第三章 夢裡乾坤1(硬核,非理工慎入)
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我答應過尼爾斯,只要我把量子波動公式里的負能量問題解決,就到他那兒去,和泡利跟海森伯格等人一起,展開量子場論的研究。所以,得到負能量的物理學解釋之後,我就去了哥本哈根,在尼爾斯主持的哥本哈根大學物理實驗室工作。
你也知道,我這個人不喜歡熱鬧,尼爾斯就給我安排了一個僻靜的住所。
那是湖邊一個帶花園的獨立別墅。除了靠湖的一邊,其它三面都有高大的樹木包圍,雖然沒有柵欄籬笆,不過,一般情況下,除了準點過來並離開的打掃衛生與送餐的傭人,也沒有人會過來打擾。
我對這很滿意,除了定期到尼爾斯家和其他人碰面討論外,都呆在別墅里,基本上不出去。
那一天晚上,我和平時一樣,對著一堆數據推演,試圖從中找到某種規律,用數學方式把它們的關係表達出來。
我們已經找到了一個定量描述電子行為的公式,而且還能與狹義相對論兼容。可是遇到了一個問題,公式里的數列不是一個收斂級數,而是一個無窮髮散級數。
這當然是不合符事實的。
就好像,一個運動中的電子,它會先發射光子,然後再重新吸收光子,形成一個閉合的小圈。那麼,要計算它在量子場論中發生的概率,就必須對光子所有可能的能量求和,它的滿足條件很簡單,只需要一個,那就是光子經過小圈之後仍然和進入小圈時的光子相同。
問題就出現在這裡。
因為這是一個閉合的圈,所以,所有進入這個小圈的能量,都可以在小圈的末端得到償還。那麼這樣一來,任何能量都可以在這個閉合的圈子裡流動,這些能量就為電子源源不斷地提供自能,直至無窮大。
能量除以光速的平方等於質量,也就是說,這個電子的質量也會隨著時間的推移不斷變大,一直到無窮大。
就算不用做實驗,我們也知道這是不可能的事情。
別說質量無窮大的電子,就我們在實驗中測量的結果,連達到1兆電子伏特的電子也沒見過,它們也就半個兆電子伏特多一點。
可是,你要說這個公式不對,那也說不過去:只要將實驗中測量到的電子質量和電荷放到公式裡面,那無窮大就消失了,它可以精確地預測所有涉及電磁場的過程。
也就是說,我們現實的物理事件,已經包含在這個公式裡面,只不過是這個公式所包含的範圍遠遠超過了現實的需要。
我們要做的,就是努力把這個無窮髮散級數,轉換成一個收斂級數。
但這是一個無比艱難的工作。我們已經把我們所知道的所有的數學工具都用上了,都沒有把這個數列的表達式轉換成功。
那一天晚上我實在累了,算著算著,就趴在書桌上睡著了。