超导探索之术语介绍：费曼图（Feynman Diagram）

在多粒子系统的研究领域，为了简化粒子之间的复杂相互作用，美国物理学家理查德・费曼（Richard Feynman）开创性地提出了一种直观的图示方法来替代在量子场论中的复杂数学关系，这样构成的图形就称之为费曼图。

这就好比我们画一个太阳表示白天，画个月亮和星星代表黑夜，费曼图的意思就是用简单的实线和虚线（波线）来代表复杂的多体系统中的粒子相互作用这一个复杂的物理过程。如果用从左到右的实线箭头表示费米子（比如电子或质子）的时间增长方向，也是费米子粒子数流动方向。假设在某个瞬时，t1费米子发出一个玻色子（比如光子或声子），该玻色子粒子数的流动方向就用虚线或者波线来代表。虚线和实线交界处称之为顶点（vertex），顶点处满足四维动量（动量加能量）守恒。在图中虚线和实线的时间增长方向必须一致满足因果关系。在另一时刻t2（t2>t1）这个费米子可能吸收一个玻色子，在图形上虚线和实线又出现一个交汇点，这个点也是一个顶点，同样满足四维动量守恒。反过来，从右到左的实线箭头就代表时间反演，也就是一个反费米子（比如反电子或称为正电子）的粒子数的流动方向。

以上简单叙述只是描述了一个单费米子发射或吸收一个玻色子的简单过程。那个顶点就是一个费米子与另一个费米子相互交换一个玻色子的作用点。当有许许多多费米子相互作用时，这个顶点所代表的相互作用就极其复杂。费曼图的目的，是用一个个直观的图形，替代量子场论中那些以繁杂数学公式表达、且难以求解的多粒子间相互作用。如何找出这些粒子间复杂关联的费曼图，正是理论物理工作者的重要使命。