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知识分子|| 量子群英传，兰姆位移与重整化( 三 )


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（SinitiroTomonaga ， 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（RudolfErnstPeierls ， 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 。
除了裸电荷（barecharge）之外 ， 还有裸粒子具有的裸质量或其他裸参数 ， “裸”的意思 ， 是将所考虑的粒子设想成完全孤立 ， 不和任何其它粒子（或场）发生相互作用的情况下它所具有的性质 。 但是不存在完全孤立的粒子 ， 所以“裸”只有理论上的意义 ， 没有观察效应 。 因此 ， 我们并不真正知道这些裸参数的值 。 重整化的思想 ， 是将这些裸参数假设为无穷大 ， 并与使用微扰论时碰到的无穷大量同样级别增长且互相抵消 。 两者相消的结果 ， 是具有真实物理意义的可测参数 。
在谢尔特岛会议上 ， 克拉默斯（HendrikAnthonyKramers ， 1894-1952）提出重新标准化（归一化）电子质量的建议 ， 即质量重正化 。 也就是将裸质量设想成无穷大以抵消无穷大的粒子自能 。 电子与自身电磁场是不可分离的 ， 从一开始就考虑其与电磁场的相互作用而增加的质量 ， 即考虑实验质量 ， 便不需要涉及电子的具体结构问题而克服发散困难 。


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