量子场论：“一花一世界”是错误的，无限分割的尽头是基本粒子

其实很多人都明白一个道理，宇宙万物都是有更小的物质构成，但这个更小的物质到底是有尽头的还是无尽头的，很多人都说不清。

在人类历史上，有相当一部分哲学家认为物质的尽头必然是一个不可再细分的基本物体。比如古希腊哲学家德谟克利特的原子论。原子论认为宇宙中的一切都是由一种不可再分割的原子构成。

当然，还有很多哲学思想反对原子论，比如佛教中的“一花一世界”的概念。

事实上，这两种思想基本上都是主观臆断，没有任何实验证明。

这种问题最后还得物理学出手。

在现代物理学的体系中，更倾向支持德谟克利特的原子论。

当然古希腊的原子概念和现代的原子概念完全不同，相同的是，以目前物理学的认知，物质细分到最后就是不可再分的基本粒子。

在量子力学中，物体分割到最后必然是不可再细分的基本粒子。目前人类发现的基本粒子有61种，宇宙中所有的物质都是由基本粒子构成的，包括我们熟知的光子，电子，中微子，夸克等粒子都属于基本粒子。

基本粒子的运动规律完全不符合牛顿力学，量子力学也是经过长达半个多世纪的发展和完善，才进化成了比较成功的量子场论。

如今，物理学家描述基本粒子都会用到量子场论，量子场论之所以极其复杂，是由于微观粒子的特性十分反常。

最显著的反常就是波粒二象性，在微观尺度上，粒子既可以表现成波，又可以表现成粒子。

这些粒子甚至也没有固定的空间位置，粒子会同时散布在不同的位置，弥漫在整个空间中。只有在我们测量粒子的那一刻，才知道粒子在哪。与此同时，粒子的波函数态就会坍塌，而不再分散。

所以尴尬的就来了，我们该如何描述粒子的空间位置呢？

在测量前，粒子以波的形式弥漫整个空间。虽然测量粒子后，会得到粒子的位置信息，但是这种位置信息是完全随机的，再测量一次，粒子的位置信息也就不同了。

薛定谔方程主要描述的是粒子的波动性，虽然这一方程在粒子的波动性上取得了巨大的成功，但却忽略了粒子性，无法兼顾狭义相对论效应。

在微观世界，接近光速运动的粒子是十分普遍的。当粒子速度接近光速，质量会变大，时间会变慢，这就是狭义相对论效应。

薛定谔方程主要描述的是粒子在空间的波动变化。狭义相对论描述的是粒子在时间上的变化。

要想完美描述粒子的运动规律，必须要兼顾粒子在空间和时间上的变化。这就导致了量子场论的诞生。在量子场论中，粒子只是量子化的波。

可能很多人看到这里就有点迷糊，到底什么是量子化的波？

由于粒子具有波粒二象性，它即是波，又是粒子。我们如果要利用波粒二象性解决具体的问题，就很麻烦，即是波，又是粒子这种两面性处理起来会十分麻烦。

为了方便计算，我们要么就把粒子统一描述成波动性，要么就把粒子统一描述成粒子性。

而一旦我们将粒子统一描述成粒子性，就很难兼顾波动性了。但如果，我们将粒子统一描述成波动性，却可以很好地兼顾粒子性。

量子化的波就是将粒子统一描述成波动性后，兼顾粒子性的体现。因为量子化是不可再分，且不连续的概念。如果波是连续的，那么就丧失粒子性了，正是由于波不连续，是量子化的，所以波的粒子性就体现出来了。

为了可视化理解，可以将波想象成海面上的波浪。每一个波代表不同的基本粒子，但是一定要注意，海面上的波是连续的，而量子场论中的波是不连续的，是离散的。

在这里可能很多人会问，不连续到底是什么意思？

举个例子，真实海洋中的波浪可能有无数个高度，比如1米，0.5米，2米，2.5米，3米，1.25米，1.75米。

因为这种波的高度是连续过渡的，波浪高度从0米到3米，必然要经过0.5米，1.75米……的过程，所以高度会经历0到3米之间的任意值。

但是量子场论中的波是量子化的，也就是不连续。波的高度要么一米，要么两米，要么三米，不可能存在0.5米，1.25米这类过渡的高度值。

因为在量子化的概念中，一米的高度就是基本高度，不可再分割，波的高度只能是一米的整数倍。

在量子场论中，粒子就是波的激化，波的激化必须也是整数倍才能增加粒子数，比如波的高度从1米突然变成2米或者3米，才能增加粒子数，如果不是整数倍变化，不可能激化出新的粒子。

除此之外，真实海洋表面可能是平静的，但是量子场论中的波是不可能平静的，它存在一个最小的能量状态。

假设一米高的波就是最低高度的波，那么一米高的波浪会一直存在于空间之中，不可能消失。这种一米高的波也就是最小能量，也叫真空零点能量。真空之所以可以凭空冒出虚粒子，也就是我们常说的正反粒子对，是因为真空存在不同整数高度的波。

波之间的撞击可以形成新整数倍高度的波，比如两个一米高的波撞击会形成2米高的波，这时候真空中就会冒出粒子。但是很快，其他波就会立马撞击新产生的波，导致其消失，所以这个粒子就会很快消失掉。

这样的场景在真空中不断上演，十分热闹，所以狄拉克也用海洋描述真空的这种现象，这就是著名的狄拉克之海。

量子化波动的海洋正是量子场论的核心思想。每一种基本粒子就是一种量子，不同的基本粒子具有不同的量子场，比如光子场，电子场，夸克场等。

标准模型中有61种已知的基本粒子（引力子除外），所以至少就有61种量子场。

在标准模型中，每一种基本粒子都是在其量子场中传播，且相互作用。粒子加速碰撞后，之所以会产生新的粒子，是因为不同量子场交互会形成新的量子场。就和不同的海浪撞击会产生新的波浪一样。新产生的波浪可能就是一种未知的新粒子。