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1700923617 图10.5:氢原子。
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1700923619 在离开QED之前,还有最后一个坑要填平。如果你还记得谢尔特岛会议的开场报告是有关兰姆位移的,它无法用海森伯和薛定谔的量子理论来解释,是氢原子光谱中的反常(anomaly)现象。会议结束后一周内,汉斯·贝特提出了第一个近似得出答案的计算方法。图10.5展示了以QED的方式理解的氢原子。保持质子和电子结合的电磁相互作用,可以用一系列愈发复杂的费曼图来表示,就像我们在图10.1中看到的两电子相互作用一样。我们在图10.5中画出了最简单的两张图。在QED之前,对电子能级的计算只包含了最上面一张图,它包含了电子陷在由质子产生的势阱中的物理过程。但是,如前面发现的那样,在相互作用中还能发生很多其他的事情。图10.5中的第二张图展示出光子在短暂地涨落(fluctuate)后变成一个电子-正电子对的过程,而它也须包含在电子能级的计算中。这和其他很多图都会作为主要结果[224]的小修正进入到计算中。贝特正确地将“一圈”(one-loop)图——就像图10.5中第二张那样——的重要效应包含了进来,并发现它们会稍微移动能级,从而也稍微改变观测到的光谱细节。他的结果与兰姆的观测一致。换句话说,QED迫使我们把氢原子想象成一个嘶嘶作响的噪声源,亚原子粒子在其中不断诞生和消亡。兰姆位移是人类第一次直接接触到这些空灵的量子涨落。
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1700923621 没过多久,另两位谢尔特岛与会者理查德·费曼和朱利安·施温格就接过了接力棒。几年内,QED就发展成了我们今天所知的样子——量子场论的原型,以及作为范例支撑即将发现用以描绘弱和强相互作用的理论。由于他们的努力,费曼、施温格和日本物理学家朝永振一郎[225](Sinitiro Tomonaga)获得了1965年诺贝尔奖,“以表彰他们在量子电动力学中的奠基性工作,这对基本粒子物理学产生了深远的影响”。我们下面要讨论的就是这些深远影响。
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1700923623 [183]出自《物理和现实》,于1936年发表于《富兰克林研究所期刊》第221卷第3号第313页;英译版发表于期刊同号第349页。
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1700923625 [184]汉斯·贝特,1906年生于今属法国大东部大区的斯特拉斯堡,2005年卒于美国纽约州伊萨卡,犹太裔德籍美籍物理学家。
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1700923627 [185]戴维·玻姆,1917年生于美国宾州威尔克斯—巴里,1992年卒于英国伦敦,美籍巴西籍英籍物理学家。
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1700923629 [186]格雷戈里·布莱特,1899年生于今属乌克兰尼古拉耶夫州的尼古拉耶夫,1981年卒于美国俄勒冈州塞勒姆,犹太裔美籍物理学家。
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1700923631 [187]卡尔·达罗,1891年生于芝加哥,1982年卒于纽约,美国物理学家。
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1700923633 [188]赫尔曼·费什巴赫,1917年生于纽约,2000年卒于麻省剑桥,美国物理学家。
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1700923635 [189]亨德里克·克喇末,1894年生于荷兰鹿特丹,1952年卒于乌赫斯特海斯特,荷兰物理学家。
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1700923637 [190]威利斯·兰姆,1913年生于加州洛杉矶,2008年卒于亚利桑那州图森,美国物理学家。
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1700923639 [191]邓肯·麦金尼斯,1885年生于犹他州盐湖城,1965年卒于新罕布什尔州汉诺威,美国物理化学家。
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1700923641 [192]罗伯特·马沙克,1916年生于美国纽约,1992年卒于墨西科坎昆,美国物理学家。
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1700923643 [193]约翰·冯·诺伊曼,1903年生于今天的匈牙利布达佩斯,1957年卒于美国华盛顿特区,犹太裔美籍数学家。
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1700923645 [194]阿诺德·诺德西克,1911年生于俄亥俄州马里斯维尔,1971年卒于加州圣巴巴拉,美国理论物理学家。
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1700923647 [195]朱·罗伯特·奥本海默,1904年生于纽约,1967年卒于新泽西州普林斯顿,美国理论物理学家。
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1700923649 [196]亚伯拉罕·派斯,1918年生于荷兰阿姆斯特丹,2000年卒于丹麦哥本哈根,荷兰籍美籍物理学家和科学史学家。
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1700923651 [197]莱纳斯·鲍林,1901年生于俄勒冈州波特兰,1994年卒于加州大苏尔,美国化学家、和平运动人士。
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1700923653 [198]伊西多·拉比,1898年生于今属波兰的雷马努夫,1988年卒于美国纽约,犹太裔美籍物理学家。
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1700923655 [199]布鲁诺·罗西,1905年生于意大利威尼斯,1993年卒于美国麻省剑桥,意大利籍美籍实验物理学家。
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1700923657 [200]朱利安·施温格,1918年生于纽约,1994年卒于洛杉矶,犹太裔美籍理论物理学家。
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1700923659 [201]罗伯特·瑟伯尔,1909年生于费城,1997年卒于纽约,美国物理学家。
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1700923661 [202]爱德华·特勒,1908年生于今天的匈牙利布达佩斯,2003年卒于美国加州斯坦福,犹太裔匈牙利籍美籍理论物理学家。
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