Leseempfehlung zur Renormierung (nicht nur in QFT)

Welche Artikel/Bücher/Rezensionen können Sie vorschlagen, um zu erfahren, was Renormalisierung „wirklich“ ist?

Standard-QFT-Lehrbücher sind normalerweise rechenintensiv und bieten diesbezüglich wenig physikalische Einblicke - nach meinem QFT-Kurs hatte ich den Eindruck, dass die Renormalisierung nur ein technischer, etwas willkürlicher Trick (durch Erfahrung gerechtfertigt) ist, um Divergenzen zu beseitigen. Das Auftauchen der Renormalisierung in anderen Bereichen der Physik ( Renormalisierungsgruppenansatz in der statistischen Physik usw.), wo ihre Notwendigkeit und Wirksamkeit mehr oder weniger eine klare physikalische Bedeutung haben, legt jedoch ein allgemeines Konzept nahe, das über die bloße „Halt die Klappe und rechne“-Werbung hinausgeht -hoc Gadget wird es wie in üblichen QFT-Kursen serviert.

Ich interessiere mich besonders für Texte, die einen vereinheitlichenden Einblick in die Renormierung in QFT, statistischer Physik oder reiner Mathematik geben.

Antworten (14)

Ich habe einen pädagogischen Artikel über Renormalisierung und Renormalisierungsgruppe geschrieben und würde mich über Ihre Meinung dazu freuen. Es ist im American Journal of Physics veröffentlicht. Sie finden es auch auf ArXiv: A Hint of Renormalization .

B. Delamotte

Willkommen bei physik.se @delamotte! Es ist wunderbar zu sehen, wie Profis sich anschließen. Ich habe eine Kopie Ihrer Arbeit, und vielleicht ist dies ein guter Zeitpunkt, sie noch einmal zu studieren. Prost.

Die Renormierung ist absolut nicht nur ein technischer Trick, sie ist ein wesentlicher Bestandteil des Verständnisses der effektiven Feldtheorie und warum wir alles berechnen können, ohne die endgültige mikroskopische Theorie aller Physik zu kennen. Eine gute Online-Quelle, die ein schönes physikalisches Beispiel erklärt, ist Joe Polchinskis "Effektive Feldtheorie und die Fermi-Oberfläche" (und Sie können auch die darin enthaltenen Referenzen nachschlagen). Außerdem erklärt so ziemlich jedes Lehrbuch der modernen Feldtheorie den modernen Wilsonschen Standpunkt zur effektiven Feldtheorie. Einige neuere Bücher, die versuchen, physikalische Einsicht und nicht nur Berechnung zu betonen, sind die von Zee und von Banks.

Ich schließe mich der Empfehlung von John Cardys Buch "Skalierung und Renormalisierung" an. Mir gefällt auch Nigel Goldenfelds Buch „Lectures on Phase Transitions and the Renormalization Group“, das einen sehr faszinierenden Abschnitt enthält, der die Renormalisierungsgruppe mit selbstähnlichen Lösungen für PDE verbindet.
Ich dritt die Empfehlung von Goldenfelds Buch!
Nur ein paar weitere Links, von denen ich denke, dass sie angesichts der obigen Kommentare ziemlich nützlich sein können: <a href=" dx.doi.org/10.1016/0003-4916(81)90072-5">Dimensionsanalyse in der Feldtheorie< /a> und Renormierung als Dimensionsanalyse – einen Blick wert. ;-)

Ein wirklich gutes Lehrbuch über QFT mit einem neuen und spannenden Ansatz ist „Quantum Field Theory in a Nutshell“ von Anthony Zee. Es ist ein nicht so technisches Buch in QFT und mit einem tiefen Einblick in die Physik.

Andere Leute haben viele Referenzen bereitgestellt, also werde ich nur sagen, was ich über das Thema denke.

Wenn Sie mit dem statistischen physikalischen Teil der Renormierung vertraut sind, sollten Sie auch die QFT-Renormierung bereits gut verstehen (auch wenn Sie sie noch nicht kennen!). Die Moral ist hier dieselbe: Abweichungen entstehen, weil unser Bild nur effektiv ist und die Theorie allgemeiner nicht alle realistischen Auswirkungen der Natur (wie Messung) berücksichtigt.

Die UV-Divergenzen treten aufgrund unendlicher Wechselwirkungsenergien auf und weisen darauf hin, dass die Theorie möglicherweise unvollständig ist (dh es ist nur eine Annäherung an eine bessere zugrunde liegende Theorie), sodass wir nicht wirklich eine unendliche Energiegrenze annehmen dürfen, ohne unsere Theorie irgendwie zu modifizieren dafür unterzubringen.

Was ist mit IR-Divergenz? Nun, diese Grenze kann wieder nicht genommen werden, wenn Sie ein wenig darüber nachdenken, aber der Grund ist anders als im UV-Fall. IR limit lässt Sie mit beliebig kleinen Energien rechnen. Aber ist das wirklich körperlich? Was ist mit unserer Messung? Können wir wirklich beliebig kleine Energien messen? Nun, natürlich nicht. Aber QFT weiß nichts über unsere Messgeräte, also ist es nicht verwunderlich, dass Sie dies wieder von Hand abrechnen müssen.

Ein weiterer neuer Punkt der Renormierung ist eine laufende Kopplung. Und das kommt wiederum genau daher, weil wir zu bemerken begannen, dass Kopplungskonstanten keine wirklichen Konstanten sind, wenn man genauer darüber nachdenkt, was es bedeutet, etwas zu messen.

Ich denke, der springende Punkt der Renormalisierung kann ziemlich kurz gesagt werden: Sie entsteht, weil wir erkannt haben, wie unwissend wir waren. Sowohl das Ignorieren der Tatsache, dass QFT nicht die ultimative Theorie von allem ist, als auch das Ignorieren des Themas Messen.

Deinem zweiten Absatz stimme ich nicht zu. QCD ist eine gut definierte UV-vollständige Theorie, aber Sie finden immer noch Abweichungen, wenn Sie in der Störungstheorie rechnen.
Das ist ein nettes Stück Schrift @Marek, außer dem zweiten Absatz ;) @Jeff, inwiefern unterscheidet sich das, was @Marek sagt, von dem, was du erwähnt hast? Bevor die asymptotische Sicherheit in QCD entdeckt wurde, war bekannt, dass alle Theorien Divergenzen in ihrer Störungsausdehnung aufweisen. Und QCD war gewissermaßen eine endliche "Vervollständigung" dieser älteren Modelle. Wir wissen, dass QCD jetzt asymptotisch sicher ist , aber bevor die Renormierung verstanden und die asymptotische Freiheit entdeckt wurde, schien es nicht so zu sein.
@Jeff: Stimmt, danke, dass du das angesprochen hast. Ich sollte wahrscheinlich irgendwo in der Antwort erwähnen, dass es sich keineswegs um eine vollständige Darstellung der Renormalisierung handelt, sondern nur um einige zufällige Themen, die ich im Moment für die wichtigsten halte.
@space_cadet, ich verstehe nicht wirklich, wovon du sprichst. QCD "vervollständigt" QED nicht und ist auch nicht endlich.
@jeff Ich habe versucht zu sagen, dass QCD ein vollständigeres Bild der hadronischen Physik liefert als frühere Modelle. Ich habe mich nicht auf QED bezogen.

:-DDD Ich habe noch einen pädagogischen Artikel über Renormalisierung geschrieben... Nein, im Ernst, der Artikel ist Blabla und ich hatte sogar vergessen, dass ich ihn geschrieben hatte. Wahrscheinlich hat es sogar zu der Bewertung beigetragen, die mich von hep-th zu hep-ph vertrieb, wer weiß. Aber die Liste der Referenzen ist nützlich und dann ist es eine tatsächliche Antwort auf das OP, also erlauben Sie mir, sie hier einzufügen. Es war bei hep-th/0208180

Beachten Sie, dass einige historische Referenzen (z. B. Borel 1928 und einige Kommentare im Hauptteil des Artikels) nur angegeben werden, um anzudeuten, warum die Menschen 1930 keine solche Angst vor Divergenzen hatten, es war sogar ein heißes Thema in verwandten Bereichen.

  • GA Arteca, FM Fernandez, EA Castro, Large Order Perturbation Theory and Summation Methods in Quantum Mechanics , Lecture Notes In Chemistry, 53, Springer
  • E. Borel, Lessons sur las series divergentes , hrsg. Gautier-Villars, 1928 (nachgedruckte Ausgaben Jacques Gabay)
  • E. Brezin, JC LeGuillou, J. Zinn-Justin, Störungstheorie im großen Maßstab, I und II , Phys Rev D, v. 15, p. 1544 und Phys Rev. D v. 15, p. 1558
  • CH. Brouder, Runge-Kutta-Methoden und Renormierung , European Physical Journal C v. 12, p. 521-534
  • JC Butcher, Eine algebraische Theorie der Integrationsmethoden Math. Komp. V. 26, p. 79
  • A. Connes und D. Kreimer hep-th/9912092 sowie D. Kreimer q-alg/9707029 und hep-th/0010059 und CK hep-th/9904044
  • FJDyson, Phys Rev. 85, p. 631
  • LY Chen, N. Goldenfeld, Y. Oono, Phys. Rev. E, V. 54 p. 376
  • Feynman, Space-Time Approach to NR Quantum Mechanics Rev Mod Phys 20, p. 367
  • M. Gell-Mann und FE Low Quantum Electrodinamics at Small Distances , Phys. Rev. V. 95, p. 1300
  • G t'Hooft, Nucl Phys B 35, p. 167; G. t'Hooft und M. Veltman, Nucl. Phys. B44 p. 189
  • DJ Broadhurst und D. Kreimer, Renormalization tamed: 30 loop Pade Borel Resumation , hep-th/9912093
  • T. Kunihiro, zum Beispiel hep-th/9505166 und hep-th/9801196
  • Polonyi, arxiv:hep-th/9409004, hep-th/9412042 und hep-th/9711061
  • Tim R. Morris, hep-th/9802039

Dies ist keine allgemeine Antwort auf Ihre Frage. Ich schlage vor, Sie werfen einen Blick auf dieses einfache, aber meiner Meinung nach aussagekräftige Beispiel für die Renormalisierung in einer einfachen Situation: http://arxiv.org/abs/patt-sol/9709003 "Uses of Hüllkurven für globale und asymptotische Analyse; geometrische Bedeutung der Renormierungsgruppengleichung" Teiji Kunihiro und andere Artikel desselben Autors über arxiv.

Während es auf praktischere Situationen verallgemeinert werden kann, gibt es auch einen Hinweis, worum es in elementarer Weise geht.

Bisher wurden einige sehr gute Referenzen gegeben. Ich glaube nicht, dass ich das hier schon erwähnt habe – „Regularization, renormalization and dimensional analysis: Dimensional Regularization meets Freshman E&M“ von F. Oleness und R. Scalise. Es ist hier verfügbar und bietet eine äußerst lesbare Einführung in die Regularisierung und Renormalisierung auf dem Niveau, das für eine allererste Exposition geeignet ist.

Hollowoods Vorlesungsunterlagen "A Wilsonian Approach to Field Theory" sind wirklich schön.

Wenn Sie ein Mathematiker sind, der sich für dieses Zeug interessiert – insbesondere für Renormierung, wie sie in der statistischen Mechanik auftritt – sollten Sie vielleicht die „Lectures on the Renormalization Group“ von Brydges in dem Buch Statistical Mechanics in the „Ias/Park City Vorlesungsreihe Mathematik". Es diskutiert einige Beispiele im Detail. G. Battle's Wavelets and Renormalization ist auch ein guter Ort, um nachzuschauen: Er diskutiert wechselwirkende Skalarfelder in einer Menge Details.

Kürzlich gab es auch einige rigorose Artikel über die Renormalisierung in der perturbativen QFT von Costello und Borcherds, die den Leuten helfen könnten, die Lücke zwischen dem Stat-Mech und einer eher auf Teilchenphysik ausgerichteten Sprache zu schließen.

Link zu Grenzwerten und Kontinuumsgrenzen: Ein Wilsonscher Ansatz zur Feldtheorie? Wie auch immer, hier ist ein weiterer Satz Vorlesungsnotizen von Hollowood: arxiv.org/abs/0909.0859
+1 für den Geschmack eines Mathematikers.

Die Standardreferenz für viele Jahrzehnte, die meiner Meinung nach nicht verbessert wurde, ist Kenneth Wilsons Artikel „Reviews of Modern Physics“ von 1974. Früher war es Pflichtlektüre. Es ist jedoch ein wenig alt.

Du meinst das Kondo-Papier, richtig? Dieser kam jedoch 1975. Ich vergewissere mich nur, weil Wilson in diesen Jahren mehr als eine wichtige Arbeit veröffentlichte (insbesondere die Epsilon-Expansion-Arbeit von 1974 und die RG-Methodenarbeit von 1975).

Mein Tutorial-Paper Renormierung ohne Unendlichkeiten - ein Tutorial behandelt die Renormierung und wie man die Divergenzen auf einer viel einfacheren Ebene als der Quantenfeldtheorie vermeidet.

Siehe auch Kapitel B5: Divergenzen und Renormierung meiner Theoretischen Physik-FAQ .

Mein "Augenöffner" über RG war Amnon Aharony, siehe sein Buch mit Dietrich Stauffer " Einführung in die Perkolationstheorie ". Die Darstellung von RG konzentriert sich vollständig auf Ideen, und das (relativ) einfache Thema des Buches – ein klassisches statistisches Gitterproblem der Perkolation – ermöglicht sehr intuitive Demonstrationen, die keine QFT-Kenntnisse erfordern. Aharony wurde einen Monat nach dem Erscheinen des mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Artikels von Wilson & Fisher im Jahr 1972 ( Volltext pdf ) Postdoktorand von Michael Fisher, daher sind die Wurzeln der Renormierung in der statistischen Physik in dem Buch sehr lebendig.

Und ich habe einen weiteren pädagogischen Artikel über Renormalisierungen und IR-Divergenzen geschrieben. Ich habe eine Google-Forschungsgruppe „ QED Reformulation “ gegründet und betreibe einen Blog zu diesem Thema. Es ist eine alternative Sichtweise des Problems, und ich denke, sie ist viel physischer als die Mainstream-Sichtweise. Es ist immer sinnvoll, das Problem aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten ;-).

PS Siehe auch diese .

Andererseits gibt es ein Tutorial zu Renormierungen von Arnold Neumaier, der meint, in dieser Sache völlige Klarheit erlangt zu haben: mat.univie.ac.at/~neum/ms/ren.pdf . Meine Antworten auf seine exakt lösbaren Beispiele finden Sie in meiner Forschungsgruppe.

In Bezug auf "einen einheitlichen Einblick in die Renormierung in QFT, statistischer Physik oder reiner Mathematik" habe ich versucht, dies in meiner ausführlichen Antwort auf die Wilsonsche Definition der Renormierbarkeit zu tun