量子场论
量子场论是我们研究粒子的工具,[6]它的基础便是能够产生或毁灭这些粒子的永恒的、无处不在的对象。这些对象即量子场论的“场”,想到这个名字是受到电磁场的启发,与经典的电磁场类似,量子场也遍布于时空。但量子场却发挥着不同的作用,它们会产生或吸收基本粒子。根据量子场论,粒子可以在任何地点、任何时间产生和毁灭。
例如,一个电子或光子可以在空间任何地方出现或消失。通过粒子的产生与毁灭,量子过程允许宇宙的带电粒子数量发生变化,每一粒子的产生与毁灭都有其特定的场。在量子场理论中,不仅电磁力,其他所有力和相互作用都是以场来描述的。场能产生新粒子,也能让已存在的粒子消失。
根据量子场论,可以把粒子想象成量子场的激发状态。一个没有任何粒子的状态是真空,它所含的场是不变的;而有粒子存在的状态所包含的场会发生相应的隆起和扭曲,场得到一个隆起就产生一个粒子;当它将这隆起吸收,场再归于稳定,粒子便被摧毁。
产生电子和光子的场必须是无处不在的,这样才能保证在时空的任一点,所有的相互作用都会发生。这一点很重要,因为相互作用只发生在局部,就是说,只有同一地点的粒子才有可能参与,超距作用更像是天方夜谭,粒子没有超感觉(ESP)——它们必须直接接触才能发生相互作用。
当然,电磁场里的相互作用发生在并非直接接触的远距离粒子之间,但这是因为有与相互作用的带电粒子直接接触的光子或其他粒子的帮助。在这种情况下,电荷看似立即对彼此产生了影响,这只是因为光速非常快。实际上,相互作用只发生在局部过程中。光子先是遇到一个带电粒子,然后再遇到另外一个,因此,就在带电粒子的那一确切位置,场生成并毁灭了光子。
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