作者starbow (花舞纷飞的街道)
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标题Re: [心得] "灵魂与物理"读後心得
时间Sat Apr 2 13:11:16 2005
补充一下 文章所提到关於负能量的概念
以下转自
http://www.phy.ncu.edu.tw/dcc/History/r2Emptyness.htm
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量子论真空
廿世纪另一个重要的物理理论是量子论。当然,少不了它也要在真空里出些花样。
[1.p.362]
早期的量子论,使用牛顿的时空,也获得了很大的成功。1928年,狄拉克(Paul Adrien
Maurice Dirac, 1902-1984)把狭义相对论与量子论结合起来,创立了相对论量子力学,
成功地预言了「正子」(带正电荷之电子。普通电子带负电,故又称「负子」)之存在。但
他发现,理论上「正子」之能量必是负的。这种负能量有理论上的困难。因为任一系统中
,这种粒子越多,能量越少。自然界的倾向是高能状态会自发地「跌下」到低能状态。故
自然中这样的粒子应该多到爆炸。这与我们观察到「正子」难得出现的现况不合。
狄拉克提出了一个玄妙的解释:在我们所谓「真空」里,所有的「负能态」都被负子占满
。(这理用到「不相容原理」:一个能态只能容一个负子。)形成一个观测不到的「负子
海」。而因为相对论公式:
E^2=p^2*c^2+m^2*c^4
从负能态到正能态,至少有二个电子质量之差距<E=2 mc2。如果有大於<E之能量输入,则
可使负子海中一个负子,「跃迁」到正能态,而在负子海中留下一个洞。我们观察到的,
则是一个负子(正能量,负电荷)与一个正子(即负子海中留下的洞,故为负的负能量,
即正能量,又为负的负电荷, 错误! 连结无效。正电荷)。
这个理论虽玄,但可以轻易解释後来被观测到的「正负电子对」之产生(如上所描述)与
湮灭(一个负子跌入「洞」里,放出能量)。更有甚者,由於「测不准原理」(<E<tmh),
这种电子对,在真空中可以旋起旋灭。相关的现象也被观察到(「真空极化」现象)。
量子论的「真空」,不但不空,而且热闹的很!──巴门尼得斯之否认空虚,或许也不完
全
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