內容介紹
本書的材料, 基本上是1953 年在加利福尼亞理工學院開設的三學期量子力學課程中最後一學期課堂筆記的內容. 實際上, 中間一學期就講授過一些光與物質相互作用的問題, 這些內容也收集在本書中, 作為前六講. 從第七講起,開始講述相對論性理論.本書的目的是, 以儘可能簡單易懂的方式介紹量子電動力學的主要結果和計算過程. 有許多攻讀實驗物理學學位的學生, 並不打算繼續研讀更高深的理論物理研究生課程, 這門課就是為他們的需要而設定的. 我希望, 他們能夠學會怎樣計算光子過程的各種截面, 這些截面對於設計高能物理實驗, 例如使用加利福尼亞理工學院迴鏇加速器的實驗, 是十分重要的. 因此, 本書沒有涉及理論物理學家在處理更複雜的_ 介子和核子相互作用問題時要用到的許多量子電動力學內容. 也就是說, 書中沒有討論量子電動力學許多不同公式化體系之間的關係, 如場的算符表示, 也沒有明顯討論S 矩陣性質等等. 在更高深的量子場論課程里會有這些內容的. 儘管如此, 本課程仍能自成體系. 這很像講授Newton定律的課程, 即使刪去了最小作用量原理或者Hamilton方程這樣一些內容, 但從物理學角度來講, 它仍能完整地討論整個力學.
把初等量子力學和量子電動力學放在一門課程里只講授一年, 這是一種試驗. 這樣做是基於這樣的想法: 為了進入新的物理學領域, 學生必須牢固地掌握先前教學階段的內容. 頭兩個學期安排的是普通量子力學, 採用Schiff的書作為主要參考書(刪去了同量子電動力學有關的X, XII, XIII 和XIV 各章).不過, 為了能夠順利地講授本課程後面的內容, 我們以式(15-3) 至(15-5) 所表述的方式, 對傳播子理論和勢散射作了詳細介紹. 另一獨特之點是將非相對論Pauli方程寫成本書第4 頁中的形式.
這次試驗並不成功. 全部內容要一年講完顯得過多了.因此, 本書中有很多內容, 現在是放在上過整整一年量子力學研究生課程以後再來講授.
本書是根據A. R. Hibbs 記錄的原始筆記, 後經H. T. Yura 和E. R. Huggins編輯和修改整理而成的.
——R. 費曼
作者介紹
理察?菲利浦斯?費曼（1918－1988），著名美國物理學家，加州理工學院物理系教授，諾貝爾物理學獎得主。1918年5月11日，費曼出生於紐約市皇后區。童年時，費曼接受了來自父親的科學啟蒙教育，父親所啟發的思考方式影響了費曼的一生。高中畢業後進入麻省理工學院學習，並於1939年獲得學士學位。隨後進入普林斯頓大學念研究生，師從約翰?惠勒，1942年獲得理論物理學博士學位。1943年進入洛斯阿拉莫斯國家實驗室，參與了曼哈頓計畫。1945年費曼開始在康奈爾大學任教，1951年轉入加州理工學院。在加州理工學院期間，因其幽默生動、不拘一格的講課風格深受學生歡迎。1963年出版《費曼物理學講義》。1965年，費曼因在量子電動力學方面的貢獻與施溫格、朝永振一郎共同獲得諾貝爾物理學獎。1972年獲得奧斯特教學獎章。1986年，費曼受委託調查挑戰者號太空梭失事事件。1988年2月15日，費曼因腹膜癌於加州洛杉磯與世長辭。
在學生時期，費曼就表現出了不凡的研究能力。他的大學畢業論文題目是《分子中的力》，在這篇論文中，他提出了費曼-海爾曼定理。在整個科研生涯中，費曼在物理學的大部分領域都有建樹。其最大的學術成就在於量子電動力學，這方面的研究使他獲得了諾貝爾獎。他在這一領域做出了兩項重大貢獻：一是路徑積分形式，這種形式從經典力學中的最小作用量原理延伸出來，通過“對歷史求和”來處理量子力學問題，這是有別於薛丁格的波動力學及海森伯的矩陣力學的第三種量子力學形式；二是費曼圖，這一工具大大簡化了量子場論的計算。費曼的研究工作還包括：低溫下液氦的超流動性理論；弱相互作用的V-A理論；強相互作用的部分子理論等。
費曼不僅是一位頂尖的科學家，同時也是一名優秀的教師。費曼非常熱愛教學工作，他曾寫道：“我不相信，如果不教書我還能過得下去……教學和學生使我的生命得以延續。如果有人給我創造一個很好的環境，但是我不能教學的話，那我永遠不會接受它，永遠不會。” 20世紀60年代初，美國一些理工科大學鑒於當時的大學基礎物理教學與現代科學技術的發展不相適應，紛紛試行教學改革。在這個背景下，費曼參與了加州理工大學基礎物理的改革嘗試。他從1961年9月到1963年5月，作了跨越兩個學年的有關基礎物理學的演講。他的演講經過萊頓和桑茲的整理以後，出版了一套《費曼物理學講義》。《科學美國人》這樣讚譽這套書：“儘管這套教材深奧難懂，但是它的內容豐富而且富有啟發性……它已經成為講師、教授和低年級優秀學生的學習指南。”除了《費曼物理學講義》之外，費曼還有許多優秀的著述，包括：《量子力學與路徑積分》《量子電動力學講義》《基礎過程理論講義》《統計力學講義》《光子-強子相互作用》《引力學講義》《計算講義》等。這些書無不有鮮明的“費曼風格”，即對基本概念、定理和定律的講解生動清晰、通俗易懂，而且特別注重從物理上作出深刻的敘述，反映了費曼自己以及其他在前沿研究領域工作的物理學家所通常採用的分析和處理方法。無論對於學生還是教師，這些書都有著極大的參考價值。
費曼被認為是20世紀誕生於美國的最偉大的物理學家，一個獨闢蹊徑的思考者，超乎尋常的教師，盡善盡美的演員，一個熱愛生活和自然的人。費曼的一生多彩多姿，他不僅對理論物理學做出了巨大貢獻，同時還是一位探險者、鼓手、藝術家和瑪雅文專家。
作品目錄
序—、光與物質的相互作用——量子電動力學
第1講
Fermi方法的討論
第2講
量子電動力學規則
第3講
第4講
光的吸收
第5講
偶極近似中的選擇定則
第6講
輻射平衡
光散射
自能
二、狹義相對論基本原理及主要結論概述
第7講
第8講
真空中Maxwell方程的解
相對論粒子力學
三、相對論波動方程
第9講
單位
Klein—Gorclon、Pauli方程和Dirac方程
第10講
□矩陣代數
等價變換
相對論不變性
Dirac方程的Hamilton形式
第11講
Dirac方程的非相對論近似
第12講
四、自由粒子Dirac方程的解
第13講
運動電子自鏇的定義
波函式歸—化
第14講
求矩陣元的方法
負能態的解釋
五、量子電動力學中的勢問題
第15講
正負電子對產生及其湮沒
能量守恆
傳播子
第16講
傳播子K+(2，1)的套用
躍遷機率
Coulomb勢對電子的散射
第17講
自由粒子傳播子的計算
第18講
動量表象
六、粒子與光相互作用的相對論處理
第19講
原子輻射
原子中電子對□射線的散射
關於末態密度的補充
ComDton輻射
第20講
第21講
正負電子對湮沒為雙光子
第22講
靜止正電子湮沒
軔致輻射
正負電子對產生
第23講
矩陣元對自鏇態求和的方法
原子中CouloIIlb場的禁止效應
第24講
七、幾個電子的相互作用
第25講
量子電動力學“規則”的推導
電子—電子散射
八、某些修正項的解釋與討論
第26講
電子—電子相互作用
電子—正電子相互作用
電子偶素
電子之間，正電子之間或電子—正電子之間的雙光子交換
第27講
電子的自能
出現在量子電動力學中積分的積分法
第28講
自能積分以及外勢
在外場中的散射
第29講
偽“紅外災難”的消除
第30講
研究紅外困難的另—途徑
對原子中電子的影響
第31講
封閉圈過程，真空極化
勢對光的散射
九、Pauli原理和Dirac方程
A．附錄
A．1 躍遷機率公式中的數值因子
A．2 正電子理論
A．3 量子電動力學的時空協變方法
