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黄涛 著

图书标签:

• 量子场论
• 粒子物理
• 量子力学
• 相对论
• 费曼图
• 重整化
• 路径积分
• 规范场论
• 标准模型
• 真空极化

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301251973

版次：1

商品编码：11831436

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：388

字数：462000

编辑推荐

　　量子场论是在相对论与量子力学基础上建立的，描述微观粒子运动和相互作用的基本规律的理论。目前依然是人类探索自然界深层次规律的最前沿工具。本书作者黄涛先生在粒子物理领域工作了几十年，是很有影响的专家。由他写就的这本场论书，不但具有通常量子场论书共有的一些内容，还涵盖了他个人工作所带来的极具深度和个性的部分。《量子场论导论》无论对于初学者还是从事科研工作的人员来说，都有很大的参考价值。

内容简介

　　《量子场论导论》内容包括量子场论基础及后续发展，是考虑国内研究生的学习情况而撰写的量子场论入门书籍。
　　本书首先简要地叙述了量子场论的建立和发展历史，有助于初学者掌握量子场论的发展线索。之后，本书系统地介绍了量子场论的基础及发展，如对称性和守恒量，自由标量场、旋量场和电磁场的量子化，相互作用场论和S矩阵理论，解析性质和色散关系，微扰论，重正化理论等等。最后，本书讲述了以非Abel规范场理论为基础的标准模型的建立。全书内容着重叙述物理图像，同时也给出了必要的数学推导。
　　本书适合作为理论物理及相关领域研究生的教材或参考书，也可供刚进入研究领域的博士生、青年教师和青年科研人员参考。

作者简介

　　黄涛，1963年毕业于北京大学物理系，1966年中国科学院原子能所研究生毕业，1985年起任中国科学院高能物理研究所研究员、博士生导师。曾任中国科学院高能物理研究所学术委员会主任、理论物理研究室主任，中国物理学会高能物理分会秘书长、副理事长，中国科学院理论物理研究所学术委员会副主任，国家基金委重大研究计划和科技部973项目专家组成员，《中国物理快报》副主编和《现代物理知识》主编等职。1999-2006年任国际IUPAP粒子物理专业（C11）委员会委员。长期从事理论物理和高能物理研究，发表研究论文200余篇。主要研究方向包括量子色动力学的微扰和非微扰理论、强子物理、重味物理、新物理探讨、复合粒子场论等。早年参加层子模型理论研究，层子模型理论获1982年国家自然科学二等奖。20世纪90年代曾三次获中国科学院自然科学二等奖。

目录

第一章 量子场论的产生和发展
§1. 量子场论的创立
§2. 量子场论的发展
第二章 经典场系统，对称性和 Noether 定理
§1.最小作用量原理、Lagrange运动方程
§2. 对称性和Noether 定理
第三章 定域场的Lorentz变换性质：标量场，Dirac 场和电磁场
§1.Lorentz变换和Lorentz群
§2.定域场的变换性质
§3.自由标量场
§4.自由旋量场
§5.旋量场双线性协变量
§6.零质量旋量场
§7.自由电磁场
第四章 自由标量场量子化
§1. 正则量子化
§2. 实标量场量子化
§3. 复标量场量子化
§4. Klein-Gordon场的传播子
§5. 路径积分量子化
第五章 自由旋量场量子化
§1. 自由Dirac场量子化
§2. Dirac场的正、反粒子态
§3. Dirac场传播子
§4. Fermi场路径积分和Grassmann 代数
第六章 自由电磁场量子化
§1. 电磁场正则量子化困难
§2. 电磁场不定度规量子化
§3. 电磁场传播子
§4.电磁场路径积分量子化
第七章 分立对称性和守恒量
§1. 空间反射对称性和宇称P
§2. 正、反粒子对称性和电荷共轭宇称C
§3. 时间反演对称性T
第八章 自然界中相互作用类型和形式
§1. 电磁相互作用
§2. 强相互作用-π-Ν有效耦合拉氏函数
§3. 强相互作用SU(3)对称性
§4. 弱相互作用低能唯象理论
第九章 相互作用场CPT变换和CPT定理
§1. 相互作用场CPT变换
§ 2. CPT定理
第十章 S矩阵理论
§ 1. 三种表象和变换矩阵
§ 2. 相互作用表象
§ 3. Heisenberg表象
§ 4. Heisenberg表象有源场量和渐近条件
§ 5. Heisenberg表象中S-矩阵元
第十一章 S-矩阵元约化公式
§ 1相对论不变性和微观因果性
§ 2质量谱条件和完备性
§ 3渐近条件
§ 4 S-矩阵元约化公式
§ 5 传播函数的谱表示
§ 6.散射振幅的Chew-Low方程
第十二章 S-矩阵元解析性质和色散关系
§ 1 经典理论中色散关系和Titchmarsh定理
§ 2 散射振幅的色散部分和吸收部分
§ 3 向前散射振幅的解析性质
§ 4 向前散射振幅的色散关系
§ 5 非向前散射振幅色散关系
§ 6 散射振幅的Dyson表示
第十三章 S-矩阵元和微扰理论
§1. 相互作用表象和S矩阵级数展开
§2. 编时乘积和正规乘积
§3. Wick定理
§4. 正规乘积所表示的物理过程
§5. Feynman图和Feynman规则
第十四章 最低阶微扰论应用举例
§1. S-矩阵元、散射截面和衰变寿命
§2. Compton散射
§3. Bhabha散射和电子-正电子湮灭为 子对过程
§4. 子衰变
第十五章 重整化理论
§1. 发散积分和表面发散度
§2. 发散积分维数正规化
§3. 单圈图重整化
§4. Ward-Takahashi等式
§5. 原始发散图形和Furry定理
§6. 超出于单圈图的重整化理论
§7 重整化群和Landau极点
§8. 带电轻子反常磁矩和QED高阶修正
第十六章 非Abel规范场和标准模型理论
§1. 非Abel规范场相互作用
§2. 量子色动力学
§3. 弱相互作用有效理论的局限性
§4. 自发对称性破缺
§5. 电磁相互作用和弱相互作用统一理论
附录
参考文献
索引

前言/序言

费曼图的绘制与解析：从基础概念到高阶修正 导言：深入理解粒子物理的基石 本书旨在为读者提供一套系统、严谨且富有洞察力的工具，用以掌握粒子物理学中最核心的计算框架——费曼图。我们不涉及量子场论的完整数学构建，如拉格朗日密度、规范场或标准模型的所有细节，而是聚焦于如何实际操作费曼图，将其作为理解和计算粒子间相互作用概率（截面和衰变率）的桥梁。本书的核心理念是：费曼图不仅仅是数学公式的图形化表示，更是物理图像的直观体现。 第一部分：基础构建模块的几何学与代数 本部分将彻底解构费曼图的构成元素，并为后续的复杂计算打下坚实的代数基础。 第一章：内外部粒子与传播子的几何学 我们将从最简单的粒子散射过程入手，例如电子-电子或电子-光子散射。详细阐述“外部态”如何被定义，以及它们在四维闵可夫斯基时空中的表示。重点讨论传播子（Propagator）的概念。 泡利-约尔当算符与因果律： 传播子如何编码了粒子在时空中的传播，及其与量子场论中对因果性（Causality）要求的内在联系。我们不会深入探讨庞德-约尔当（Pond-Jordan）方程的完整推导，而是专注于讨论其在费曼图计算中的具体形式，如狄拉克传播子、克莱因-戈登传播子和光子传播子（考虑特定的规范选择）。 四动量守恒与顶点因子： 分析每个连接点（顶点）的物理意义。展示如何基于耦合常数和场论结构（如$lambdaphi^4$理论或量子电动力学QED）来构建顶点因子（Vertex Factor）。特别强调四动量守恒在每个顶点处的应用，及其如何限制了积分变量的自由度。 第二章：费曼规则的建立与初步应用 本章将系统地整理和应用计算第一阶（树形图）微扰修正的费曼规则。 QED初探（不涉及规范群的详细介绍）： 以最简单的电子-电子散射为例，展示如何根据初始的拉格朗日（只关注交互项）直接导出计算规则。定义并应用狄拉克旋量、极化矢量等外部因子。 运动学因子（Kinematics）： 详细讲解如何利用洛伦兹协变性来处理自旋和极化。计算散射振幅的迹（Trace）运算，这是处理费米子和玻色子自旋平均/求和的关键技巧。 $S$ 矩阵元到截面的转换： 介绍从计算得到的振幅$mathcal{M}$如何通过著名的流体密度与$S$矩阵关系式，转换为可测量的物理量——微分截面。此过程将涉及洛伦兹不变的体积因子和狄拉克$delta$函数的使用。 第二部分：高阶修正：圈图的引入与处理 本部分是本书的精髓所在，它处理了所有不可避免的圈图（Loop Diagrams），即所有非平凡的微扰修正。 第三章：单圈图的拓扑与积分 圈图的引入带来了发散性，这是高阶计算中最具挑战性的部分。本章专注于圈图的结构分析和初步的积分技巧。 拓扑分类与有效作用量： 讨论单圈图的拓扑结构，并解释它们如何对应于物理量的一阶修正（如自能、有效顶点修正）。 计算圈图积分的挑战： 深入探讨紫外（UV）和红外（IR）发散的物理起源。我们将重点介绍维数正则化（Dimensional Regularization）。我们不会深入探讨如何建立规范不变性来消除红外发散，而是专注于如何在$D=4-epsilon$维度下进行代数展开和计算。 降维技术： 介绍计算张量积分的关键技巧，例如芬斯克尔积分（Feynman Integrals）的参数化方法（如$alpha$参数化），以及如何使用对称性来简化高阶积分。 第四章：重整化：从发散到有限的桥梁 重整化是理解微扰论结果物理意义的决定性步骤。本书将以一种务实、计算导向的方式介绍重整化过程。 裸量与重整化条件： 明确区分“裸的”（Bare）参数和“重整化后的”（Renormalized）参数。讲解如何通过设定重整化条件（如在动量空间或在无穷大的截止点）来关联这两者。 算符重整化与“跑动”参数： 阐述如何通过添加反项（Counterterms）来抵消发散。重点关注如何计算粒子的自能（Self-Energy）修正，并展示如何利用这些修正来定义重整化后的质量和场强。 Ward-Takahashi恒等式（简化介绍）： 仅从计算工具的角度，介绍该恒等式在保证电荷守恒和规范不变性（在圈图修正后）中的作用，重点在于如何利用它来确保有效顶点修正被正确处理，避免对规范选择的依赖。 第五章：计算实例与高级技巧 本章将通过具体的物理过程，整合前述所有工具。 电子磁矩的计算： 选取计算电子“反常磁矩”$a_e$（即$alpha/2pi$级别的修正）作为核心实例。详细展示如何计算Babashev-Schwinger 修正（一圈图），包括涉及张量积分的简化和迹的计算。 高阶传播子的处理： 讨论如何处理涉及多个泡的复杂传播子结构，以及如何有效地应用$iepsilon$规则来确定积分路径。 有效耦合常数与重整化群流（定性）： 简要介绍物理量（如精细结构常数）如何随着观测能标的变化而变化。仅从计算结果的角度，展示不同能标下耦合常数差异的物理意义，但不涉及完整的Beta函数推导。 结论： 本书提供了从零开始构建任何费曼图计算的实用指南，重点在于计算技巧、发散的处理和物理量的提取，而非场论的抽象基础。完成本书的学习后，读者将能够独立地计算和解释标准模型中许多基本过程的一阶和二阶微扰修正。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！我一直对微观世界的运作方式充满好奇，而《量子场论导论》这本书就像是一扇通往那个神秘领域的窗户。在阅读之前，我对量子力学的一些概念有过模糊的了解，但总觉得它们之间缺乏一种内在的逻辑联系，就像是零散的拼图碎片。这本书则巧妙地将这些碎片编织在一起，构建出一个宏大而严谨的理论框架。作者用一种循序渐进的方式，从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的数学推导和物理图像。尤其让我印象深刻的是，作者并没有回避那些令人望而生畏的数学工具，而是用一种非常清晰和易于理解的方式进行讲解，甚至穿插了一些历史故事和类比，让枯燥的公式变得生动起来。读完之后，我感觉自己对粒子物理、宇宙学等领域的理解都提升了一个层次，不再是那种“知道一点点”的感觉，而是有了一种更深刻的洞察力，能够理解那些看似奇特但又被实验反复验证的现象背后所蕴含的深刻规律。这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的训练，它教会我如何用更抽象、更普遍的语言去描述自然。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《量子场论导论》这本书的深度和广度都令人惊叹。作者在保持理论核心的严谨性的同时，并没有忽略对相关物理现象的直观描述。我尤其喜欢书中关于“粒子”和“场”之间关系的阐述，它颠覆了我之前对粒子的认知。作者通过对各种量子场论模型的介绍，比如标量场、费米子场和规范场，让我看到了理论的丰富性。对夸克-胶子等离子体的讨论也让我对宇宙大爆炸早期的极端状态有了更直观的理解。书中对量子场论在宇宙学中的应用也进行了介绍，比如对暴胀模型和暗物质的讨论，这让我觉得这本书不仅是一本关于基本粒子理论的教科书，更是一本关于我们理解宇宙本质的科普读物。读完这本书，我感觉自己对宇宙的奥秘有了更深的敬畏，也对人类探索未知世界的勇气和智慧有了更深的赞叹。

评分☆☆☆☆☆

刚翻开《量子场论导论》时，说实话，我有些忐忑。我之前接触的物理学书籍，大多是偏向经典力学或者相对论，那些关于场的概念，尤其是量子的场，总让我觉得遥不可及。但这本书的开篇就做得非常出色，它没有直接抛出艰深的数学公式，而是从一些直观的物理图像入手，比如用弹簧振子模型来类比场在空间中的激发，这种方式一下子就拉近了我与量子场论的距离。随后，作者非常自然地引入了狄拉克方程，并且详细解释了它在描述电子及其反粒子时的重要性。我特别喜欢的是书中对洛伦兹协变性和因果律的讨论，这部分内容让我深刻理解了量子场论是如何与狭义相对论完美结合的，并且这种结合并非强制，而是理论自身发展的必然结果。书中还对相互作用的描述进行了细致的讲解，比如用费曼图来可视化粒子之间的碰撞过程，这种图形化的方式极大地降低了理解难度，并且能够直观地展现不同相互作用的特点。读完这本书，我对“粒子”的本质有了全新的认识，不再是那种“小球”的形象，而是场的量子化的激发，这种转变是非常根本性的。

评分☆☆☆☆☆

《量子场论导论》这本书的写作风格非常独特，它在严谨的数学推导和清晰的物理图像之间找到了一个绝佳的平衡点。我最欣赏的是作者在讲解量子场论的基本原理时，总是会回溯到一些更基础的物理概念，然后逐步引申，让读者能够清晰地看到理论是如何一步步建立起来的。例如，在介绍量子场算符时，作者并没有直接给出定义，而是先从经典场论出发，然后引入量子化过程，解释算符是如何取代经典场量，并成为描述量子态的工具。书中对真空的概念也进行了深入的探讨，这部分内容让我对“什么都不是”的状态有了更深刻的理解，它并非真正的虚无，而是充满了量子涨落的活跃场所。此外，作者在讲解散射振幅和重整化等复杂概念时，也采用了非常巧妙的方法，比如通过引入“重整化群”的概念，来处理理论中出现的无穷大问题，这让我觉得理论的逻辑非常自洽和强大。

评分☆☆☆☆☆

这本《量子场论导论》给我带来的冲击是颠覆性的。我一直以为量子场论只是物理学家们研究粒子碰撞的高深理论，和我的日常生活没有什么关系。然而，这本书让我看到了量子场论的普遍性和基础性。作者在书中花了相当大的篇幅讲解量子场论是如何应用于描述基本相互作用的，比如电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。我尤其对QCD（量子色动力学）的讲解印象深刻，它解释了质子和中子内部夸克的行为，以及它们之间强烈的相互作用。书中对对称性破缺的讨论也让我受益匪浅，它解释了为什么一些基本粒子的质量如此不同，以及希格斯机制是如何工作的。我之前对这些概念只是有所耳闻，但这本书让我得以窥见其精妙的理论构建。作者在书中还穿插了一些前沿的研究方向，比如对量子场论在凝聚态物理中的应用，这让我意识到，量子场论的影响力远远超出了粒子物理的范畴，它甚至可以帮助我们理解某些材料的奇特性质。

评分☆☆☆☆☆

好书啊，盼着很久了终于买到了。

评分☆☆☆☆☆

书不错，印刷质量不错，包装再好点更好

评分☆☆☆☆☆

好评

评分☆☆☆☆☆

好好好

评分☆☆☆☆☆

书很不错哦

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

不错，速度快。

评分☆☆☆☆☆

挺好的挺好的挺好的挺好的………。。………。。。………………………………。……。……。。………

评分☆☆☆☆☆

中文里面算比较好的了吧