狄拉克方程英文解釋翻譯、狄拉克方程的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 Dirac equation
分詞翻譯:
拉的英語翻譯:
pull; draw; drag in; draught; haul; pluck
【機】 pull; tension; tractive
克的英語翻譯:
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
方程的英語翻譯:
equation
專業解析
狄拉克方程(Dirac Equation)是量子力學中描述自旋-½粒子(如電子)的相對論性波動方程,由英國物理學家保羅·狄拉克于1928年提出。該方程首次将量子力學與狹義相對論相結合,并預言了反物質的存在。以下從漢英詞典角度解析其核心概念:
-
基本定義
狄拉克方程的數學形式為:
$$
igamma^mu partial_mu psi = m c psi
$$
其中:
-
物理意義
狄拉克方程揭示了:
- 反物質預言(Antimatter prediction):方程解包含正負能态,負能态解釋為反粒子(如正電子),後由實驗證實。
- 自旋-½特性(Spin-½ property):無需額外假設自旋,方程自然包含粒子内禀角動量。
- 相對論協變性(Relativistic covariance):滿足洛倫茲變換對稱性,適用于高速運動粒子。
-
曆史影響
狄拉克方程是量子場論和粒子物理的基石。1933年,狄拉克因“發現原子理論的新形式”獲諾貝爾物理學獎。其數學框架直接推動了量子電動力學(QED)的發展,并為标準模型中的費米子描述提供範式。
參考文獻
- Stanford University, "Dirac Equation in Quantum Mechanics"
- Nature 121, 502–503 (1928), "The Quantum Theory of the Electron"
- Encyclopedia Britannica, "Dirac Equation" (https://www.britannica.com/science/Dirac-equation)
- Nobel Prize Outreach, "Paul Dirac Biographical" (https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/dirac/biographical/)
- Feynman, R. P., "Quantum Electrodynamics" (Princeton University Press)
網絡擴展解釋
狄拉克方程(Dirac Equation)是量子力學與狹義相對論結合的關鍵成果,由英國物理學家保羅·狄拉克于1928年提出。以下是其核心要點:
1.定義與背景
狄拉克方程是描述自旋為1/2的粒子(如電子)運動的相對論性量子力學方程。它的提出解決了兩個問題:
- 克萊因-高登方程的概率不守恒:通過引入時間與空間微分的一次關系(而非二次),保證了概率守恒。
- 相對論與量子力學的統一:方程滿足洛倫茲協變性,成為薛定谔方程的相對論升級版。
2.數學形式與物理意義
- 方程形式:在自然單位制中可簡化為:
$$
(igamma^mu partial_mu - m)psi = 0
$$
其中$gamma^mu$為狄拉克矩陣,$psi$是四分量旋量波函數。
- 關鍵預言與解釋:
- 自旋量子數:自動導出電子自旋為1/2,以及朗德g因子為2(與實驗一緻)。
- 反物質存在:負能量解暗示反粒子(如正電子)的存在,1932年正電子的發現證實了這一預言。
- 氫原子精細結構:方程計算氫原子能級時與實驗高度吻合,解釋了相對論效應下的能級分裂。
3.問題與後續發展
- 負能量解:方程允許負能量解,狄拉克提出“狄拉克之海”假說,認為真空中負能态已被電子填滿,阻止躍遷。
- 正電子理論:未占據的負能态被解釋為正電子,成為量子場論中粒子-反粒子對的早期雛形。
4.影響與地位
狄拉克方程奠定了量子電動力學(QED)和粒子物理學的基礎,其思想延伸至凝聚态物理(如拓撲絕緣體)和量子計算領域。它首次将自旋、相對論效應和量子力學統一,成為現代物理學的裡程碑之一。
如需進一步了解數學推導或應用場景,可參考權威教材或量子力學專著。
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