量子场论是如何被引入凝聚态物理的?

其实没有什么“引入”不“引入”的问题。量子场论只是研究多粒子系统的一种方法,这种方法是在解决包括高能物理和凝聚态物理中各类问题的过程中发展起来的。

量子场论并没有被刻意“引入”凝聚态物理学,因为它就是处理多粒子系统最自然、最方便的工具。

当你要解析地研究一个多粒子系统时,你会自然地选择二次量子化表象而不是构造多粒子波函数(当然这一点并不绝对,很多计算方法都是基于波函数),于是自然要做量子化、要做微扰展开、要处理准经典近似、自发对称破缺、重整化……于是你自然而然就用到量子场论。

当然从历史角度,凝聚态和高能团体对场论的贡献有所不同,但这也是由两个领域所研究问题的区别而决定的。对凝聚态物理学来说,相变是再常见不过的现象,因此“自发对称破缺”概念最自然地出现在了凝聚态领域;对高能物理学家来说,无限高的能标是最简单、最“naive”的假设,因此最早的重整化思想孕育于Bethe, Feynman, 朝永和Schwinger的计算;而后对优化微扰展开的仔细考察,使得Gell-Mann等高能学者最先建立了“跑动耦合常数”的概念,但对不同能标下物理的理解、和对“普适性”观念的沉思,又促使Wilson最先在凝聚态领域提出了重整化群的系统思想。在物理、乃至数学物理的发展史上,这类例子可谓俯拾即是。

由此可见,学科间的交叉,思想方法的共享其实是再正常不过的现象,当两类问题有着相似之处时,同样的理论方法总是自然而然地被两类问题的求解者共同发展着。量子场论就是这样一个强大的方法。

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