理论物理已经完备了吗？（4）

当人们想用这种理论去建立原子的模型时产生了一个问题。人们发现，引力的广义相对论和电磁力的马克斯韦理论是所谓的经典理论。经典理论牵涉到至少在原则上可以测量到任意精度的连续变化的量。然而。原子是由一个很小的带正电荷的核以及围绕它带负电荷的电子云组成的自然的假定是电子绕着核公转，正如地球绕着太阳公转一样。但是经典理论预言，电子会辐射电磁波。这些波会携带走能量，并因此使电子以螺旋轨道撞到核上去，导致原子坍缩。量子力学的发现克服了上述的困难。发现无疑是本世纪理论物理的最伟大的成绩。其基本假设是海森堡的不确定性原理，讲某些物理量的对，譬如讲一颗粒子的位置和动量不能同时以无限的精度被测量。原子的情形下，这标明处于最低能态的电子不能静止地呆在核上。这是因为在这种情形下，其位置是精确定义的核上）grmseo而且它速度也被精确地定义（为零）相反的不论是位置还是速度都必需围绕着核以某种概率分布抹平开来。因为电子在这种状态下没有更低能量的状态可供跃迁，所以它不能以电磁波的形式辐射出能量。本世纪的二十年代和三十年代，量子力学被极其胜利地应用到诸如原子和分子的只具有有限自由度的系统中。但是当人们尝试将它应用到电磁场时引起了困难，电磁场具有无限数目的自由度，粗略地讲，时空的每一点都具有两个自由度。这些自由度可被认为是一个谐振子，每个谐振子具有各自的位置和动量。因为谐振子不能有精确定义的位置和动量，所以不能处于静止状态。相反的每个谐振子都具有所谓零点起伏和零点能的某一最小的量。所有这些无限数目的自由度的能量会使电子的表观质量和电荷变成无穷大。本世纪四十年代晚期，人们发展了一种所谓的重正化方法用来克服这个困难。其步骤是相当任意地扣除某个无限的量，使之留下有限的余量。电磁场的情形，必需对电子的质量和电荷分别作这类无限扣除。这类重正化步骤在概念上或数学上从未有过坚实的基础，但是实际中却相当成功。最大的胜利是预言了氢原子某些光谱线的一种微小位移，这被称为蓝姆位移。然而，由于它对于被无限扣除后余下的有限的值从未做出过任何预言，所以从试图建立一个完整理论的观点看，不是非常令人满意的这样，就必须退回到人择原理去解释为何电子具有它所具有的质量和电荷。