量子电动力学讲义

　　《量子电动力学讲义（精）》编著者R.P.费曼。本书作者R．P．费曼是国际著名物理学家，由于量子电动力学方面的工作，曾荣获1965年度诺贝尔物理学奖。鉴于本书是一本名著，而且量子电动力学理论本身又是那样美妙，这点不仅表现在理论形式的和谐，更主要的是理论预言与实验事实之间有惊人的一致性，例如，目前测量电子反常磁矩的实验值已高达十二位有效数字，而量子电动力学的理论计算值竟能在实验误差之内与之相符合，因此，我希望把本书介绍给读者。

　　理查德·菲利浦斯·费曼（Richard Phillips Feynman，1918-1988），著名美国物理学家，加州理工学院物理系教授，诺贝尔物理学奖得主。1918年5月11日，费曼出生于纽约市皇后区。童年时，费曼接受了来自父亲的科学启蒙教育，父亲所启发的思考方式影响了费曼的一生。高中毕业后进入麻省理工学院学习，并于1939年获得学士学位。随后进入普林斯顿大学念研究生，师从约翰·惠勒（J.A.Wheeler），1942年获得理论物理学博士学位。1943年进入洛斯阿拉莫斯国家实验室，参与了曼哈顿计划。1945年费曼开始在康奈尔大学任教，1951年转入加州理工学院。在加州理工学院期间，因其幽默生动、不拘一格的讲课风格深受学生欢迎。1963年出版《费曼物理学讲义》1965年，费曼因在量子电动力学方面的贡献与施温格（Julian Schwinger）、朝永振一郎（Sin-ltiro Tomonaga）共同获得诺贝尔物理学奖。1972年获得奥斯特教学奖章。1986年，费曼受邀调查挑战者号航天飞机失事事件。1988年2月15日，费曼因癌症于加州洛杉矶与世长辞。在学生时期，费曼就表现出了不凡的研究能力。他的大学毕业论文题目是《分子中的力》，在这篇论文中，他提出了后来所称的费曼-海尔曼定理。在整个科研生涯中，费曼在物理学的几个领域都有建树。除了因之荣获诺贝尔物理学奖的量子电动力学方面的工作之外，广为人知的另外两项重大贡献：一是量子力学的路径积分形式，这种形式从经典力学中的最小作用量原理延伸出来，通过“对历史求和”来处理量子力学问题，这是有别于薛定谔的波动力学及海森伯的矩阵力学的第三种量子力学形式；二是费曼图，这一工具大大简化了量子场论的计算。费曼的研究工作还包括：低温下液氦的超流动性理论；弱相互作用的V-A理论；强相互作用的部分子理论等。费曼不仅是一位项尖的科学家，同时也是一名优秀的教师。费曼非常热爱教学工作，他曾写道：“我不相信，如果不教书我还能过得下去……教学和学生使我的生命得以延续。如果有人给我创造一个很好的环境，但是我不能教学的话，那我永远不会接受它，永远不会。”20世纪60年代初，美国一些理工科大学鉴于当时的大学基础物理教学与现代科学技术的发展不相适应，纷纷试行教学改革。在这个背景下，费曼参与了加州理工学院基础物理教学的改革尝试。他从1961年9月到1963年5月，进行了为期两个学年的有关基础物理学的系列讲演。他的讲演经过莱顿（RobertB. Leighton）和桑兹（Matthew Sands）的整理，以《费曼物理学讲义》之名于1963年出版。《科学美国人》这样赞誉这套书：“尽管这套教材深奥难懂，但是它的内容丰富而且富有启发性……它已经成为讲师、教授和低年级优秀学生的学习指南。”这套书本来是面向大学一二年级学生的，可是最能认识到这套书价值的却是物理教师，他们从中找到了自己授课的灵感。故而有人称费曼为“老师的老师”。除了《费曼物理学讲义》之外，费曼还有许多优秀的著述：《量子力学与路径积分》《量子电动力学讲义》《费曼统计力学讲义》《基本过程理论》《光子一强子相互作用》《费曼引力学讲义》《费曼计算学讲义》等。这些书无不有鲜明的“费曼风格”，即对基本概念、定理和定律的讲解生动清晰、通俗易懂，而且特别注重物理分析和描述，反映了费曼自己以及其他在前沿研究领域工作的物理学家所通常采用的分析和处理方法。无论对于学生还是教师，这些书都有着极大的参考价值。费曼的一生多彩多姿。除了对理论物理学做出了巨大贡献之外，他还是一名探险者、鼓手、艺术家和玛雅文化专家。可以用这样一句话来总结描述费曼：一位独辟蹊径的思考者，超乎寻常的教师，尽善尽美的演员，一位热爱生活和自然的人。

序
—、光与物质的相互作用——量子电动力学 
  第1讲 
  Fermi方法的讨论 
  第2讲 
  量子电动力学规则 
  第3讲 
  第4讲 
  光的吸收 
  第5讲 
  偶极近似中的选择定则 
  第6讲 
  辐射平衡 
  光散射 
  自能 
二、狭义相对论基本原理及主要结论概述 
  第7讲 
  第8讲 
  真空中Maxwell方程的解 
  相对论粒子力学 
三、相对论波动方程 
  第9讲 
  单位
  Klein—Gorclon、Pauli方程和Dirac方程 
  第10讲 
  □矩阵代数 
  等价变换 
  相对论不变性 
  Dirac方程的Hamilton形式 
  第11讲 
  Dirac方程的非相对论近似 
  第12讲 
四、自由粒子Dirac方程的解 
  第13讲 
  运动电子自旋的定义 
  波函数归—化 
  第14讲 
  求矩阵元的方法 
  负能态的解释 
五、量子电动力学中的势问题 
  第15讲 
  正负电子对产生及其湮没 
  能量守恒 
  传播子 
  第16讲 
  传播子K+(2，1)的应用 
  跃迁概率 
  Coulomb势对电子的散射 
  第17讲 
  自由粒子传播子的计算 
  第18讲 
  动量表象 
六、粒子与光相互作用的相对论处理 
  第19讲 
  原子辐射 
  原子中电子对□射线的散射
  关于末态密度的补充  
  ComDton辐射  
  第20讲 
  第21讲 
  正负电子对湮没为双光子 
  第22讲  
  静止正电子湮没 
  轫致辐射 
  正负电子对产生 
  第23讲 
  矩阵元对自旋态求和的方法 
  原子中CouloIIlb场的屏蔽效应 
  第24讲 
七、几个电子的相互作用 
  第25讲  
  量子电动力学“规则”的推导  
  电子—电子散射 
八、某些修正项的解释与讨论  
  第26讲 
  电子—电子相互作用 
  电子—正电子相互作用  
  电子偶素  
  电子之间，正电子之间或电子—正电子之间的双光子交换
  第27讲  
  电子的自能 
  出现在量子电动力学中积分的积分法 
  第28讲  
  自能积分以及外势 
  在外场中的散射  
  第29讲 
  伪“红外灾难”的消除
  第30讲 
  研究红外困难的另—途径
  对原子中电子的影响  
  第31讲 
  封闭圈过程，真空极化  
  势对光的散射 
九、Pauli原理和Dirac方程 
A．附录 
  A．1 跃迁概率公式中的数值因子
  A．2 正电子理论 
  A．3 量子电动力学的时空协变方法