宇宙是什么

12. 电磁力由粒子吞吐光子来传递

  之前的电磁学就是如前文所述那样解释“力”的。可能不少人觉得电磁场像看不见的弹簧，时而拉伸，时而反弹。但是，量子电动力学认为，带电粒子（电子和质子等带有电荷的粒子）的周围并非产生了电场，而是存在“光子”的交换。

  量子电动力学的基础是“量子场论”（Quantum Field Theory，简称QFT），它是相对论与量子力学碰撞出的理论。换言之，这是将“场”量子化的理论。

  有的读者可能已经有所察觉，“量子化”一出场，“离散的值”便会紧随其后。如果将电磁场比作弹簧，那么弹簧伸缩的值就是包含普朗克常数的值的整数倍。为什么这样说呢？因为弹簧的真身是“光子”。

  也就说是，在卢瑟福的实验中，作为轰击目标的金箔的原子核，其实是在不断吸收、释放“光子”的。在量子电动力学中，我们可以把电磁学中所说的“电场”，想象成“光子的云”。

  虽说这里提到了“光子”，但它并不是肉眼可见的光。因此，它也被称为“假想光子”或“虚光子”。

  接下来的内容可能不太好理解，不过，量子力学原本就如此，因此请大家做好心理准备。

  带电粒子会吸收、释放光子，但制造这些光子时也需要能量。这里的能量只能从某处“借来”，至于带电粒子从何处“借来”了这些能量，我们只能说“从那边”。带电粒子凭空“借来”能量，进而制造出光子。带电粒子释放制造出的光子，其他带电粒子吸收这些被释放出的光子，从而使两个带电粒子之间发生力的作用。量子电动力学认为，电磁力就是这样的光子交换。

  可能有人认为这很荒唐，这样想也没错，因为这个过程很明显地违背了自然法则——带电粒子制造光子时违背了能量守恒定律。不过，光子被带电粒子吸收时能量的“借贷”都消失了，所以光子交换前后的能量是守恒的。光子交换的过程是极其短暂的瞬间，或许这个过程违背了法则也无妨。