什么是量子场论？

什么是量子场论？

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量子场论是量子力学和经典场论相结合的物理理论，已被广泛的应用于粒子物理学和凝聚态物理学中。量子场论为描述多粒子系统，尤其是包含粒子产生和湮灭过程的系统，提供了有效的描述框架。非相对论性的量子场论主要被应用于凝聚态物理学，比如描述超导性的BCS理论。而相来自对论性的量子场论则是粒子物理学不可或缺的组成部分。自然界目前人类所知的有四种基本相互作用：强作用，电磁相互作用，弱作用，引力。除去引力，另三种相互作用都找到了合适满足特定对称性的量子场论来描述。强作用有量子色动力学（QCD，QuantumChromodynamics)；电磁相互作用有量子电动社生手香力学（QED,QuantumElectr360问答odynamics)，理论框架建立于1920到1950年间，主要的贡献者为保罗·狄拉克，弗拉迪米尔·算广优交选福克，沃尔夫冈·泡利，朝永振一郎，施温格，理查德·费曼和迪森等；弱作用有费米点作用理论。后来弱作用和电据答因参磁相互作用实现了形式上的统一，通过希格斯机制（HiggsMechanism）产生质量，建立了弱电统肥屋承保菜亚逐觉的入样一的量子规范理论，即GWS明陆直单站（Glashow,Weinberg,Salam）模型。量子场论成为现代理论物理学的主流方法和表工具。

所谓“量子场论”的学科是从狭义相样度对论和量子力学的观念的结合而产生的。它和标准（亦即非相对论性）的量子力学的稳争六该械船切成字常据差别在于，任何特殊根留团种类的粒子的数目不必是常数。每一种粒子都有其反粒子（有时，诸如光子，反粒子和原先长了什武边基做粒子是一样的）。一间通器些个有质量的粒子和它的反留粒子可以湮灭而形成能量，并且这样的对子可由能量产生出来。的确，甚至粒子数也不必是确定的；因为不同粒子数的态的搞始班优线性叠加是允许的。最高级的量子候特控治斗展兵保显伤移场论是“量子电动力学”--基本上是电子和光子的理论。该理论的预言具有令人印象深刻的精确性（例如，上一章已提到的电子的磁矩的精确值，参阅177页）。然而，它是一个没有整理好的理论--不是一个完全协调的理论--因为它一开始给出了没有意义的“无限的”答案，必须用称为“重正化”的步骤才能把这些无限消除。并不是所有量子场论都可以用重正化来补救的。即使是可行的话，其计算也是非常困难的。

使用“路径积分”是量子场希非定美抓地翻色王求论的一个受欢迎的方法。它是不仅把不同粒子态降联队一压某（通常的波函数）而且把物思受挥成他乱大鱼设比宁理行为的整个空间--时间历史的量子线性叠加而形成的（参阅费因曼1985年的通俗介绍）。但是，这个方法自身也有附加的无穷大，人们只有引进不同的“数学技巧”才能赋予意义。尽管量子场论勿庸置疑的威力和印象深刻的精确度（在那些理论能完全实现的很少情况），人们仍然觉得，必须有深刻的理解，才能相信它似乎是导向“任何物理实在的图像”。