量子电动力学

历史量子物理是研究量子化的物理分支，在1900年根据热辐射理论延伸建立量子理论。由于马克斯·普朗克（M.Planck）试图解决黑体辐射问题，所以他大胆提出量子假设，并得出了普朗克辐射定律，沿用至今。当时德国物理界聚焦于黑体辐射问题的研究。马克斯·普朗克在1900年12月14日的德国物理学学会会议中第一次发表能量量子化数值、Avogadro-Loschmidt数的数值、一个分子摩尔（mole）的数值及基本电荷。其数值比以前的更准确，提出的理论也成功解决了黑体辐射的问题，标志着量子力学的诞生。量子假设的提出有力地冲击了经典物理学，促进物理学进入微观层面，奠基现代物理学。但直到现在，物理学家关于量子力学的一些假设仍然不能被充分地证明，仍有很多需要研究的地方。相关方程黑体辐射量子方程黑体辐射量子方程是量子力学的第一部分。在1900年10月7日面世。当物体被加热，它以电磁波的形式散发红外线辐射。物体...

量子测量的数学形式与经典物理中的测量不同，量子测量不是独立于所观测的物理系统而单独存在的，相反，测量本身即是物理系统的一部分，所作的测量会对系统的状态产生干扰。一般形式：量子公设III量子公设的第三条是对测量下的定义。量子测量可以通过一个测量算符的集合{Mm}{\displaystyle\{M_{m}\}}来表示，它作用在系统的状态空间上。测量算符M{\displaystyleM}的序列号m{\displaystylem}表示测量所得出的不同结果。如果系统在测量前处于状态|ψψ-->⟩⟩-->{\displaystyle|\psi\rangle}，那么测量后得到结果m的概率是：测量后系统的状态变为：测量算符必须满足以下的完备性条件：上述完备性条件与下式等价，即完备性条件决定了测量得到各个结果的概率和为1：射影测量射影测量（projectivemeasurement）是一般形式量子测量的一个...

背景当时爱因斯坦任职于瑞士伯恩专利局三等技师工作，已与米列娃·马利奇结婚，育有一子──汉斯·爱因斯坦。工作之余，常与专利局同事米榭·贝索（MicheleBesso）讨论科学、哲学问题。于1905年3月、4月分别于《物理年鉴》投稿光电效应与布朗运动的论文。5月时，爱因斯坦开始将思索主轴放在他从16岁就开始思考的光与乙太的问题，在此之前他已经明白麦克斯韦方程与牛顿力学所用的伽利略转换不相容。他常至贝索家与他一同讨论。据文献记载，在5月底某次与贝索的聚会后，爱因斯坦对于问题的解感到绝望，主要困境在于同时性问题。在离开后当晚，爱因斯坦突然明白不同参考系的同时性不一定相同，而开始论文写作，并请米列娃校稿，最后于6月底将文稿寄出。论文的特色此篇论文投稿在《物理年鉴》，此期刊当时并不对论文进行审稿。此外爱因斯坦未引用任何文献，只在论文最后提到对贝索过去一同讨论的感谢。爱因斯坦在后来的回顾提到，他对狭义相...

历史保罗·狄拉克辐射与物质间相互作用的第一套量子理论，是由英国物理学家保罗·狄拉克提出的，他在1920年代就成功计算出原子的自发发射系数。狄拉克用一整组的谐振子，加上新开发的粒子创生及消灭算符，成功地描述了电磁场的量子化。在之后的几年，沃尔夫冈·泡利、尤金·维格纳、帕斯库尔·约当、维尔纳·海森堡都在这方面作出了贡献，还有恩里科·费米更提出了一套优雅的量子电动力学表述，至此物理学家开始相信，原则上他们可以计算出所有涉及光子及带电粒子的物理过程。然而，费利克斯·布洛赫和阿诺德·诺德西克（ArnoldNordsieck），与维克托·魏斯科普夫于1937年及1939年的后续研究发现，这样的计算只能在一阶摄动理论上获得可靠结果，而这个问题罗伯特·奥本海默早在1930年已经指出了。在高阶时，数列中出现无限，使得计算完全没有意义，因此物理学家相当怀疑这套理论是否真的具有一致性。而当时对此并无答案，这个问

背景经典描述下的引力，是由爱因斯坦于1916年建立的广义相对论成功描述的。该理论透过质量对于时空曲率的影响(爱因斯坦方程)而对水星近日点岁差偏移、引力场下光线红移、光线弯折等三种问题提出了完满的解释，并且至今为止在天文学的观测上，实验数据与广义相对论预测值的相符程度远高于其他竞争理论。因此，广义相对论描述经典引力的正确性很少有人怀疑。另一方面，量子力学从狄拉克建立了相对论性量子力学的狄拉克方程开始，扩充成量子场论的各种形式。其中包括了量子电动力学与量子色动力学，成功地解释了四大基本力中的三者--电磁力、原子核的强力与弱力的量子行为，仅剩下引力的量子性尚未能用量子力学来描述。除了未能达成对于引力量子(引力子)的描述之外，两个成功的理论在根本架构上也有冲突之处：量子场论是建构在广义相对论的平坦时空下基本力的粒子场上。如果要透过这种相同模式来对引力场进行量子化，则主要问题是在广义相对论的弯曲时空...