相对论百年故事：时空是一切

有别于古典场论，宇宙时空中“存在”的所有量子场，可以说皆处处永远不为零；这不为零却跟古典引力场度规的不可为零的状况不一样。首先，每一个量子物理的可观察量都由一个算符描述；一个量子态带有的这个物理量的实数值，对应算符在该态上的期望值。这种期望值其实是个多次测量的平均值，每一次量的时候均会遵循前面说到的分布概率得到算符的一个本征值。有标量场、有不为零的期望值是容许的；事实上现今高能物理的标准模型正有此特性。

不单如此，根据测不准原理，能量在短时间内不必守恒，只要长时间中的平均值守恒即可；能量的值在时空中有涨落，动量的情况也基本上相同。没有微观尺度上严格的守恒量，所有量子场皆有涨落，可以说都是永远变动不定的，即使其期望值／平均值为零亦如此。量子场都以算符描述，对应的态是有那量子场的时空态；但好些量子场如电子场根本不是可观察量，至少要用它的幅度平方才能得一可观察量。我们甚至不大知道如何描述这些算符的本征值或本征态，一般来说，我们只看如能量或电荷之类的可观察量以及量子场所对应的古典粒子数，而且基本上是在非微观尺度量测。

每一个量子场能量的期望值也基本上皆不为零（事实上一般的计算，答案常常都是无限大），在能量最低的基态也不为零，而且那只是期望值，更不要说还有涨落。重要的是，这一切有可测量的实验结果，比如说对应古典粒子产生和湮灭及有关的能量动量变换，量子场论这种“奇怪”的描述被证实并提出正确答案；这里先要靠所谓重整化程序把相对于基态量的无限大的值移除。

前面提到的μ介子（场）那达十亿分之一精确度的磁矩就是这样计算出来的；虽然它只描述μ介子跟电磁场的相互作用，我们亦只需把μ介子放进电磁场便可量出其值，但它们所在的时空中的各个量子场，如多个不同夸克场、胶子场、电子场、光子场、W玻色子、Z玻色子等弱电玻色子的场的真空涨落效应全都贡献在内。如此种种，我们必须接受不管我们有没有看到其对应古典粒子，每一个在我们的宇宙中存在的量子场，皆无时无处不在，而不必直接对应任何可观察量，这些量子场的总体就是时空，个别的量子场不能被看作是物理实体，它们不能在任何时空区域独立于总体而存在。(www.xing528.com)

量子场论中的物理态，皆从个别以及多个量子场算符作用在真空态而得。这真空态一般没有实质描述，它的物理内容被理解为对应古典物理的“真空”，也就是空无一物的时空，只是它的微观性质比古典物理想象的要复杂很多。由此可见，量子场论中的物理态，皆为时空的一种激发态，而我们只有一个时空，就是我们的宇宙，虽然我们一般只在描述它的一个小区域。因此，我们认为个别量子场（算符），皆为描述我们这个宇宙作为唯一的物理实体不同的态所需的一些“参数”，我们这个宇宙时空的自由度，跟空间坐标于描述一个古典物理的粒子中的角色没有什么两样。

量子场论的“世界观”，跟西方文化从古希腊以降“原子世界观”的主流非常不同，其所描述的宇宙万物是一个整体，而不是由个别独立且不能分割的基本粒子——“原子”堆栈而成，该宇宙时空变动不定，其间可以说就是带着各种如电荷之类的守恒量的能量在流动，它在某时某地的“凝聚”就给出一般意义的物质。这样的“世界观”却是与传统东方哲学不谋而合，比方说就类似于宋儒的“气一元论”的哲学理念。在量子场论以前的物理中，时空是物理实体以外的东西，物理实体存在于时空中；量子场论提出，不管有没有这些东西在其中的时空（区域），皆只是时空本身的一个（形）态，物理科学要描述的就是这个时空，并只有这个时空。