「新浪科技综合」赶走超距作用的场新浪科技综合2020-07-29 11:46:150阅( 二 )
粒子间的相互作用究竟是怎么一回事？量子场论给出了精彩的解释 。 它告诉我们 ， 每种基本粒子都有一个与其对应的场 ， 这个场遍布整个空间 。 比如 ， 光子是电磁振荡 ， 电子是电场振荡 ， 诸如此类 。 更关键的是 ， 这些场还彼此依赖 。 例如 ， 带电粒子（如电子）的场与电磁场有关联 。 如果两个带电粒子交换光子（电磁场振荡） ， 在它们之间就会产生出一种作用力 。
如果把这个过程画出来 ， 就是费曼图 。 下图展示了两个电子交换一个光子的过程 ， 这是最简单却又十分重要的费曼图 。 其他费曼图会涉及更多粒子 。
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图4/5费曼图 。 在图中 ， 自下而上代表时间的流逝 。 依照带箭头的直线 ， 两个电子先是互相靠近 ， 在交换一个光子（用波浪线表示）之后 ， 又彼此远离力的这种量子阐释令人十分满意 。 两个电子因为电性相同而互相排斥 ， 向着远离彼此的方向运动 。 电子一加速 ， 便会产生电磁波 ， 电磁波反过来又会加速电子 。 两个电子因为交换了光子（电磁振荡）而改变了自身的能量与动量 ， 这不是再自然不过的事吗？
费曼图在量子场论的数学表述和粒子间相互作用的概念想象之间 ， 架起一座沟通的桥梁 。 不过 ， 在理查德·费曼一开始引入费曼图时 ， 量子理论的缔造者之一尼尔斯·玻尔曾批评说 ， 这些图没有清楚地阐明相关的量子物理过程 。 后来 ， 费曼在1965年获得诺贝尔物理学奖 ， 玻尔向他道了歉 。
爱因斯坦解决了牛顿的难题
爱因斯坦富有洞见地用“场”赶走了引力的“超距作用” ， 解除了牛顿的困境 。 如同麦克斯韦的电磁理论是电磁学的经典理论 ， 爱因斯坦的广义相对论也是引力的经典理论 。 广义相对论预言 ， 宇宙中有引力波 ， 也就是连续不断的时空波动 。
发展引力的量子理论仍然任重而道远 。 这个理论把引力场量子化 ， 提出引力子的概念 ， 并把物体间的引力作用解释成物体交换引力子 。 引力子是一种假想粒子 ， 相当于引力版的“光子” 。 然而 ， 与电磁力相比 ， 引力太微弱 ， 探测到引力子的希望还很渺茫 ， 而且我自己也怀疑 ， 从原理上讲 ， 我们是否真能探测到它们 。
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图5/5
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