关于相互作用场的处理(二)

目录:

量子场论(5)

量子场论(6)

量子场论(7)

第一部分小结

(目录太长了,以后只复制近几次的链接了)

本次内容:简单讨论引入重整化的动机。


1,问题回顾:

结合之前讨论我们发现,在处理相互作用场时会遇到了一些问题:

(1)和自由场酉等价的一定是自由场,由此出发,量子力学中所使用的研究方法,如相互作用表象,Dyson级数等,在量子场论中都是严格不自恰的。

(2)当我们忽略研究方法的不自恰性直接用它们来进行具体的计算时,我们会发现微扰展开中会出现发散的情况,这时物理上不允许的。

实际上,得到发散的结果我们并不意外,因为我们所用的方法本身就是严格错误的。错误的方法得到错误的结论,这是很正常的。如果用方法错误却得到了物理上可以接受的结果,这才是麻烦的事情。


2,解决方法:

我们下面要做的事是:修改我们关于相互作用场的研究方法,以至于它(至少在物理上看)是完全自恰的。同时,这个自恰的研究方法需要给出(收敛)合理的物理结果。

处理这个问题有两种显而易见的思路:

(1)先不去管理论本身的不自恰性,从计算结果的发散出发,对发散项进行修正。在得到合理的物理结果之后,再去考虑理论本身的自洽性。

(2)直接从理论本身的不自恰性出发,修改我们所用的理论,然后放到具体问题中进行计算,看能否得到合理的物理结果。

一般的QFT教材不会提及理论的不自恰性,直接去对发散的结果进行修正。这样来看重整化会给人一种钦定的感觉,似乎这只是一种物理上修正发散的技巧。下面,我们先从理论的不自恰性出发,尝试利用第二种思路来处理这个问题。


3,关于酉等价性:

我们之前在处理相互作用场的问题时,存在相互作用的场算符和自由场算符通过相互作用表象相联系: \varphi(x,t)=e^{iHt}e^{-iH_0t}\varphi_0 (x,t)e^{iH_0t}e^{-iHt}=V(t)^{\dagger}\varphi_0(t,x)V(t) ,其中酉算子 V(t)=e^{iH_0t}e^{-iHt} 为相互作用表象下的时间演化算符,我们可以通过微扰展开来计算它: V(t)=Texp\left\{ \frac{1}{i}\int_{0} ^t H_I(t) dt\right\} ,进一步的我们可以得到计算S矩阵公式。

然而,HHW定理表明这种做法是不正确的,因为和质量为 m 的自由场酉等价的一定是同质量自由场。换句话说,联系相互作用场和自由场之间的单参数算子群 V(t) ,一定不能是酉算子群。


4,破坏酉等价性:

综上,联系相互作用场和相应的自由场的算子 V(t) 不能是酉算子,那么如何在不破坏物理结果的同时使得 V(t) 不是酉算子呢?

(1)一方面,以 \varphi^4 理论为例,拉氏密度: \mathscr{L}=\frac{1}{2}\left( \partial \varphi \right)^2-\frac{1}{2}m^2\varphi^2-\frac{\lambda}{4!}\varphi^4 中相互作用的形式虽然是确定的,但参数 m\lambda 的物理意义并没有完全确定。

(2)另一方面,回忆HHW定理的推论:如果 \varphi_0\varphi 分别为质量为 m_0m 的自由标量场,它们之间的关系为: \varphi(t,x)=V\varphi_0(t,x)V^{-1} ,如果 V 为酉算子,则: m = m_0 , 两者的费曼传播子相等\Delta_F(x-y;m^2)=\Delta_F(x-y;m_0^2) 。若 m \ne m_0 ,则 V 一定不是酉算子。

(3)以质量为 m_0 的自由标量场为例,其拉氏密度为: \mathscr{L}_{m_0}=\frac{1}{2}\left( \partial \varphi_0 \right)^2-\frac{1}{2}m^2_0\varphi^2_0 ,现在我们考虑另一个拉氏密度: \mathscr{L}_{m}=\frac{1}{2}\left( \partial \varphi \right)^2-\frac{1}{2}m^2_0\varphi^2-\frac{1}{2}\delta m^2\varphi^2 ,其中 m^2=m^2_0+\delta m^2 ,很显然这也是一个自由标量场,且其质量平方为 m^2=m_0^2+\delta m^2

(4)如果我们把第二个拉氏密度中多出来的项视为 \mathscr{L}_{m_0} 的相互作用项,就可以得到两个自由场之间的关系。具体来说: \mathscr{H}_I=\frac{1}{2}\delta m^2:\varphi_0(x)^2: ,相应联系 \varphi_0\varphi 之间的算符为: V(t)=Texp\left\{ \frac{1}{i}\int\mathscr{H}_I dx \right\} ,由以上定理可知,由于 m\ne m_0 ,故V(t) 不是酉算子。由此可见,对于自由场而言其质量 m 是系统的待定参数,加入 \delta m^2 之后系统的参数发生了变化,同时也破坏了酉等价性。


5,重整化场:

下面以 \varphi^4 理论为例,其拉氏密度为: \mathscr{L}=\frac{1}{2}\left( \partial \varphi \right)^2-\frac{1}{2}m^2\varphi^2-\frac{\lambda}{4!}\varphi^4 ,很显然在相互作用表象下其和自由场之间的联系是酉算子 V(t)=e^{iH_0t}e^{-iHt} ,这在理论上是不允许的,相互作用场和相应的自由场之间一定不是酉等价的。我们可以通过以下方式来破坏这里的酉等价性:

(1)定义 \varphi_r=\frac{\varphi}{\sqrt{Z}}\lambda_r=\frac{\lambda Z^2}{Z_{\lambda}}m_r=m\sqrt{\frac{Z}{Z_{m}}} ,分别称其为重整化场量,重整化耦合参数,和重整化质量。原先的 \varphi\lambdam 称为裸场,裸参数,和裸质量。相应的重整化场对应的拉氏密度为: \mathscr{L}_r=\frac{1}{2}\left( \partial \varphi _r\right)^2-\frac{1}{2}m_r^2\varphi^2_r-\frac{\lambda_r}{4!}\varphi^4_r 。借助重整化场,我们可以将原有的拉氏密度表示为: \mathscr{L}=\frac{1}{2}Z\left( \partial \varphi _r\right)^2-\frac{1}{2}Z_mm^2_r\varphi^2_r-\frac{\lambda_r}{4!}Z_{\lambda}\varphi^4_r 。由此,我们可以将原有的拉氏密度表示为: \mathscr{L}=\mathscr{L}_r+\mathscr{L}_{ct} ,其中 \mathscr{L}_{ct}=\frac{1}{2}(Z-1)\left( \partial \varphi _r\right)^2-\frac{1}{2}m_r^2(Z-1)\varphi^2_r-\frac{\lambda}{4!}(Z_{\lambda}-1)\varphi^4_r 称为抵消项。

(2)对于重整化场而言,联系相互作用场 \varphi_r 与相应自由场 \varphi_{r,0} 之间的算子为: V_r(t)=Texp\left\{ \frac{1}{i}\int \mathscr{H}_I^rdx \right\} ,我们很容易证明它不是酉算子。在表达式中 ,\mathscr{H}^r_I=\frac{\lambda_r}{4!}Z_g(\lambda_r)\varphi_{r,0}(x)^4+\frac{1}{2}\left[ Z(\lambda_r)-1 \right]\left(\partial\varphi_{r,0} (x) \right)^2+\frac{1}{2}m_r^2\left[ Z_m(\lambda_r)-1 \right]\varphi_{r,0}(x)^2 ,最后两项的存在破坏了酉等价性。由此可见,对于 \varphi^4 理论而言,引入重整化场之后, V_r (t) 并不是酉算子,从而也就绕开了HHW定理的限制,消除了原有处理相互作用场方法的不自恰性。


6,消除发散:

这样一个修改后的理论从物理上看消除了不自恰性,不过我们还需要看看它能不能消除原有方法中的发散结果。具体的思路如下:

(1)拉氏密度分为两项: \mathscr{L}=\mathscr{L}_r+\mathscr{L}_{ct} ,对于其一部分 \mathscr{L}_r 我们原有的处理相互作用场的方法来处理它,微扰展开中会包含发散项。我们把这些发散的积分表示为依赖某个参数的极限,这一过程称为正规化。

(2)对于抵消项 \mathscr{L}_{ct} ,我们依然可以计算它的微扰展开,其中某些项依然是发散的。我们可以对其做正规化。由于抵消项的贡献,消除了原有 \mathscr{L}_r 相关微扰展开项中的发散。

(3)原有的裸参数中包含发散,其不具有实在的物理意义,真正与实验相关的物理量是重整化参数。



以上我们讨论了重整化的动机,还有很多具体的细节以及进一步的理论需要完善。不过,至此我们以及搭建好了大部分量子场论的框架了。提前祝大家五一快乐了。

(图侵删)



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:萨塔妮亚

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即在第823条第1款规定故意或者过失侵害他人绝对权和其他权利的情况下,应承担赔偿责任;在第823条第2款和第826条分别规定,在违反保护他人的法律和故意违反善良风俗损害他人的情况下,也需承担侵权责任。

我国立法时采取时由于一般条款争议巨大,所以采取了类似法国的模式,但是在解释论上并没有完全堵死德国模式的可能性。立法较为杂糅。

侵权责任法第6条规定:根据法律规定推定行为人有过错,行为人不能证明自己没有过错的,应当承担侵权责任。法国的过错模式的进化版,没有采取德国的三小段模式。


但是在第2条为德国模式留下的缺口。第2条规定:侵害民事权益,应当依照本法承担侵权责任。 本法所称民事权益,包括生命权、健康权、姓名权、名誉权、荣誉权、肖像权、隐私权、婚姻自主权、监护权、所有权、用益物权、担保物权、著作权、专利权、商标专用权、发现权、股权、继承权等人身、财产权益。


事实上,第2条不但为法德理论留下了空间,也为英美侵权法理论留下了解释的空间。我们侵权法的分则有大量英美法的制度的踪迹。我个人认为我国侵权法无愧于我国民事立法巅峰的称号。因为立法者在侵权法中保持了足够的克制,把问题留给民法解释学。

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所以侵权法的好书的标准在于能否融贯各家理论。其中王泽鉴老师的书推荐的理论在于王老师的这本书引用太犀利了。德国理论、法国理论、日本的理论、英美理论,甚至是拉丁文文献。虽然不是针对大陆的侵权法,但是知识性太超前。


程啸的书好在通俗易懂,可以当侵权法字典用。但是理论深度比不上朱岩和王泽鉴


我最喜欢的是朱岩的书,因为我是民法的德粉。主要以德国理论与英美理论对侵权法总论做了系统的介绍,在逻辑排列上很有新意,以德国理论展开逻辑系统,同时以英美理论作为比较研究。


还要推荐的是陈聪富的书,侵权规则原则与损害赔偿,这本书也是采用了英美法德日的理论进行比较研究,在理论深度上是非常前言的。


另外加推:曾世雄,损害赔偿法原理,老曾在德国师呈德国侵权法权威,卡纳里斯。但是为了爱人由跑到法国学法语,再写了一本融贯法德理论的博士论文,这是爱情的力量。这本书是法学狗的浪漫。

翻译的著作,库齐奥:侵权责任法的基本问题,今年刚出,世界性的侵权法的权威,欧洲统一侵权法的编撰人。这本书说理真的很严谨。



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:沈希SOS

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