費曼圖- 維基百科，自由的百科全書 - Wikipedia

費曼圖（英語：Feynman diagram）是美國物理學家理察·費曼在處理量子場論時提出的一種形象化的方法，描述粒子之間的交互作用、直觀地表示粒子散射、反應和轉化等過程。

使用 ... 費曼圖 亞原子粒子行為的圖形表示 語言 監視 編輯 費曼圖（英語：Feynmandiagram）是美國物理學家理察·費曼在處理量子場論時提出的一種形象化的方法，描述粒子之間的交互作用、直觀地表示粒子散射、反應和轉化等過程。

使用費曼圖可以方便地計算出一個反應過程的躍遷機率。

本圖中，電子與正電子湮滅產生虛光子，而該虛光子生成夸克－反夸克組，然後其中一個放射出一個膠子。

（時間由左至右，一維空間由下至上） 在費曼圖中，粒子用線表示，費米子一般用實線，光子用波浪線，玻色子用虛線，膠子用圈線。

一線與另一線的連接點稱為頂點。

費曼圖的橫軸一般為時間軸，向右為正，向左代表初態，向右代表末態。

與時間軸方向相同的箭頭代表正費米子，與時間軸方向相反的箭頭表示反費米子。

目次 1簡介 2動機與歷史 2.1其他名稱 3費曼規則 4例子 4.1β衰變 4.2量子電動力學 5另見 6註釋 7參考資料 8外部連結 簡介編輯 兩個粒子的交互作用量由反應截面積所量化，其大小取決於它們的碰撞，該交互作用發生的機率尤其重要。

如果該交互作用的強度不太大（即是能夠用微擾理論解決），這反應截面積（或更準確來說是對應的時間演變算子、分布函數或S矩陣）能夠用一系列的項（戴森級數（英語：Dysonseries））所表示，這些項能描述一段短時間所發生的故事，像以下的例子：  本圖中，K介子（由一上夸克與反奇夸克組成）在弱交互作用下衰變成三個π介子，中間步驟有W玻色子及膠子參與 兩個具有一定相對速度的粒子在自由地移動（由兩條向著大致方向的線表示） 它們遇到對方（兩線連於第一點──頂點） 它們在同一路徑上漫步（兩線合二為一） 然後再度分開（第二個頂點）但它們發覺自己的速度已變，而且再也不和之前一樣（兩線從最後的頂點向上──有時樣式會因應粒子所經歷的轉變而有所不同）這故事能夠以圖來表示，這一般來說要比記起對應戴森級數的數學公式要容易得多。

這種圖被稱為費曼圖。

它們在戴森級數迅速趨向極限時才有意義。

由於它們能夠說簡易的故事，而且又跟早期的氣泡室實驗相似，所以費曼圖變得非常普及。

動機與歷史編輯 粒子物理學中，計算散射反應截面積的難題簡化成加起所有可能存在的居間態振幅（每一個對應攝動理論又稱戴森級數的一個項）。

用費曼圖表示這些狀態以，比瞭解當年冗長計算容易得多。

從該系統的基礎拉格朗日量能夠得出費恩曼法則，費恩曼就是用該法則表明如何計算圖中的振幅。

每一條內線對應虛粒子的分布函數；每一個線相遇頂點給出一個因子和來去的兩線，該因子能夠從交互作用項的拉格朗日量中得出，而線則約束了能量、動量和自旋。

費曼圖因此是出現在戴森級數每一個項的因子的符號寫法。

但是，作為微擾的展開式，費曼圖不能包涵非微擾效應。

除了它們在作為數學技巧的價值外，費曼圖為粒子的交互作用提供了深入的科學理解。

粒子會在每一個可能的方式下交互作用：實際上，居間的虛粒子超越光速是允許的。

（這是基於測不準原理，因深奧的理由而不違反相對論；事實上，超越光速對保留相對性時空的偶然性有幫助。

）每一個終態的機率然後就從所有如此的機率中得出。

這跟量子力學的泛函積分表述有密切關係，該表述（路徑積分表述）也是由費曼發明的。

如此計算如果在缺少經驗的情況下使用，通常會得出圖的振幅為無窮大，這個答案在物理理論中是不能接受的。

問題在於粒子自身的交互作用被錯誤地忽視了。

重整化的技巧（是由費曼、施溫格和朝永所開發的）彌補了這個效應並消除了麻煩的無窮大項。

經過這樣的重整化後，用費曼圖做的計算通常能與實驗結果準確地吻合。

費曼圖及路徑積分法亦被應用於統計力學中。

其他名稱編輯 默里·蓋爾曼一直將費曼圖稱為斯蒂克爾堡圖(Stückelbergdiagrams)，因為瑞士物理學家厄恩斯特·斯蒂克爾堡(ErnstStückelberg)發明了一個相近的圖[1]。

歷史上他們也曾被叫成費恩曼-戴森圖或戴森圖[2]。

費曼規則編輯 此章節尚無任何內容。

例子編輯   β衰變編輯 右圖為β衰變的費曼圖。

圖中的直線代表費米子，而波浪線則代表虛玻色子。

在本例中，圖被設定在流形時空中，y坐標為時間而x坐標為空間；x坐標亦代表了某些交互作用（考慮碰撞）的「地點」。

由於時間朝著y軸方向，所以微中子是向著時間方向行進的；但費米子可以被視為其向時間後方移動的反粒子，因為數學上這兩個概念沒有分別。

這適用於所有粒子和反粒子。

量子電動力學編輯 在量子電動力學中，有兩個場標記，叫「電子」和「光子」。

「電子」有一定方向而「光子」無固定方向。

當中只有一種交互作用，用「γ」標記，其三度分別為「光子」、「電子」「頭」和「電子」「尾」。

另見編輯 動機(代數幾何)（英語：Motive(algebraicgeometry)）註釋編輯 ^GeorgeJohnson.TheJaguarandtheFox.TheAtlantic.2000年7月,287(1):82–85[2019年6月22日].（原始內容存檔於2008年5月9日）（英語）.  '^Gribbin,JohnandMary.RichardFeynman:ALifeinScience,Penguin-Putnam,1997Ch5. 參考資料編輯 Gerardus'tHooft,MartinusVeltman,Diagrammar,CERNYellowReport1973,online（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） DavidKaiser,DrawingTheoriesApart:TheDispersionofFeynmanDiagramsinPostwarPhysics,Chicago:UniversityofChicagoPress,2005.ISBN0-226-42266-6 MartinusVeltman,Diagrammatica:ThePathtoFeynmanDiagrams,CambridgeLectureNotesinPhysics,ISBN0-521-45692-4(expanded,updatedversionofabove) 外部連結編輯 史丹佛線性加速器中心的費曼圖頁面（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） AMSarticle:"What'sNewinMathematics:Finite-dimensionalFeynmanDiagrams"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） WikiTeX支援維基條目中的費曼圖直接編輯 DrawingFeynmandiagramswithFeynDiagram（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）C++librarythatproducesPostScriptoutput. FeynmanDiagramExamplesusingThorstenOhl'sFeynmfLaTeXpackage. 取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=费曼图&oldid=71883796」