强相互作用

强相互作用

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2023年3月20日发(作者：我的心巴金)

4、电磁作用与强相互作用之间的关系

物理学是研究物质的最简单运动规律的科学，其最终目的是：

找到物质运动、变化与相互作用的内在联系，以最少的假设，通过分

析、推理解释所有相关实验结果，预言新的实验现象。从二十世纪初的

费米一一狄拉克统计确立以来，已经过了八十年，但是至到今天物理学

家们对它的认识都还停留在种种猜想的表面现象上，不识其庐山真面

目。2004年的诺贝尔物理学奖授予夸克禁闭的渐渐自由猜想，也表明

物理学界对1/2自旋的无可奈何。

（一）靴袢理论简介

量子场论也不是一开始就有很多人相信的。直到路径积分出现，还

是如此。60年代就受到S矩阵，靴袢理论的有力冲击。

靴袢理论认为：在两个强子的相互作用中，没有任何粒子表现为

单独负责传递这种作用。参加强相互作用的粒子既可以作初、末态粒

子，又可以作为负责引起相互作用的被交换粒子。这一事实对描述这类

反应的散射振幅提供了自恰性约束，并且强子是互为组成部分的。这种

相互嵌合的粒子体系是通过“自恰性原理”而组成动力学系统的。事实上

物质世界是不能归结为最基本的实体的，所谓“基本粒子”只是一组向外

散射着的关系，每一个粒子的行为是由所有其他粒子的行为决定的。因

此，其性质可由其他粒子的性质推导出来。物质世界没有“部分”，只有

性质。现代物理学已经把强相互作用与电磁作用统一起来，根据上面的

观点电磁作用与强相互作用是互为反作用力，所以电磁作用也满足靴袢

理论。

由于新强子的不断产生，人们很快认识到场论无法用来描述强相

互作用。由于高自旋强子共振态的存在，场论无法避免一些令人不快的

性质，如不可重正性。朗道等人也早就证明即使是最成功的量子场论，

量子电动力学，在根本上是不自恰的理论。量子电动力学是可重正的，

但是它的耦合常数随着能量的提高而变大，且在一定的能量上达到无限

大。这个能量叫朗道极点。朗道极点的来源是有限的电子质量和在这个

能量上有限的耦合常数。如果我们希望将朗道极点推到无限大，那么低

能的耦合常数只能是零，这就是有名的莫斯科之零。由于以上所说的原

因，整个60年代量子场论被看成是过时的玩意。丘

()等人强调场本来就是不可观察量，只有散射振幅是

可观察的，所以散射矩阵理论成了60年代的时尚。

（二）电磁作用与强相互作用之间的关系

笔者认为现代物理学中的强相互作用、电磁力应当是它们的合力，

在10-14cm的尺度范围，可通过超高能电子与质子碰撞后的散射来研

究，实验结果似乎表明电力比预期的要弱。强相互作用力是按牛顿万有

引力定律计算出的万有引力的1038倍，说明强相互作用与万有引力是不

同的.现代物理学认为强相互作用靠胶子传递，胶子的静止质量为0，与

光子相同，笔者认为胶子可能是光子的反粒子或者说是虚光子。

笔者认为在任何范围内，实验观测到的都是它们的合力，与

Coulomb,slaw都有部分偏差，只是偏差大小不同而已。中性π介子应

当没有强相互作用。HidekiYukawa认为强相互作用通过π介子传递，

而它带有electriccharge，正说明了这一问题。强相互作用与电磁

力方向相反，可以认为是电磁力的反作用。每一种力都有自己的反作

用，这是矛盾着的双方，是由对称的绝对性所决定的；根据对称的相对

性，它们的变化规律不同，例如分子的引力与斥力是相互对立的，只是

变化规律不同，电磁力与强相互作用是它们的微观机理，因此它们应当

如此。强相互作用与电磁力的变化规律不同，才导致了量子电动力学的

局限性。

（三）宇称守恒定律的新认识

守恒定律表现为CPT定理，用P、T、C分别表示空间反向、时间反演

和电荷共轭变换。在强作用和电磁作用中，P、T或C中任一变换下都是

不变的。量子场论可以证明，符合相对论的基本粒子理论在CPT联合变

换下总是不变的。这表明，P、T、C三个守恒定律任两个成立，使得第

三个也成立。这种关系称为CPT定理。空间反向变换不变性表现为宇称

守恒。宇称守恒指一孤立体系的宇称不随时间变换，即当体系内部发生

变化时，变化前体系的宇称等于变化后体系的宇称，这就是宇称守恒定

律。宇称守恒定律是与微观规律对空间反射的不变性相联系，即一个微

观物理过程和它的镜像过程的规律完全相同时，该微观体系的宇称是守

恒的。实验表明，在强相互作用和电磁相互作用过程中，宇称是守恒

的。这说明电磁质量在引力空间中运动不变。