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第3部分 (第1/4頁)

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19世紀40年代末,為了研究氫原子的電子能量和磁性,基於虛光子的放射和吸收,科學家運用費曼定律和薛定諤定律計算出了小修正。那些計算擁有更高的準確度,並且在某些案例的觀察中,其精確度達到了令人不可思議的億分之一。這可能是目前物理科學取得的最大的成功。

量子電動力學成功之處在於,讓許多物理學家認為,可以用其他重整化量子場論描述那些不符合量子電動力學的亞原子粒子的性質,如中子和質子結合成原子核的強大力量,以及核衰變的弱力。因為對重整化理論和適應這種理論的粒子瞭解不夠,所以這樣的願望許多年來沒有實現。19世紀60年代到70年代,這種狀況得到了改觀,因為楊振林(Chen…Ning Yang)和羅伯特?米爾斯(Robert Mills)發現了一種特別的重整化量子場論,被稱為規範場論。規範場論其中一種型別叫量子色動力學,或者叫QCD,它是一個描述夸克之間強相互作用的標準動力學理論,而不是針對質子和中子的。夸克是由假想的原子和中子組成的,受到其他粒子強力相互作用的影響。第二規範場論是由謝爾頓?格拉肖、史蒂文?溫伯格和阿卜杜勒?薩拉姆提出的,用來描述電磁和弱相互作用,從而統一了一個單一理論性質的兩個重要方面。

儘管重整化量子場論成功了,但是有些傑出的理論物理學家,如狄拉克對此表達了疑慮。儘管這些理論得到的數值是有限的,但是它是透過無限數量的評估得到的,這些量包括數學上的懷疑和美學上的審定。

量子力學的解釋:隱變數理論

量子理論已經有60年的歷史,為許多物理現象提供了正確的解釋。但是,有些物理學家對於理論本身和當時的哥本哈根理論還心存疑慮。這些批評大多數來自於早先量子力學理論的代表。

批評之一就是它的不穩定性。儘管稍後對其他方面進行了拓展,但是這是愛因斯坦一開始就留下的缺陷。因為,一些個別的放射性核在特定的時間會衰變,所以愛因斯坦和其他物理學家認為一個完整的物理理論應該能準確預測時間,而不是根據資料統計去判斷。愛因斯坦並沒有對他所提出的那些理論進行分類,來代替量子理論,而其他物理學家建議在所謂的“隱變數”理論裡找到一種解決方法。在隱變數理論中,我們可以測量有關事件的物理性質,而量子力學只能大概預測。數學家約翰?馮?諾依曼(John Von Neumann)很早就提出,隱變數理論不能夠完全和量子理論的預測符合。這個說法還沒有被證實,然而,有可能隱變數理論能和所有已經觀察到的結果進行公式化的對比。但卻沒有一個物理學家找到合適的方法。

量子理論所作出的解釋的第二個問題是關於測量方法的,這讓很多接受它的人感到困惑。薛定諤波動方程能用於描述任何系統從一刻到另一刻的變化。如果在一個時間點上,能知道空間內任何位置的波動,那麼稍後就能預測其他任何地方的變化。然而,知道了波動的強度,頂多只能預測其度量衡。當度量衡確定時,觀察者能夠立即獲得至少一個關於這個系統性質的準確資訊,如它的能量。這種把預測轉化為準確資訊的現象稱為減少的波函式。這就可以證明,即使把測量儀和被觀察的系統考慮進去,還是不能用薛定諤方程來描述這種減少。許多科學家對這個結果持有不同的態度。持贊成觀點的人認為觀察者的主觀性在波動的減少作用中起了基礎作用。反對者認為,因為量子力學不能囊括這種減少現象,所以它是不完整的。也許最為廣泛接受的觀點是,減少的波函式往往是包涵在微觀的物體中,如電子,用測量儀來測量微觀的系統。當這種互動發生時,測量儀肯定會發生改變,而這種改變使電子的波函式減少。也許這個觀點有一些是正確的,但是它只能解決一部分問題,因為它自身的不可逆轉性還沒有完全被瞭解。

愛因斯坦…波多爾斯基…羅森悖論和貝爾定理另一個關於量子理論的解釋來自於愛因斯坦與鮑里斯?波多爾斯基(Bois Podolsky)以及彌敦道?羅森(Nathan Rosen)的共同研究。1935年他們發表了一篇文章指出,對於量子力學的預測,在某些特定地方是不確定的,有些例子中,他們想的與實際的合理標準是衝突的。這

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