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费曼图:用图像展现亚原子粒子和光之间的相互作用

更新时间:2024-09-14 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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费曼对物理学最持久的贡献是他发明了一种卡通式图表,可以直观地显示亚原子粒子之间的相互作用WB2物理好资源网(原物理ok网)

这些“有趣的图画”——费曼曾经这样描述它们——现在被称为“费曼图”。WB2物理好资源网(原物理ok网)

图 3-2 显示了两个这样的例子。我们首先用最简单的术语来理解这个例子的含义。WB2物理好资源网(原物理ok网)

左图显示两个电子相互接近并通过“虚拟”(不可观测)光子(电磁力的载体)相互作用。WB2物理好资源网(原物理ok网)

换句话说贝语网校,该图显示两个带负电的电子在跨越时间和空间相互作用时会相互排斥。WB2物理好资源网(原物理ok网)

在右图中,一个中子和一种非常轻(且相互作用非常弱)的粒子(称为中微子)通过交换虚拟的 W 粒子(弱核力的载体之一)相互作用,产生一个质子和一个电子(见图 3-2)。WB2物理好资源网(原物理ok网)

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图 3-2 费曼图示例WB2物理好资源网(原物理ok网)

我们不能过分强调这些基本物理过程的视觉表现的重要性。WB2物理好资源网(原物理ok网)

正如列奥纳多·达·芬奇运用他非凡的艺术才能描绘出我们眼中看到的现实(同时也向我们展示了他思维方式的某些方面)一样,费曼利用他无与伦比的物理学直觉发明了一种全新的绘图方法来表示看不见的亚原子世界。WB2物理好资源网(原物理ok网)

关键在于,这些图像不仅仅是象征性的卡通画,它们提供了一种精确的方式来表示和计算所有有助于我们研究特定相互作用的“虚拟”过程的概率,并且可以帮助我们生成可与实验结果直接比较的理论预测。WB2物理好资源网(原物理ok网)

这种新的思维方式最终使我们能够预测例如与电子相关的微小磁铁的强度物理学家怎么炼成的,这一理论预测与相同数量级的实验测量结果相一致,误差在万亿分之几以内。WB2物理好资源网(原物理ok网)

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费曼图为物理学家提供了一种新的且非常有用的工具。WB2物理好资源网(原物理ok网)

在费曼看来,这些图像的作用超出了计算范围:它们对反应过程中的每一步提供了清晰的描述,而这只有通过可视化才能实现。WB2物理好资源网(原物理ok网)

事实上,费曼认为物理学家怎么炼成的,即使是爱因斯坦,如果仅仅依靠计算,也会失去他的魔力。WB2物理好资源网(原物理ok网)

他曾经对物理学家弗里曼·戴森提到(戴森也同意),爱因斯坦的伟大成就来自于他的物理直觉;爱因斯坦失去了创造力,是因为他不再用具体的物理图像来思考问题,而变成了一个只会摆弄方程式的人。WB2物理好资源网(原物理ok网)

*摘自马里奥·利维奥的《好奇心的秘密:天才是如何诞生的》(徐嘉译),中信出版集团于 2022 年 5 月出版WB2物理好资源网(原物理ok网)

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