在本文中，我会介绍一个非常令人惊奇的实验结果，它曾掀起了理论物理的新风暴。这个实验结果的名字叫做“兰姆位移”（Lamb shift），当时对氢能级的这一小小的深入探索，激发了以费曼、施温格和朝永振一郎等人为首的量子场论革命。我会向大家介绍兰姆位移是什么，以及解释这一现象发生当前的模型。弗里曼·戴森很好地总结了这一现象的重要性：以兰姆位移为物理学中心讨论的那些年，是我们这代物理学家的黄金年代。
人们都刚刚见证到这小小的位移，兰姆位移既难琢磨又难测量，我们对于粒子和场的思想正亟待更新。
1940年代时的氢原子模型是狄拉克方程建立的，由一个质子和一个电子相互吸引的库仑势组成。狄拉克方程描述了宽泛的一类被称为费米子的粒子行为，电子也是其中的一种。物理学家们以为已经通过狄拉克方程对氢原子能级有了很好的理解——直到威利斯·兰姆的一个实验打破了一切。
1947年，兰姆-卢瑟福实验出现了一个异常结果——在两个量子能级有着轻微的能量差异！这是怎么一回事呢？狄拉克方程预测这两个量子态的能量应该是一样的。
兰姆位移显示出了狄拉克方程在精细的时候是不够完善的，细微的能级差暗示了物理学家还有一些内容必须补充。狄拉克方程这里没有考虑到的，是物理学家后来发现的真空涨落（vacuum fluctuation），是电子周围空间，或者说真空中可以测量的细微变化。
真空中的两个金属盘之间会存在一种神秘的现象，它们会有相互吸引力，叫做卡西米尔效应（Casimir effect），狄拉克时期这个力还不能被解释。由于真空中单独两个金属盘之间产生微小力的实验可以重复，这使得卡西米尔力变得既神秘、又无可争议。
当前对于真空涨落的理论是说微小粒子在其自身空间中不断地产生和湮灭，这个说法现在仍有争议。在之前，人们一直以为真空中不存在什么激动人心的事情。
但卡西米尔效应打破了这一认知，现代量子场论认为真空本身就是高度活跃的，粒子和反粒子的产生导致了微量的能量变化。为了深入理解这个问题，想象一下真空空间，在随机的一点产生了一个正粒子和反粒子，在产生的一瞬间它们又立刻碰撞湮灭了。这样微小的波动不断发生在真空当中，造成了实验观测的力在微小的量子水平的修正。
希望这篇文章给大家带来了一节量子场论和真空神奇现象的解密课程。