格点量子色动力学导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘川 著

图书标签:

• 量子色动力学
• 格点QCD
• 粒子物理
• 理论物理
• 强相互作用
• 非微扰方法
• 计算物理
• 场论
• 夸克胶子等离子体
• 数值模拟

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301284841

版次：1

商品编码：12165705

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：188

字数：236000

编辑推荐

　　量子色动力学是刻画强相互作用的理论，是粒子物理标准模型的主要构成部分，是当代物理学的基础理论之一。格点方法是目前难得的系统处理量子色动力学的非微扰方法，并随着理论研究和计算机技术的进步产生出越来越多的成果。
　　《格点量子色动力学导论》由国内格点场论界代表人物之一——北京大学刘川老师编著，是刘老师多年科研和教学经验的总结，讲解系统而简明。值得一提的是，本书除了对格点方法的介绍，同时也提供了对于量子场论、粒子物理的深入探讨。本书无疑是格点场论领域研究生和青年学者的必备读物，同时也值得粒子物理、量子场论领域的科研人员和研究生作为参考。

内容简介

　　《格点量子色动力学导论》拟分为两部分：d一部分属于基础知识；第二部分则属于更为深入的课题。d一部分从路径积分量子化的表述开始，首先介绍格点标量场的理论。随后，以格点标量场为例，简要介绍了Wilson的重整化群的方法，并阐述它与统计物理中临界现象的关系。随后，简要介绍了格点上的费米场和格点规范场的理论框架并给出了格点量子色动力学的表述。然后讨论了格点量子色动力学的数值模拟过程以及数据处理方法。d一部分的最后的一章给出了格点量子色动力学计算的若干例子。一些更为深入的讨论则放在了本书的第二部分：这包括Wilson格点量子色动力学的严格定义；手征费米子问题等。

作者简介

　　刘川，北京大学物理学院教授，北京大学理论物理研究所常务副所长。中国格点场论研究的领军人物。主讲过《平衡态统计物理学》、《理论力学》、《电动力学》、《量子场论》等多门本科生或研究生课程。当选2009年度北京大学十佳教师。

目录

第一章引言
1 总体定位
2 格点QCD 的特点
3 一些历史
第一部分基础部分
第二章格点上的标量场
4 量子力学的模型
5 格点标量场
6 标量场论与临界现象
第三章格点QCD
7 Grassmann 代数与相干态
8 格点费米子场
9 费米子场的传播子
10 格点上的规范场
11 Wilson 格点QCD
12 无穷重夸克极限
第四章格点QCD 的数值模拟
13 重点抽样与Monte Carlo 模拟
14 玻色型场论的基本算法简介
15 含费米子场理论的数值模拟
16 Monte Carlo 数据的分析与处理
第五章格点QCD 中谱的计算
17 两点关联函数与强子谱的计算步骤
18 简单介子谱的计算
19 简单重子算符的构造及其关联函数
20 从关联函数到强子谱
21 格点上算符构造及相关点群的表示
22 涂摩方法介绍
第二部分进阶部分
第六章强子矩阵元的格点计算
23 局域复合算符的重整化
24 π介子的电磁形状因子
25 重子形状因子的格点计算26 弱矩阵元的格点计算
第七章手征性与格点费米子
27 Kogut-Susskind 费米子
28 畴壁费米子: 第五维无穷的情形
29 半无穷第五维时的畴壁费米子
30 第五维有限时的畴壁费米子
31 畴壁费米子的手征性质
32 畴壁费米子的转移矩阵描述与重叠公式
第八章格点作用量的改进
33 改进和tadpole 改进方案
34 Wilson 夸克作用量的改进
附录A 一些符号约定
附录B 关于Yang-Mills 场的一些约定
参考书
索引

《量子场论的现代视角》 本书旨在为物理学研究生和研究人员提供一个坚实而现代的量子场论基础。不同于许多侧重于渐进展开和微扰计算的传统教材，本书将从一个更一般的、非微扰的角度出发，深入探讨量子场论的深刻概念和强大工具。我们将聚焦于量子场论在理解基本粒子相互作用以及凝聚态物理中复杂现象方面的核心作用。 核心内容与独特视角： 本书的叙事线将围绕量子场论的几个关键支柱展开，并强调其相互联系： 对称性与规范原理： 从拉格朗日量中对称性的角色出发，我们将系统地介绍诺特定理，并在此基础上引出规范对称性。本书将详细阐述杨-米尔斯理论，强调其在描述强相互作用（量子色动力学）和电弱相互作用中的普适性。我们将探讨规范场论中的基本概念，如联络、协变导数以及规范不变性对物理过程的约束。 路径积分形式： 路径积分是理解量子场论的另一种强大且直观的工具。本书将系统地介绍费曼路径积分的构造，并阐述其在处理多粒子系统、计算关联函数以及处理量子效应（如量子隧穿）中的优势。我们将通过具体的例子，如自由场和相互作用场的路径积分，展示其计算的技巧和应用。 重整化与普适性： 重整化是量子场论中最具挑战性但也最成功的概念之一。本书将深入探讨紫外发散的来源，并系统地介绍各种重整化方案（如最小有理减法、维度正则化）。我们将强调重整化群的概念，展示它如何揭示不同能量尺度下的物理行为，以及普适性在描述复杂系统中的重要性。本书将详细讨论重整化在理解临界现象和量子相变中的应用。 拓扑学在场论中的应用： 近年来，拓扑学在量子场论中扮演着越来越重要的角色。本书将介绍一些基本的拓扑概念，如通量、沃丁数以及瞬子等拓扑激发。我们将探讨拓扑量子场论（TQFT）的基本思想，以及它在弦论、凝聚态物理（如分数量子霍尔效应）等前沿领域的应用。 非微扰方法与格点场论的引入： 虽然本书的重点并非专门介绍格点量子色动力学，但我们会为理解这一强大工具奠定必要的基础。我们将讨论一些通用的非微扰方法，例如肾氏方程（Schwinger-Dyson equations）以及有效场论（effective field theory）的思想。本书将简要介绍格点场论的思想，解释它如何通过离散化时空来处理非微扰问题，并为理解格点量子色动力学提供概念上的铺垫，强调其在数值模拟和解决传统解析方法难以处理的问题中的重要性。 本书特色： 概念驱动： 我们力求深入浅出地解释量子场论背后的核心概念，而不是仅仅罗列公式。 现代视角： 引入了近年来量子场论发展中的重要思想和工具，如拓扑学和非微扰方法的初步概念。 联系实际： 在讨论理论概念的同时，尽量联系物理学中的实际应用，包括粒子物理和凝聚态物理。 循序渐进： 内容安排上由浅入深，旨在帮助读者逐步建立起对量子场论的深刻理解。 丰富的例证： 穿插了大量精心设计的例题和推导过程，帮助读者巩固所学知识。 读者对象： 本书适合已具备经典力学、电动力学、量子力学以及狭义相对论基础知识的物理学研究生，也适合对量子场论感兴趣的博士后研究人员和高年级本科生。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 理解量子场论的基本框架及其与经典场论的区别。 掌握对称性、规范原理以及它们在构建基本相互作用模型中的作用。 熟练运用路径积分形式进行量子场论的计算。 理解重整化过程的物理意义和数学技巧，并掌握重整化群的应用。 初步认识拓扑学在量子场论中的重要性。 为进一步深入学习更专业的量子场论分支（如量子色动力学、弦论等）打下坚实基础。 本书力求成为读者进入广阔而迷人的量子场论世界的理想起点，开启探索宇宙最深层奥秘的旅程。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地源于它所承载的那个宏大而神秘的领域——量子色动力学。想象一下，构成我们宇宙万物的基本粒子，质子和中子，它们的内部并不是均匀的，而是由更小的、由强力紧密束缚在一起的夸克和胶子构成的。而量子色动力学，就是描述这种强相互作用的理论。但是，QCD的数学形式非常复杂，尤其是在低能区域，微扰理论失效，我们无法简单地通过数学计算来预测物理现象。这时候，格点量子色动力学就登场了，它将时空离散化，使得我们可以通过数值模拟来“计算”QCD的性质。这本书的出现，对于我这样一个对粒子物理充满好奇但缺乏专业背景的业余爱好者来说，是一个巨大的福音。我希望能在这本书中找到对QCD基本概念的通俗易懂的解释，例如夸克的色荷、胶子的传递，以及渐近自由和禁闭现象。我尤其希望它能详细阐述格点方法是如何克服QCD的低能难题的，比如如何利用蒙特卡洛方法进行数值积分，如何处理费米子的符号问题，以及如何从格点计算结果中提取出可观测的物理量，例如粒子的质量谱、衰变宽度等等。我希望这本书能够用清晰的语言和恰当的比喻，将这些抽象的概念具象化，让我能够直观地理解QCD的奇妙世界。同时，我也非常关注本书在范例和案例方面的呈现，如果能有具体的计算实例，哪怕是简化的模型，那我将受益匪浅。这本书，对我而言，不仅仅是一本书，更是通往理解宇宙深层奥秘的一扇窗户，一架通往前沿物理的大桥。

评分☆☆☆☆☆

我一直对强相互作用和夸克-胶子之间的复杂关系着迷，而“格点量子色动力学”这个词汇，在我看来，就如同为这个复杂体系打开了一扇神奇的数学之门。这本书的出现，对我而言，仿佛是沙漠中的一片绿洲。我希望能在这本书中找到关于QCD禁闭机制的清晰解释，究竟是什么力量让夸克和胶子被牢牢地束缚在质子和中子之中，而我们却无法将它们单独分离出来？格点理论是如何在数学上描述和实现这种禁闭的？我期待书中能够深入浅出地讲解格点规范理论的数学框架，比如如何将连续时空网格化，如何定义格点上的场算符，以及如何处理拓扑结构等问题。同时，我也想了解格点QCD在计算低能QCD现象方面的优势，例如计算重子的质量谱、介子的衰变常数，以及计算夸克-胶子等离子体的相变行为等等。我知道，这需要大量的数值计算，而我对具体的数值模拟技术，比如蒙特卡洛方法，以及如何进行有效的小数分解，如何处理费米子的符号问题，都充满了好奇。我希望这本书能够为我详细介绍这些技术细节，并提供一些可以参考的算法思路。这本书，对于我来说，不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启迪，是对自然界最深层力量的探索。

评分☆☆☆☆☆

我对物理学的热爱，促使我不断地探索那些最深奥、最前沿的理论。而“格点量子色动力学”，无疑是其中一个极具吸引力的分支。它以一种独特的方式，试图解决QCD在低能区域的计算难题。这本书的出现，让我感到振奋，因为我一直想系统地学习格点QCD的理论框架和数值方法。我期待书中能够详细介绍QCD的拉格朗日量，以及在格点上如何重新构造这个理论，比如如何选择合适的格点作用量，如何处理自旋和味度的自由度，以及如何进行规范对称性的保持。我尤其希望书中能深入讲解格点QCD的数值模拟技术，包括蒙特卡洛算法、重采样技术、以及如何进行有限体积和连续极限的外推。我知道，这些计算过程是非常耗费资源的，所以我对如何优化算法、如何提高模拟效率，以及如何进行误差分析，都充满了浓厚的兴趣。这本书，对我而言，是一份珍贵的学习资源，它将帮助我深入理解QCD的非微扰性质，并为我未来从事相关的研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，让我立刻联想到那个将我们带入微观世界、解释物质构成和相互作用的宏大理论——量子色动力学。但QCD的复杂性，尤其是低能区域的奇特行为，一直是个难解的谜团。而“格点”二字，则暗示着一种全新的、更具操作性的解决途径。我非常期待这本书能为我揭示，格点量子色动力学究竟是如何工作的？它如何将连续的时空“切割”成一个个离散的“格子”，从而将复杂的QCD方程转化为可以用计算机解决的数值问题？我希望书中能够详细介绍格点规范理论的基本概念，包括格点上的场如何定义，如何计算夸克和胶子的传播子，以及如何通过数值模拟来探索QCD的禁闭现象和渐近自由性。同时，我也对书中关于蒙特卡洛模拟方法的介绍充满期待，比如如何进行随机采样，如何计算物理观测量，以及如何处理计算中的各种误差。这本书，对我来说，将是开启我理解QCD非微扰性质的一把金钥匙，它将带领我深入探索QCD那神秘而迷人的世界。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地源于它所承载的那个充满神秘和挑战的领域——量子色动力学（QCD）。QCD是描述强相互作用的基本理论，但它的复杂性，尤其是在低能区域，使得我们难以通过解析方法来精确预测物理现象。而“格点量子色动力学”（Lattice QCD）则提供了一种强大的数值计算方法，将QCD的非微扰性质变得可计算。我希望这本书能够从零开始，清晰地阐述格点QCD的基本原理，包括时空离散化的概念，格点上的规范场和费米子的引入，以及格点QCD的拉格朗日量。我特别期待书中能深入讲解格点QCD的数值模拟技术，例如蒙特卡洛方法在场配置采样中的应用，如何计算格林函数，以及如何提取出物理可观测量，如粒子的质量谱、耦合常数等。我知道，格点QCD的计算非常耗费资源，因此，关于如何优化计算效率、如何处理费米子的符号问题以及如何进行误差分析的讨论，对我来说至关重要。这本书，对我而言，将是我理解QCD非微扰性质、掌握格点QCD计算技术的一扇重要窗口，是我通往粒子物理前沿研究的重要一步。

评分☆☆☆☆☆

作为一个刚开始接触理论物理研究生课程的学生，我对“格点量子色动力学”这个概念感到既兴奋又有些畏惧。兴奋的是，它代表着现代物理学中最具挑战性和前沿性的领域之一；畏惧的是，它所涉及的数学工具和物理概念都相当深奥。我的导师强烈推荐我学习这本书，并认为它是我深入理解QCD理论和粒子物理实验的基础。我期待这本书能够为我打下坚实的理论基础，让我能够理解QCD拉格朗日量的基本形式，以及在格点规范理论中如何引入狄拉克费米子和处理规范场。我尤其希望它能详细讲解格点QCD的数值模拟方法，例如如何进行蒙特卡洛采样，如何计算格林函数，以及如何处理自旋和味度的自由度。我知道，格点QCD的计算是出了名的“计算密集型”任务，需要强大的计算资源和精密的算法。因此，我希望书中能对这些数值方法进行深入的剖析，并介绍一些常用的模拟技术和优化策略。此外，我非常期待书中能够介绍一些格点QCD在解决具体物理问题上的应用，比如计算强子质量、核子结构、强子衰变以及夸克-胶子等离子体性质等。我相信，通过学习这些案例，我能更好地理解格点QCD的物理意义和实际应用价值。这本书，对我来说，将是开启研究生学习生涯中一个重要篇章的钥匙，是我通往QCD研究领域的第一站。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对宇宙万物运行规律充满好奇的求知者，我一直对“强相互作用”这个概念心生敬畏。它是如此强大，以至于能够将极小的夸克和胶子牢牢地束缚在一起，形成我们熟悉的质子和中子。而“量子色动力学”，就是描述这种力的理论。然而，QCD的数学表达极其复杂，尤其是在低能强相互作用领域，传统的微扰方法几乎失效。这正是“格点量子色动力学”大显身手的时候。我非常期待这本书能为我详细解释，究竟是什么让格点方法如此独特？它如何通过离散时空，将连续的QCD方程转化为可计算的离散方程？我希望书中能够深入剖析格点规范理论的基本构成，包括格点上的规范场如何定义，费米子如何引入，以及最重要的，如何进行数值模拟。特别是关于蒙特卡洛方法在格点QCD中的应用，我希望能找到清晰的解释，例如如何进行场配置的采样，如何计算格林函数，以及如何从大量的采样数据中提取出物理信息。这本书，在我看来，不仅是一本教科书，更是一扇窗户，让我能够窥探到QCD的内部运作机制，理解它如何塑造着我们物质世界的基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，让我眼前一亮，也勾起了我对粒子物理学最基本也是最深刻的问题的思考。质子和中子，这些构成我们物质世界的基石，它们的内部到底是什么样的？它们为什么不会轻易地“散架”？量子色动力学，就是解释这一切的理论。但是，QCD的数学形式极其复杂，尤其是在低能区域，直接求解几乎是不可能的。而格点量子色动力学，则是一种通过数值方法来探索QCD奥秘的强大工具。我希望这本书能为我解释，究竟什么是“格点”，为什么我们要把时空“离散化”？离散化的过程是如何进行的？以及，在这种离散的时空中，我们如何来定义和计算夸克和胶子的行为？我特别期待书中能介绍一些关于格点QCD数值模拟的“黑魔法”，比如蒙特卡洛算法是如何工作的，如何进行场的采样，如何计算各种物理量，以及如何处理计算中的误差和不确定性。我知道，这需要大量的计算资源，而我一直对如何优化这些计算过程，如何提高模拟的效率，充满了兴趣。这本书，就像一本藏宝图，指引着我去发现QCD这个隐藏在物质深处的宝藏。我迫不及待地想知道，它会如何揭示QCD那令人着迷的性质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面，当我第一眼看到时，就给我一种厚重而严谨的感觉。作为一名理论物理的研究生，我对量子色动力学（QCD）一直抱有浓厚的兴趣，特别是它在描述强相互作用方面的成功。然而，QCD在低能区域的非微扰性质，常常使得直接求解变得异常困难。而“格点量子色动力学”正是应对这一挑战的强大工具。我希望这本书能够系统地介绍格点QCD的理论基础，从离散化时空的概念讲起，深入讲解格点规范理论的数学框架，包括格点上的拉格朗日量、狄拉克费米子的处理以及规范对称性的保持。同时，我也非常期待书中能够详细阐述格点QCD的数值模拟技术，如蒙特卡洛方法、重采样技术，以及如何进行有限体积和连续极限的外推。我知道，这些计算是出了名的“计算密集型”任务，因此，对如何优化算法、提高计算效率以及进行误差分析的介绍，对我来说将是极其宝贵的。这本书，对我而言，不仅仅是一本教材，更是一份指引，它将帮助我深入理解QCD的非微扰性质，并为我未来在相关领域的研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我刚拿到手，还没来得及细细品读，但仅从目录和前言来看，就充满了诱惑力。作为一个长期在理论物理领域摸爬滚打的研究者，对于“格点量子色动力学”这个词汇，早已是如雷贯耳，它是理解强相互作用本质的利器，也是连接QCD理论与实验观测的桥梁。我一直很想系统地学习一下这方面的知识，而这本书的出现，恰好填补了我知识体系中的一块空白。书名中的“导论”二字，预示着它会从基础概念讲起，循序渐进地带领读者进入这个复杂而迷人的领域。我特别期待它能清晰地解释格点规范理论的基本原理，如何离散时空，如何引入狄拉克费米子，以及如何进行数值模拟，比如蒙特卡洛方法在其中的应用。同时，我也想了解书中会如何介绍QCD的拉格朗日量，以及在格点上如何重构出连续理论的性质。要知道，从离散的格点走向连续的物理实在，这本身就是一个充满挑战的过程，需要严谨的数学推导和巧妙的物理近似。我希望这本书能在这方面给予我深刻的启示，让我不仅知其然，更能知其所以然。此外，这本书的出版，对于国内QCD研究者而言，无疑是一件大事。以往，许多前沿的研究资料和教材都以英文为主，虽然我能阅读，但总归不如母语教材来得亲切和高效。现在有了这样一本高质量的中文导论，我相信会极大地降低国内学者，尤其是年轻学生入门QCD格点方法的门槛，从而促进国内QCD研究的整体水平。我迫不及待地想翻开它，开始我的学习之旅。