2020-01-15 QFT:modern calculus

緊鑼密鼓的課程菲茬,知識在頭腦中爆炸猾担。前半程的課程是:string phenomenology,advanced dynamics in d=2+1 QFT, machine learning& deep learning, quantum information.

我最感興趣的還是QFT的部分袱瓮,結合Seiberg string 2019的QFT vision talk食用或油,風味更佳逊拍,我也終于對Seiberg他們的工作有了一點理解。一個讓我突破思維的關鍵就是要結合condense matter physics的方面來理解量子場論粒蜈。
在school還有Seiberg的talk中都提到的一個觀點是:QFT并不是一個topic而是一種language顺献,雖然QFT是在研究基本粒子理論時發(fā)展起來的,但是現在已經被應用到理論物理的方方面面枯怖,就如同微積分一樣注整。作為語言的強大的地方就是,無論什么問題度硝,我們都可以嘗試用場論的模型是思想來考慮肿轨,場論本身給我們提供了數學之外的“物理圖像”。拋開粒子物理蕊程,我們就可以從更一般的角度來理解場論本身椒袍。粒子物理本身的subject就是場,但是對于其他的問題藻茂,怎么自然引入場的感念驹暑,換句話說,場究極是描述了什么樣的自由度辨赐。
從高能的角度來說优俘,就是不關心真正的UV completion,只考慮低能的物理掀序,就是我們使用的有效場論帆焕。
從凝聚態(tài)的角度來說,UV理論就是一個lattice model不恭,我們可以放任何的自由度進去叶雹,但是如果我們只關心long distance的物理,也就是我們RG flow的IR, 我們總是可以到一個經典的統(tǒng)計場論换吧。某處程度來說折晦,一個thermo的經典場論等價于一個zero temperature的量子場論(這個場論和高能物理中遇到的場論是同一種東西)。
知道了場論描述了什么沾瓦,很自然地就是對場論分類筋遭。

  1. Trivially gapped model (massive field theory)”┲簦可以理解為背后的lattice model在全部參數空間并不存在任何有趣的long distance 物理漓滔,低能下,沒有任何激發(fā)乖篷,也就只有一個真空態(tài)响驴。
  2. Gapless model (CFT)。這也是general RG flow 的結論撕蔼。
  3. Topological order. 雖然理論還是gapped豁鲤,但是真空態(tài)不是trivial的秽誊,比如真空態(tài)是一個糾纏態(tài)?這是什么意思琳骡?non-trival真空態(tài)的直觀意義用lattice的描述就是锅论,它不能寫成一個lattice上每一個site的乘積形式。

接下來的問題楣号,上面的情形分別在什么情況下會出現最易。前兩種情況比較簡單,對于短程相互作用的lattice model炫狱,一般都對應了情形1藻懒,只有當model存在二級相變的時候,也就是存在critical point的時候视译,就對應了第二種情形嬉荆。這里出現的一個有趣的現象就是duality,就是可能同一個UV(lattice)model的IR physics 可以用不同的場論理論來描述酷含。如何尋找duality鄙早?
剛才我們提到massive field theory是低能下是trivial的,我們可以在UV理論上加入任意的massive field theory椅亚,他們對應的IR physics應該也是等價的限番,但是加入的massive field theory和原有的 UV的自由度相互作用,會導致不同的IR理論什往。這樣就給出了duality。這也引入了一個 deformation class of the QFT的概念慌闭。一個猜測是别威,多有的對偶理論在deformation class這個空間里都是連續(xù)的,也就是說所有對偶都可以用上面說的方法實現驴剔。而deformation class是由global symmetry還有‘t Hooft anomaly來organize(分類)省古。

第三種情形是最近才發(fā)現的。如何理解拓撲序呢丧失?簡單的來說豺妓,可以認為真空態(tài)是由一個拓撲場論來描述的。比如Chen-Simons理論布讹,我們知道Chen-Simons理論的Hilbert空間并不是trivial的琳拭,因為可以加入一些defects 。因為理論是拓撲的描验,我們移動這些defect白嘁,但是我們發(fā)現,如果我們讓一個defect繞著另一個defect移動一周膘流,會給出了一個拓撲不變量絮缅。

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