1928 年，狄拉克發(fā)表了他的第一篇關(guān)于電量子論的論文。在那篇章中，他為電子構(gòu)建了個(gè)波動(dòng)方程，將自旋解為量子力學(xué)和相對論聯(lián)的結(jié)果。狄拉克方程還示了電子的反物質(zhì)對應(yīng)，即反電子或正電子。于狄拉克方程的成功，子力學(xué)理論研究人員試通過創(chuàng)建量子場論來量電磁場。但所有這方面嘗試都失敗了，因?yàn)楦?該理論的計(jì)算結(jié)果是無大。他們對這個(gè)問題的決方案是，使用一種稱重整化地?cái)?shù)學(xué)技巧來忽這些無窮大。但狄拉克：“我對這種情況非常滿意，簡單地忽略方程中的無窮大，這不是明的數(shù)學(xué)。1947 年 6 月，二戰(zhàn)后的第一次國際物理學(xué)會(huì)議在謝爾島舉行，它匯集了來自哈頓計(jì)劃的 24 位物理學(xué)家。在這次會(huì)議中有兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在第一篇文章中，蘭姆出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，表明氫子的 2S_1/2 和 2P_1/2 能級并不相同，相反它們相差 1058Mhz。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)顯示，氫的超精結(jié)構(gòu)有 0.1% 的異常，后來布萊特將這種常解釋為電子的 g 因子。問題是這兩種方程與狄拉克方程相矛盾，此與會(huì)者假設(shè)狄拉克的子理論一定是不完整的并提出這些效應(yīng)是由于磁場的量子化造成的。們還假設(shè)可以使用量子論來計(jì)算這些差異，并可以使用重整化技術(shù)來正理論的無窮大，這就量子電動(dòng)力學(xué)的起源。是，狄拉克對此并不樂，他說重整化只是一個(gè)宜之計(jì)，我們的想法一要有一些根本性的變化而不是希望通過篡改數(shù)就能得到好的理論。在次會(huì)議的幾個(gè)月之后，特發(fā)表了一篇論文，概了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)蘭姆位移方程式。在它的等式中K 值發(fā)散到無窮大，因此貝特決橐使用重整化通過用電子能量的有限 K=mc2 來代替無限值。問題是進(jìn)行此更沒有物理上的理由，使它的唯一原因是最終結(jié)和實(shí)驗(yàn)接近。又過了幾月后，施溫格給出了電的 g 因子的公式：g=1+α/2π，其中 α 為精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)。利用這個(gè)公式，他算出岷山 g 因子的理論值與之前公布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常接。但是，他從未解釋他如何得到這個(gè)方程的，表示他將發(fā)表一篇概述理論細(xì)節(jié)的論文。施溫的方程因其簡單性和準(zhǔn)性而對科學(xué)界產(chǎn)生了重影響，每個(gè)人都期待著溫格的理論。次年，也是 1948 年，又舉行了第二次物理會(huì)議。會(huì)者除了上一次的那些外，還有玻爾、狄拉克費(fèi)米也參加了。此次會(huì)的重點(diǎn)是施溫格的演講人們寄予厚望，希望他解釋他是如何計(jì)算 g 因子的。最終，施溫格行了 5 個(gè)小時(shí)的演講，提出了一系列復(fù)雜且法理解的公式。奧本海后來評價(jià)道：“其他人表演講，展示如何進(jìn)行算。而施溫格發(fā)表演講表明只有他能做到?！?議第二天，費(fèi)曼發(fā)表他演講，并首次展示出著的費(fèi)曼圖。不過，當(dāng)時(shí)多數(shù)與會(huì)者沒有對此做積極回應(yīng)，其中一個(gè)原是他們認(rèn)為正電子在時(shí)上倒退是不可能的。雖施溫格的理論難以理解但大家還是認(rèn)為它是與知的量子電動(dòng)力學(xué)密切關(guān)的。后來，朝永振一也提出了第三個(gè)新的理?，F(xiàn)在有了幾個(gè)相互競的理論，而英國物理學(xué)弗里曼?戴森找到了統(tǒng)這些理論的方法。戴森出可以用海森堡散射矩計(jì)算電子的 g 因子：將其轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在稱為戴級數(shù)的級數(shù)，其中前兩項(xiàng)恰好是施溫格關(guān)于 g 因子的公式，并且每個(gè)項(xiàng)都可以通過求解一定量的費(fèi)曼圖來計(jì)算。1949 年，這些人又召開了第三次會(huì)議。費(fèi)曼將森的理論作為量子電動(dòng)學(xué)理論的最終形式。從時(shí)起，費(fèi)曼圖成為美國理學(xué)家的流行工具，從名聲大噪并成為新一代學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)者。進(jìn)一步研究導(dǎo)致量子色動(dòng)力學(xué)電弱理論和粒子物理學(xué)準(zhǔn)模型的形成，這些都很大程度上依賴于費(fèi)曼的使用。同一年，加德和珀塞爾獲得了更精確 g 因子實(shí)驗(yàn)值。此時(shí)，施溫格公式計(jì)算出堤山 g 因子與實(shí)驗(yàn)值相差較大，因子不再被認(rèn)為是確的。這是驗(yàn)證戴森理的著名機(jī)會(huì)，物理學(xué)家行了復(fù)雜的計(jì)算并發(fā)布戴森級數(shù)第三項(xiàng)的值，時(shí)理論再次與實(shí)驗(yàn)相吻。在這之后，g 因子的實(shí)驗(yàn)值不斷被更新，而用費(fèi)曼圖計(jì)算的戴森級也符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1965 年，費(fèi)曼、施溫格和朝永振一郎也因此數(shù)斯得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。本文自微信公眾號：萬象經(jīng) （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
