1、 量子場之間究竟有什么作用呢？ 量子場之間究竟有什么作用呢？ 極少數(shù)相互作用可按經(jīng)典物理中已經(jīng)確立的規(guī)律來決定， 極少數(shù)相互作用可按經(jīng)典物理中已經(jīng)確立的規(guī)律來決定， 如電磁相互作用基本上是確定的，它必須滿足規(guī)范不變性， 如電磁相互作用基本上是確定的，它必須滿足規(guī)范不變性， 這是由光子的質量為0所決定的 所決定的。 這是由光子的質量為 所決定的。 除此而外， 除此而外，大多數(shù)相互作用都是在實驗結果的基礎上決定 稱為唯象相互作用。 的，稱為唯象相互作用。大量的實驗結果與理論分析總結 出粒子間相互作用中存在著一系列守恒定律。 出粒子間相互作用中存在著一系列守恒定律。一些守恒定 律是確立了的，如能量、

2、動量、角動量、電荷守恒等； 律是確立了的，如能量、動量、角動量、電荷守恒等； 另一些守恒定律的實驗基礎，還不很堅實。 另一些守恒定律的實驗基礎，還不很堅實。 在每一個守恒定律的背后， 在每一個守恒定律的背后，都有一個相應的對稱性或不變 性。比如能量和動量守恒是相互作用對時間和空間平移的 不變性的反映； 不變性的反映；角動量守恒是相互作用對空間作用對空間 轉動的不變性的反映；兩者結合起來，再略加擴充， 轉動的不變性的反映；兩者結合起來，再略加擴充，就得 到一般的狹義相對論不變性。 到一般的狹義相對論不變性。 其它象電荷守恒和重子數(shù)、輕子數(shù)守恒等，則表示相互作 其它象電荷守恒和重子數(shù)、輕子數(shù)守恒等

3、， 用的各種相應的規(guī)范不變性。 用的各種相應的規(guī)范不變性。宇稱守恒是相互作用對空間 反射不變性的反映； 反射不變性的反映；粒子反粒子對稱是對電荷共軛的不變 性；同位旋守恒則是相互作用對一個抽象的三維同位旋空 間轉動的不變性；等等。 間轉動的不變性；等等。 相反，實驗還證明，也有一些相互作用違反某些守恒定律， 相反，實驗還證明，也有一些相互作用違反某些守恒定律， 比如在弱相互作用中宇稱不守恒， 比如在弱相互作用中宇稱不守恒，就反映了這些相互作用 缺乏對空間反射的不變性，等等。 缺乏對空間反射的不變性，等等。 在具體數(shù)學表示方面， 在具體數(shù)學表示方面，相互作用究竟怎樣體現(xiàn)出各種各樣 的不變性或對稱

4、性呢？在前幾章中， 的不變性或對稱性呢？在前幾章中，我們看到場的理論是 從場的拉氏量密度出發(fā)的，它是一個相對論不變量。因此 從場的拉氏量密度出發(fā)的，它是一個相對論不變量。 要考慮相互作用時，除了自由量子場的拉氏量密度外， 要考慮相互作用時，除了自由量子場的拉氏量密度外，還 必須引進一個相互作用拉氏量密度， 必須引進一個相互作用拉氏量密度，它是各個場場變量和 微商的函數(shù)，也必須是相對論不變量。 微商的函數(shù)，也必須是相對論不變量。相互作用的各種對 稱性或守恒性，就具體地表現(xiàn)為表式的各種不變性。 稱性或守恒性，就具體地表現(xiàn)為表式的各種不變性。 例如，相對論不變性使其對空間、 例如，相對論不變性使其對

5、空間、時間平移和對空間轉動不 這就導致了相互作用中的動量、能量和角動量守恒。 變，這就導致了相互作用中的動量、能量和角動量守恒。又 因為場系統(tǒng)的物理量都是從拉氏量密度推得的， 因為場系統(tǒng)的物理量都是從拉氏量密度推得的，所以它們 必 須也是厄米的。 須也是厄米的。 不過，即使?jié)M足所有已知的不變性，即所有已知的守恒定律， 不過，即使?jié)M足所有已知的不變性，即所有已知的守恒定律， 它的數(shù)學表式還是不能唯一地確定?？赡艿谋硎酵€很多， 它的數(shù)學表式還是不能唯一地確定?？赡艿谋硎酵€很多， 那時就只能由實驗來判斷了。 那時就只能由實驗來判斷了。 下面將簡單地介紹粒子物理中相互作用幾個比較典型的、 下面

6、將簡單地介紹粒子物理中相互作用幾個比較典型的、并 已經(jīng)實驗相當可靠的確立了的相互作用。 已經(jīng)實驗相當可靠的確立了的相互作用。 例: 旋量場與電磁場的相互作用 L = L + LI + L A LI = j µ A , L = L + LI + L A 例: µ 這適用于電子等旋量粒 子與光子的相互作用. 子與光子的相互作用 ie T j µ = µ T µ 2 ( T 荷電標量場與電磁場的相互作用 LI = j µ A µ + e 2 Aµ A µ + , j µ = ie + µ ieAµ µ + ieA