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2010-05-30 01:50:00 留空 (开琼筵以坐花 飞羽觞而醉月)
量子场论就是运用量子原理研究全同粒子体系性质及相互作用,而量子理论的基本原理都在量子力学中讲,所以可以说量子力学的原理部分是最根本的内容,场论则只是构造性理论。
不同之处是量子力学中对单粒子问题,把位置q量子化为位置算符,这是对经典的类比。在此基础上可以用空间平移算符的生成元定义动量算符并得到位置算符和动量算符的对易关系。而量子场论中对多粒子问题,单体位置显然不是有效的量;又由于全同粒子一般处于纠缠态,全面描述各粒子位置的相空间坐标也不存在(当然,用无序数对表示体系“总位置”似乎未尝不可)。再加上经典场论的场方程需要量子化,以及相对性原理要求x,t等价,于是量子场论中不再使用位置算符,而是把经典的场量子化为场算符。在此基础上也可以定义动量算符,也可以得到场算符和动量算符的对易关系。由于历史上电子首先被认为粒子,量子化后得到了Dirac方程(实际上是描述Dirac场),接下来人们才将Dirac场量子化——这时Dirac场已经被认为是电子波函数许久,所以人们也把场量子化习惯性称为“二次量子化”。
从这个角度说,描述量子系统的都是量子态,场论和量子力学只是用了不同的量描述不同种类的系统而已,场构型和粒子位置完全是相互类比的概念。当然,我们也可以不这么理解,而把每个确定的场构型看做单粒子波函数,这样我们现在的场态矢hilbert空间V'和单粒子态矢hilbert空间V之间就有了之前Everett说的“波泛函”关系,即V到C上的映射定义一个明显的加法后组成的线性空间和V'自然同构,这样我们当然也可以把V'看作从V构造出来的东西。至于具体怎么看就是方便的问题了。