规范场的概念提出

规范场的概念提出

一种与物理规律的定域变换不变性不可分割地联系在一起的物质场，场量子的自旋是媡。规范变换的概念是由德国学者H.韦耳在1918年提出来的。“规范”的德文Eich原意是尺度，韦耳试图通过物理规律不因在时空每一点上量度时空的尺度的随意选择而有所改变的原理来导出电磁理论。这种在时空每一点上量度时空的尺度的改变称为定域规范变换，韦耳所试图应用的原理亦称作定域规范变换不变性原理。韦耳的尝试并没有成功，原因在于他所用的尺度的变换只涉及时空自由度的改变，而电磁势的改变则涉及物质的内部自由度（电荷），这两种自由度是不同的。
1925年量子力学建立后，规范变换有了新的含义。在量子力学中有一种新的不变性：波函数的整体的相位的选择有着任意性，相因子的改变
对力学量的观测值毫无影响。在量子力学中，每一种变换下的不变性导致一种物理守恒量，与上述不变性相联系的守恒量就是电荷。
如果波函数在时空的每一点上相位作正比于电荷的改变
要求量子力学在这变换下不变，则必须有一矢量场Aμ（尣，t)存在，它在变换
⑵下作相应的变换
由它定义的场强正好为麦克斯韦方程组所描述，它与波函数ψ 所描述的带电粒子的相互作用，正好是熟知的电磁相互作用，因此，它就是电磁场的矢量势。这样，就完成了由韦耳开头尝试的从定域规范变换不变性导出电磁理论的工作。只是，规范变换已经从原来的定义换成由式⑴及⑵所规定的相位的变换，前者与时空无关，称为整体规范变换，后者与时空有关，称为定域规范变换。
由定域规范变换下不变性所要求存在的场，称为规范场。变换 ⑵在数学上构成单参数的幺正变换群U⑴，这种变换往往被称为U⑴定域规范变换。电磁场就是U⑴定域规范变换不变性所要求的规范场。这种场的量子就是光子，它的质量为零，自旋为媡，是传递电磁作用【它在U⑴定域规范变换下不变】的量子。

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