真空在扰动的时候，会出现或隐或现的虚粒子，正是这些粒子，导致我们对于粒子物理的理解充满了坎坷。由于是虚粒子，所以这种影响在作用强度很小的时候，比如量子电动力学，就一定是非常小的。这看起来很合理，但是最后的理论，虽然成功，却给出了无穷大的结果。我们需要借助重整化的技术，把无穷大拿掉。任何的理论如果有无穷大，本身都是不合理的。而产生无穷大，再拿掉无穷大，看起来就像变魔术。

    但是粒子物理学已经安心于这种技巧，甚至给出了理由。

    这导致我们只会计算能重整化的微扰理论。如果不能重整化，就是作用很小，也计算不了。最关键的领域就是量子引力，因为不能重整化，所以无法量子化。

    这几乎是一个悖论。作用很小，但是却给出了无穷大，即使是引力那么小，也是如此。

    这个无穷大的来源，自然是有历史的。在非相对论的量子力学中，不存在这种内禀的无穷大，计算的结果是有限的。问题出现在狭义相对论上。狭义相对论非常诡异，如果是光速，那么时间就会停止。如果超过光速，时间就会逆转。在宏观世界，我们只是限定在光速或以下，所以看起来没什么问题。

    但是把量子力学和狭义相对论结合起来，就一定会出现问题。不但有正能量的解，也会有负能量的解。而实验上，反粒子的发现震惊了整个科学界，这个简并的客体的确存在。

    这究竟是什么？在相对量量子力学中，这似乎就是负能量的粒子。而在量子场论中，这就是反粒子。如果是反粒子，那么计算出来的结果就一定是无穷大的。

    为了理解这个无穷大，付出了难以想象的努力。一方面量子引力无法计算，一方面是超弦理论的提出。整个理论物理都陷入困境，几十年来看不到真正的进展。

    在作用强度很弱的情况下，出现虚粒子，自然影响就很小，不可能出现无穷大。但是无穷大就是出现了，是因为解释成了反粒子。这种简并的粒子肯定是存在的，这是狄拉克最伟大的预言，做出的最伟大的成绩，就是把这个负能量的粒子理解为反粒子。

    实验上，它真的存在。但是我们的世界是由正物质组成的，而不是反粒子。为了解释这个不对称性，也做了巨大的努力。

    但是在霍金的霍金辐射的理论中，这个负能量的粒子又出现了。

    负能量的粒子，还是反粒子？是一个粒子，还是不同的粒子，究竟差了什么？我一直认为，我们没有真正的理解这个事情。在霍金辐射中，出现的不是粒子和反粒子对，因为他们的能量都是正的。只有粒子和负能量的粒子，才能更好的解释霍金辐射。在这个事情，我看了好多个解释版本，都不是那么非常清楚。

    举一个粒子，卡罗尔在他的《隐藏的宇宙》中给出了这么个解释：“要解释黑洞为什么会发出辐射，有个标准说法。这个说法我讲过，霍金讲过，人人都讲过。这个说法是这样的：根据量子场论，真空是一个不断冒泡的炖锅，粒子在其中一会儿出现一会消失，而且一般都是成对出现，每一对都有一个粒子和一个反粒子组成。通常我们都不会注意到这些粒子对，但在黑洞的事件视界附近，其中一个粒子可能会掉进黑洞再也出不来，然后另一个就逃到了外面的世界中。对于远处的观测者来说，逃出来的粒子就具有正能量，因此要收支平衡的话掉进去的粒子肯定具有某种负能量，于是黑洞在吸收了这些负能量的粒子之后，质量就降低了。”

    看到了吧？不知道什么原因，反粒子就变成了负能量的粒子。

    这里边的问题是，如果是负能量的粒子，我们没有理论，因为负能量态的存在和量子力学直接冲突。霍金辐射给我们的启示是，这个负能量粒子不能在现实的时空中存在。但是它是存在的，如果没有扰动就是真空，这个虚粒子对是不可能出现的。但是如果有扰动了，它就可以出现。

    在以前的观念中，真空中到处都是粒子和反粒子对，这样一来就对能量没有限制。尺度越小，能量的涨落越大。这是导致无穷大出现的根本原因。也就是说在量子场论中，真空具有无穷大的能量。所以计算的结果也是无穷大，然后再把无穷大删除掉。

    但是现实中，宇宙加速膨胀，其实否定了这样奇怪的观念。现实的真空没有无穷大，但也不是零，是个很小的数。这本身实际上就是否定了现有的量子场论的观念。

    但是量子电动力学的确解释了实验，而且非常精确，虽然利用了重整化的技术，看起来非常奇怪。这意味着，在负能量的粒子和反粒子之间，的确出现了某种关联。很多时候，我们实际上没有区分这两者。把负能量的粒子和反粒子联系在一起的，是惠勒和费曼。惠勒可能是整个美国历史上最富有想象力的物理学家，他推动了美国物理的高速发展，虽然他没有获得诺贝尔物理学奖。

    粒子如果逆着时间运行，就是反粒子。所以在量子场论中，粒子分布在整个空间，以及整个时间维度上，这极大的和狭义相对论产生了冲突。时间逆转，就一定会出现无穷大。但是反粒子的实验发现，看起来的确如此。

    这是一个完美的理论，但是可能是不正确的。霍金在讨论希格斯粒子的时候，认为真空涨落有可能会让希格斯粒子发现不了。但是我们都知道，希格斯粒子发现了，这其实超出很多人的预料。其实很多粒子物理学家，都不相信希格斯粒子会出现，因为在现有的粒子物理理论中，这个粒子就不应该出出现。

    这是一个非常吊诡的事情，这其实意味着，真实的真空似乎没有那么大的涨落。为什么相信超弦理论，因为它会解决希格斯粒子的微调问题。但是如果这个涨落并不存在，那么这个微调的问题其实就不存在。

    不管是宇宙加速膨胀，还是希格斯粒子的发现，其实都意味着，当前的粒子物理的理论基础，也就是量子场论实际上是不对的。但是不管是量子电动力学，还是标准模型的计算，都意味着这个理论非常正确。这非常有意思。

    不知道是什么原因，这个重整化技术，使得一个不正确的理论，给出了正确的实验结果。

    这里边的关键，依然是这个负能量的粒子和反粒子究竟是什么关系。实验上发现的粒子是反粒子，这没有任何问题。问题是，真实存在的粒子是反粒子么？

    这就非常玄妙了，但是不是不存在这种可能。因为霍金辐射似乎意味着，负能量的粒子的确存在。所以负能量的粒子和反粒子之间，究竟是什么关系呢？

    这可能是我们没有理解的地方。

    如果实际上真的是粒子和负能量的粒子，那么就意味着我们的理论存在严重问题。因为现实的真空禁止负能量的粒子的存在，但是我们没有理论给出这样的结果。如果是粒子和负能量粒子，那么真空的能量就是零，不可能出现无穷大。当实粒子和这些粒子负能量粒子的虚粒子对作用时，是实粒子的能量，导致这些虚粒子对可以短暂存在，能存在是因为这个负能量的粒子，和实粒子作用变成了正能量的粒子。最后的图景，其实就和平常的粒子反粒子对一致了，但是由于是实粒子导致出现的，自然就出现了截断。并且由于是负能量的粒子变成了正能量的粒子，所以可能不会出现点作用。因为我们可能不需要考虑负能量粒子的阶段。

    所以，此时的粒子和反粒子对的作用，不存在点作用的情况。在这里，不管是能量，还是点作用，导致无穷大出现的原因，似乎就都消失了。物理图像是一致而完美的，但是我们没有理论。