奥本海默也从自己随身携带的书包里掏出来一本书,在沙发上安静地读了起来。
……
在原时空里,薛定谔确实给出了第一个波动方程,这个方程能描述微观粒子,其实在一开始就是电子的运动规律。
而且这个方程有很大的局限性,因为薛定谔方程的动能和动量都是从经典力学中得来的,那么他也就只能描述低速运动的电子。
当电子的速度接近光速,也就是进入相对论效应的势力范围之后,薛定谔方程就失效了。
同时,正像之前陈慕武给德布罗意推导如何猜出薛定谔方程时那样,用这个方程求解氢原子光谱,只能得到三个量子数,却得不到被电子自旋所控制的第四个量子数。
这也就是说,薛定谔方程无法描述电子的自旋。
为了解决薛定谔方程只能描述低速电子这第一个问题,人们在相对论效应下做了许多尝试。
这不能怪薛定谔没学好相对论,只能从经典力学入手。
其实在第一开始,薛定谔在建立描述物质波的波动方程时,用的就是狭义相对论中的能量和动量关系,E=pc+mc。
只是在狭义相对论的能量-动量关系下得到的方程,并不能得到氢原子的光谱,让薛定谔认为这是一个错误的方程。
然而按照经典力学的能量-动量关系E=p/(2m),得出来的方程却能完美地解决氢原子光谱的问题。
可其实薛定谔不知道的是,他一开始在相对论能量-动量关系下求解出来的方程,则正是这个被瑞典物理学家奥斯克·克莱因和沃尔特·戈登分别独立提出来的克莱因-戈登方程!
只是这个克莱因-戈登方程,其实是个看上去很美的银样镴枪头
它不能正确地求解出氢原子光谱来不说,还存在有很多其他的大问题。
因为在克莱因-戈登方程中,其中用到的有关粒子能量的部分,用的不是能量E本身,而是能量的平方项E。
这就导致了在求解粒子能量的过程中,要对这个平方项开根号,才能得出最终的能量。
就连中学生都知道,开根号就会同时出现正负两个解,这也就意味着,最终求得的能量也有正负两个。
粒子具有正能量,当然没什么问题。
而粒子具有负能量……
按照爱因斯坦的质能方程,E=mc,粒子能量为负数的话,相应的其质量也同样应该为负数。
可是,怎
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