學習量子場論的目的

2021-08-20 21:38:23 字數 1142 閱讀 7191

牛頓力學

先從牛頓力學講起,牛頓力學的基本研究物件是粒子,受到力的作用運動

如果我們用拉格朗日力學,我們可以將力的概念變成勢能的概念,粒子運動受到的力是根據最小作用量原理對勢能取梯度,比如粒子的拋物運動可以等價為粒子在重力場的運動

但是在這裡勢能(場)的引入似乎只是乙個數學變換,將同乙個問題用不同的語言描述

電動力學

在電動力學裡面,場不再是乙個數學變換後的產物,而是研究物件本身,電場和磁場本身就是場。而當我們描述場的運動時,我們描述的是電磁波

量子力學

量子力學在概念上的革命性突破就是波粒二象性,我們以前以為物質是由更小的粒子組成,但我們現在知道物質既有粒子性(波包),也有波動性(物質波)

既然場論既可以描述粒子(拉格朗日力學),又可以描述波動(電動力學),所以對於量子力學而言,量子場論是乙個最自然的語言

但是如果我們只考慮單粒子的量子力學,用量子場論有點殺雞用牛刀,所以我們一般把問題簡化為求解薛丁格方程,就像我們解牛頓方程那樣

量子場論/統計場論

當我們處理多粒子系統時,求解多體薛丁格方程變成乙個不可能的任務,這個時候就得用牛刀了。經典的電磁場,我們可以看做在空間每一點都有乙個諧振子在振動,到了量子場,空間每一點也是如此,只是在量子場論裡,這個諧振子既可以看成振動(波動),也可以看成粒子

比如量子電動力學裡面的光子也是光波(電磁波)

場論最基本的作用是處理相互作用體系

比如固體裡有能帶理論,其實就是個單粒子理論,引入相互作用後,能帶理論的影象會失效,但是場論在相互作用趨於零的時候可以完全重複能帶理論

現在比較火的拓撲絕緣體,都是基於拓撲能帶理論,但如果引入相互作用,我們必須用拓撲場論,不過如果相互作用比較小,拓撲能帶理論還是低能有效的

所以和相互作用有關的多體現象必須用場論來描述,比如相變

場論對我而言就是個低能有效理論,也就是如何對小尺度的物理做「平均」,得到大尺度的物理,與實驗測量結果比較

所以所有場論的問題都源於我們取了不恰當的微觀平均(粗粒化),比如紫外發散,為了解決這類問題,我們可以慢慢做粗粒化,不要一部到位,而這就是拯救場論的重整化群理論

場論可以容納更豐富的幾何代數拓撲結構

引入規範場(電磁場,楊—公尺爾斯場),有規範場論

引入共形對稱性/超對稱,有共形/超對稱場論

引入拓撲(berry phase),有拓撲場論

量子場論中的狹義相對論 度規等

狹義相對論見 就學格里菲斯書!因為和量子場論完全銜接 洛倫茲變換的另外兩種推導見 吉林大學力學書或mooc 華中師範電動力學書 我以前學力學時筆記本中狹義相對論中推導洛倫茲變換的過程是錯的,筆記本中其他內容我也寫得很不好,可能有錯誤,還是不學,就學格里菲斯書 度規等 格里菲斯電動力學 現代量子力學導...

論學習的目的

我們讀書,為的是什麼?為的就是學會自己不會的東西 我們考試為的是什麼?為的是通過考試,獲得我們沒有的文憑或其他 我們為什麼要工作?為的是能賺到錢 我們為什麼要去旅行?為的是體驗我們不曾有的感受 我們為什麼要研究科學?為的是能了解世界的運轉原理 以上原因因人而異 我們人類的一切行為都是好奇心加上目的鍛...

關於學習目的的討論

嗯,說點我的看法吧。一家之言哈,不一定準確,歡迎拍磚。我想,我們上學的初衷,經過了這麼多年,可能不管是家長,還是孩子,都搞忘了。乙個孩子大了,要上學,為什麼,大家都要上。上學了,要努力學習好,為什麼,學習差要留級,沒面子。高中了,要上大學,不上大學怎麼活哦。大學了,要好好學,不好好學,出來找不到好工...