46 电磁场的量子化：光子
理解由耦合的动力标量场与矢势构成的经典域论相当困难，其量子化理论更是如此，原因在于哈密顿算子不再关于场变量是二次的，且场方程是非线性的。通过忽略标量场、仅考虑矢势来简化问题，可得到一个具有二次哈密顿算子的理论，该理论易于理解并可量子化。经典运动方程是真空中的线性麦克斯韦方程，其解为电磁波。相应的量子域论将是一个关于螺旋度为±1的自由无质量粒子的相对论性理论，即光子。
要得到物理上合理的光子理论，必须考虑作用在麦克斯韦方程解的经典相空间上的无限维规范变换群。我们将描述几种处理这一问题的方法，并利用其中一种详细进行量子化。所有这些方法都有各种缺点，幺正性与显式洛伦兹不变性似乎无法同时实现。应当提醒读者，由于所涉及的复杂性大大增加，本章及后续各章将比前面大多数章节简略得多。
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来源版本：2025-10-20
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