威利斯·兰姆兰姆位移与重整化 | 量子群英传( 三 ) |理查德·费曼|保罗·狄拉克|阿尔伯特

本文插图
谢尔特岛会议上的讨论，费曼为中心（从左至右）兰姆（站）、惠勒（站）、派斯、费曼、费许巴赫、施温格
伊西多·拉比（Isidor Rabi ， 1898-1988）是美国犹太人物理学家，他发现了核磁共振（NMR），并于1944年获得了诺贝尔物理学奖。施温格在纽约市立学院读本科时，被伊西多·拉比看中，后转至哥伦比亚大学学习。施温格于1939年获得博士学位，毕业后在伯克利加州大学和普渡大学任教。二战期间，施温格从事了有关雷达和加速器的研究。 1945年出任哈佛大学教授，但后来因与同事不和， 70年代离开哈佛至加州大学洛杉矶分校任教直至退休。施温格培养了多名优秀博士生，其中有4名获得了诺贝尔奖，此外还有布莱斯·德维特（Bryce DeWitt ， 1923-2004），他是量子引力的奠基人。
事实上，当年拉比也向谢尔特岛会议做了精确测量电子磁矩的报告，不过由于兰姆的工作而颇显黯淡，但不久后它在量子电动力学的发展中也扮演了重要的角色。
四、重整化（重正化）
在谢尔特岛会议之前，日本的朝永振一郎（Sinitiro Tomonaga ， 1906-1979）与他的日本同事已经解决了不少量子场论的问题，但因为战争的缘故，他们的工作不为美国科学家所知。在谢尔特岛会议上，施温格和费曼贡献了另外两种方法。
也就是在这次会议上，诞生了重整化（renormalization ，也称重正化）的想法。
在介绍重整化之前，还应该提及一个所谓正规化（regularization）的方法。正规化是将产生发散的部分“截断” 。很多情况下，无穷大是产生于量子场论中对从0到无限大的所有动量的积分。例如，电子自能的计算中，需要包括所有频率的电磁场的能量， k值大的部分积分引起无限大，如果将积分限制在某一个k以下，便能得到有限的结果。大的k值对应于小的空间范围，所以也可以说正规化就是将空间尺度限制在一定范围，例如，设定一项空间中最小距离D ，略去（截断）那些太小（小于D）的尺度。
但正规化的方法引起许多质疑，例如，结果可能会与最小距离D有关，那么，到底应该从哪个距离D开始截断才能得到正确的答案？此外，除了截断值D之外，量子场论中的参数与物理测量值之间，还有许多含糊的概念。换言之，哪些参数是可以测量的？哪些参数无法测量？将这些想法综合起来，物理学家们产生了后来称之为重整化（renormalization）的思想。意思就是，是否有可能根据物理参数的实验值，通过重新定义某些参数（比如电荷、质量、耦合常数等），使得当正规化中的D趋近0的时候，计算结果收敛于一个与D无关的固定值。换言之，计算中的无穷大问题可能可以在重新定义的参数中被抵消。除此之外，物理学家们又进一步规定：如果一个理论中，只有有限多个参数需要被重新定义就能消除发散问题，这个理论就被认为是可以被重整化的，否则就是不能被重整化。例如，可以证明， QED是一个可以被重整化的理论。
实际上重正化的第一步想法应该归功于最有洞见的狄拉克，他在1933年8月写给玻尔的信中，提到电子的“有效电荷”：“佩尔斯（Rudolf Ernst Peierls ， 1907-1995）和我一直在关注由静电场引起的负能量电子的分布变化问题。我们发现这种分布上的变化使得部分电荷中和 ……这些有效电荷在所有低能实验中都可以测的到，实验决定的电子电量应该和电子的有效电荷量一致……当这种mc2大小的能量开始起作用，人们可以期待一些公式的修正。 ”狄拉克的有效电荷就是我们测量到的电荷，他所说的真实电荷就是现在所说的“裸”电荷，即他信中所说“电荷的中和”就是电荷重正化。