从量子电动力学的创立历史看物理学思维的特色和价值

作者: 廖玮

来源: 中国物理学会期刊网

发布日期: 2023-04-01 08:02:23

量子电动力学作为第一个量子场论理论,是狭义相对论和量子力学结合的产物,但其创立过程中遇到的严重困难和物理学家的巨大创造力同样值得关注。量子场论在粒子物理、核物理和凝聚态物理中的广泛应用,以及在电子反常磁矩上的精确预测,展示了其在科学上的巨大价值和深度成功。

量子电动力学作为第一个量子场论理论确实是作为狭义相对论和量子力学结合的产物而诞生的,但是这个简单的说法并不足以揭示量子场论所具有的巨大价值和魅力,反而好像是说可以由相对论和量子力学的原理自然地导出量子场论。这实际上掩盖了量子场论创立过程中人们所遇到的严重困难、物理学家在克服困难过程中展现出的巨大创造力以及物理学发展过程中的戏剧性。量子场论取得了惊人的成功。

一方面,这表现在其成功的广度,即量子场论被广泛地运用于粒子物理、核物理以及凝聚态物理的广泛现象之中并成功解释了极其广泛的现象,此外量子场论的思想和理论方法还被推广运用于临界现象等统计物理问题和复杂性科学等其他领域。另一方面,这一成功表现在其成功的深度。作为量子电动力学的最终建立者之一,戴森在谈及量子电动力学的成功时有这样一句精彩的总结,他说:“量子电动力学似乎是少数几个紧密地触及了真实的理论之一。

”量子电动力学在电子反常磁矩上的成功可以让人们深入体会到这一物理理论如何深入地“触及真实”。电子反常磁矩实验值:0.00115965218073(±28),理论值:0.00115965218204(±72)。在上述对比中,我们可以看到实验值和理论预言值一直到小数点之后11位都是吻合的。这是一个惊人的成功!物理学家一般把物理理论当作是描绘现实世界的模型,通常并不预期理论和实验会取得如此惊人的一致。

这样一个在电子反常磁矩上取得的惊人成功甚至可以使人们怀疑,也许量子电动力学不仅仅是对现实世界的模型,而是真正触及了真实。

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