……人們會想盡各種辦法把這些無窮大消除掉,這樣做的目的就是為了使該理論符合實際的物理現象。——理論力學 某助教。


提一個可能算數學裡的例子。現代物理學中消除無窮大的一個重要手段是解析延拓,數學上最早可以追溯到17、18世紀,雖然當時可能並沒有物理的動機。例如歐拉最早討論了黎曼函數,並且得到了著名的

zeta(-1)=1+2+3+4+5+cdots=-frac{1}{12}

以及其它 zeta(-n) 的數值,在現代物理中被廣泛用於真空能量的無窮大修正中。


我猜大概是兩個點電荷之間的電勢能的計算吧,大概要追溯到庫倫那個年代,雖然並不是通常所說的重整化手段。。

只要你算算電荷的自能,就會發現自能是無窮大,因為在我們的模型中,電子的半徑是0。。

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所以人們實際上定義的電勢能,是由兩個電荷分別從無窮遠處挪過來需要做的功來定義的,所以你在這裡就發現,電荷的自能被藏起來了。。

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我知道的有狹義相對論,洛倫茲變換消除了無窮大速度,這也算是消除了一個無窮大。還有點粒子自能(自身電磁場的總能量),在經典理論裏,帶電粒子和電磁場相互作用的時候,自能不參與電磁場與粒子的能量轉化,而只有變化的那部分能量纔有意義,所以可以把它當做一個常數,在做微分的時候自然就取消掉了,不過帶電粒子的電磁輻射問題就會涉及帶電粒子自能和半徑問題,相關的輻射阻尼這個問題在經典電動力學裡沒有解決,雖然很多物理大家都在經典理論中處理過這個問題(比如波恩、狄拉克和費曼等),但沒有解決。也許在經典範圍內解決不了?量子場論裏就是那些重整化理論了,我回答不了,前面也有人回答了。我覺得在一個真實的宇宙中,不應該存在無限大的東西,無限大的東西只存在於理論之中。把涉及無窮大的假設當做一個理論的「理論邊界」,很多時候人們面臨的問題不會碰觸這些「理論邊界」,這時候理論用起來很方便,也不會有什麼問題。不過如果出現了觸及了「理論邊界」的問題,要麼可以人為發明一些手段把無限大消除,要麼就是理論本身有問題,後者暗示著新的理論,比如伽利略變換中允許無窮大速度存在,這說明存在超距作用,而且很難想像一個速度無窮大的粒子怎麼能和一般粒子發生相互作用,這表明伽利略變換有問題,把它修改為洛倫茲變換就消除了這些問題,帶來了新的物理就是狹義相對論。


補充一個,電動力學裡面推某個電磁波模時候(記不清了好像是這個)我記得方程有兩個解,由於宇宙是有限的,所以捨棄掉了一個解。是不是最早就不造了。


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