迈向量子场论
二次量子化
二次量子化是一种重写多粒子量子力学的方式:与其逐个追踪每一个粒子,不如记下有多少粒子占据着每一个可用的状态。这个名字略有误导:并没有什么东西被「第二次」量子化。确切地说,是把多粒子的波函数本身提升为一个场算符,而最自然的语言,便成了从各状态中增添或移除粒子。
当粒子全同时,它的回报极为丰厚。例如电子彼此完全不可分辨,要手工为几十个电子写出反对称的波函数简直是噩梦。二次量子化把所需的对称性——费米子反对称、玻色子对称——自动地内建进产生与湮灭算符的代数中,于是这套记账方式无需额外功夫便强制施行了正确的统计。
这套形式体系,是从普通量子力学通往量子场论的桥梁。一旦状态可以被算符填充和清空,离「场的量子就是粒子」便只有一步之遥。同一套机器既描述金属中的电子,也描述腔中的光子,还描述真空里的激发,这正是它成为凝聚态物理与粒子物理日常工作语言的原因。
track occupation numbers |n_1, n_2, …⟩ instead of labelled particles
记账记的是每个状态里有多少粒子,由产生/湮灭算符把它们移入移出。
尽管有这个名字,在粒子数固定的情形下,二次量子化并未在普通量子力学之外添加任何新物理;它是一种重新表述。它真正的威力,在粒子数可变、或必须处理大量全同粒子时才显现。
又称
另见