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第44部分(第1/4 頁)

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情!想想牛頓力學,想想相對論,從來沒有人為了如何〃解釋〃它們而操心過,對比之下,這更加凸現出量子論那獨一無二的神秘氣質。

人們的確有理由感到奇怪,為什麼在如此漫長的歲月過去之後,我們不但沒有對量子論瞭解得更清楚,反而越來越感覺到它的奇特和不可思議。最傑出的量子論專家們各執一詞,人人都聲稱只有他的理解才是正確的,而別人都錯了。量子謎題已經成為物理學中一個最神秘和不可捉摸的部位,Zeilinger有一次說:〃我做實驗的唯一目的,就是給別的物理學家看看,量子論究竟有多奇怪。〃到目前為止,我們手裡已經攥下了超過一打的所謂〃解釋〃,而且它的數目仍然有望不斷地增加。很明顯,在這些花樣繁多的提議中間,除了一種以外,絕大多數都是錯誤的。甚至很可能,到目前為止所有的解釋都是錯誤的,但這卻並沒有妨礙物理學家們把它們創造出來!我們只能說,物理學家的想象力和創造力是非凡的,但這也引起了我們深深的憂慮:到底在多大程度上,物理理論如同人們所驕傲地宣稱的那樣,是對於大自然的深刻〃發現〃,而不屬於物理學家們傑出的智力〃發明〃?

但從另外一方面看,我們對於量子論本身的確是沒有什麼好挑剔的。它的成功是如此巨大,以致於我們除了咋舌之外,根本就來不及對它的奇特之處有過多的評頭論足。從它被創立之初,它就挾著雷霆萬鈞的力量橫掃整個物理學,把每個角落都塑造得煥然一新。或許就像狄更斯說的那樣,這是最壞的時代,但也是最好的時代。

量子論的基本形式只是一個大的框架,它描述了單個粒子如何運動。但要描述在高能情況下,多粒子之間的相互作用時,我們就必定要涉及到場的作用,這就需要如同當年普朗克把能量成功地量子化一樣,把麥克斯韋的電磁場也進行大刀闊斧的量子化……建立量子場論(quantum field theory)。這個過程是一個同樣令人激動的宏偉故事,如果鋪展開來敘述,勢必又是一篇規模龐大的史話,因此我們只是在這裡極簡單地作一些描述。這一工作由狄拉克開始,經由約爾當、海森堡、泡利和維格納的發展,很快人們就認識到:原來所有粒子都是瀰漫在空間中的某種場,這些場有著不同的能量形態,而當能量最低時,這就是我們通常說的〃真空〃。因此真空其實只不過是粒子的一種不同形態(基態)而已,任何粒子都可以從中被創造出來,也可以互相湮滅。狄拉克的方程預言了所謂的〃反物質〃的存在,任何受過足夠科普薰陶的讀者對此都應該耳熟能詳:比如一個正常的氫原子由帶正電的質子和帶負電的電子組成,但在一個〃反氫原子〃中,質子卻帶著負電,而電子帶著正電!當一個原子和一個〃反原子〃相遇,它們就轟隆一聲放出大量的能量輻射,然後雙方同時消失得無影無蹤,其關係就符合20世紀最有名的那個物理方程:E=mc^2!

最早的〃反電子〃由加州理工的安德森(Carl Anderson)於1932年在研究宇宙射線的時候發現。它的意義是如此重要,以致於僅僅過了4年,諾貝爾獎評委會就罕見地授予他這一科學界的最高榮譽。

但是,雖然關於輻射場的量子化理論在某些問題上是成功的,但麻煩很快就到來了。1947年,在《物理評論》上刊登了有關蘭姆移位和電子磁矩的實驗結果,這和現有的理論發生了微小的偏差,於是人們決定利用微擾辦法來重新計算準確的值。但是,算來算去,人們驚奇地發現,當他們想盡可能地追求準確,而加入所有的微擾項之後,最後的結果卻適得其反,它總是發散為無窮大!

這可真是讓人沮喪的結果,理論算出了無窮大,總歸是一件荒謬的事情。為了消除這個無窮大,無數的物理學家們進行了艱苦卓絕,不屈不撓的鬥爭。這個陰影是如此難以驅散,如附骨之蛆一般地叫人頭痛,以至於在一段時間裡把物理學變成了一個讓人無比厭憎的學科。最後的解決方案是日本物理學家朝永振一郎、美國人施溫格(Julian S Schwiger)和戴森(Freeman Dysn),還有那位傳奇的費因曼所分別獨立完成的,被稱為〃重正化〃(renormalization)方法,具體的技術細節我們就不用理會了。雖然認為重正化牽強而不令人信服的科學家大有人在,但是採用這種手段把無窮大從理論中趕走之後,剩下的結果其準確程度令人吃驚得瞠目結舌:處理電子的量子電動力學(QED)在經過重正化的修正之後,在電子磁距的計算中竟然一直與實驗值符合到小數點之後第1

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