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狄拉克理论容许粒子产生和湮灭,即使不用引入量子场论的观点。赋予足够能量,一个负能量电子可以升到正能量态,相应产生一个正电子(负能量海洋中的洞)和一个普通电子。当然湮灭过程也会发生。狄拉克本人一直不接受需要用量子场论来描述除光子外任何其他粒子的观念。然而1934年温德尔·福瑞和奥本海默以及泡利和维克多·韦斯考普夫发布的两篇论文表明量子场论可以自然结合反物质观点,而不需要引入没有观测到的负能量粒子,而且可以令人满意地描述粒子和反粒子的产生和湮灭。对大多数理论物理学家来说问题已得以解决,现今人们把粒子和反粒子视为各种量子场相同的量子。
重要的是量子场论不只对粒子给出了新的观念,而且对它们之间的作用力也给出了新的认识。我们可以不用生成古典电磁场来描述两个带电粒子远距离相互作用,而是采用从一个粒子到另一个粒子间不断交换光子。同样其他力也可以通过交换其他粒子来生成。这些交换粒子被称为虚粒子,在交换过程中不能被直接观测到,因为它们生成真实粒子(比如一个自由电子转变为一个光子和一个电子)将违背能量守恒定律。然而根据量子力学不确定原理,一个系统在短期能量对应很高不确定性,所以这些虚粒子可以在物理过程的中间态生成,但是必须很快被再次重新吸收。
光子实际上是能量,粒子间交换能量、
确认能够以自由状态存在的各种最小物质统称为粒子。电子、中子、质子等是最早认识的一批粒子,陆续发现了大量的粒子的数目达数百种,粒子是物质存在的一种基本形式。
场是物质存在的另一种形式,这主要在于各种正反粒子偶极子是弥散于全空间并形成各种不同的场,它们互相渗透和相互作用着。正反粒子偶极子的不同势能对应不同形式的场,场的激发表现为正反粒子偶极子电离或粒子对显现,不同激发态表现为粒子的数目和状态不同。场的退激发表现为粒子对结合或正反粒子偶极子隐身。场的相互作用可以引起激发态的改变,表现为粒子的各种反应过程,也就是说场是物质存在的另一种基本形式。
而物质处于显现态时主要表现为粒子性,处于隐身态时主要表现为场的特征。因此,物质的粒子和场是辩证统一的。
场态粒子内部的对称粒子时刻运动,偶极矩不断变化,产生各种不同的瞬时偶极。另外,场态粒子之间的瞬时偶极也会相互诱导,粒子间也会产生诱导偶极。场态粒子的各种运动状态的概率相同,因此整体上具有良好的对称性。
当只有场态粒子时,场态粒子电荷、质量、密度、状态等都是均匀的,具有良好的对称性。在没有显态粒子时,场态粒子对称性不会自发破缺。
当场态粒子中出现显态粒子时,显态粒子一旦出现电荷对称性破缺,就会引起场态粒子规律性地电荷对称性破缺,形成电磁场。即电磁场是由于显态粒子电荷对称性破缺引起场态粒子规律性电荷对称性破缺产生的。
显态粒子质量对称性破缺,就会引起场态粒子规律性质量对称性破缺,进而产生场态粒子整体密度对称性破缺,形成引力场。即引力场是由于显态粒子质量对称性破缺引起场态粒子规律性质量对称性破缺产生的。
当显态粒子一旦出现运动状态对称性破缺,就会引起场态粒子规律性运动状态对称性破缺,形成惯性场。即惯性场是由于显态粒子运动状态对称性破缺引起场态粒子运动状态对称性破缺产生的。
只有显态粒子或只有场态粒子都不会形成场,只有显态粒子和场态粒子不断地相互作用才能产生场。场是场态粒子和显态粒子相互作用形成的,粒子和场是辩证统一的。有的时候我们专注于粒子的粒子性,有的时候我们专注于粒子的场的特性,但二者是无法分割的,因此场具有粒子的一切特征,包括质量、动量和能量。
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GMT+8, 2024-11-27 15:43
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