量子场论读书计划

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Chap. I.4 - Chap 1.8 (2008-11-29)


Outlines

力的起源

交换粒子,传递相互作用
 粒子自旋 相互作用   
 0  吸引   唯象的核力 
 1  排斥  电磁力
 2  吸引  线性化的引力
模型:自由场 + 源
计算思路:先把场积掉,得 W(J),利用 Z = exp ( i W ) = exp ( -i E T ) 计算能量 E
要点:吸引或排斥取决于 W(J) 的符号
(注:W(J) 正比于 J1 J2 ,因此改变其中一个源的符号,吸引将变为排斥,或反之)

平方反比律

两种版本的解释:
1. 量纲分析:旋转对称性导致 k2 出现在传播子中,完成对动量空间的积分,不同维度下给出不同的力律
   势能 力 
 3D  r-1  r-2
 2D  ln (r)  r-1
 1D  r  1
 
2. 源和通量的关系:通量从不同的维度流出,给出不同的力律。
.

讨论:小的卷曲维度和微观世界的引力。
 

费曼图

微扰展开的两种方案

1. Schwinger 方案:做替换:场 →  对源的泛函微分,利用泛函微分公式[1]连接顶角。
2. Wick 方案:直接展开,利用 Wick 缩并连接顶角。
共同点:最终都对 lambda 和 J 完全展开了,每一项可以用若干个费曼图表示。

费曼规则

1. 线:传播子
2. 顶角:相互作用(同时施加动量守恒)
3. 对称因子的计算
4. 积分遍及内线动量
5. 截除外脚
6. 整体动量守恒

虚粒子

脱离质壳,幅度衰减,penalty for not being real.

连接图和完全图

Z[J] = sum of 完全图,
W[J] = sum of 连接图,
Z[J] = exp ( i W[J] ) .

Z[J]是一种指数生成泛函。Z[J]可视作对  作无穷维 Fourier 变换。

          量子力学              统计力学
指数函数的 Fourier 变换  指数函数的 Laplace 变换
          量子力学              经典力学
 传播子的   Fourier 变换 主函数的    Legendre变换
          统计力学              热力学
配分函数的 Laplace 变换 热力学函数的 Legendre变换

[?]配分函数的Laplace 变换即热力学极限下系综间的等价,微正则系综配分函数为Omega[X,E,N]=exp(S/k)
讨论:熵和作用量都出现在了 partition function 的指数位置,这是否暗示实时和虚时的某些联系?
 

正则量子化

弹簧床类比:在能动量表象下,场是无穷多谐振子的集合,每个振子代表场的一种模式。
谐振子的正则量子化 → 场的正则量子化
(1) 场的量子涨落:场也是测不准的。场的各种模式,即使在基态下,也有零点涨落(真空涨落)。
(2) 场的量子化:场被理解成力学量,用算符标记(正则量子化),场的观测值被理解为场算符在场波函数下的平均测值。
(3) 场的波函数:场的波函数是场的泛函  ,取模平方后表示给定的某种模式的场的出现几率。
(4) 场的激发:自由场的激发是每个模式的独立激发。
(5) 玻色子的出现:玻色子作为标量场的元激发,代表一团能量,因此具有全同不可区分性,并满足交换对称性。
 

Casimir效应

真空能量 = sum of 场的零点能 = 无穷大!
无穷大减无穷大,真空能量的重整化。
(两个函数在某点附近奇异部分相同,求其解析延拓意义下的差值。)


Discussions

线性化引力场

传播子的形式比较复杂。
 
关于引力的一些讨论:
理解引力的线性化,Lagrangain = 裸引力的动力学 + 引力场与能动张量场的相互作用 = 曲率 × sqrt(det(度规))
引力子本身带有能动张量。自相互作用带来的非线性修正自动包含在爱因斯坦张量里。
这是否给我们带来一点处理自相互作用问题的启示?
 
 

Projects

总结对称因子的计算法则

参考Wikipedia[2]

References and Links

[1] 泛函微分公式:δJ(x) / δJ(y) = δ(x - y).