孑是什么意思(婕是什么意思)

电磁力是电磁场中电荷作用力的总称。这是对电磁力最简单的认知。

再深入一点，就会有人知道电磁力是电磁场中带电粒子之间的相互作用。在量子场论中，电磁场属于规范场，也叫介质子场。

电磁力是电磁场规范场中粒子交换的结果。而电磁场的规范场粒子就是光子。

但是光子是如何在两个电子之间交换的呢？这种交流如何表现为一种熟悉的力量？

先看看量子电动力学对电磁力的第一种解释。

电磁场是人类认识到的第一个规范场。

一般来说，量子化电磁力的理论叫做量子电动力学，用来描述带电粒子和光子如何相互作用。

在量子电动力学的理论体系下，两个带电粒子之间的电磁力是通过交换光子来实现的。费曼图是显示粒子间交换关系最简单直观的方法。

费图，美国著名物理学家，是继薛定谔和海森堡之后解释量子力学的第三种方法。它非常受欢迎，因为它可以直观地描述各种粒子的相互作用。它把三维空空间简化成一个横坐标，纵坐标用来表示时间，所以又叫“时间空图”。

如上图所示，一个电子在A发射一个光子γ，能量减小，转化为动量；另一个电子在B点吸收一个光子γ，成为高能电子，然后释放光子，能量降低，转化为动量；这个光子γ会被踢到两个电子之间，能量和动量会在两个电子之间转移，表现为两个电子之间的斥力。

所以每个电子的动量变化率等于另一个电子释放的电磁力。

有趣的是，以上只是最简单的解释。基于量子的奇特特性，量子理论下有更深层次的解释。

电磁力的第二种进阶版解释：在溟灭中，无限循环

如果考虑量子更深层次的特性，比如量子涨落。一个电子在A发射一个光子后，光子可以变成“正负电子对”(光子代表能量，在量子场论中，能量可以产生一个虚粒子对)，然后正负电子会互相熄灭，释放出另一个光子，这个光子会被b的另一个电子吸收。

下面的过程和上面类似。但关键是光子变成正负电子对，正负电子消失后又变成光子，可以无限循环。那么，在被另一个电子吸收之前，它们要循环多少次呢？

因为，在两个电子之间，我们观察不到或者看不到光子的传输过程，这个过程完全是用理论推导出来的现象来描述的，所以这个过程叫做虚过程，在这个过程中产生的所有粒子都叫做虚粒子。

说到这，很多人会质疑。既然观察不到，而且第一种解释更简单，根据奥康剃刀的原理“如果没有必要，就不要添加实体”，第二种解释就应该淘汰。

但其实第二种解释可能更接近本质。为了解释为什么第二种解释不能被消除，我们不得不提到神奇的G因子的起源和发展历史。

先了解下，孕育出的朗德因子（g因子）的塞曼效应

兰德因子起源于经典物理和化学，是阿尔弗雷德·兰德在试图解释反常塞曼效应时提出的一个常数，它反映了塞曼效应中磁矩和角动量之间的关系。

塞曼效应是指原子的发射谱线在外磁场中分裂极化的现象；在历史上，谱线一分为三的现象最早被观察到并得到理论解释。后来，发现了比三重分裂现象更复杂、更难解释的现象。因此，前者称为正常或简单塞曼效应，后者称为异常或复杂塞曼效应。

简单来说，电子以能级的形式围绕原子核旋转。电子可以在不同的能级之间移动，这叫做跃迁。光子从高能级释放到低能级，光子从低能级吸收到高能级。

表达式为hv=E2-E1。

h普朗克常数；v是光子频率；E2-E1是两个能级之间的能量差。

当电子围绕原子核运动时，会形成环流，产生磁矩。原子核本身的自旋也会形成磁矩；电子磁矩和核磁矩一起构成了原子磁矩。

当一个原子被置于外磁场中时，外磁场会与原子的磁矩相互作用，增加原子的能量，从而使原来的能级分裂，把一个能级变成几个能级。能级的变化对应着电子跃迁路径的变化，每个跃迁路径释放或吸收的光子能量(hv)也发生变化，因此光子频率V发生变化。

而每个光子频率V对应一条谱线，这些谱线的增加就是塞曼效应。

再看看g因子作为一个常数，如何在不同的科学背景下演变的。

要完美解释各种塞曼效应，必须用量子力学来量子化空。其核心是兰德因子的提出，又称G因子。

1)在经典理论下，讨论自转与轨道的关系时，等价地，g因子=1。

2)托马斯在考虑了高速运动的狭义相对论后，于1927年将G因子进动到=2，但这是一种人为修正的方式。

3)1928年，狄拉克方程问世。在狄拉克的量子理论中，可以直接推导出G因子=2。也就是上面第一个没有虚过程的电磁力解释。

4)1947年，考虑到量子涨落现象，在量子电动力学(QED)的进一步发展中，朱利安·施温格等人给出了G因子的计算值≈2.002 319 304 402。也就是上面用虚过程对电磁力的第二种解释。

willis lamb等观测到的Lamb位移效应，观测到的G因子为2.002 319 304 376 8 (86)。

考虑到实验中可能出现的误差，朱利安·施温格等人在1947年计算出的G因子的值有多精确。人们不得不接受电磁力第二种解释中的虚过程确实存在。

发现电磁力的量子化解释是科学发展的一大进步。

量子电动力学作为量子场论的一个分支，研究电磁相互作用的量子性质，为量子场论奠定基础。

从量子场论的角度来看，物质存在的基本形式是量子场，每个粒子都是每个场的量子化表达。量子电动力学作为电磁相互作用的基本原理，是原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理的基石。