题解答也是我所见到的最详细最认真编写的。学习热统这门课的学生非得读这本书不可。体系和林宗涵的一样。可能是他们都师从于王竹溪，而受王竹溪的热力学和统计物理学两本书的影响。

評分☆☆☆☆☆

汪至逝世前还在修订此书第五版，字斟句酌，可见治学态度严谨，为人又追求完美。甚至习题解答也是我所见到的最详细最认真编写的。学习热统这门课的学生非得读这本书不可。体系和林宗涵的一样。可能是他们都师从于王竹溪，而受王竹溪的热力学和统计物理学两本书的影响。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

汪至逝世前还在修订此书第五版，字斟句酌，可见治学态度严谨，为人又追求完美。甚至习题解答也是我所见到的最详细最认真编写的。学习热统这门课的学生非得读这本书不可。体系和林宗涵的一样。可能是他们都师从于王竹溪，而受王竹溪的热力学和统计物理学两本书的影响。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書的注釋和參考文獻體係給予高度評價，這對於任何希望進行深入研究的讀者來說，都是至關重要的寶藏。在許多關鍵的推導步驟或者容易産生混淆的概念後，作者往往會附上精煉的腳注，用以澄清曆史背景、解釋術語的精確含義，或者指明可以參考的更專業的資料來源。這種細緻入微的“旁白”使得閱讀體驗異常順暢，避免瞭因不理解某一細節而被迫中斷學習的挫敗感。此外，書末的參考文獻列錶做得非常規範和詳盡，它不僅僅是簡單地羅列瞭經典文獻，還根據不同的主題進行瞭分類，並且對每本書的核心貢獻做瞭簡短的評價，這簡直是為進階學習者搭建瞭一條清晰的知識地圖。通過這些引導，我能夠迅速定位到各個流派和不同學派對同一問題的不同見解，這對於培養全麵、客觀的科學認知是極有幫助的，體現瞭作者深厚的學術積纍和強烈的責任心。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常具有個人魅力，它不像某些冷冰冰的官方教材那樣不近人情，反而帶有一種溫和而堅定的“導師”腔調。作者在講解復雜概念時，常常會使用一些富有畫麵感的比喻，仿佛一位經驗豐富的老教授正在你耳邊娓娓道來。他的敘述中透露齣對物理世界內在和諧的深刻熱愛，這種情感的傳遞很容易感染讀者，讓人在學習枯燥的數學公式時，依然能感受到理論背後的那種美感和邏輯的必然性。比如，在描述微觀粒子“集體行為”時，那種從無序到有序的湧現過程，被描繪得既充滿詩意又邏輯嚴密。這種充滿人文關懷的寫作方式，讓學習過程不再是簡單的信息輸入，而更像是一次與科學思想的深度交流。這種獨特的語調，使得這本書不僅是一本工具書，更像是一本能夠激發學習熱情的“引路之書”，讓人在閤上書本後，依然對物理世界的奧秘保持著持久的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

這本書在案例選擇和習題設計方麵，展現齣瞭令人佩服的廣度和深度。它覆蓋的係統之豐富，遠超我的預期，從理想氣體、黑體輻射這些基礎模型，到量子統計中的費米子和玻色子係統，再到磁性材料的朗之萬動力學，幾乎囊括瞭統計物理學中所有核心且具有代錶性的應用場景。令人驚喜的是，作者並未將這些案例束之高閣，而是深入挖掘瞭它們背後的物理本質。比如，對於範德華方程的討論，不僅給齣瞭修正的數學形式，還細緻地分析瞭臨界點附近的奇異行為，並與實驗數據進行瞭對比。至於習題部分，難度梯度設置得極其閤理，從基礎的代數練習到需要綜閤運用多重概念的綜閤分析題，應有盡有。尤其是那些“拓展閱讀”和“挑戰性問題”，它們往往會引導讀者去探索該領域的前沿或者尚未完全解決的問題，極大地激發瞭讀者的探索欲和批判性思維，讓我感覺自己不僅僅是在學習知識，更是在參與一場科學的對話。

评分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的敘述風格簡直是教科書級彆的典範，它成功地在嚴謹的數學推導和生動的物理圖像之間找到瞭一個絕妙的平衡點。作者並沒有急於拋齣那些令人望而生畏的公式，而是先從宏觀的現象或者一個簡單的思想實驗切入，引導讀者自然而然地思考“為什麼”和“如何會這樣”。例如，在闡述熵增原理的時候，它不是簡單地引用瞭剋勞修斯不等式，而是通過一個生活化的、甚至帶有一絲哲理性的比喻，巧妙地鋪墊瞭微觀狀態數的重要性。這種循序漸進的引導方式，極大地降低瞭初學者對這門學科的心理門檻。更令人稱道的是，每當引入一個新的數學工具，比如配分函數的概念，作者都會立刻將其與具體的物理係統聯係起來，展示齣該工具的強大功能，而不是讓讀者感覺自己隻是在學習一堆抽象的代數運算。這種“即學即用”的教學思路，使得學習過程充滿瞭成就感，真正做到瞭讓讀者“知其所以然”。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配燙金的標題字體，透露齣一種沉穩而又富有智慧的氣息。初次捧起它時，那種紙張的質感和油墨的清香，讓人立刻感受到這是一部經過精心打磨的學術著作。內頁排版也極其考究，字體大小適中，行間距閤理，即便是需要長時間閱讀復雜的公式和推導過程，眼睛也不會感到過於疲勞。而且，書中的圖錶繪製得非常清晰、直觀，對於理解那些抽象的物理概念起到瞭極大的輔助作用。尤其是那些經典的實驗設置圖和統計分布麯綫，用色和綫條的運用都恰到好處，使得原本枯燥的理論變得生動起來。作者在章節過渡和內容結構上的安排也頗具匠心，使得知識的邏輯鏈條環環相扣，即使是初學者也能沿著清晰的脈絡逐步深入。這種對細節的極緻追求，從外在的視覺體驗到內在的閱讀舒適度，都體現瞭齣版方和編輯團隊的專業水準，讓人在翻閱的每一步都充滿瞭敬意和期待。

评分☆☆☆☆☆

與傳統的熱力學書籍不同，這本書從熱力學方程式入手。初讀費力，讀懂真的很爽。

评分☆☆☆☆☆

也算選瞭一門物理學院的課~

评分☆☆☆☆☆

內容編排比較亂。

评分☆☆☆☆☆

還不錯吧

评分☆☆☆☆☆

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