打字猴:1.70093155e+09
1700931550
1700931551
1700931552
1700931553
1700931554 接下来要说的是相互作用,它告诉我们粒子相遇时会有什么样的行为。基本相互作用的过程称为角点。角点就像路中的分岔点,但接下来不是选择其中一条路或是另外一条,粒子分裂成两个粒子,每一个走一条分支。关于角点最著名的例子是由带电粒子发射光子。在没有任何警告的情形下,一个电子突然自发地分裂成一个电子和一个光子。[44](在传统上,我们将光子的世界线画成波浪线或是虚线。)
1700931555
1700931556 这是产生光的基本过程:晃动的电子分裂出光子。
1700931557
1700931558
1700931559
1700931560
1700931561
1700931562
1700931563
1700931564 存在包含其他粒子的多类角点。有一种粒子的名字叫胶子,它被发现存在于原子核之中。一个胶子有分裂成两个胶子的本领。
1700931565
1700931566 任何可以向前进行的事物同时也可以逆向反演,这意味着粒子可以聚合到一起。例如,两个胶子可以聚合到一起形成一个胶子。
1700931567
1700931568
1700931569
1700931570
1700931571 理查德·费曼告诉我们如何结合传播子和顶点,来形成更为复杂的过程。例如,有一个费曼图表明了光子从一个电子跃迁到另一个电子,描述了电子如何碰撞和散射。
1700931572
1700931573 另一个图表明了胶子如何形成复杂的、有黏滞性的纤维材料,从而将原子中的夸克结合在一起。
1700931574
1700931575 给定初始点,包括一组粒子的位置和速度,牛顿力学试图回答有关预测未来这个古老的问题。量子场论用不同的方式提出了同样的问题:假定原来的一组粒子以某种确定的方式运动,那么不同结果的概率分别是多少呢?
1700931576
1700931577 然而,简单地说自然界是随机性的(而不是决定性的),还不是答案的全部。尽管拉普拉斯不喜欢这个想法,但他还是认为世界有一点儿随机性。他可能是这样进行推理的:粒子的行为不是决定性的,恰恰相反的是,由过去(两个电子)到未来(两个电子加上一个光子)的每一个明确的路线的概率都为正值。[45]接下来,依照概率论的通常规则,拉普拉斯将不同的概率相加,得到最终的总概率。对于用经典装备大脑的拉普拉斯来说,这种推理是一种完美的见识,不过它并不是事物真实的运作方式。尽管有点儿怪,正确的方法应是:不要试图去干扰克它,仅仅接受它就可以了。
1700931578
1700931579 正确的规则是奇异的新“量子逻辑”中的一个结果,是在紧随海森伯和薛定谔之后,由伟大的英格兰物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)发现的。费曼追随着狄拉克的引导,给出了计算相应费曼图概率幅的数学规则。而且,你可以将所有费曼图的概率幅加起来,但并不是得到最终的概率。事实上,概率幅不需要是正数,它们可以为正,也可为负,甚至还可以是复数。[46]
1700931580
1700931581 但是,概率幅不是概率。比如说,为了得到两个电子变为两个电子加上一个光子的总概率,你首先要将所有费曼图的概率幅加起来。接着,依照狄拉克抽象的量子逻辑,你得到了结果,然后将其平方![47]所得结果总是正的,它是这个特定输出的概率。
1700931582
1700931583 这是位于量子装备库核心的一个奇异规则。拉普拉斯曾经认为这是胡说八道,甚至爱因斯坦也认为它是没有意义的。但是,量子场论是一种了解万物的不可思议的武器装备,对包括基本粒子及其所组成的原子核、原子和分子在内的万物作出了惊人的精确的解释。正如我们在引言中所提到的,量子物理学家必须用新的逻辑规则来重新装备他们自己。[48]
1700931584
1700931585 在结束本章之前,我想回到深深困扰爱因斯坦的那件事。我并不确切知道,但我猜测它不得不涉及概率陈述的终极意义。我感到困惑的是,对于这个世界它们真正说了些什么呢?就我所知的而言,它们没有提到非常明确的东西。我曾经写了下面这个非常短的故事,最初是包括在约翰·布罗克曼(John Brockman)的《我们所信仰但无法证明的事物》这本书中,它表明了这个观点。故事是“与反应迟钝的一个学生的谈话”,是有关一个物理学教授和不得要领的学生的讨论。当我写这个故事时,我把自己想象成学生,而不是教授。
1700931586
1700931587 学生:您好,教授。我发现了一个问题。我打算做一个有关随机性的实验,就是投掷硬币嘛,这东西应该能检验您所教的课程,但有点不对劲,失效了。
1700931588
1700931589 教授:噢,我很高兴你对此感兴趣。那你做了什么呢?
1700931590
1700931591 学生:我将这个硬币投掷了1000次。您记得吗,您告诉我们得到字面的概率是1/2。我想这意味着,如果我投掷1000次,那么应该得到500次字面。但结果并非如此,我得到了513次。这是怎么回事呢?
1700931592
1700931593 教授:是啊,这是由于你忘记了误差范围。如果你将硬币投掷一定次数,那么误差范围大约是投掷次数的平方根。投掷1000次的误差范围大约是30,因此你的结果在误差范围之内。
1700931594
1700931595 学生:哎呀,我现在懂了。每当我投掷1000次时,得到字面的次数总是位于470~530之间,每一次都是!噢,那么我现在可以依靠这个事实了。
1700931596
1700931597 教授:不,不!它仅仅意味着你很可能会得到470~530之间的某个数。
1700931598
1700931599 学生:您指的是我可以得到200次字面吗?或者是850次字面吗?甚至全部都是字面呢?
[ 上一页 ]  [ :1.70093155e+09 ]  [ 下一页 ]