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1700933710 回到火车上,那个杂耍演员的拍档上了车,然后他们两个打算一起做一些团队协作的抛接杂耍。每一个杂耍演员接到了自己投出去的东西,但是当他们离地越来越近时,每个人时不时地会接到另一个人抛出去的球。同样的事情也发生在两个离得很近的电荷间。围绕在电荷周围的光子云混在了一起,而且一个电荷可能会吸收另一个电子所发射的光子。这个过程被称为光子交换。
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1700933712 光子交换的结果就是,电荷彼此施加作用力。只有通过精妙的量子力学才能知道力是吸引的还是排斥的。结果就是一句话,当费曼做了那些计算时,他发现了与法拉第和麦克斯韦所预言的一样的东西:同性相斥,异性相吸。
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1700933714 比较电子和杂耍演员的抛接是很有意思的。杂耍者每秒钟抛接的次数约为几次,但是一个电子每秒钟大约能发射和吸收1019次。
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1700933716 根据费曼的理论,不止是电荷,所有物质都在抛接。每种物质都发射和吸收引力子,引力场的量子。地球和太阳被引力子云所包围,这些引力子混合并且交换。结果就是引力使得地球保持在自己的轨道上运动。
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1700933718 单个电子多久会发射一个引力子呢?答案出人意料:并不是很经常。一般来说需要比整个宇宙年龄更长的时间来使电子辐射一个引力子。这就是为什么根据费曼的理论,基本粒子间的引力强度比电磁力小得多。
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1700933720 所以哪个理论是正确的:法拉第、麦克斯韦、爱因斯坦场论还是费曼的粒子抛接理论?它们彼此听起来是那么不同。
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1700933722 但是它们都是正确的。关键就是在第4章中解释过的波和粒子之间的量子互补性原理。波是一个场的概念:光波无非就是有一个快速波动的电磁场。但是光又是粒子,即光子。所以费曼关于力的粒子图像和麦克斯韦的场图像是量子互补性原理的另一个例子。由抛接粒子云所制造的量子场被称为一种凝聚。
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1700933724 一个关于弦的笑话
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1700933726 给你讲一个最近在弦论学家间很流行的笑话。
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1700933728 两根弦走进了一个酒吧,然后要了几杯啤酒。服务生对他们其中一个说:“嘿,好久不见。最近怎么样?”然后他对另一根弦说:“你是新来这里的,是吗?你跟你朋友一样是闭弦吗?”第二根弦回答道:“不,我是一个磨散的结。”
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1700933730 好吧,你希望从一个弦论学家身上得到什么东西呢?
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1700933732 这个笑话到此结束,但是故事得继续下去。那个服务生感到有点晕晕乎乎。大概是因为吧台后面有太多秘制的饮料,也有可能是这两个顾客不断闪烁的量子扰动使他发晕了。但是,这并非是普通的晃动,弦似乎运动得非常奇怪,好像有某种隐藏的力在用力拽它们,想把它们结合到一起。每当一根弦突然移动一下时,另一根会紧接着在它的高脚凳上被拽一下,反过来也同样。但是看起来并没有什么东西连接着它们。
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1700933734 服务生对这种诡异的行为很好奇,想找到某些线索,就盯着它们之间的空间看。起初他所能看到的只是微弱的闪烁,一个令人眩晕的几何上的扭曲,但是看了1分钟之后,他发现不断有一些小东西从两个客人身体上脱落下来,形成它们之间的一个凝聚物。正是这个凝聚物推搡着它们。
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1700933742 弦发射和吸收其他的弦。我们以一个闭弦为例子。除了只在零点附近做晃动,一个量子弦可以分裂成为两根弦。我将在第21章中描述这个过程,但是现在一个简单的图像可以给你一个概念。这就是一幅闭弦的图。
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1700933747 这根弦微小地摇动着直到一个耳朵形状的附加物出现。
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1700933749 这根弦已经可以分裂了,放出它自己的一小部分。
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1700933754 反过来也是可能的:当一根较小的弦遇到另一根大一些的弦,它将会通过逆过程而被吸收。
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1700933756 服务生看到的是那些小的弦的凝聚物——就像飘浮的量子云——包围着他的客人。但是当他看得不是那么仔细的时候,这个模糊的凝聚物看起来仅仅发生弯曲,他的视线就像一个弯曲的时空区域所作的。
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1700933758 这些细小的闭弦圈是引力子,它们云集在较大的弦附近并形成一种凝聚物来模拟引力场的效应。引力子是引力场的量子,在结构上与核物理中的胶子球类似,但是引力子的尺寸是后者的1/1019。如果它真的存在的话,有人会问这一切对于核物理来说又意味着什么。
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