PHYS6810D / 第 1 章
量子场论的出发点
从谐振子和场激发的图像出发,说明相对论性单粒子量子力学的问题以及转向量子场论的必要性。
1.1 谐振子、场激发与量子场论
Quantum Field Theory: Harmonic Oscillators, Fields, and Particles
以谐振子的真空态和梯算符说明量子激发,再用水波、弹簧网格和电磁波解释场与自由场;引出粒子是场的激发,以及相互作用场的研究目标。
讲义 PDF 页 1, 2, 3 · Srednicki §3, 7 · 7:49
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1.2 量子场论的理论版图
Quantum Field Theory: Theoretical Landscape
从量子力学与狭义相对论的结合出发,概览标量、旋量、矢量与引力场,以及树图、圈图、发散、重整化、有效场论、自发对称性破缺、QED、Yukawa 理论和标准模型之间的关系。
讲义 PDF 页 3, 4 · Srednicki §未标注 · 5:23
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1.3 从薛定谔方程到 Klein–Gordon 方程
From the Schrödinger Equation to the Klein–Gordon Equation
回顾非相对论量子力学,尝试把薛定谔方程相对论化;平方根哈密顿量带来非局域性,平方后得到 Klein–Gordon 方程,但二阶时间导数引发负能量和概率守恒问题。
讲义 PDF 页 5, 6 · Srednicki §1 · 9:35
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1.4 Dirac 方程与负能态海
The Dirac Equation and the Sea of Negative-Energy States
Dirac 将平方根结构转化为矩阵方程,保留一阶时间演化但仍出现负能态;再利用费米子泡利不相容原理介绍 Dirac 海,并指出该图像无法直接用于玻色子。
讲义 PDF 页 6, 7 · Srednicki §1 · 5:14
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1.5 从粒子图像转向场论
From the Particle Picture to Quantum Field Theory
把 Dirac 海重新理解为 Dirac 场及其粒子激发,再从时空与算符不能平等变换的困难,介绍世界线量子化、弦与场变量的另一条路线;总结场论为何自然。
讲义 PDF 页 7 · Srednicki §1 · 6:29