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超弦理论——7. 不放弃“点”的想法

如果电子的大小不为0,那么电磁场给予电子的能量是有限的,加在一起的质量也将是一个有限的数值。如果认为电子是没有大小的点,那么电子的质量就会是无穷大。若是抛开点粒子的想法,认为电子有大小的话,会不会就不存在无穷大的问题了?超弦理论的构想就是源于这里。 但是,我已经在前言中说过,物理学家是相当保守的。在放弃传统观点(自然界的基本单元是没有大小的点)来考虑看似有些奇怪的新想法(基本粒子具有大小)之前,我们一直在摸索更加稳健的矛盾解决方法。于是我们提出了电子本来的质量与电磁场的能量相互抵消的设想。 具体来讲,首先假设除了电磁场的能量带来的质量以外,电子本身具备固有的质量。那么,被观测的电子质量就等于电磁场的能量换算成的质量与电子固有质量的总和。 (被观测的电子质量) = (电磁场的能量) + (电子的固有质量) 当电子逐渐变小接近点的时候,电磁场的能量就会接近无穷大。如果电磁场的能量与越来越小的电子固有质量相互抵消的话,即使电子是点也没有关系。这就是这个设想的关键。 只要电磁场的能量接近无穷大,那么电子的固有质量就必须变成负值。也许你会觉得将固有质量变成负值来消除无穷大的便捷方法有些牵强(图1-7)。但是,这个被称为“重整化”的暂定设想,却为20世纪的基本粒子物理学的发展做出了重大的贡献。 不过,当基本粒子理论的进步达到某一阶段的时候,这个方法就不再适用了,我将在下一章中阐释其中缘由。

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《超弦理论》其他试读目录

• 1. 点是没有部分的
• 2. 物质是由什么组成的
• 3. 标准模型之问题一:暗物质与暗能量
• 4. 标准模型之问题二:无法解释引力
• 5. 诠释场力的不可思议的“场”
• 6. 点粒子引起的“无穷大”问题
• 7. 不放弃“点”的想法 [当前]
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