重整化群是什麼意思

重整化群(Renormalization Group,RG)是理論物理學中一個重要的概念,特別是在量子場論和統計力學中。這個概念是由肯尼斯·威耳遜(Kenneth G. Wilson)在20世紀70年代發展起來的,他因此獲得了1982年的諾貝爾物理學獎。重整化群的核心思想是描述了當我們在不同的能量或長度尺度上觀察物理系統時,其描述如何變化。

在量子場論中,重整化是為了解決由於量子效應導致的無限大數值問題。在處理這些無限大時,物理學家引入了重整化參數,這些參數可以在理論中自由調整,以消除無限大。重整化群則提供了一種系統的方法,來確定這些參數如何在不同的能量尺度上變化。

在統計力學中,重整化群是一種分析臨界現象的工具。臨界現象是指當系統接近一個相變點時,其性質會發生顯著變化。重整化群可以幫助我們理解為什麼許多不同的系統在臨界點附近表現出相似的行為,這一現象被稱為 universality。

重整化群的方法通常包括以下幾個步驟:

  1. 選擇一個描述物理系統的模型。
  2. 定義一個重整化步驟,這通常涉及到將系統分割成更小的部分,然後對它們進行平均。
  3. 套用重整化步驟,將模型從較高的能量或空間尺度映射到較低的尺度。
  4. 分析重整化後的模型,找出描述新尺度的有效參數。
  5. 重複步驟3和4,直到達到所需的尺度。

通過這種方式,重整化群提供了一個從微觀細節到巨觀現象的橋樑,幫助我們理解物理系統在不同尺度下的行為。