量子多體理論

前言

凝聚態(tài)物質(zhì)(即固體和液體)的量子理論過去主要有兩個主題。第一個主題是能帶理論和微擾理論，它或多或少基于朗道的費米液體理論。第二個主題是朗道對稱破缺理論和重正化群理論。凝聚態(tài)理論是一個非常成功的理論，人們用它了解了幾乎所有形式物質(zhì)的性質(zhì)。第一個主題的一項成果是半導體理論，它奠定了各種電子器件的理論基礎(chǔ)，帶來了當今高科技的飛速發(fā)展。第二個主題也毫不遜色，我們從中了解了物質(zhì)的態(tài)以及各種態(tài)之間的相變，它是支撐液晶顯示、磁材料記錄等技術(shù)的理論基礎(chǔ)。由于凝聚態(tài)理論如此成功，人們開始滋長大功告成的心態(tài)，似乎感覺到凝聚態(tài)理論即將結(jié)束。然而，本書卻試圖呈現(xiàn)出一幅不同的圖像：我們所看到的不過是它剛剛開始，一個全新的世界有待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和探索。人們第一次看到新世界的蛛絲馬跡是由于發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍爾效應(yīng)[Tsui et a，(1982）］，另一次是發(fā)現(xiàn)了高溫超導體［Bednorz and Mueller(1986)】，這兩種現(xiàn)象都完全超出了前面提到的兩個主題的范疇之外。近20年來，在分數(shù)量子霍爾效應(yīng)和高溫超導方面迅速而振奮人心的發(fā)展帶來了許多新的思想和新的概念。我們目睹凝聚態(tài)系統(tǒng)多體理論中一個新的主題正在脫穎而出。對凝聚態(tài)物理來說，這是一個令人激動的時刻。凝聚態(tài)物理的新境界甚至會影響人們對自然界中一些基本問題的認識。正是在這樣的背景下，我寫出了這本書。本書的前半部分介紹了兩個老的主題，它們被稱為傳統(tǒng)凝聚態(tài)理論。。新出現(xiàn)的主題可以稱為現(xiàn)代凝聚態(tài)理論，本書的第二部分帶讀者對其做了一番窺視，它涉及的材料非常新穎，有些不過是數(shù)月之前出現(xiàn)的新結(jié)果，目前這個理論仍然在迅速發(fā)展。讀完本書，我希望讀者的感覺不是完滿，而是渺茫。凝聚態(tài)理論的提出已經(jīng)有100年之久，盡管我們從中受益良多，但對豐富的自然世界仍知之甚少。然而，我希望讀者不是感到失望，而是被不完備的理論所激勵。凝聚態(tài)理論趣味盎然而令人激動的時刻仍在我們的前頭，而不是已在我們的后頭。我還希望讀者獲得這樣一份信心：沒有什么問題不能回答，沒有什么秘密不能破解。盡管世界奧秘無窮，但人們還是掌握了很多曹被認為是深不可測的知識。

內(nèi)容概要

傳統(tǒng)的凝聚態(tài)理論由兩個主題統(tǒng)領(lǐng)。第一個主題是能帶理論和費米液體理論，第二個主題是相和相變的對稱性破缺理論。近來，一個新的主題正嶄露頭角，這第三個主題與分數(shù)化、拓撲／量子序、弦網(wǎng)凝聚有關(guān)，也和新的物質(zhì)態(tài)以及其中顯現(xiàn)的規(guī)范玻色子和費米子相關(guān)。這些在新主題下的新概念甚至會影響人們對光子和電子起源的認識。    本書系統(tǒng)地介紹了新的主題和有關(guān)的新概念，還系統(tǒng)地介紹了凝聚態(tài)理論中現(xiàn)代場論和路徑積分方法。通過一些簡單的系統(tǒng)，本書涵蓋了相當廠泛的物理概念和各種計算方法，旨在幫助學生盡快掌握現(xiàn)代凝聚態(tài)理論的前沿知識。本書還展現(xiàn)了作者的許多新思想。    本書適用于現(xiàn)代理論物理方向的研究生和有關(guān)的教師、科研人員。本書每一章節(jié)后面都有少量習題，有助于讀者理解和掌握本書內(nèi)容。

作者簡介

文小剛，中國科技大學學士(1982)，美國普林斯頓大學博士(1987)。1989年至普林斯頓高等研究所任研究員，1991年到麻省理工學院任教，現(xiàn)任物理系教授，并兼任清華大學高等研究中心“長江學者獎勵計劃”講座教授。2002美國物理學會Fellow。曾榮獲海外華人物理學協(xié)會1994年優(yōu)秀青年科學家獎，1992年斯洛恩獎。主要從事量子霍爾液體、高溫超導體、拓撲序／量子序及新的物質(zhì)態(tài)、基本粒子的起源等方面的研究。建立了分數(shù)量子霍爾效應(yīng)拓撲序理論和邊緣態(tài)理論，預言了雙層量子霍爾體系中的超流／超導現(xiàn)象，提出了研究高溫超導機理的SU(2)規(guī)范場模型和量子序理論。為了推廣朗道關(guān)于相和相變的對稱破缺理論，建立了拓撲序理論和量子序理論，并預言了新的物質(zhì)態(tài)。揭示了拓撲序和量子序的弦網(wǎng)凝聚的本質(zhì)，并用弦網(wǎng)凝聚提出了一個統(tǒng)光和電子的理論。

書籍目錄

第一章  引言  1.1 凝聚態(tài)物理與高能物理.  1.2 “基本”粒子的起源和物理定律之“美”的起源.  1.3 凝聚態(tài)物理的兩塊基石  1.4 拓撲序與量子序  1.5 光和費米子的起源  1.6 新穎比正確更重要  1.7 評論：基本粒子概念的演變第二章  單粒子系統(tǒng)與路徑積分  2.1 半經(jīng)典圖像和路徑積分    2.1.1 粒子的傳播函數(shù)    2.1.2 傳播函數(shù)的路徑積分表示    2.1.3 配分函數(shù)的路徑積分表示    2.1.4 計算路徑積分  2.2 線性響應(yīng)和關(guān)聯(lián)函數(shù)    2.2.1 線性響應(yīng)和關(guān)聯(lián)函數(shù)    2.2.2 有效理論    2.2.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)之間的關(guān)系  2.3 量子自旋的路徑積分公式和貝里相  2.4 路徑積分公式的應(yīng)用    2.4.1 透過勢壘的隧穿    2.4.2 亞穩(wěn)態(tài)的命運    2.4.3 摩擦的量子理論    2.4.4 RCL電路的量子理論    2.4.5 耗散與漲落之間的關(guān)系第三章  相互作用的玻色子系統(tǒng)  3.1 自由玻色子系統(tǒng)和二次量子化  3.2 超流體的平均場理論  3.3 相互作用玻色子系統(tǒng)的路徑積分方法    3.3.1 相互作用玻色子系統(tǒng)的路徑積分表示    3.3.2 相變和白發(fā)對稱破缺    3.3.3 低能集體激發(fā)和低能有效理論    3.3.4 波也是粒子    3.3.5 超流體的玩具宇宙    3.3.6 自發(fā)對稱破缺和無能隙激發(fā)    3.3.7 對有限系統(tǒng)中的自發(fā)對稱破缺的理解    3.3.8 低維超流相    3.3.9 有限溫度的超流相    3.3.10 Kosterlitz—Thou：less相變    3.3.11 不可忽微擾與可忽微擾    3.3.12 重正化群    3.3.13 在量子玻色子超流體中的零溫度KT相變  3.4 超流性和超導性    3.4.1 與規(guī)范場耦合和守恒電流    3.4.2 電流關(guān)聯(lián)函數(shù)和電磁場響應(yīng)    3.4.3 超流性與有限溫度效應(yīng)    3.4.4 隧穿和約瑟芬效應(yīng)    3.4.5  AnderSOIl—Higgs機制和在有限溫度的自由能  3.5 熱勢的微擾計算第四章  自由費米系統(tǒng)  4.1 多費米系統(tǒng)    4.1.1 什么是費米子?    4.1.2 馬約拉納(Majorana)費米    4.1.3 躍遷算符的統(tǒng)計代數(shù)  4.2 自由費米子格林函數(shù)    4.2.1 時序關(guān)聯(lián)函數(shù)    4.2.2 等空間格林函數(shù)和隧穿    4.2.3 費米子譜函數(shù)    4.2.4 等時格林函數(shù)和費米面的形狀  4.3 二體關(guān)聯(lián)函數(shù)和線性響應(yīng)……第五章  相互作用費米系統(tǒng)第六章  量子規(guī)范理論第七章  量子霍爾態(tài)理論第八章  超越朗道理論的拓撲序和量子序第九章  自旋液體的平均場理論和量子序第十章  弦網(wǎng)凝聚——光與費米子的起源參考文獻索引

章節(jié)摘錄

插圖：

編輯推薦

《量子多體理論:從聲子的起源到光子和電子的起源》適用于現(xiàn)代理論物理方向的研究生和有關(guān)的教師、科研人員。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    量子多體理論 PDF格式下載

---