2、量子力学：现实的基石与多面解读

量子力学：现实的基石与多面解读

1. 量子场论的起源与背景

20 世纪初，尤其是 20 世纪 30 年代的欧洲，见证了人类历史上最伟大的理论之一——量子力学的诞生。经过近一个世纪的发展，量子力学衍生出了众多方向，其中量子场论（QFT）尤为瞩目。QFT 自 20 世纪 50 年代以来一直处于领先地位，催生了粒子物理学的标准模型，该模型通过无数实验和仪器（如大型强子对撞机 LHC）反复验证，展现了自然界在最小尺度上的运行规律。

故事要从 1900 年说起，当时开尔文勋爵在英国皇家科学学会宣称：“物理学已无新发现可做”。然而，这一论断后来被证明是错误的。大约在 20 世纪 30 年代，德国物理学家马克斯·普朗克（Max Planck）开始研究黑体辐射问题，特别是其中的紫外灾难。

2. 黑体辐射与紫外灾难

在理解紫外灾难之前，我们需要了解材料在不同温度下发出多种颜色光的物理原理。1900 年，英国物理学家瑞利勋爵（Lord Rayleigh）推导了一个近似公式来预测这一过程，他使用了所谓的黑体，即一种能吸收和发射光但不反射光的物体。

瑞利的工作成果被称为瑞利 - 金斯定律（Rayleigh - Jeans law），用于描述黑体的光谱辐射，公式如下：
[B_{\lambda}(T)=\frac{2cK_{B}T}{\lambda^{4}}]
其中：
- (c) = 光速（299792458 m/s）
- (K_{B})，玻尔兹曼常数 = (1.38064852×10^{-23} m^{2} kg s^{-2} K^{-1})
- (\lambda) = 波长
- (T) = 开尔文温度