量子电动力学中的无限大 量子场论的新本体论具体体现在狄拉克真空概念中。作为根植于 量子激发与重整化的概念框架的本体论背景,狄拉克真空对于韦 斯科夫的电子自能计算与丹科夫对散射的相对论修正之类的计算 是重要的。 真空涨落意味着真空不是空虚的,但根据狭义相对论,真空必定 是零能量与零动量的洛仑兹不变态。 在量子场论中,相互作用不再是由一种连续的场来传递,而由这 种场的激发(离散的虚粒子)来传递。由于不确定关系,局域激 发要求任意大的动量。于是,相互作用不是由单个虚动量量子来 传递,而是由无穷多个合适的虚量子的叠加来传递。这无穷多个 具有任意高动量的虚量子就带来著名的发散困难。而这是通过重 整化来解决的
量子电动力学中的无限大 n 量子场论的新本体论具体体现在狄拉克真空概念中。作为根植于 量子激发与重整化的概念框架的本体论背景,狄拉克真空对于韦 斯科夫的电子自能计算与丹科夫对散射的相对论修正之类的计算 是重要的。 n 真空涨落意味着真空不是空虚的,但根据狭义相对论,真空必定 是零能量与零动量的洛仑兹不变态。 n 在量子场论中,相互作用不再是由一种连续的场来传递,而由这 种场的激发(离散的虚粒子)来传递。由于不确定关系,局域激 发要求任意大的动量。于是,相互作用不是由单个虚动量量子来 传递,而是由无穷多个合适的虚量子的叠加来传递。这无穷多个 具有任意高动量的虚量子就带来著名的发散困难。而这是通过重 整化来解决的
重整化 狄拉克与海森伯证明:空穴理 论中的某些无限大可以一致地 加以消除,以产生一个形式上 洛伦兹不变的理论。 ■海森伯的方法是对电子的电荷 “重新定义”,但是在这种修 正的空穴理论中,电子自能仍 为无穷大。 ■重整化的本质是把无穷大量纳 入质量、电荷等理论参量中, 这等于模糊了作为局域激发概 念基础的严格的点模型
重整化 n 狄拉克与海森伯证明:空穴理 论中的某些无限大可以一致地 加以消除,以产生一个形式上 洛伦兹不变的理论。 n 海森伯的方法是对电子的电荷 “重新定义” ,但是在这种修 正的空穴理论中,电子自能仍 为无穷大。 n 重整化的本质是把无穷大量纳 入质量、电荷等理论参量中, 这等于模糊了作为局域激发概 念基础的严格的点模型
重整化程序 量子场论中洛伦兹协变的微扰论是20世纪40年后期由费 曼,戴森等人发展起来的。它把物理量的表示式展开为 耦合常数中相互作用项的系数,如电子电荷e的幂级数, 适用于耦合常数小的情况。重整化程序是: 首先改变量子场论的微扰论公式,引进某种有效地切断 能标∧《,使得动量2》∧2处被积函数下降较快,积分收 敛,而且p2》∧2处被积函数的修正为O(p2》∧2)的量 级。这个手续称为正规化。 代表物理过程的振幅的S矩阵元中所有在∧→∞时发散的 因子都可以吸收到粒子质量和耦合常数中去,其余的因 子在八→∞时不依赖于∧
重整化程序 n 量子场论中洛伦兹协变的微扰论是20世纪40年后期由费 曼,戴森等人发展起来的。它把物理量的表示式展开为 耦合常数中相互作用项的系数,如电子电荷e的幂级数, 适用于耦合常数小的情况。重整化程序是: n 首先改变量子场论的微扰论公式,引进某种有效地切断 能标Λ《,使得动量p2》Λ2处被积函数下降较快,积分收 敛,而且p2》Λ2处被积函数的修正为O( p2》Λ2 )的量 级。这个手续称为正规化。 n 代表物理过程的振幅的S矩阵元中所有在Λ→∞时发散的 因子都可以吸收到粒子质量和耦合常数中去,其余的因 子在Λ→∞时不依赖于Λ
重整化程序 因此,物理量的计算结果不依赖于正规化的具体方案, 重整化的理论初看好像很无理。实际上,它是建立在如 下的物理假设的基础上的:量子场论与真实世界规律的 差别只是在大的能量动量(即小的时空距离)处,在真 实世界中新的未知的物理规律起着正规化的作用。不论 新物理规律的形式如何,只要它起作用的能标比实验中 各个粒子的能量动量大很多,重整化的量子场论都能给 出精确的预言。 不可重整化的量子场论发展成为低能有效场论。后来, 还发展出一些非微扰方法,如重整化群,量子色动力学 的求和规则等。一个重要的非微扰方法是格点场论:用 有限的时空格点代替连续的时空,场量定义在有限的点 阵上,用计算机计算各种物理量
重整化程序 n 因此,物理量的计算结果不依赖于正规化的具体方案, 重整化的理论初看好像很无理。实际上,它是建立在如 下的物理假设的基础上的:量子场论与真实世界规律的 差别只是在大的能量动量(即小的时空距离)处,在真 实世界中新的未知的物理规律起着正规化的作用。不论 新物理规律的形式如何,只要它起作用的能标比实验中 各个粒子的能量动量大很多,重整化的量子场论都能给 出精确的预言。 n 不可重整化的量子场论发展成为低能有效场论。后来, 还发展出一些非微扰方法,如重整化群,量子色动力学 的求和规则等。一个重要的非微扰方法是格点场论:用 有限的时空格点代替连续的时空,场量定义在有限的点 阵上,用计算机计算各种物理量
真空极化必须是有限的 在狄拉克的电子偶素空穴理论中, 可以有无数个电子偶对,致使 “真空”就象一个可极化的介质 一样。可是,在未改造的空穴理 论中,可以有无数个电子偶对产 生出来。所以,即使一个任意弱 的电场都会对进入这样场中的电 子电荷作出无限大的修正。 ■ 狄拉克与海森伯构造了自恰的重 整化方法,给出了有限真空极化 的结果。但是,无限大自能问题 还在
真空极化必须是有限的 n 在狄拉克的电子偶素空穴理论中, 可以有无数个电子偶对,致使 “真空”就象一个可极化的介质 一样。可是,在未改造的空穴理 论中,可以有无数个电子偶对产 生出来。所以,即使一个任意弱 的电场都会对进入这样场中的电 子电荷作出无限大的修正。 n 狄拉克与海森伯构造了自恰的重 整化方法,给出了有限真空极化 的结果。但是,无限大自能问题 还在