量子电动力学与路径积分法 

4。1 量子电动力学简介

4。2 费曼对简单光学现象的解释

4。3 路径积分法对光学现象的定性表述·

4。4 光行走的可能路径质量的起源：希格斯场理论 

5。1 粒子物理的标准模型·

5。2 粒希格斯机制

5。3 粒子的传播方式·

结论 ·致谢 ·

参考 文 献 

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1 绪论

1。1 选题的背景及意义

光的直线传播是光学中最基本的定律之一，也是最普遍的光学观察现象，它是指光在均 匀介质中沿直线传播的现象。在日常生活中，通过直接观察可以找到大量的例证，如小孔成 像、日食月食和立竿见影等；在物理学中，光的直线传播定律也是很多其它光学定律的一个 基本前提，如反射定律和折射定律等。然而，光为什么会沿直线传播？尽管这是一个广为人 知的光学常识，并且符合大量的基本实验观测，但它背后隐藏着什么样的更深层次的物理原 理，是一个值得深入研究的课题。

历史上，对光直线传播定律的最早直观的解释是由我国战国时期的墨家学派作出的。他 们做的小孔成像实验，在一间封闭的小屋子向阳的一面墙上开一个小孔，人站在屋外太阳和 小孔之间，屋里对面的墙壁上就显现出一个倒立的人影。墨家解释说，光穿过小孔是直线行 进的，上下部分的光通过小孔照在墙上的位置颠倒，便形成了倒立的影。

进一步的科学诠释来自任何入门光学课程，它就是法国数学家费马（Fermat)于 1657 年 提出的费马原理。该原理声称，光在任意介质中从一点传播到另一点时，沿所需时间最短（更 精确的说法是极值）的路径传播。它符合我们的日常认知，光在均匀介质（空气或水）中传 播，速度恒定，其时间最短的路径便是直线。

如果我们向更深层次追索，光线在两点间传播所需的时间为什么必须是极值，就会发现 费马原理并没有揭示真正的物理原理。光在传播途径中，它如何知道它的每一步都沿着时间 极值方向行进？因此，光的直线传播律看似简单直接，背后却隐藏着光的最基本的物理本质， 值得我们深入探讨研究。为了从根本上解释光的直线传播律，我们从光的本源，甚至是物质 的本源出发，综合理论分析、已知实验结果和深入思考得出一个更深刻的结论。

1。2 国内外研究概况

光的直线传播定律是自然界中普遍存在的的极值现象中的一种，经典物理学用一种统一 的形式去描述这些极值问题背后的物理原理，即最小作用量原理。最小作用量原理涵盖的范 围非常广，对于具体的作用量而言，在力学中作用量是动能[5]，在热学中作用量是熵；对于 光学，如果选取光程（时间）作为作用量，便能得出光学中的费马原理。

最小作用量原理的终结表达形式是哈密顿原理，作用量则通过拉格朗日量 L 来描述。在

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经典力学中，对于一个运动粒子，其拉格朗日量 L 为 L T U 1 mV 2 U