[科普中國(guó)]-狄拉克方程式

理論物理中，相對(duì)于薛定諤方程之于非相對(duì)論量子力學(xué)，狄拉克方程是相對(duì)論量子力學(xué)的一項(xiàng)描述自旋-?粒子的波函數(shù)方程，由英國(guó)物理學(xué)家保羅·狄拉克于1928年建立，不帶矛盾地同時(shí)遵守了狹義相對(duì)論與量子力學(xué)兩者的原理，實(shí)則為薛定諤方程的洛倫茲協(xié)變式。這條方程預(yù)言了反粒子的存在，隨后1932年由卡爾·安德森發(fā)現(xiàn)了正電子(positron)而證實(shí)。

簡(jiǎn)介理論物理中，相對(duì)于薛定諤方程之于非相對(duì)論量子力學(xué)，狄拉克方程是相對(duì)論量子力學(xué)的一項(xiàng)描述自旋-?粒子的波函數(shù)方程，由英國(guó)物理學(xué)家保羅·狄拉克于1928年建立，不帶矛盾地同時(shí)遵守了狹義相對(duì)論與量子力學(xué)兩者的原理，實(shí)則為薛定諤方程的洛倫茲協(xié)變式。這條方程預(yù)言了反粒子的存在，隨后1932年由卡爾·安德森發(fā)現(xiàn)了正電子(positron)而證實(shí)。

帶有自旋-?的自由粒子的狄拉克方程的形式如下：

其中是自旋-?粒子的質(zhì)量，與分別是空間和時(shí)間的坐標(biāo)。1

狄拉克之海主條目：狄拉克之海

以狄拉克公式來解釋能量階，會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)電子能級(jí)會(huì)有相對(duì)的負(fù)能級(jí)，但是實(shí)驗(yàn)上普通電子無(wú)法帶有負(fù)能量，因此狄拉克假設(shè)負(fù)能量階已被無(wú)限的負(fù)能電子海占據(jù)，所以觀測(cè)的電子無(wú)法進(jìn)入負(fù)能級(jí)。這假說有許多疑點(diǎn)，尤其是無(wú)限的電子海其實(shí)有接受更多電子的能級(jí)，所以無(wú)法防止負(fù)能級(jí)電子的產(chǎn)生。1

量子場(chǎng)論在理論物理學(xué)中，量子場(chǎng)論（英語(yǔ)：Quantum field theory）是由量子力學(xué)和狹義相對(duì)論互相融合后的物理理論。已被廣泛的應(yīng)用在粒子物理學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)中。量子場(chǎng)論為描述多自由度系統(tǒng)，尤其是包含粒子產(chǎn)生和湮滅過程的過程，提供了有效的描述框架。非相對(duì)論性的量子場(chǎng)論又稱量子多體理論，主要被應(yīng)用于凝聚態(tài)物理學(xué)，比如描述超導(dǎo)性的BCS理論。而相對(duì)論性的量子場(chǎng)論則是粒子物理學(xué)不可或缺的組成部分。自然界中人類目前所知的基本相互作用有四種：強(qiáng)相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力。除去引力的話，另外三種相互作用都已找到了合適滿足特定對(duì)稱性的量子場(chǎng)論來描述：強(qiáng)作用有量子色動(dòng)力學(xué)；電磁相互作用有量子電動(dòng)力學(xué)，理論框架建立于1920到1950年間，主要的貢獻(xiàn)者為保羅·狄拉克，弗拉基米爾·?？?，沃爾夫?qū)づ堇勒褚焕?，施溫格，理查德·費(fèi)曼和弗里曼·戴森等；弱作用有費(fèi)米點(diǎn)作用理論。后來弱作用和電磁相互作用實(shí)現(xiàn)了形式上的統(tǒng)一，通過希格斯機(jī)制產(chǎn)生質(zhì)量，建立了弱電統(tǒng)一的量子規(guī)范理論，即GWS（Glashow, Weinberg, Salam）模型。量子場(chǎng)論成為現(xiàn)代理論物理學(xué)的主流方法和工具。

而這些相互作用傳統(tǒng)上是由費(fèi)曼圖來視覺化，并且提供簡(jiǎn)便的計(jì)算規(guī)則來計(jì)算各種多體系統(tǒng)過程。1

波函數(shù)在量子力學(xué)里，量子系統(tǒng)的量子態(tài)可以用波函數(shù)（英語(yǔ)：wave function）來描述。薛定諤方程設(shè)定波函數(shù)如何隨著時(shí)間流逝而演化。從數(shù)學(xué)角度來看，薛定諤方程乃是一種波動(dòng)方程，因此，波函數(shù)具有類似波的性質(zhì)。這說明了波函數(shù)這術(shù)語(yǔ)的命名原因。2

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狄拉克場(chǎng)

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克萊因-戈?duì)柕欠匠?/p>

泡利方程

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本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所