夸克层次上的统计物理，由于成分粒子的动力学都是相对论量子场论，这导致了以描述场的热力学问题为主体的内容，以量子场论形式表述统计物理的框架，即有限温度场论

我教夸克层次上的统计物理（李家荣）

统计物理的一个基本思想是从成分粒子的动力学出发，用统计的方法给出多粒子系统的宏观性质。根据系综理论，知道了配分函数，如正则系综的配分函数，则系统的任何热力学量都可以由它得到。这里H是描述成分粒子动力学的哈米顿，而系综理论则是统计方法。按照这一思想，对应一种动力学，原则上可以建立一种相应的统计热力学。把握住着一点，就会想到这一基本思想会给人们带来发展多粒子系统理论的广阔天地，但传统的物理课本中，讨论的都是在原子分子层次上的统计物理，没有指明随着人类对物质基本结构及其动力学的认识发展，会导致统计物理的重大发展。我在给同学讲课或有关报告、谈话中，则强调了统计物理在两个层次上的发展：其一，当人们对物质结构深入到核子这一层次时，特别是建立了核子动力学的模型理论后，出现了与这种动力学相应的统计热力学，揭示有在核子层次上的物质形态——核物质或泛称强子物质；其二，当人们对物质结构的认识深入到夸克这一层次，建立了描述夸克相互作用的动力学——规范场论时，就导致了夸克层次上的统计物理。其中特别引人注目的是以QCD为动力学的统计物理，它预言了在夸克层次上的一种新物质形态——夸克物质或称夸克胶子等离子体，开创了以探索夸克物质为目的的新的研究领域。当我这样一层一层地讲述了统计物理的发展后，再反过来让学生体会统计物理的基本思想时，理解就深刻了，宽阔了，懂得了理论的前瞻性。 统计物理的基本思想对在不同层次上建立的理论原则都是一致的，但这不只是学习的一个方面，还应强调的另一个方面是，在不同层次上的统计物理，从内容到表述形式都又有各自的特殊性。特别是在夸克层次上的统计物理，由于成分粒子的动力学都是相对论量子场论，这导致了以描述场的热力学问题为主体的内容，以量子场论形式表述统计物理的框架，即有限温度场论。它使人们看到了统计物理表述形式的丰富多彩和物理内涵的深刻。尤其是描述了夸克物质的有限温度场论，即夸克物质统计理论，它与原来在原子分子层次上建立的统计物理相比，由于其非阿贝尔属性，给人们带来了许多尚待揭示的新问题、新现象，是吸引可当今众多理论和实验物理学家合作大力开垦的新天地。 我从事夸克物质理论研究和教学多年，常把我在研究前言得到的对统计物理的认识介绍给学生，让他们更多地体验理论的前瞻性，内容与形式在不断发展中呈现的多样性、灵活性，希望能启发他们的创造性。