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| 狄拉克方程 |
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1928年英国物理学家狄拉克即狄拉克方程。利用这个方程研究氢原子能级分布时，考虑有自旋角动量的电子作高速运动时的相对论性效应，给出了氢原子能级的精细结构，与实验符合得很好。从这个方程还可自动导出电子的自旋量子数应为1/2，以及电子自旋磁矩与自旋角动量之比的朗德g因子为轨道角动量情形时朗德g因子的2倍。电子的这些性质都是过去从分析实验结果中总结出来的，并没有理论的来源和解释。狄拉克方程却自动地导出这些重要基本性质，是理论上的重大进展。
简介
狄拉克方程的形式如图示一。理论物理中，相对于薛定谔方程之于非相对论量子力学，狄拉克方程是相对论量子力学的一项描述自旋-½粒子的波函数方程，由英国物理学家保罗·狄拉克于1928年建立，不带矛盾地同时遵守了狭义相对论与量子力学两者的原理，实则为薛定谔方程的洛伦兹协变式。这条方程预言了反粒子的存在，随后1932年由卡尔·安德森发现了正电子(positron)而证实。负能量态的存在意味着物质是不稳定的，因为电子会不断向负能量的状态跃迁而不断辐射能量出来，这是一个近乎荒谬的结论。为了解决这个困难，狄拉克提出真空状态充满了负能量的电子“海”，因为这些负能的状态已经被电子占领，正能量的电子就无法向这些负能状态跃迁。狄拉克还发现，如果“海”中的电子被“打”掉就等价于形成了一个带正电荷的粒子。后来人们认识到这样的“空穴”应该和电子具有相同的质量，这就是正电子的最初的来源。
评价
为了更好的理解这个说法，以牛顿定律为例举一个例子。牛顿第二定律说物体的加速度和所受到的外力成正比，即F=ma。如果用微分方程表示，加速度可以表示为时间t的二次微分，也就是说，在这个方程里，代入“t”和“-t”得出的结果是一样的。如果地球绕着太阳的运动满足牛顿第二定律，那么时间反演一下，相当于地球沿着和现在的轨道相反的路径运行，也同样满足牛顿第二定律。现在地球的运动轨迹和与此完全相反的轨迹都是上面牛顿方程的解。同样我们可以这样理解，当把电子的电荷反演一下，它们都是狄拉克方程的解。[1]