物理学名家丛书:量子场论 [Quantum Field Theory]

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段一士 著
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出版社: 高等教育出版社
ISBN:9787040418231
版次:1
商品编码:11843898
包装:精装
丛书名: 物理学名家丛书
外文名称:Quantum Field Theory
开本:16开
出版时间:2015-12-01
用纸:胶版纸
页数:268
字数:310000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  本书是作者长期讲授量子场论课程的经验总结,本书的讲义在兰州大学使用多年,是我国早的量子场论教材之一。
  本书第一章介绍了量子场论的研究对象:粒子和标准模型,便于初学者结合粒子物理这个量子场论的研究对象学习场论。第二章是经典场论,从四维时空的力学量算符化导出几类粒子的相对论量子力学波动方程。以作者早期提出的广义守恒定理,统一描述了场的守恒定律、守恒荷与微量变换的关系。第三章是自由场的量子化,第四章是场的相互作用S矩阵,均以量子电动力学为主,强调其方法可以推广到弱电统一理论和量子色动力学。本书内容化难为易、言简意赅、一语道破而不失深刻内涵。
  本书可作为高等学校量子场论课程的教材,也可供粒子物理学工作者参考。

内页插图

目录








量子场论:探索物质与能量最深层联系的基石 量子场论(Quantum Field Theory, QFT)是现代物理学的两大支柱之一(另一为广义相对论),它成功地统一了量子力学与狭义相对论,为理解亚原子粒子世界的奥秘提供了最强大、最普适的框架。它不仅描述了构成宇宙的基本粒子及其相互作用,更深刻地揭示了物质与能量在最微观层面的本质。 核心思想:场是基本实体 与我们直观感受到的由离散粒子组成的宇宙不同,量子场论认为,宇宙的基本构成并非粒子,而是遍布时空的“场”。每一个基本粒子,例如电子、光子、夸克,都只不过是对应量子场的“激发态”或“量子”。就像水面上的涟漪是水本身的振动一样,粒子是量子场的振动。这些场相互关联,通过相互作用在时空中传播能量和动量,从而构成我们所观察到的物理现实。 量子化:从连续到离散的飞跃 量子力学引入了“量子化”的概念,即能量、动量等物理量并非连续可变,而是以不连续的“量子”为单位存在的。量子场论将这一思想推广到场本身。场的能量也被量子化,这些离散的能量包就表现为粒子。例如,电磁场量子化就产生了光子,电子场量子化就产生了电子。这种量子化的过程,使得我们能够以粒子行为来描述场的激发,从而建立起微观粒子世界的理论。 相对论性统一:时空的动态舞台 狭义相对论揭示了时间与空间的相对性,以及质量与能量的等价性(E=mc²)。量子场论巧妙地将量子力学的原理融入相对论的框架中。这意味着,粒子的产生与湮灭是自然而然的现象,因为在量子场论中,能量可以转化为物质,物质也可以转化为能量。例如,高能光子可以产生一对粒子-反粒子对,反之,粒子与反粒子碰撞也能湮灭成光子。这种动态的能量-物质转换,是理解宇宙演化和粒子物理现象的关键。 基本粒子与相互作用:标准模型的基石 量子场论是粒子物理标准模型(Standard Model)的理论基础。标准模型描述了已知的所有基本粒子,包括构成物质的费米子(如夸克和轻子)以及传递基本相互作用的玻色子(如光子、胶子、W和Z玻色子)。它还引入了希格斯机制,解释了粒子质量的来源。标准模型通过量子场论的语言,精确地描述了电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用这三种基本力。 数学工具与复杂性:精密计算的艺术 量子场论的数学框架极其精妙且复杂,涉及抽象的数学概念,如狄拉克方程、费曼图、重整化群等。费曼图是一种直观表示粒子相互作用过程的图形化工具,它将复杂的数学计算转化为一幅幅精美的“物理故事”。重整化是量子场论中一种至关重要的技术,用于处理理论中出现的无穷大,从而获得可与实验相符的有限结果。正是这些复杂的数学工具,使得量子场论能够进行极其精确的物理预测,例如对电子磁偶极矩的计算,其精度令人惊叹。 应用与前沿:从宇宙起源到量子信息 量子场论的应用范围极其广泛,远远超出了粒子物理本身。 粒子物理: 它是研究基本粒子性质、相互作用以及高能物理实验(如在大型强子对撞机LHC进行的实验)的必备理论。 凝聚态物理: 量子场论的许多概念和数学技巧也被成功地应用于描述多体系统,如超导、超流、量子霍尔效应等。在这些领域,集体激发(准粒子)的行为可以用场论的语言来描述。 宇宙学: 量子场论在理解早期宇宙的演化、宇宙微波背景辐射的涨落以及暗物质、暗能量等宇宙学谜团中扮演着核心角色。 量子信息与量子计算: 量子场论的思想也为量子信息科学的发展提供了灵感,例如在量子纠缠、量子计算算法的设计等方面。 挑战与未来:探索更深层的统一 尽管量子场论取得了巨大的成功,但它并非终极理论。它在描述黑洞奇点和宇宙大爆炸奇点时会失效,并且尚未能将引力(由广义相对论描述)纳入其框架。因此,物理学家仍在努力寻找能够统一包括引力在内的所有基本相互作用的“万有理论”,例如弦理论和圈量子引力等。 量子场论,作为一门研究物质与能量在最基本层面运作方式的学科,是一段关于宇宙最深层奥秘的探索之旅。它以其深刻的洞察力和强大的预测能力,不断刷新我们对世界的认知,引领着物理学走向更广阔的未来。

用户评价

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我一直对量子场论在解释物质世界基本构成方面的能力感到震撼。从夸克、电子到光子、胶子,这些基本粒子都可以在量子场论的框架下得到统一的描述。我购买这本书,是希望能够更深入地了解量子场论是如何实现这种统一性的。我期待书中能够介绍量子场论是如何通过引入对称性原理,来约束粒子的种类和相互作用的。例如,规范对称性在量子场论中的作用,以及它如何导致了基本力的存在。我尤其希望书中能够涉及一些关于标准模型的内容,比如希格斯机制的引入,以及它如何赋予基本粒子质量。这些内容对于理解我们所处宇宙的奥秘至关重要。如果书中能够以一种清晰易懂的方式,展示量子场论在解释粒子物理实验结果方面的成功,那将极大地增强我对这一理论的信心。

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我一直对物理学有着一种近乎狂热的喜爱,尤其是在接触到了一些基础的量子力学概念之后,更是被其中反直觉但又自洽的逻辑所深深吸引。然而,量子力学在处理多粒子系统和相对论效应时,常常会遇到瓶颈,而量子场论正是为了解决这些问题而诞生的。所以,我购买这本书,很大程度上是为了填补我在这一知识领域的空白。我希望这本书能够系统地介绍量子场论的核心思想,包括量子化场、粒子作为场的激发态、以及场之间的相互作用等关键概念。更重要的是,我希望它能够清晰地解释量子场论是如何将狭义相对论和量子力学结合起来,从而能够描述基本粒子的产生、湮灭以及相互转化。我尤其关注书中对于量子场论在描述电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用等基本力方面的应用。如果书中能够涉及到一些关于量子电动力学(QED)或者量子色动力学(QCD)的简介,那将是锦上添花了,因为这些理论在解释物质世界的运行规律方面起着至关重要的作用。

评分

我非常喜欢“名家丛书”这个系列,因为它代表着一种精选和权威。我购买这本书,很大程度上是因为对“名家”这个标签的信任,我相信它背后一定有深厚的学术积淀和严谨的编撰过程。我希望这本书能够带领我领略量子场论的宏伟图景,但更希望它能展现出“名家”的洞察力和思想深度。我期待书中不仅仅是公式和结论的堆砌,而是能够体现出作者对量子场论本质的深刻理解,以及他对这一领域未来发展的独到见解。也许书中会包含一些作者在教学或研究中的独家心得,或者是一些对经典理论的创新性解读。我希望在阅读的过程中,能够感受到一种思想的碰撞,仿佛在与一位经验丰富的物理大家进行对话,从他那里汲取智慧和启发。这种“名家”的视角,是我认为本书最独特也最宝贵的价值所在,因为它能够帮助我超越书本上的知识,去领悟科学研究的精髓。

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作为一名对物理学充满好奇的学生,我深知学习量子场论是通往现代粒子物理和宇宙学大门的钥匙。我选择这本“物理学名家丛书”的“量子场论”,是希望能获得一个高质量的学习资源,能够系统、深入地理解这一核心理论。我期待书中能够涵盖量子场论的入门基础,包括拉格朗日形式和哈密顿形式的场论,以及狄拉克方程和克莱因-戈尔登方程等基本场的描述。更重要的是,我希望书中能够清晰地阐述量子场论中的核心技术,如传播子的计算、费曼图的绘制和解释,以及如何利用它们来计算各种物理过程的散射截面。我期望作者能够循序渐进地引导我掌握这些工具,让我能够真正运用量子场论解决具体问题,而不是仅仅停留在概念的层面。如果书中能够涉及一些早期量子场论的建立过程中的重要思想,比如海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动方程在场论中的转化,那将更有助于我理解其历史渊源。

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这本书的书名——“物理学名家丛书:量子场论”——本身就给我一种踏实和权威的感觉。我一直相信,对于像量子场论这样复杂而深奥的学科,选择一本由经验丰富的“名家”编写的书籍,能够事半功倍。我希望这本书能够帮助我建立起对量子场论的正确理解,避免走入一些常见的误区。我期待书中能够详细阐述量子场论的基本原理,比如场的量子化、粒子作为场的激发、以及场的相互作用等。更重要的是,我希望作者能够深入剖析量子场论在解决物理学难题中所扮演的角色,例如如何解释粒子间的相互作用、如何描述粒子的产生和湮灭,以及如何处理多粒子系统的量子行为。我期望作者能够用清晰的语言和严谨的逻辑,带领我一步步领略量子场论的精妙之处,让我能够真正体会到它在现代物理学中的重要地位和深远影响。

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在翻开这本书之前,我脑海中对“量子场论”这个概念的印象是模糊而又充满敬畏的。它常常与粒子物理、宇宙学等前沿领域联系在一起,似乎是普通人难以企及的知识高峰。然而,当我看到“物理学名家丛书”这个系列的时候,心中涌起了一股跃跃欲试的冲动。我一直相信,真正伟大的科学思想,即便再深奥,也一定有其通俗易懂的表达方式,或者说,至少能够通过有经验的引路人,逐步带领我们走进那个神奇的世界。“量子场论”这个副标题,更是让我确信,这本不是一本晦涩难懂的学术专著,而是经过精心编排,旨在普及和介绍这一关键物理学分支的读物。我期待这本书能够以一种循序渐进、逻辑清晰的方式,为我揭示量子场论的基本概念,比如量子场是什么?它是如何描述基本粒子的?以及它与我们所熟知的量子力学和经典场论之间有什么样的联系和区别。我希望作者能够用生动形象的比喻,或者精心设计的图示,来帮助我理解那些抽象的概念,比如波粒二象性在场论中的体现,或者真空并非虚无的概念。

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我一直对物理学中的“场”这个概念非常着迷。从经典的电磁场到量子力学中的波函数,再到如今的量子场论,感觉“场”是描述宇宙基本运作规律的关键。我购买这本书,就是希望能够深入理解量子场论中“场”的真正含义。它不再是经典的力场或者电场,而是具有能量和动量,并且能够产生粒子的基本实体。我希望书中能够清晰地阐述量子场是如何被量子化的,以及量子化过程是如何自然地涌现出粒子的概念。我期待书中能够解释,为何我们会认为粒子是场的激发态,以及场的涨落为何能够产生虚粒子。这些概念对于理解量子场论的微扰计算、散射过程以及真空的量子特性都至关重要。我希望作者能够通过详实的讲解和恰当的例子,让我对“场”的物理实在性有一个更深刻的认识,从而更好地理解量子场论所描绘的微观世界。

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这本书的装帧设计就足以吸引我。封面采用了一种沉稳而又充满科技感的蓝色调,搭配上烫金的“量子场论”字样,显得既经典又不失现代气息。封底的介绍文字也很精炼,勾勒出了量子场论的核心思想和其在现代物理学中的重要地位,让我对接下来的阅读充满了期待。作为一名对物理学抱有浓厚兴趣的业余爱好者,我深知量子场论的博大精深,也知道市面上关于它的书籍数量不少,但“物理学名家丛书”这个系列本身就带有一定的品质保证,再加上“量子场论”这个主题,无疑是给我打了一剂强心针。我尤其欣赏这种将经典著作以如此精美的形式呈现出来的方式,这不仅是对科学思想的尊重,也是对读者阅读体验的极大提升。拿到手中的分量感也恰到好处,纸张的质感很好,触感温润,翻阅时没有廉价的沙沙声,这点对于长时间沉浸在知识的海洋中来说,是至关重要的。包装也十分严实,确保了图书在运输过程中不会有丝毫损伤。总而言之,这本书从我收到它那一刻起,就已经在我心中种下了“精品”的种子,迫不及待想要深入探索其内容。

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我对这本书的另一大期待,在于它所能提供的“名家”视角。物理学发展史上有无数璀璨的星辰,而量子场论更是其中集大成者。我希望这本书能够不仅仅是知识的罗列,更能传递出科学家们探索真理过程中的智慧和思想火花。我期望在阅读过程中,能够感受到那些伟大的物理学家是如何一步步攻克难关,又是如何从不同的角度审视和理解这个世界的。也许书中会穿插一些关于量子场论发展历程中的重要实验、关键理论突破,以及那些改变了我们认知方式的思维转变。我尤其希望能够了解到,那些被誉为“名家”的学者们,他们是如何构建自己的理论体系,又是如何看待量子场论在整个物理学版图中的地位。是将其视为一种终极理论的雏形,还是认识到其局限性并展望未来的发展方向?这些思想层面的探讨,往往比纯粹的公式推导更能引发我的思考,也能让我对科学研究本身产生更深的理解和感悟。

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从这本书的名称——“物理学名家丛书:量子场论”来看,我推测它所面向的读者群体并非完全的初学者,而是在具备一定的物理学基础,比如经典力学、电磁学和基础量子力学知识的读者。我本人就属于这一类,我希望这本书能够成为我从量子力学进入量子场论世界的坚实跳板。我期待书中能够有清晰的数学推导过程,但同时也希望能够辅以足够多的概念解释和物理图像,避免过于枯燥的数学演算。我希望作者能够巧妙地平衡数学的严谨性和物理概念的直观性,让我在理解公式的同时,也能体会到其背后的物理意义。例如,对于一些关键的算符、传播子、费曼图等概念,我希望能够有详细的阐述和图示,帮助我理解它们在量子场论中所扮演的角色。我对于书中是否会涉及一些高级主题,比如重整化、对称性破缺等,也充满了好奇,但更希望是以一种介绍性的方式,让我能够初步了解这些重要概念的提出背景和意义。

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白痴写的书罢了,垃圾垃圾啊

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很好很好很好很好很好很好很好很好

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很好很好很好很好很好很好很好很好

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很不错,有自己的风格。

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好好好

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本书是兰州大学的段一士写的,由浅入深,很适合基础较差的学生学习量子场论。正在学习中……

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