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1、.,115自然辩证法通讯Vol2051一o115第二十卷第总期mN19983期了No3.1998〔〕U尺八从LOFDIALECTICS〔,FN八T乙仄E·科学技术史·费曼路径积分思想的发展文,郝】祥:该文首先阐述了RichardFeynman为解决经典电动力学的发散问题而做的艰苦努摘要,,以及他是如何在DiraC文章的启力进而论述了这种努力的副产品何以使他偏爱作用量表述。发下得到非相对论量子力学的第三种形式作用量量子化方案的文章的第三部分叙述了—。,费曼将其方案推广到相对论情形的尝试和费曼图的由来最后该文试图就路径积分方法在。量子场论等领域中的广泛应用以及费
2、曼对量子场论的重大疑惑作一简要的说明:关键词费曼作用量几率幅路径积分量子理论中的路径积分方法是费曼为解决电动力学中的发散困难而发展起来的,它是费。曼历经八年艰苦思考的结晶这个方法不仅为经典力学和量子力学之间的联系架起了一座新,同、。:“的桥梁时还为量子力学场论和统计模式提供了一个统一的观点所以戴逊说费曼的理论,。”:根植于物理实在它是爱因斯坦早年而非晚年精神的体现川这就是费曼的风格针对具,进而用。“”,体间题来寻找普遍原理鲜明的物理图像加以阐述费曼是个极有独创性的科学家:“。戴逊曾这样描述道他不把任何人的话当真这就意味着他得自己去重新发现或发明几乎全。,。部
3、物理学为了重新表述量子力学他专心致志地工作了五年他说他不能理解教科书中所教,。。”的量子力学的标准解释所以他必须从头开始这是一项英雄般的伟业[z]在这篇文章,,,里特别是他的诺贝尔讲演〔3〕来追述费曼对一个自洽的量子电我主要依据费曼本人的论著。,4,动力学理论的执着而又热烈的求索同时我将参照关洪先生的观点〔〕对路径积分的重大。意义稍加讨论1.经典自能问题三十年代,整个物理学界弥漫着对量子电动力学现状的不满情绪,一些著名的物理学家,、,。如狄拉克奥本海默都认为这儿必须引进某种崭新的观点费曼那时还是麻省理工学院的一名,,“本科生当他从狄拉克的《量子力学原理》等标
4、准著作中了解这种状况后遂以此作为挑”。,,,战[5〕当时费曼对这一问题还没有一个清晰的认识仅把无穷归结为两点一是电子作用。,于自身的无穷大自能一是与场的无穷多自由度相关的无穷大对前者他还是一种经典的理解,对后者,他只看到零点能问题。然而,凭着年轻的激情与天赋的才华,费曼为自己设计了一个宏伟的:,,目标首先解决经典电动力学的发散困难然后将它量子化从而获得一个令人满意。“,的量子电动力学理论既然他们对我想要解决的这一问题都没有给出一个令人满意的答案一46一。”,我就不必理睬他们的工作([5〕)费曼当时想一个电子产生一个场而这个场又作用于产生该场的电子,这个想法太
5、荒谬。他认为,一个电子只能作用于其它的电子,这样既消除了电子自。,,能也没有了场的无穷多自由度怀揣着这个念头费曼于1939年进入普林斯顿研究生院接。受长他七岁的物理学家惠勒的指导来到普林斯顿不久,费曼就认识到,如果电子不作用于自身,辐射阻尼就得不到解释。按照经典电动力学,一个加速运动的电子要辐射能量,因此必须有一个额外的力来补偿这一能量。,,损失这个额外的力源自何处?本世纪初洛伦兹认为它来自电子各部分之间通过推迟势的相互,:作用并就一维情况推导出它的显式表示.、。_e2eZ;e、寻卜a,a,e。这里和y的量级为1是电子半径当时电子被设想为一个质量为m电荷为的
6、小球对,a。,a,。一个荷电均匀分布的小球=2/3洛仑兹表明当趋于零时高阶项也趋于零第二项是有限的,它正好解释电子加速运动时的辐射损失。但第一项却发散,给出一个无穷大的电磁质、,~2eZ‘_二、、.,。J_eZ_尸,.人人J_,一~一~~~。1~。一二~一~。一~、~‘一个量令并且与静止电子的电磁质量专气不同倘一若一个电子的质量完全来自电磁质J切尸‘J目’’,‘’“‘一’3气aczJ目~一~Zac乙~~“”~~一一”一”一~一”一一一一,。,量那么电子各部分之间的静电斥力就会使电子灰飞烟灭因此设想电子的结构很容易使人。汇“〕陷入一团迷雾之中,,。即要解释辐射
7、阻尼又不愿放弃原来的想法费曼一筹莫展怎样用另一个电子的反作用来说明辐射阻尼呢‘2为此费曼求教于惠勒。惠勒当即指出,费曼的想法有三个错误:(l)反作r,;用力依赖于第二个电子的质量和两者之问的距离而辐射阻尼与此无关(2)反作用有一时,,间推迟而辐射阻尼没有;(3)如果该电子周围均匀地分布着大量电子那么反作用与体积元rZr,,。,d成正比因而正比于周围物质的厚度从而也会趋向无穷经惠勒的指点费曼才恍然大悟,他的反作用就是普遍的光反射,与辐射阻尼不沾边。但惠勒却接过了无自相互作用这一想法,并引进狄拉克的超前波假设来拯救费曼思。,,想[7]狄拉克一度设想一个电子既可以
8、通过超前势也可以通过推迟势作用于自身因为麦。,,克斯
