u01 U(1)规范作用 为了使动力学方程对第二类规范变换保持不变，必须相应地引入静止质量为零的规范场，称为电磁场

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6b721ebd0100wgpn.html

规范相互作用

(2011-08-15 13:18:30)

转载

标签： 规范 相互作用 杂谈

分类： 物理学习方面

规范相互作用
量子力学中系统状态由波函数描写。波函数通常为复数，复数的幅角称为位相因子。另
一方面，一切实验观测量必须为实数，让所有波函数共同变化一个位相因子，在实验中
是无法观测的。公共位相因子的不可观测性，表现为量子理论的运动方程式对波函数共
同的位相变换保持不变，这称为第一类规范不变性。这种规范变换的不变性是与电荷守
恒相联系的。
根据狭义相对论的观点，一切能量的传播速度存在上限，即不能大于光速。让所有
空间点的波函数同时作相同的相因子变换，就涉及信号的无穷大传递速度问题。为了协
调这种矛盾，引入波函数的局域相因子变换，即变化的相因子与时空坐标有关，这样的
变换称为第二类规范变换。为了使动力学方程对第二类规范变换保持不变，必须相应地
引入静止质量为零的规范场，称为电磁场。第二类规范变换不变性严格地规定了各类物
质场与电磁场的相互作用形式。描写电子场的电磁作用的理论即量子电动力学，正是建
立在这种第二类规范变换不变性的基础上，称为U(1)规范作用。量子电动力学取得惊人
的成功，使规范不变性成为探索新的运动规律的一种重要方法。对于人类尚未充分了解
的新的相互作用，例如强相互作用和弱相互作用，规范不变性可以作为探索相互相作用
具体耦合形式的依据。
1954年杨振宁和米尔斯(Yang-Mills)提出了对同位旋场规范化的SU(2)规范理论，称
为非阿贝尔规范理论。这是规范理论向前发展的决定性步骤，SU(2)规范理论很容易被推
广到各种复杂形式的规范理论中去。当时SU(2)规范理论中遇到的一个重大困难是，严格
的规范不变性要求规范场的量子是零质量的矢量粒子。作为U(1)规范场的电磁场，它的
量子是光量子，静止质量为零。但是，实验上再没有发现其他零质量的矢量粒子，这是
非阿贝尔规范理论（non-Abeliangaugetheory）提出以后没有迅速得到应用的根本原因
。但是，凡是符合客观实际的理论一定会有顽强的生命力，会经得起时间的考验。60年
代末和70年代初，通过不同方法克服零质量矢量粒子的困难，在规范场论基础上，弱作
用与电磁作用统一理论提出来了，描写强相互作用的量子色动力学提出来了，它们都取
得了相当的成功。通过这两次成功的突破，统一各种相互作用的愿望又一次得到鼓舞和
促进。