是怎样发生的。 无论如何’我还是要接着讲这段“历史”。P.狄拉 克( Paul dirac)利用相对论建立了电子的相对论 不过他没有把电子与光相互作用的影响考虑在内。狄拉 克的理论是说,电子有个小的磁矩—就象是个小 磁体的力那类东西,它的强度正好为某种单位制的1个 单位。后来,大约到了1948年,实验发现实际值应该是 接近于1.0)118个单位(最后·位的不确定量约为3)。 当然,电子要与光相互作用,这是众所周知的,所以有 某个小修正值正在意料之中。人们还期望这个修正值从 量子电动力学这个新理论的观点看来也是可以理解的。 但计算的结果,这个修止值不是1.00118,而是无穷 大——实验告诉我们,这结果是错的 好∫·在量」电动力学中如何进行计算这个问题被 J施温格( Julian Schwinger)、朝永振一郎和我本人 1948年前后解决∫。施温格是第个使用一种新的 壳层游戏”( shell game)计算这个修正值的。他算 出的理论值是1.00116,与实验值已经相当接近,这说 明我们的思路是对的。最后,我们终于有了可以用来进 行计算的关于电和磁的量子理论了。我打算给你们讲的 就是这个理论 量了电动力学的理论到现在已经经受了五十多年的 检验’检验的条件越来越广泛、检验的精度越来越高 现在·我可以骄傲地说,在实验和理论之间,不存在重 大分歧
这里我给你们几个最近得到的数据,让你们约略领 会一下这个理论如何备受艰辛地通过检验∴狄拉克数的 实验值是100115965221(最后·位数的不确定量大约 为4)·而理论值为1.0115965246(不确定量约为实验 误差的五倍)。为了使你对这个精确度有个概念,我给 你打个比方:如果你在测量洛杉饥到纽约的距离时精确 到∫这个程度’那你就是精确到∫人的·根头发那么 细。在过去的五十多年里,量子电动力学就是这样从埋 论和实验两个方面精巧灵敏地经受着考验。顺便说 句·我刚才只是举了·个数据给你们看。实际上量子电 动力学中,其他东西的测定值也差不多是这样精确,它 们与理论值同样符合得相当好。这个理论的内容直在 非常大的尺度范围内—从地球大小的百倍到原子核 大小的百分之·—经受着考验。我介绍这些数据是为 了吓唬你们,迫使你们相信这个理论大概不会太差。下 面,我会给你们讲这些计算是怎么做的 对于量子电动力学所描述的现象,其范围之宽广, 我想再次加深你们的印象。反过来说容易点,让我反 着说:它能描述物理世界的所有现象,只是万有引力作 用——那种把你们束缚在椅子上的作用(实际上,现在 把你们束缚在椅子上的是万有引力再加上你们的礼貌, 我想)——和放射性现象(它们涉及到核的能级跃迁) 除外。这样,如果我们把万有引力和放射性(更恰当地 说’是核物理除开不算,剩下来的是甚么呢?汽车中 汽油的燃烧丶发泡起沫丶盐或铜的硬度丶钢的刚性。事
实上·生物学家正在尽其所能地借助化学对生命做出解 释,而正如我过经说过的,化学背后的理论就是量子电 动力学心 我必须澄清·件事:在我说物理世界的所有现象都 叮以用这个理论解释时,我们并不真的知道是不是这 样。我们所熟悉的大部分现象都涉及极大量的电子,要 我们这贫乏叮怜的头脑去跟踪如此复杂的事物’那可太 难∫。在这种情况下·我们叮以运用这个理论粗略地估 算出甚么情况应该发生·并粗略地佔算出在这种复杂的 环境中·真真止正发生的到底是甚么。但是,如果在实 验室里安排个在简单的环境卜只涉及仅仅几个电子的 实验’我们就叮以很精确地计算出甚么情况可能会发 生,而且也叮以很精确地把它测量出来。我们无论何时 做这种实验,量」电动力学的理论总是表现得很好。 我们物理学家老是在检验,查看这个理论是不是有 甚么毛病。这种查看是种游戏,因为如果真有甚么毛 病’那就很有意思了!但到臼前,我们还没发现量子电 动力学有甚么问题。所以我可以说,它是物理学的颗 珍珠—一我们最骄傲的财富。 量子电动打学还是那些试图解释原子核现象的新理 论的原型。如果你想把物理世界设想成-个舞台,那么 演员可不只是原子核外的电子,还要有核内的夸克丶胶 子等等—数十种基木粒子。虽然这些“演员”的亮相 个与另一个大不相同,但它们的表演却都依照·定的 风格——奇怪而特别·这就是“量子”风格。在这个系
列讲座的最后,我要讲点关于核粒子的内容。而在此 之前的大量的时间,我以打算讲光子——光的粒子 和电子’以使内賽保持简而不繁。因为正是它们作用的 方式才是重要的,而且是很有意思的 现在你们已经知道我打算讲些甚么了。下个问题 是,你们会理解我将要给你们讲的内容吗?去参加科学 讲座的所有听众都清楚’他们不会理解讲座的内容’但 是,讲演者也许系了·条色彩鲜艳的漂亮领带可供观 赏σ在我这里,那叮就错了!(费曼没结领带。 我准备给你们讲述的是我们对研究生院三、四年级 的物理系学生教授的内容你们以为我把这些内容解 释给你们·你们就能理解吗?不!你们别打算能够理解 那么,为甚么我还要用所有这些东西来打扰你们 8 呢?如果你们不叮能理解我准备给你们讲的东西,为甚 么你们还要从头到尾坐在这儿听呢?我的任务是甚 么—我的任务就是要你们相信,不要由于你们不能理 解就走开。你们该知道,我的物理系研究生也不理解 它。而这是因为我忄人也不理解它。没人理解它 关于“理解”·我想稍微讲几句。在我们讲课时 有许多原因使得听众不理解讲授者所讲的内容。·个原 因是’讲授者的语言糟糕——他词不达意’或是讲得颠 三倒四,这当然使听众难于理解。不过,这是小事,我 会尽最大努力来避免我的浓重的纽约!音 另外…个可能性是——特别当演讲者是物理学家 时,他们经常以稀奇古怪的方式运用一些普通的词,例
如,他们常常在本专业的意义上使用“功”呀、“能” 呀—甚至,你将会看到,他们还使用“光”呀这类的 词。所以当我在讲物理学上“功”的时候,它的意思和 我在街头巷尾谈论的“功劳”的“功”可不是一码事。 在这个讲座中,我也许会使用个这类的词而没注意到 我不是以它通常的意义在使用它。我将尽最大的力量使 自已警觉这个问题一一这是我的任务。不过,这是个容 易犯的错误c 你们或会认为,再个使你们不懂我讲述内容的原 因是’在我描述臼然界如何工作时,你们不懂得自然界 为甚么这样I作。但是你们要知道,没人懂得这一点 我不能解释自然界为其么以这样奇特的方式行事 最后,还有种订能性:在我讲了一些内容之后, 你们就是不能相信它·你们不能接受它,你们不喜欢 它。个小小的障碍落下来,你们就不再听下去了。我 在对你们讲述自然界是怎么样的—而如果你们不喜欢 它·你们就要按照你们的方式去理解了物理学家学会 了正确对待的正是这样…个问题:他们学会了承认,对 于一个理论,他们喜欢与否无关宏旨。重要的是这个理 论所给出的预言能否与实验符合。·-个理论是否在哲学 上令人喜爱,或是否容易理解,或是否能从常识的观点 看来完全合乎逻辑,所有这些都无所谓。从常识的观点 来看,量子电动力学描述自然的理论是荒唐的。但它与 实验非常符合c所以我希望你们按自然界本来的面目接 受自然界;它本来是荒唐的·就接受它是荒唐的