現代人總是強調人際關係的重要,思考如何加強人與人之間互動與交流;在微觀的原子世界裡,也存在著相似難題。古希臘文明即揭櫫物質構成之基本元素─原子;然而,單就材料中如天文數字般(每莫耳約6X1023個)的原子數目,就已經讓物理學家對材料的微觀研究捉襟見肘了,更遑論原子間還存在著複雜的交互作用;但是,這些障礙並非完全無法克服:在1950年以前,理論學家利用正則轉換(canonical transformation),嘗試將具有交互作用之多體系統,轉換成多個幾乎無關之獨立系統,以降低複雜程度。另一方面,1956年之後發展的量子場論(quantum field theory)中,以近乎完全獨立之準粒子(quasi- particle),來近似在多體效應下之真實粒子(或稱為裸粒子(bare particle),再利用費曼圖(Feynman diagram) [註:一種非常清晰直覺的圖解分析工具,按照費曼法則(Feynman Rule),理論物理學者可以準確而容易地進行一系列複雜的量子場論計算!]計算這些準粒子的特性。
那到底什麼是準粒子呢?其實準粒子包含兩部份:裸粒子及交互作用在此粒子周圍所形成之效應;就好像是多體效應為裸粒子披上一件外衣一樣,遮蔽了原來裸粒子之間較強的交互作用。如此一來,這些”穿上衣服”的裸粒子即便在多體環境之下,也可視為獨立粒子。[註:Richard D. Mattuck[1]對準粒子有
圖一、(a)獨立(裸)粒子與”獨立馬”;(b)準粒子與”準馬”?!