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  • 1 # 科學聯盟

    光學定理有很多層次上的含義:光學的光學定理、量子力學的光學定理、量子場論的光學定理。這三條光學定理前兩條都是討論散射振幅和可觀測物理量(折射率、積分散射截面)之間的關係。量子力學的光學定理,積分散射截面按理說應該是由散射振幅的複數模平方、積分空間以及一些別的引數共同決定的,但是該定理卻告訴我們,只要知道散射振幅的虛部和入射粒子的波矢就可以給出積分散射截面,這是很不得了的事情!明明需要更多的資訊才能確定最終結果,但是現在我們可以用更少的資訊就能知道答案。而光學的光學定理則更有趣,折射率居然是由散射振幅決定的!這充分說明,相同介質裡不同頻率的光,其折射率註定是不同的。更重要的是,這條定理給我們帶來了新的研究思路:考慮光場和凝聚體之間的散射振幅就能確定折射率,而不需要求解複雜的微分方程!

    最後則是量子場論的光學定理,這一定理告訴我們,在高能粒子的散射振幅修正計算中可以透過低圈振幅構造出高圈振幅,這說明了量子場論本身是有很多優越性的。當然,正因為光學定理,非阿貝爾規範場論不得不引入鬼場,國內早期場論書也叫“虛擬場”。這就導致強相互作用是有鬼場項的。鬼場在散射振幅裡沒有“外腿兒”——費曼圖的外線,所以它只有間接效應,沒有直接的可觀測效應。

    理解光學定理需要先深入理解散射振幅,理解散射振幅的可觀測性。很明顯,無論哪種光學定理,都沒有出現“場”這個東西,換句話說,場作為現代物理裡“以太”,或許在未來會被徹底驅趕出物理學!

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