如何進一步自學量子場論及後續課程?

2025-04-13 22:30:18 字數 4339 閱讀 7512

1樓:吳尊是我的

經典場論。例如麥克斯韋的電磁場論)中場量滿足對空間座標和時間的偏微分方程,因此經典場是以連續性為其特徵的。按照量子物理學的原理,微觀客體都具有粒子和波、離散和連續的二象性。

在初等量子力學中對電子的描述是量子性的,通過引進相應於電子座標和動量的算符和它們的對易關係實現了單個電子運動的量子化,但是它對電磁場的描述仍然是經典的。這樣的理論沒有反映電磁場的粒子性,不能容納光子,更不能描述光子的產生和湮沒。因此,初等量子力學雖然很好地說明了原子和分子的結構,卻不能直接處理原子中光的自發輻射和吸收這類十分重要的現象。

電磁場。1927年狄拉克首先提出將電磁場作為乙個具有無窮維自由度的系統進行老伏量子化的方案。電磁場可以按本徵振動模式作傅利葉分解,每種模式具有一定的波矢k,頻率ωk和偏振方式s=1,2、ωk=|k|с。

因此自由電磁場(不存在與其相互作用的電荷和電流)可以看作無窮多個沒有相互作用的諧振子的系統,每個諧振子對應於乙個本徵振動模式。根據量子力學,這個系統具有離散的能級nk,s=0,1,2,…,是非負整數。對基態,所有的 nk,s=0,激發態表現為光子,nk,s是具灶純有波矢k極化s的光子數,啚ωk是每個光子的能量。

還可以證明啚k是光子的動量,極化s對應於光子自旋的取向。按照普遍的粒子和波的二象性觀點,應當可以在同樣的基礎上描述電子。這要求把原先用來描述單個電侍辯攜子的運動的波函式看作電子場並實現其量子化。

與光子不同的是電子服從泡利不相容原理。1928年約旦和維格納提出了符合於這個要求的量子化方案。對於非相對論性多電子系統,他們的方案完全等價於通常的量子力學,在量子力學文獻中被稱為二次量子化。

但是,這個方案可以直接推廣到描述相對論性電子的狄喇克場ψα,1,2,3,4,量子化自由電子場的激發態相應於一些具有不同動量和自旋的電子和正電子,每個狀態最多只能有乙個電子和乙個正電子。下一步是考慮電磁場與電子場的相互作用並把理論推廣到其他的粒子,例如核子和介子。描述電子場和電磁場相互作用的量子場論稱為量子電動力學,它是電磁作用的微觀理論。

2樓:影子

量子場論(quantum field theory, qft),量子場論譽尺森是量子力學和經典場論相結合的物理理論,已被廣泛的應用於粒子物理學和凝聚態物理學中。量子場論為描述多粒子系統,尤其是包含粒子產生和湮滅過程的系統,提供了有效的慶畝描述框架。量子場論的實效理論應用也是與2013年的諾貝爾物理學獎的「希格斯粒子場」的微觀量子粒子的關聯,作為量子場粒子的中介子的媒介粒子「希格斯玻色子」存在和發現。

量子場論包含著希格斯機制(希格斯粒子場)理論。非相對論性的量子場論主要被應用於凝聚態物理學,比如描述超導性的bcs理論。而相對論性的量子場論則是粒子物理學不可或缺的組成部分。

粒子物理標準模型是微觀現象的物理學基本理論,而量子場論是粒子物理的標準模型的數學基礎。標準模型認為一切物質都是由該模型中困拍的基本粒子構成,而這些基本粒子可以用量子場論描述。

量子場論的建立基於經典場論和量子力學。經典場的物理性質可以用一些定義在全空間的量描述〔例如電磁場的性質可以用電場強度和磁場強度或用乙個三維向量勢a(x,t)和乙個標量勢\phi(x,t)描述〕。這些場量是空間座標和時間的函式,它們隨時間的變化描述場的運動。

空間不同點的場量可以看作是互相獨立的動力學變數,因此場是具有連續無窮維自由度的系統。場論是關於場的性質、相互作用和運動規律的理論。量子場論則是在量子力學基礎上建立和發展的場論,即把量子力學原理應用於場,把場看作無窮維自由度的力學系統實現其量子化而建立的理論。

量子場論是粒子物理學的基礎理論,但也被廣泛地應用於核理論和凝聚態理論等近代物理學的其他許多分支。<>

如何自學量子場論

3樓:做傳遞正能量的人

一般當我們提到量子場論,我們是指相對論量子場論。

我第一次上量子場論課是乙個核物理方面的教授,主要用的教材是。

greiner的相對論量子力學+場量子化+量子電動力學。

peskin的量子場論導論。

greiner的書寫得十分詳細,我覺得這是乙個優點也是乙個缺點。

優點是,每次我看peskin上含糊不清地時候,可以翻一下greiner,他一般會有一些解釋。

缺點是,我不認為如此詳細的書籍適合自學,首先這本書寫得不是很有吸引力,加上那麼多細枝末節,所以在毅力和時間的鬥爭中,我相信很少有人能堅持到最後。

greiner的書還有個特點是他的這一套書是乙個完整的體系,顯然,這是乙個優點也是乙個缺點。

特別是當你看著書,老是會時不時地引用一下其他幾本書的結論時。

peskin的書我的感覺是這本書適合乙個仔細研讀過這本書,並對場論框架有自己理解的老師帶領著學生學習,一般不適合自學。

greiner和peskin的書的體系有乙個共同點,就是標量場、旋量場、向量場一起量子化,這方便我們看到不同自旋的場的量子化的差異。

但是揹包上有太多行囊,就難以到達遠方。量子場論裡面有很多必要的數學技巧和細節,比如旋量場的gamma矩陣,向量場的規範處理等等,反而很容易讓我們迷失在這些細節中,而一下子看不到場論整體的框架。

後來我又上了一次量子場論,是乙個資深的粒子物理學教授開的。

用的教材是srednicki的量子場論。

怎麼學自學量子場論及後續課程?

4樓:顓孫訪蘭

其實過十年你就發現寫東西學的快學術成就不一定更高,腦子反應最快的那種,往往學術成就都到不了頂尖水平,做到極致例子就是泡利,朗道這樣的。反而那些不是最聰明但是喜歡盯著一絕銀鬥個問題思考的人到了搏山最高水平。

學物理其實跟金庸**裡練武功很像,要學高深的武功需要有紮實的內功基礎,那就是大量的習題,對物理影象的反覆推敲,然後吸收,最後到你能真**味到先人的偉大和巧妙的時候,才算做好了準備,否則容易急火攻心,走火入魔。不是嚇你,高能理論界奇葩神經病還真是不少。以前我看到身邊有一些本科生看的書比我還多的時候,會把我搞得很焦慮,現在看看感覺也沒什麼,從學術產出上來看這些人遠遠沒有表現出來的那麼厲害,我就按著自己的步子來,多想想有意思的問題,最後也能做出一些有品味的東西出來,也未必會並磨比那些人差。

作為乙個高中生,我覺得學好高中的內容就夠了,牛頓,伽利略,法拉第這些人夠你聊三年的了。<>

學習量子場論的目的是什麼

5樓:大沈他次蘋

第一,按照題主對問題的解釋,題主的問題應該 量子場論是什麼啊,根本不是學習量子場論的目的是棚兄什麼啊!anyway,我還是按照 學習量子場論的目的來答,說說我為什麼要想學量子場論。

第二,本人背景為物理中的nanophotonics,轉ee,還是做旁配nanophotonics,現在想轉quantum photonics. 第三,我學習量子場論的目的:瞭解最新的凝聚態物理前沿。

現在凝聚態物理很火,topological insulator, semimetal等,我想,在學習了量子場論後,會更好的把握住凝運和指聚態物理的這些前沿,為自己的課題提供一種借鑑。

思維訓練,個人覺得,學習這些基礎理論,尤其是很多已經較為成熟的基礎理論,最重要的接受到這些思維訓練。量子場論裡面的物理很複雜,對於那些物理現象的解釋的這套理論,能夠培養我的科學思維。

學習量子場論的目的是什麼?

6樓:網友

量子場論一般指的是一種將狹義相對論,量子力學,以及場的觀念結合起來得到的理論。這種思路的起源,大概可以追溯到狄拉克給他的方程解釋負能問題時用的技巧。目前,量子場論的基本思路已經被絕大多數物理學家承認,並且成為了研究以粒子理論和絃理論,引力和宇宙學等方向為主的所謂「高能理論物理」(廣義,狹義的高能物理僅指粒子物理)的基本語言。

注意,量子場論,是一門語言。它不是乙個具體的理論模型,而是一系列思想方法的集合。量子場論比量子力學更進一步的地方,在於它使用了「量子場」這個概念代替薛丁格,海森堡等人的量子力學中引入的粒子波函式的概念。

量子場具有無窮多自由度,相當於在每乙個空間點,都有乙個局域波函式。粒子則是這個遍佈整個空間的量子場的激發。我簡單說明一下需要無窮自由度的其中乙個原因。

歷史上,推廣薛丁格方程到狹義相對論情形,得到的是克萊因高登方程(標量)或者狄拉克方程(旋量)。如果你仍然認為這些方程解的是波函式,就有些不妥。因為這些方程的平面波解裡能量可以取負值。

這就意味著量子化之後沒有穩定真空(真空是能量最低的狀態。如果能量取負,那麼多粒子態就會導致負能的疊加,從而能量無下界)。好在對於旋量粒子(例如電子),有泡利不相容原理,每個態只能佔據乙個電子。

因此,「所有負能態都被乙個粒子佔據」的狀態就可以被定義為真空,這就是狄拉克對他的方程做的解釋,這樣的真空被稱為狄拉克海。這裡面已經蘊含了量子場論的樸素思想,即隱含了無窮多自由度。但是對於標量粒子,沒有泡利不相容原理,因此能量無下界。

這時候就只能把原本的波函式看成量子場了,這可以完全避免負能問題。<>

7樓:嚮往美好生活人

量子力學是人類未來發展的必經之路!

8樓:網友

解開場,研發物質能。

如何進一步提升我的電腦水平

要捨得你現在的電腦 什麼都弄弄 什麼都試試 不怕壞一般硬體也不容易壞 軟體壞了 就重灌 系統壞了 就試試自己能不能修復 研究什麼地方出錯了 還是病毒?或木馬?有病毒 防毒軟體殺不掉的時候怎麼能手動殺掉?不用怕 系統壞了 定多格了重灌 你天天這麼玩 1年之後你就差不多了 還有就是多來這上邊看看 有不會...

如何進一步提升自我認知,如何提高自我認知能力

自我認知是一個非常複雜而又模糊的概念,因為人的思維很複雜,也在不斷的發生著變化。所以想提升自我認知也挺難,認知自我需要冷靜地思考,認知自我是一種具有高度責任心的反省,需要將勇氣與真誠注入自己的言行中,認清前面的方向。進一步提高自己的自我認知能力,可以從以下這些方面 注意力。有時候需要打破自己的常規,...

如何進一步提高大學課堂的有效性

每個老師每節課的時間相同,但為什麼優秀教師教出來的學生學習能力強,學習成績優,學習習慣好,同時又學得輕鬆愉快,這就涉及到教學有效性的問題.有效 是教學的本質特性,也是當前課程改革的核心思想,更是教育內涵發展的必然要求.教學的有效性是教學的生命,有效的課堂教學應是教師永恆的追求.要提高課堂教學的有效性...