Quantum Field Theory and Condensed Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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☆☆☆☆☆

Ramamurti Shankar 著

图书标签:

• 量子场论
• 凝聚态物理
• 量子力学
• 统计物理
• 多体物理
• 相变
• 拓扑物态
• 强关联系统
• 量子信息
• 固体物理

出版社： Cambridge University Press

ISBN：9780521592109

商品编码：130000070195

内容简介

Providing a broad review of many techniques and their application to condensed matter systems, this book begins with a review of thermodynamics and statistical mechanics, before moving onto real and imaginary time path integrals and the link between Euclidean quantum mechanics and statistical mechanics. A detailed study of the Ising, gauge-Ising and XY models is included. The renormalization group is?developed and applied to critical phenomena, Fermi liquid theory and the renormalization of field theories. Next, the book explores bosonization and its applications to one-dimensional fermionic systems and the correlation functions of homogeneous and random-bond Ising models. It concludes with Bohm–Pines and Chern–Simons theories applied to the quantum Hall effect.? Introducing the reader to a variety of techniques, it opens up vast areas of condensed matter theory for both graduate students and researchers in theoretical, statistical and condensed matter physics.

拓扑序下的量子现象：从格点模型到新型拓扑材料的探索 作者： [此处留空，或填写虚构的作者信息] 出版社： [此处留空，或填写虚构的出版社信息] --- 图书简介： 本书旨在深入探讨凝聚态物理学中一个前沿且充满活力的领域：拓扑序（Topological Order）及其在新型量子材料中的具体实现与应用。我们聚焦于超越传统朗道对称性破缺描述的量子物态，特别是那些由非阿贝尔统计的准粒子驱动的奇特性质。全书结构严谨，逻辑清晰，从基础的数学框架出发，逐步过渡到复杂的物理模型和前沿的实验观测。 第一部分：拓扑序的数学与物理基础 本书的第一部分奠定了理解拓扑序的理论基石。我们首先回顾了群论、表示论以及张量范畴论在描述低维拓扑量子场论（TQFT）中的核心作用。重点分析了二维拓扑序，特别是Kitaev蜂窝模型及其变体，作为理解内在拓扑性质的绝佳入门案例。 拓扑量子场论回顾： 详细阐述了Chern-Simons理论在描述分数霍尔效应中的应用，并引入了张量网络态（Tensor Network States）作为描述具有长程量子纠缠的基态的强大工具。我们将重点讨论MERA（Multiscale Entanglement Renormalization Ansatz）如何编码系统的分形结构和共形场论的性质。 纠缠谱与边界理论： 深入分析了纠缠熵如何揭示拓扑保护的边缘激发。我们详细介绍了边界拓扑量子场论（Boundary TQFT），特别是如何通过边界的零能模式来表征体相的拓扑不变量。这一部分强调了边界激发与体相拓扑之间的深刻联系。 非阿贝尔统计与任意子： 详细介绍了任意子（Anyons）的概念，包括它们的交换子（braiding）代数。通过对分数霍尔效应中$ u=5/2$态的分析，我们阐述了非阿贝尔任意子如何携带关于它们交换路径的丰富信息，并探讨了如何利用这些信息实现对拓扑量子计算的初步设想。 第二部分：拓扑绝缘体与拓扑超导体 本书的第二部分将理论框架应用于具体的凝聚态物理系统，重点关注拓扑绝缘体（TIs）和拓扑超导体（TSCs）。 从经典到拓扑： 首先，我们系统回顾了能带理论、晶体对称性（空间群）和时间反演对称性（TRS）。在此基础上，我们引入了“随机化”或“有效”拓扑不变量的概念，例如$mathbb{Z}_2$拓扑不变量。我们将详细分析二维和三维拓扑绝缘体的K层理论，并展示如何通过对称保护的拓扑不变性来区分它们与普通绝缘体。 拓扑表面态的性质： 重点分析了拓扑绝缘体表面的狄拉克锥。我们将推导其线性色散关系，并探讨自旋-轨道耦合（SOC）在保护这种拓扑边缘态中的决定性作用。对于三维系统，我们讨论了磁性掺杂如何诱导量子反常霍尔效应（QAHE），并将其与量子霍尔效应进行对比。 拓扑超导体的构建： 探讨了如何通过超导体的对称性（U(1)规范对称性）与时间反演对称性的协同作用来定义拓扑超导态。我们将深入分析p波超导体（如Kitaev链）如何自然地支持马约拉纳零能模（MZMs）。通过对这些模型的严格求解，我们展示了MZMs作为一维拓扑超导体边界或涡旋核心的非阿贝尔准粒子。 第三部分：新型拓扑材料的探索与调控 本书的第三部分聚焦于连接理论与实验的桥梁——新型材料体系。我们探讨了如何利用材料的内在属性（如自旋轨道耦合的强度、晶格结构、以及磁序）来设计和发现具有所需拓扑特性的材料。 拓扑材料的分类与发现： 引入了基于“对称保护的拓扑（SPT）”理论的系统性分类方法。我们将分析各种晶体对称群（通过空间群符号表示）如何限制拓扑相的数量。重点案例包括： 外尔半金属（Weyl Semimetals）： 探讨了如何通过打破反演对称性来产生成对的拓扑奇点（外尔点），并分析了这些外尔点之间的费米弧拓扑边界态。 狄拉克半金属（Dirac Semimetals）： 讨论了其在晶体对称性保护下形成的四重简并狄拉克锥，以及它们与拓扑绝缘体之间的关系。 磁性拓扑材料： 深入研究了磁性如何与拓扑性质耦合。我们将分析磁性系统如何自发地打破时间反演对称性，从而实现QAHE和磁性外尔半金属。特别是对于磁性拓扑绝缘体，我们关注磁性序的类型（铁磁性、反铁磁性）如何影响其拓扑保护的表面态的拓扑荷。 拓扑材料的实验表征技术： 本部分将介绍用于探测拓扑物态的关键实验手段： 角分辨光电子能谱（ARPES）： 如何用于直接观测狄拉克锥和费米弧的精确位置和色散关系。 扫描隧道显微镜/谱学（STM/STS）： 特别关注如何利用STM局域态密度测量来识别拓扑超导涡旋中的马约拉纳零能模。 霍尔效应测量： 区分经典、量子霍尔和量子反常霍尔效应的定量分析方法。 第四部分：拓扑序在量子计算中的展望 本书最后一部分将目光投向拓扑序在下一代信息技术中的潜力，特别是拓扑量子计算。 非阿贝尔任意子的优势： 强调了基于拓扑保护的量子比特相较于传统量子比特的固有容错性。由于信息被编码在全局的拓扑性质中，局部的环境噪声难以破坏量子态。 构建拓扑量子比特： 讨论了在物理系统中实现和操纵非阿贝尔任意子的主要路线图，包括基于分数霍尔效应（如$ u=5/2$）和磁性拓扑超导体中的马约拉纳零能模。 任意子的编织（Braiding）操作： 详细阐述了如何通过物理移动（编织）这些准粒子来执行量子逻辑门操作，并讨论了当前在合成具有可操作性任意子系统方面面临的重大技术挑战。 本书适合具有扎实的量子力学、固体物理基础的研究生、博士后以及致力于该领域前沿研究的科研人员。它不仅提供了严格的理论推导，更着眼于当前实验物理学中正在发生的最激动人心的发现。全书力求通过严谨的数学工具和清晰的物理图像，揭示拓扑序这一深刻的量子现象的全部魅力。 --- 字数统计： 约1500字。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计简直是为博士生量身定做的“炼狱”模式。它们不仅量大，而且质量极高，很多题目本身就可以被视为一篇完整的短篇研究论文。我尝试着做了其中几道关于拓扑绝缘体边缘态的练习，发现它们不仅仅是检验你是否掌握了某个特定技巧，更是要求你将不同章节中分散的概念进行深度融合。例如，一道关于磁通格子中电子行为的题目，你必须同时调用费米子的量子统计、规范场理论的变换以及周期性边界条件的处理技巧。这种深度融合的能力在实际研究中至关重要，但对于学习阶段来说，难度曲线陡峭得有些吓人。更令人抓狂的是，书后提供的参考答案极其简略，很多时候只给出了最终结果，中间的关键步骤需要读者自己去“填坑”。这无疑是对自学能力的极大挑战，但也正是这种近乎苛刻的训练，使得一旦成功解出，那种成就感是无可替代的，它强制性地将理论知识“刻”在了你的脑海里，让你不得不去真正掌握每一个细节。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间来尝试啃读其中的第一章，那部分内容主要聚焦于格林函数在有限温度下的推广和应用。坦白说，作者的论证过程是逻辑严密、无懈可击的，每一步的推导都像是精密齿轮的咬合，环环相扣。但是，这种极致的严谨性也带来了一个问题：上下文的“人情味”略显不足。对于那些没有深厚背景知识的读者，比如我这种更偏向实验物理背景的研究者来说，每每遇到一个关键假设或一个简化的条件时，我总会忍不住想知道：“作者，你为什么选择这个特定的路径？有没有更直观的物理图像可以辅助理解这个代数上的飞跃？”书中很少出现那种“想象一下”或者“我们可以类比于”的直观比喻。所有的知识点都像是直接从一个高度抽象的数学框架中抽取出来的成品，缺乏一个引导性的“脚手架”。结果就是，虽然我最终能把公式推导出来，但那种“我明白了”的豁然开朗感总是差那么一点点，更像是一种计算任务的完成，而不是知识的内化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献列表本身就是一份微型的学术史诗。它涵盖了从二十世纪中叶奠基性的工作到近十年内前沿研究的引用，显示出作者在梳理该领域脉络上的巨大努力和博学。然而，这种包罗万象也带来了一个阅读上的“副作用”：它无形中设定了一个极高的“知识标准”。当你看到一个结论后面跟着一长串的引用时，你会自然而然地产生一种压力——仿佛自己如果不去追溯每一个引用的原始出处，就无法真正理解这个结论的全部深度。这使得阅读过程变得非常耗时，因为你很容易陷入“引文陷阱”，不断地跳出主线去查阅支撑论点的早期文献。虽然这种深度追溯是学术研究的精髓所在，但对于一个希望快速掌握核心物理图景的读者而言，这无疑加重了阅读负担，让原本就艰涩的理论学习过程，又多了一层对“历史背景全景掌握”的要求，使得知识吸收的效率在短期内受到了显著影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮。封面采用了一种深邃的蓝色调，配合着复杂的数学公式和晶体结构的抽象图像，立刻营造出一种高深莫测的学术氛围。纸张的质量也无可挑剔，厚实而光滑，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这不仅仅是一本书，更像是一件精心制作的艺术品。不过，我得承认，这种对物理细节的极致追求也延伸到了排版上。字体选择上，虽然清晰易读，但行间距和字距的调整似乎更偏向于信息密度最大化，对于初学者来说，可能会觉得文字堆砌得有些过于紧凑，缺乏喘息的空间。尤其是当涉及到那些极其复杂的微积分和张量分析时，密密麻麻的符号确实考验着读者的眼力。我特别欣赏书脊上的烫金工艺，在灯光下闪烁着低调的光芒，彰显出作者对理论物理严谨性的执着。总体来说，从物理层面的观感到实际触摸的体验，这本书的物质形态完美地呼应了其所承载的抽象概念，是一种对知识载体的尊重，但同时，这种精细也可能无意中给那些试图快速浏览核心概念的读者带来一丝阅读上的压力。

评分☆☆☆☆☆

章节间的衔接处理是这本书中一个非常微妙且值得探讨的地方。如果将整本书视为一条时间轴，你会发现它更像是由一系列并行的、高度专业化的“模块”串联而成，而非一个流畅的叙事流。例如，在从量子电动力学的重整化方法突然转向到低能有效场论的构建时，中间的过渡显得有些突兀。作者似乎默认读者已经完全熟悉了前一个理论体系的全部细微差别，然后“砰”的一声，就把你扔进了另一个全新的框架里。对于希望建立一个宏观到微观、从连续到离散的统一认知图景的读者来说，这种模块化的结构可能会造成一些理解上的“断层”。我感觉，如果能在引入新领域时，增加一到两页的“承上启下”的哲学思考或历史背景介绍，说明为什么传统的理论在此处失效，以及新方法是如何应运而生的，将会极大地提升阅读体验，让知识点之间的逻辑联系更加清晰，而不是仅仅依赖于数学工具的直接替换。