经过科学家100多年接力,人类终于了解了4.9%的宇宙(12)

1930年以及之后,奥本海默(Julius Oppenheimer,1904-1967)等人指出,在微扰计算中,量子电动力学的高阶项会现一些不可避免的无穷大,理论发散。 量子场论由此进入第一次低潮。

时间转眼来到了二战后期。在贝特(Hans Bethe,1906-2005)1947年工作的启发下,施温格(Julian Schwinger,1918-1994)、费曼(Richard Feynman,1918-1988)、朝永振一郎(Tomonaga,1906-1979)与戴森(Freeman Dyson,1923-)等人于1950年前后建立起了一套系统化地消除量子电动力学中高阶发散的手续,称为重整化 (renormalization)(事实上, Ernst Stueckelberg(斯蒂克尔堡, 瑞士, 1905-1984) 已于 1943 年独立地建立起了重整化的工作,但未能引起当时物理学界的重视。)。在施以重整化后,QED对电子的反常磁矩、氢原子光谱的精细结构(兰姆移位,Lamb Shift)等作出的计算与实验结果的吻合度之高达到了非凡的地步,以至于赢得了 “the jewel of physics” 的美誉。

在建立重整化的过程中,费曼发明了表征各阶展开项的图形化技术,称为费曼图(Feynman diagram)。如今,费曼图已作为一种形象化的物理直觉,深刻融入了理论物理学家的思维之中。与此同时,费曼还给出了量子力学的又一种实现方案:路径积分表述(path integral formulation)。此理论并不预先要求量子体系必须满足经典的最小作用量原理(least action principle),而最终却可以得出与后者相同的结果。 路径积分的出现,使人们对量子力学本质的理解得到了进一步加深。

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