内容简介
       《高等量子力学(第4版)(英文版)》讨论了非相对论多粒子系统、相对论波方程和相对论量子场论。它的最大特点是数学知识背景讨论曲面、大量的应用案例和练习,帮助读者全面了解这个科目。     
内页插图
          目录
   Part Ⅰ.Nonrelativistic Many-Particle Systems
1.Second Quantization 
1.1 Identical Particles, Many-Particle States, and Permutation Symmetry
1.1.1 States and Observables of Identical Particles 
1.1.2 Examples 
1.2 Completely Symmetric and Antisymmetric States 
1.3 Bosons 
1.3.1 States, Fock Space, Creation and Annihilation Operators 
1.3.2 The Particle-Number Operator 
1.3.3 General Single- and Many-Particle Operators 
1.4 Fermions 
1.4.1 States, Fock Space, Creation and Annihilation Operators 
1.4.2 Single-and Many-Particle Operators 
1.5 Field Operators 
1.5.1 Transformations Between Different Basis Sy8tems 
1.5.2 Field Operators 
1.5.3 Field Equations 
1.6 Momentum Representation 
1.6.1 Momentum Eigen functions and the Hamiltonian
1.6.2 Fourier Transformation of the Density 
1.6.3 The Inclusion of Spin 
Problems 
2.Spin-1/2 Fermions 
2.1 Noninteracting Fermions 
2.1.1 The Fermi Sphere, Excitations 
2.1.2 Single-Particle Correlation Function 
2.1.3 Pair Distribution Function 
2.1.4 Pair Distribution Function, Density Correlation Functions, and Structure Factor
2.2 Ground State Energy and Elementary Theory of the Electron Gas 
2.2.1 Hamiltonian
2.2.2 Ground State Energy in the Hartree-Fock Approximation 
2.2.3 Modification of Electron Energy Levels due to the Coulomb Interaction 
2.3 Hartree-Fock Equations for Atoms
Problems 
3.Bosons 
3.1 Free Bosons
3.1.1 Pair Distribution Function for Free Bosons 
3.1.2 Two-Particle States of Bosons 
3.2 Weakly Interacting, Dilute Bose Gas 
3.2.1 Quantum Fluids and Bose-Einstein Condensation
3.2.2 Bogoliubov Theory of the Weakly Interacting Bose Gas 
3.2.3 Superfluidity 
Problems 
4.Correlation Functions, Scattering, and Response
4.1 Scattering and Response 
4.2 Density Matrix, Correlation Functions
4.3 Dynamical Susceptibility 
4.4 Dispersion Relations 
4.5 Spectral Representation 
4.6 Fluctuation-Dissipation Theorem
4.7 Examples of Applications
4.8 Symmetry Properties 
4.8.1 General Symmetry Relations 
4.8.2 Symmetry Properties of the Response Function for Hermitian Operators 
4.9 Sum Rules
4.9.1 General Structure of Sum Rules
4.9.2 Application to the Excitations in He Ⅱ
Problems 
Bibliography for Part Ⅰ
Part Ⅱ.Relativistic Wave Equations
Part Ⅲ.Relativi8tic Fields
Appendix
Index      
前言/序言
       
				 
				
				
					经典与前沿的交汇:探寻量子世界的深刻奥秘  《量子场论基础》(Quantum Field Theory: A Modern Approach)  作者: 罗伯特·A·布莱特曼(Robert A. Brightman), 维克多·L·陈(Victor L. Chen)  译者: (若有)  出版社: 蓝宝石科学出版社(Sapphire Science Press)  版次: 第1版  出版年份: 2024年  ---   内容提要  本书旨在为物理学研究生和深入研究量子理论的科研人员提供一个全面、严谨且富有洞察力的量子场论(QFT)导论。在现代物理学的版图中,量子场论无疑占据着核心地位,它是连接量子力学、狭义相对论以及粒子物理学、凝聚态物理学等前沿领域的基石。本书立足于坚实的数学框架,并以清晰的物理图像为导向,力求构建一座从经典场论到规范场论的平稳过渡桥梁。  与侧重于特定应用(如高能物理中的标准模型)或高度依赖路径积分(Path Integral)形式化的教材不同,《量子场论基础》将重点放在算符(Operator)形式化、正则对易关系(Canonical Commutation Relations)的严格推导以及微扰论(Perturbation Theory)的系统展开上。我们认为,对场量子化过程的深刻理解,是掌握后续所有高级理论(包括但不限于重整化、有效场论)的前提。  全书结构经过精心设计,分为四大核心部分,层层递进,确保读者在掌握基础的同时,能够逐步接触到现代物理学研究所需的工具和概念。  ---   第一部分:经典场论回顾与必要准备 (Foundations and Classical Review)  本部分回顾了构建量子场论所必需的经典物理学基础,重点强调了场论的语言和结构。  第1章:变分原理与拉格朗日力学回顾 详细阐述了欧拉-拉格朗日方程在线性场论中的应用,包括标量场、向量场和张量场。引入了作用量(Action)的概念作为物理理论的出发点。  第2章:诺特定理与对称性 这是理解物理守恒律的关键。本章深入探讨了连续对称性(平移、旋转、洛伦兹变换)如何通过诺特定理导出能量、动量和角动量的守恒流。特别关注了闵可夫斯基时空下的洛伦兹协变性。  第3章:哈密顿量的构建与约束 从拉格朗日量推导至哈密顿量是量子化的关键一步。本章详细讨论了正则动量(Canonical Momenta)的定义,并为后续的正则对易化(Canonical Quantization)做好了铺垫。  ---   第二部分:自由场的量子化 (Quantization of Free Fields)  本部分是本书的核心基础,系统地介绍了如何将经典场提升为量子场,即“量子化”的过程。  第4章:玻色子场:自由标量场 这是QFT的“入门砖”。我们严格采用正则对易关系方法(Canonical Quantization),将经典场 $phi(mathbf{x}, t)$ 提升为算符 $hat{phi}(mathbf{x}, t)$。详细分析了产生子(Creation Operators, $a^dagger$)和湮灭子(Annihilation Operators, $a$)的物理意义,并由此构建了Fock空间和粒子态(单粒子态、多粒子态)。  第5章:费米子场与泡利不相容原理 引入狄拉克方程和狄拉克旋量。重点讨论了费米子场的量子化过程,必须使用反对易关系(Anti-Commutation Relations)来保证费米子满足泡利不相容原理。本章详细解释了自旋统计定理(Spin-Statistics Theorem)的内在联系。  第6章:自由场的相对论性描述:光子场(电磁场) 讨论了电磁场(质量为零的向量场)的量子化。鉴于电磁场的规范不变性,本章引入了规范选择(Gauge Fixing)的概念,并讨论了洛伦兹规范和库仑规范下量子化的具体实现,为后续规范场论做技术准备。  ---   第三部分:相互作用与微扰论 (Interactions and Perturbation Theory)  物理世界充满相互作用。本部分将相互作用项引入拉格朗日量,并系统地介绍处理相互作用的数学工具。  第7章:相互作用绘景与态的演化 定义了施温格(Schrödinger)、海森堡(Heisenberg)和狄拉克(Interaction)绘景,明确了在处理相互作用时,态和算符如何随时间演化。  第8章:S矩阵与微扰展开 S矩阵(散射矩阵)是描述粒子间相互作用结果的终极工具。本章详细推导了Dyson级数,将S矩阵展开为相互作用强度的幂级数,即微扰展开。  第9章:费曼图的构建与物理解释 费曼图是QFT中最强大且直观的工具。本章将S矩阵的微扰展开项与几何图形——费曼图——建立一一对应关系。着重分析了$n$点函数(Green's Functions)的计算方法,并解释了图中每条线(传播子)和每个顶点(耦合常数)所代表的物理过程。  ---   第四部分:重整化基础 (Introduction to Renormalization)  微扰计算中不可避免地会出现无穷大。本部分是通往现代物理学最关键的一步,解释了如何处理和消除这些无穷大。  第10章:循环图与紫外线发散 分析了更高阶微扰修正——“圈图”(Loop Diagrams)的出现,并指出这些图导致了积分发散,即紫外线(UV)发散。  第11章:维数正则化与原始发散 介绍现代处理发散的数学工具——维数正则化(Dimensional Regularization),并系统地计算了修正后的自能(Self-Energy)和顶点因子(Vertex Factors)的发散结构。  第12章:重整化群与有效场论的视角 阐述了物理量如何依赖于我们选择的能量尺度(或截断尺度)。引入了重整化群(Renormalization Group, RG)的基本思想,说明了“裸参数”与“物理可观测参数”之间的区别。本章为读者理解更高级的有效场论和高阶修正奠定了概念基础。  ---   本书特色  1. 严谨性与直观性并重: 本书在推导中坚持使用正则量子化(算符代数)作为主要框架,确保对量子化过程的理解不依赖于路径积分的“黑箱”操作,同时辅以费曼图来提供直观的物理图像。 2. 聚焦基本工具: 避开了对特定高能物理模型(如QED或QCD的细节)的过度深入,而是将精力集中在自由场的量子化、相互作用的微扰展开、以及重整化的基本流程这三个QFT的通用支柱上。 3. 面向研究生水平的深度: 难度适中,既能满足理论物理专业硕士研究生的深度需求,也为博士阶段的学习打下坚实的基础,特别是对规范场论的学习者,本书提供的规范固定化的前置知识至关重要。 4. 强调物理意义: 每一个数学步骤都被赋予清晰的物理解释,例如,如何从对易关系中自然地导出粒子的产生和湮灭,以及重整化如何体现了物理定律的尺度依赖性。  目标读者: 理论物理、粒子物理、凝聚态物理等专业的研究生,以及希望系统回顾和深化QFT基础知识的科研人员。读者应具备扎实的经典力学、电动力学和狭义相对论基础,并熟悉高等数学和群论基础知识。