在量子力学范围,你要重新理解“粒子”和“力”
首先,在量子力学领域,波粒二象性知道吧,所有的粒子同时也是波,用波或者场(范围作用)来想象更为符合直觉,但是用粒子交换做常用的解释而不是用波来,是因为用波无法体现这种交换的两个特征:
1 这种交换是量子的,在某些场合是全或者无,在大部分场合,重整化算起来也更简单(区域积分和算加法哪个简单)。粒子只是对这种交换作用的一种命名,而且它确实经常能够以独立粒子存在。这不能用连续变量的波来想象。
2 这些粒子/波是一类特殊的玻色子,不是什么粒子都能传递的,也不是任意一种场就能传递的。
我们经常说的光子传递电磁力,是一种相对简化的说法,在作用距离大于波的波长的时候,用粒子来比喻是简单而准确的。
量子力学里面基本不说力,而是说坐标和动量(经典力学意义上的一对互补的物理量,比如角坐标和角动量,测不准定理就是这两者不能同时准确测量),力不是一个基础量,而是这些基本量的函数。或者更准确说是相互作用,力只是相互作用的一种通俗说法。宏观领域对力的一些直观感觉除了“力是相互作用”的之外,对理解量子领域没什么帮助。
总结:
AB粒子(物质)间的相互作用(简称力),是 通过 整数份的 某种 物质C 分别与两者独立 作用 的结果(不是AB两者直接互相作用),他们携带的是电荷、动量,角动量等基本量,这些基本量也是整数份的。这种物质大部分是以波的形式存在,但是很多场合也能以独立粒子(在真空中传递)的方式存在,我们在简化的场合,称呼他们为某某粒子。
打个比方,晶格振动,是没有对应的实质粒子的,但是我们也把它叫声子。晶格震动想象一下就是一个2米网格弹簧床,我在这边弹一下,那边一个球被振动弹起来了,就是我传了一个波(或者叫声子)给球。只是这种传递是0或者无,和宏观不一样,球要么把我的弹的能量全吸收,要么没影响(还有处于两者交叠等状况),弹簧床上的波动传递看起来就像有一个整数的透明粒子传给他一样,这个粒子直径大概有一米多长。把它叫粒子就纯是一种简化和抽象,并不存在可以独立存在的实质粒子。
在这个场合,声子是不能独立于弹簧床(晶格)而存在的。而电磁力的光子等,是可以在真空里面存在的,用粒子做比喻就更符合宏观想象了。