相對論的能量 動量關係是否有適用範圍?

時間 2021-06-01 19:27:17

1樓:qfzklm

因為克萊因─戈登方程不適用於電子。

克萊因─戈登方程描述的是自旋為0的粒子,而電子的自旋是1/2。

事實上,直到狄拉克才找到了描述自旋1/2的粒子的相對論性方程。

簡單來說,非相對論性的能量-動量關係是,

然後形式上做量子化和,就能得到薛丁格方程。

類似的,相對性的能量-動量關係是,做同樣的量子化會得到克萊因─戈登方程。之所以克萊因─戈登方程不能描述電子,是因為克萊因─戈登方程要求粒子的自旋是0,而電子的自旋是1/2,因此克萊因─戈登方程不能描述電子。

另一方面,相對性的能量-動量關係也可以寫作,但是在形式上做量子化的時候會出現困難,因為我們需要乙個線性算符來作為哈密頓量,而不是這樣的非線性算符。所以事實上,直到狄拉克引入了旋量表示才找到正確的線性算符形式。之後進一步研究發現狄拉克方程描述的粒子自旋是1/2,因此狄拉克方程可以自然地描述電子。

(旋量可以簡單看做是介於標量和向量中間的半個向量,但是事實上數學描述要比標量或者向量複雜地多。。)

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