固體量子場論 史俊傑,劉自信,劉玉芳 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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史俊傑，劉自信，劉玉芳 著

圖書標籤:

• 量子場論
• 固體物理
• 史俊傑
• 劉自信
• 劉玉芳
• 科學齣版社
• 凝聚態物理
• 量子力學
• 物理學
• 學術著作

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030438294

商品編碼：26693074159

包裝：平裝

齣版時間：2015-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	固體量子場論	作者	史俊傑,劉自信,劉玉芳
定價	158.0元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030438294	齣版日期	2015-03-01
字數	570000	頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

《固體量子場論》係統介紹瞭應用於固體物理的量子場論的一些基本概念和主要理論工具. 其中包括場的量子化、格林函數、費曼圖技術、重整化群、規範理論等.特彆是介紹瞭場論中的一些計算技術及其在固體物理中的重要應用. 包括圖形微擾論、運動方程方法、響應函數的計算、電荷輸運、自鏇輸運、量子霍爾體係、拓撲絕緣體以及利用動力學平均場論(及其拓廣)來作電子結構計算等.

作者簡介

目錄

編輯推薦

《固體量子場論》可供物理係高年級本科生、研究生和從事固體物理、材料物理、理論物理研究的科研工作者使用.

文摘

章粒子、準粒子和量子場 　　節引論 　　量子場論能夠以一種粒子與波動的統一觀點來看待各種“粒子”(包括光子等)，首先可以把粒子與某種經典的（即未量子化的)“場”相聯係.例如，與非相對論性粒子相聯係的場是滿足薛定諤方程的場，與相對論性粒子相對應的場滿足相對性場方程（其形式視粒子自鏇而定).其中與自鏇為1的光子相對應的是滿足麥剋斯韋(Maxwell)方程的電磁場.對這些經典場進行量子化，就能得到相應的量子場. 　　量子場論是場的量子理論，它把粒子看成場的量子（例如，光子就被看成電磁場的量子)，從而建立起粒子與場的對應.粒子的性質以及粒子間的相互作用可由場的性質以及場之間的相互作用來反映.也就是說量子場論可以描述粒子的性質以及粒子之間的相互作用（粒子的産生、消滅和相互轉變等). 　　這樣，量子場論成為瞭基本粒子物理重要的解析工具.然而量子場論的應用絕不僅限於此.那些具有“粒子”行為的對象，如凝聚態物理中的“準粒子”(元激發，其行為類似於在介質中運動並具有一定能量動量的粒子，如聲子（plionon)等)，也可以用場論方法來研究.在量子場論的自身發展過程中，逐漸顯示齣它有許多適閤於對量子多粒子係統中的現象作分析的特點.這始於福剋（Fock)錶象理論，它使得量子場論能夠為那些狀態能由一組數列來分類的量子體係提供恰當的語言.量子場論還給我們提供瞭一些精美的工具，它們是如此強有力，使得場論方法具有巨大的普適性.例如，我們可以從統一的觀點和方法去研究：從誇剋、粒子到準粒子的行為，從磁性金屬中的相變到早期宇宙中的相變，從量子體係到某些經典體係以及某些宏觀與微觀客體共存的體係等.人們也找到瞭量子場論與統計力學之間的密切聯係：一個D維體係的量子場論能夠錶述成一個D+1維體係的統計力學的理論.今天量子場論方法已被廣泛應用於包括固體物理在內的多門學科中. 　　至於對經典波動場進龍子化的方法，主要有正則量子化途徑(或稱算符途徑)和路徑積分量子化途徑（或稱泛函積分途徑).我們在本章將以非相對論性粒子體係為例來說明正則量子化途徑的基本思想和方法，並在第七章中介紹路徑積分量子化途徑 　　下麵將采用如下約定：設場所處的空間為d維，時空中任意點的坐標矢量x的（逆變）分量為，其中，希臘字母指標0，1， ，d，而反映空間分量的指標將用拉丁字母錶示， 　　.通常不加特彆指齣時， 　　3.d+1維Minkowshi時空的度規張量為如下對角矩陣：=diag(l，-1， .，-1).這樣可通過度規叫及其逆矩陣來實現時空指標的升降.例如，坐標矢量x的(協變）分量等（其中重復指標S動求和另外，我們在不加說明時總采用自然單位製： 　　第二節經典場的正則量子化方法 　　一、經典場的拉格朗日形式 　　體係的拉格朗日函數（簡稱拉氏函數）m=t-v是提取該體係物理信息的基本理論工具（T，y分彆為體係的動能和勢能)，例如，通常我們能從拉氏函數求齣體係的運動方程.對於經典場這種體係，拉氏函數可以藉助於拉氏密度來錶達為L(t)=J ddxC.設拉氏密度L是場量=ipa(x)(有時簡記為及其導數 　　的函數.其中，下標a=1，2， ，71，它可以錶不不同場量或者同一個場量的不同分量.由作用量原理可導齣如下場的運動方程（拉氏方程）其中，重復的時空指標自動求和（愛因斯坦求和規約). 　　二、經典場的哈密頓形式 　　將場量9a{x)視為正則坐標，定義和它共軛的正則動量為 　　其中，我們目前僅考慮na(x)+0(即無約束）的情形這種情形 　　下，可以通過勒讓德變換引入如下的場的哈密頓密度(簡稱哈氏密度）H(參見附錄式（1B.7)): 　　而場的（總）哈密頓為從拉氏運動方程(1.2.1)以及式（1.2.2)和式（1.2.3)可以得齣場的運動方程（哈密頓正則運動方程).注意在式（1.2.3)中必須把W和仏理解成和的函數.由該式可得 　　其中，重復指標自動求和.因 　　其中，第二等式利用瞭拉氏方程.又因有 　　三、經典場的正則量子化 　　經過量子化，經典場量就會成為算符（用符號A標記).在無約束的情形，經典場的正則量子化方法如下. 　　(1)對正則變量（即正則坐標和正則動量）施加如下等時量子化關係： 　　其中，有下標-號的對易子用於玻色子場;有+號的反對易子用於費米子場;若無正負下標，均理解成對易子.此外，費米子場總是和玻色子場對易.場量和它共軛的動量之間的非零關係式錶明它們現在已經是算符：場算符，即量子場.此時作為場量的函數的任何量（如場的哈氏密度及總哈密頓）也是算符. 　　(2)量子場滿足如下的海森伯運動方程： 　　是場的總哈密頓.方程組(1.2.8)不是彆的，正是場的正則運動方程的算符形式.雖然無論對玻色子場或是費米子場，方程組(1.2.8)均成立，但我們僅在玻色子場情形下來驗證此結論： 　　上述推導中，我們利用瞭公式 　　其中，入s都與對易 　　顯然式（1.2.10)和式（1.2.11)正是式（1.2.5)和式（1.2.6)對應的量子化（算符)形式. 　　第三節非相對論性粒子體係的場論描述 　　一、薛定擇場方程 　　量子力學（QM)中一個三維空間中的非相對論性粒子滿足薛定諤方程(簡稱S-方程).設電子處於外勢場yfe)中，則有 　　為簡單我們暫未計及自鏇指標.其中，波函數代錶t時刻在2處齣現這個粒子的概率幅.假設我們能求解相應的能量本徵方程： 　　這至少對於某些特定的勢函數能做到，我們把本徵函數Ml)或它對應的含時波函數稱為S-方程的模解。 　　例如，對於自由粒子（VU)=0)，有正交歸一的本徵函數解： 　　其中，V是箱歸一化體積，並且由於此時它也是動量本徵函數，故下標A可改用p來錶示.粒子動量滿足關係式： 　　進而也可以得到S-方程的含時波函數： 　　如果不采用箱歸一化而采用連續歸一化，則應將1/y/V換成1/v^rF- 　　上述量子力學的S-方程是一個單粒子方程，它既不能描述多個粒子，更不能描述粒子的産生和消滅.但從量子場論的觀點來看，我們可以將槐治理解成一種“波動場'薛定諤方程(1.3.1)被視為該波動場的場方程，把這種場量子化後，粒子將作為場的量子而齣現.這就像麥剋斯韋波動方程被視為電磁場的場方程，量子化後場的量子就是光子那樣. 　　二、薛定諤場方程的量子化 　　易驗證方程(1.3.1)是能由如下拉氏密度導齣的拉氏方程： 　　定義和正則坐標i>{x)共軛的正則動量為 　　場的哈氏密度H為 　　為瞭把經典場量子化，我們可以對正則變量施加如下等時量子化關係： 　　量子化後的場算符奴x)滿足的是海森伯運動方程： 　　其中，H是場被量子化（二次量子化）後的哈密頓_利用式（1.3.8)和式（1.3.11)可以驗證這個海森伯運動方程正是算符形式的薛定諤方程，它和式（1.3.1)有相同的形式，區彆在於此時場量不是經典場而是算符形式的量子場，即我們已將經典的薛定諤方程進行瞭量子化。 　　顯然場算符可以寫成為S-方程的模解的疊加： 　　其中注意：aA與無關.取式（1.3.12)的厄米共輾，有 　　場方程和場算符還常用另一種等價的錶述形式：將本徵方程 　　視為場算符滿足的場方程.將場算符按模解展開可得

序言

廣袤宇宙中的微觀之舞：非傳統場論探索 圖書名稱： 廣袤宇宙中的微觀之舞：非傳統場論探索 作者： 張宏，李明遠，王曉華 齣版社： 時代科學文獻齣版社 頁數： 約 780 頁 裝幀： 精裝 定價： 198.00 元 --- 內容提要 本書深入剖析瞭二十世紀後半葉以來，物理學界在場論領域進行的前沿和非傳統探索。它旨在為高年級本科生、研究生以及緻力於理論物理研究的科研人員，提供一個係統且富有洞察力的視角，去理解那些挑戰經典量子場論（QFT）框架的理論結構和概念。本書的重點在於對非微擾效應、拓撲場論、有效場論的非標準構造以及信息論在場論中的應用的細緻梳理和深入探討，避開瞭標準模型中常見的微擾計算方法，轉而聚焦於那些在強耦閤區域或特殊幾何背景下展現齣獨特物理性的理論範式。 全書結構嚴謹，從基礎概念的重新審視開始，逐步深入到高度抽象的數學工具和物理圖像的構建。它並非對現有主流理論的簡單復述，而是一次對“可能存在”的理論可能性的係統性考察。 章節結構與核心內容詳述 第一部分：重訪基礎與概念的拓撲轉嚮 (The Topological Turn) 第一章：經典場論的局限與新視角 (Limits of Classical Field Theory and New Perspectives) 本章迴顧瞭經典場論處理量子效應時的內在矛盾，特彆是當描述體係的自由度趨於無窮大或耦閤常數不再微小時所麵臨的挑戰。重點討論瞭非綫性薛定諤方程的穩定性和孤子解，並引入瞭費曼路徑積分的幾何解釋，強調路徑積分中相空間測度而非哈密頓量的核心地位。 第二章：拓撲場論基礎 (Foundations of Topological Field Theories) 深入探討瞭 Witten 的拓撲量子場論 (TQFT) 的數學基礎。詳細闡述瞭流形、縴維叢和 Chern-Simons 理論在構建不依賴於度規的場論中的作用。講解瞭如何通過同調論和 K 理論來理解關聯函數，以及 Floer 同調 在量子引力背景下的初步應用設想。本章強調瞭 TQFT 作為連接低維拓撲學和高維量子物理的橋梁作用。 第三章：同調與量子化：從規範場到形變 (Cohomology and Quantization: From Gauge Fields to Deformations) 本章將規範場論的經典約束（如 Beht’Soler 約束）與代數拓撲中的上同調理論相結閤。分析瞭 BRST 規範化 的代數結構，並探討瞭如何通過規範群的擴張和形變來引入新的物理自由度，例如在 Chern-Simons 理論中，動量空間結構如何被拓撲約束重塑。 第二部分：強耦閤與有效理論的非標準構造 (Strong Coupling and Non-Standard Effective Theories) 第四章：非微擾方法：世界綫與反嚮重整化 (Non-Perturbative Methods: Worldlines and Inverse Renormalization) 本章摒棄瞭傳統的微擾展開，轉而探討幾種重要的非微擾工具。詳細介紹瞭世界綫微擾理論 (Worldline Perturbation Theory) 如何將量子修正轉化為路徑積分中對經典軌跡的修正，特彆適用於電磁場與規範場的耦閤。隨後，引入瞭反嚮重整化 (Inverse Renormalization) 的概念，即從低能有效理論齣發，推導齣高能理論可能存在的結構特徵，而不是傳統上的從高能到低能的“跑動”。 第五章：非 Abel 規範理論中的磁單極與疇壁 (Magnetic Monopoles and Domain Walls in Non-Abelian Gauge Theories) 聚焦於規範場論中的拓撲缺陷。詳細分析瞭 't Hooft-Polyakov 單極 的經典構型和量子性質，尤其關注其質量的起源和電荷的量化問題。同時，深入討論瞭 疇壁 (Domain Walls) 在對稱性自發破缺時的齣現，以及它們如何影響真空結構和低能激發。 第六章：AdS/CFT 對應及其非標準推論 (AdS/CFT Correspondence and Its Non-Standard Inferences) 在介紹 AdS/CFT 的基本對偶後，本章更側重於從該對應中推導齣的非傳統結論。探討瞭 全息熵 (Holographic Entanglement Entropy) 的計算方法，並討論瞭如何利用邊界 CFT 的共形不變性來推斷引力理論中關於蟲洞和黑洞動力學的非微擾信息。重點關注瞭邊界場的動力學約束如何“塑造”體內的時空幾何。 第三部分：場論與信息、幾何的深層交織 (Intertwining Fields, Information, and Geometry) 第七章：信息論在場論中的角色：糾纏與重整化群 (The Role of Information Theory: Entanglement and Renormalization Group) 本章將信息論的核心概念——量子糾纏熵 (Entanglement Entropy)——作為衡量場論中自由度約化的關鍵指標。詳細闡述瞭 多尺度糾纏 (Multi-scale Entanglement Renormalization Ansatz, MERA) 的構造原理，並展示瞭 MERA 如何提供一種超越傳統 $eta$-函數定義的重整化群流的新視角，特彆是對於格點模型和量子多體係統的應用。 第八章：非交換幾何與非通勤場論 (Non-Commutative Geometry and Non-Commutative Field Theory) 探索瞭在基本長度尺度上，坐標之間可能存在非對易關係的情形。介紹瞭 Seiberg-Witten 映射，分析瞭非對易參數 $ heta^{mu u}$ 如何影響電磁場和規範場的動力學，特彆是導緻磁通量量化和星形乘積的齣現。討論瞭這種框架下量子效應的紫外發散如何被“平滑化”處理。 第九章：重力理論的場論化：張量網絡與量子信息 (Field-Theoretic Approaches to Gravity: Tensor Networks and Quantum Information) 本書的總結性章節，探討瞭如何利用張量網絡 (Tensor Networks) 來模擬復雜的量子場態，並將其與量子引力聯係起來。闡述瞭 ER=EPR 猜想 的信息論基礎，即空間幾何的結構（蟲洞）可能源於量子糾纏的結構。分析瞭利用量子信息理論來構建和求解動力學量子引力模型的最新嘗試，強調瞭信息的齣現而非時空優先的理念。 本書特色 1. 聚焦非微擾領域： 本書刻意避開瞭標準教科書對微擾計算的過度依賴，將重點放在瞭強耦閤、拓撲結構和幾何約束的物理上，為讀者提供瞭理解“復雜物理”的工具箱。 2. 跨學科深度融閤： 大量內容穿插瞭代數拓撲、微分幾何、信息論和復雜係統理論的最新成果，展示瞭現代理論物理的廣闊視野。 3. 嚴格的數學推導： 書中對關鍵概念的引入都伴隨著詳盡的數學論證，尤其是在 TQFT 和非交換幾何部分，確保瞭物理圖像的嚴謹性。 本書不僅是知識的傳授，更是一次對當前理論物理前沿挑戰的深刻反思與探索，適閤緻力於突破現有理論框架的進階學習者。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的是它對前沿課題的觸及程度。很多經典教材在講完規範場論的基本框架後，就戛然而止，留給讀者一個巨大的知識斷層。然而，史、劉二位先生卻勇敢地深入到瞭疇變理論（Effective Field Theories）和圈圖計算的精妙之處。他們對Goldstone玻色子和希格斯機製的討論，不僅僅停留在教科書的錶麵定義上，而是深入挖掘瞭其背後的對稱性破缺的動態過程，這對於希望從事理論物理研究的人來說，簡直是如飢似渴的養分。我特彆喜歡其中對計算技巧的講解，比如如何巧妙地選擇閤適的積分路徑以簡化計算，這些都是在實際科研中摸爬滾打纔能總結齣來的“小竅門”，卻被如此係統地呈現在瞭書裏。這感覺就像得到瞭一位經驗豐富的前輩的親筆筆記，裏麵充滿瞭隻有在無數次失敗的嘗試後纔能提煉齣的智慧結晶，讓人在閱讀時，總有一種“茅塞頓開”的快感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透露著一股深邃與嚴謹，那種帶著微微磨砂質感的深藍底色，配上銀白色的宋體印刷書名，讓人一眼就能感受到這不是一本輕鬆的讀物。我抱著一種既期待又有些敬畏的心情翻開瞭扉頁，裏麵的排版清晰得令人贊嘆，每一頁的留白都恰到好處，即便公式復雜得讓人頭皮發麻，也能保持閱讀的流暢性。作者們顯然在細節上下足瞭功夫，不是那種粗製濫造的教材可以比擬的。特彆是初識量子場論的那些基本概念，他們沒有直接扔齣晦澀的定義，而是像一位經驗豐富的老教授，循循善誘地從經典場論的視角過渡過來，讓人感覺每一步推導都水到渠成，自然而然。這種講解方式極大地降低瞭初學者的畏懼感，它不像某些同行書籍那樣，上來就用一堆矩陣和符號把你打濛圈，而是真正地在“教”你思考物理，而不是僅僅“展示”數學。我尤其欣賞其中對對稱性在量子場論中核心地位的強調，那種對規範不變性深刻的剖析，簡直是點石成金之筆，讓我對標準模型的構建邏輯有瞭更深層次的領悟，遠超我之前閱讀的其他教材所能提供的深度。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的難度麯綫是相當陡峭的，它絕不是一本可以用來咖啡伴侶的輕鬆讀物。它要求讀者具備紮實的經典力學、電動力學以及量子力學的基礎，特彆是對群論的初步認識，否則閱讀體驗會非常糟糕。它更像是一部“武功秘籍”，需要循序漸進、反復研習纔能領悟其精髓。但是，正因為它的高門檻，使得每一個能夠堅持讀完它的人，其對固體量子場論的理解都會達到一個非常紮實的層次。它不僅僅是知識的堆砌，更是一種思維方式的訓練。作者在每章末尾設置的那些富有啓發性的習題，更是精妙絕倫，它們往往不是簡單的計算題，而是引導你去思考理論的邊界和潛在的哲學含義。我花瞭很長時間纔啃完其中的一部分，但每攻剋一個難點，都感覺自己的物理直覺得到瞭極大的磨礪和提升，這種自我挑戰帶來的滿足感，是其他普通讀物無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和印刷質量來看，這本由科學齣版社齣品的書籍，體現瞭國內頂級學術齣版的最高水準。紙張的厚度、油墨的細膩程度，都使得在長時間麵對密集的數學符號和圖錶時，眼睛的疲勞感也相對較低。我個人非常注重工具書的物理載體體驗，因為好的載體會讓你更願意拿起它進行深入閱讀。這本書的索引係統做得非常完善，當你迴顧某個特定的定義或定理時，可以迅速定位，這在查閱資料時極為方便，顯示瞭編者對讀者使用習慣的深刻理解。盡管內容本身是極其抽象的，但外在形式的精緻與專業，構成瞭一種強烈的暗示——你正在接觸的是經過時間檢驗、值得信賴的知識體係。它不僅僅是一本教材，更像是一件值得長期珍藏和參考的學術工具，其價值隨著時間的推移隻會愈發凸顯。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛開始翻閱的時候，我差點被其中對高階微擾論的論述給勸退瞭。那一係列復雜的費曼圖和正則化重整化過程，簡直是數學迷宮的巔峰之作。但奇怪的是，當我耐下心來，跟著書中的邏輯一步一步梳理時，那些原本看似天書的積分和發散項，竟然開始有瞭清晰的物理圖像。作者們似乎掌握瞭一種魔力，能將抽象的數學操作與具體的物理現象緊密地聯係起來。他們沒有迴避量子場論中最棘手的問題，比如紫外發散，而是坦誠地展現瞭如何通過重整化群的思想來處理它們，這纔是真正科學的嚴謹態度。我感覺自己仿佛站在一個巨大的工程現場，看著那些精密復雜的機械是如何一步步搭建起來的，每一步的焊接、擰緊螺絲，都有其不可替代的意義。讀完這部分內容，我不再是簡單地記住公式，而是開始理解為什麼這些數學技巧是“必須”存在的，而不是“可以”選擇的。這種從“怎麼做”到“為什麼這麼做”的升華，是衡量一本優秀專業書籍的關鍵指標，而這本教材無疑做到瞭。