7、狄拉克关于正电子的神语言（第一个反物质正电子存在）在线免费阅读

我们在科幻电影当中啊，经常会看到这样的桥段，说有一个人啊，他发现了一个和他长得一模一样的人，但是刚一握手，这两个人就灰飞烟灭了，因为他发现的是自己的反物质。在真实世界当中啊，这是宏观物体的反物质还没有发现，不过在微观粒子当中，电子的反粒子已经发现了，就是正电的，但是大家注意啊，这一般在科幻作品当中会出现两个词儿啊，一个是反物质，另一个是负物质，这两个还是不一样的，反物质比如说正电子，它只是电荷和电子不一样啊，这质量是相当的。就是带正电的电子，那负物质就是负质量的东西，这就比较抽象啊，还在人类的研究探索当中，咱们要说的是第一个被发现的反物质就是正电子。关于正电子的故事啊们又从一位上帝预言家说起，就是量子力学的领军人之一保罗狄拉克，

听过量子故事会的朋友啊，应该对这位狄拉克并不陌生。这是尼尔斯波尔的三个得意助手之一，泡利、海森堡、狄拉克，这小哥仨，

你看泡利是1900年出生的，海森堡是1901年出生的，狄拉克是1902年出生的。

1902年的8月8日狄拉克出生在英格兰西南部的布里斯托，他的父亲是一位瑞士人，母语是法语，所以他父亲曾经是一位中学的法语老师，后来离家出走，在布里斯托结婚生子。狄拉克的父亲从小就对他管教特别严啊，这狄拉克在家必须说法语，那语法要是错了都是直接上去就一个耳光啊，这就导致后来的狄拉克一生沉默寡言，所以你可能听过很多关于狄拉克的段子，都是关于他话少的，说有一次狄拉克去一个学校去演讲，讲完了之后有一个学生就提了一个问题，说狄拉克老师那个您刚才写的那个方程我没懂。狄拉克就看着这个学生啊，没吱声，那学生就又说了一遍，说老师你写的这个方程啊，我没懂。狄拉克还看着他，然后后来主持人就看不下去了，那就赶紧提醒狄拉克，狄拉克上他这个不是问啊，他这是陈述句，还挑人家语法毛病。在1927年大腕云集的第五届索尔维会议上。有这么一个画面，当时由爱因斯坦和波尔分别领导两个阵营，因为这个量子力学是争论不休，当讨论进入后半段儿的时候吧，大家也比较放松。就开始闲聊起来，狄拉克就冒出一句话，说我不信神，我信科学。泡利出了名的大嘴巴呀，他就赶紧接过话茬，他说哈哈哈，狄拉克你不就是神吗？泡利的这句玩笑话在几年后还真的应验了，当时的量子力学有两种理论，一个是海森堡的矩阵力学，但是这个矩阵力学声色难懂的，那时候物理学家很少有人会矩阵，好在还有一套理论可以选择就是薛定谔的波动方程，这个方法是微分方程啊，你看这个好，哎，这所有人都喜欢，因为会的，但这薛定谔方程它局限性比较大，有不能处理的问题。之前说过薛定谔方程就相当于是经典力学当中的牛顿方程，它只能处理低速粒子的问题，牛顿方程不也一样吗？就只适用于低速，如果是高速问题，哎，那就只能用爱因斯坦的相对论了，粒子它基本上都是高速问题呀，哎，所以这个薛定谔方程的相对论版本就一直没有，人们就很头疼，倒是有两个人，克莱因和戈登这两个人倒是给出了一个相对论版本的就是克莱因-戈登方程，他俩是分别推导的，但是他这个方程又只适用于自旋为零的粒子，所以在1928年的狄拉克就爆发了，他给出了一个狄拉克方程，统一了量子力学和相对论，并且还适用于自旋。这是给大家简要回顾一下，狄拉克方程固然好，不过它在计算粒子的能量的时候会出现这么一个情况，就是开根号，你看我们正常假如计算根号4等于正负2，对吧？那一般我们要计算能量说等于正负二，那负二肯定就直接舍掉了，因为能量都不存在负值啊。哎，其实这个情况在克莱因戈登方程它就存在，只不过当时大伙儿没注意，狄拉克就多想了一层，会不会这个负二也存在某种物理意义呢？这能量它真会是存在负值吗？可是怎么理解呢？你再说你生活当中没看过哪个负能量的东西呀？狄拉克假想了一个理由，这块咱们得补充一点儿干货，首先咱们得从波尔的原子模型说起，波尔说这原子轨道它是分立的啊，就是不连续的，它是一层一层的，然后电子就只能够在这些轨道上运行啊，这最里边儿的这个轨道能量就最低，最外边儿的轨道能量就最高，如果一个电子从高能轨道跳到了这个低能轨道上或者是反过来啊，从低能轨道跳到高能轨道，这种行为就叫做跃迁，一般情况下电子会趋于从高能到低能，这就有点儿像熵的意思，就是因为低能态稳定，高能态不稳定了，所以电子就会趋于低能态就稳定的状态，可是从高能到低能，你这能量就有剩余呀，那怎么办呢？就通过辐射电磁波的形式来去把多余的能量扔了，那如果想要从低能到高能，那就得吸收能量这块儿能理解吧？那你肯定会问啊，说低能态稳定，那为啥有个电子它还会处在这个高能态的位置呢？那咋不是所有的电子都在这个低能态的？这个问题是泡利给出了答案，叫做泡利不相容原理，泡利说每个轨道一共就那么几个位置，先到先得。假设啊，这个最低能量的轨道已经有电子了，一共就俩位置满了，哎，不好意思，那第三个电子他就只能选择别的轨道了。到这儿为止，狄拉克就接着想，他说最低能量的轨道，那它也是一个正值啊，哎，有没有可能说存在一个负能态的轨道呢？狄拉克说应该有，只不过看不见，可是在哪儿呢？哎，都在真空的。狄拉克说这真空当中不满了负能态的这个轨道啊，而且根据泡利不相容原理，你这些轨道都已经被负质量的电子填满了，所以正常的电子它就不能够跌落到负能态轨道里，这些我们都看不见，啊，这个真空理论的假说就，叫做狄拉克海。接着他又发现一个事儿，就正常的电子它是不能够跌进去了，但是你这些负能态的这个负质量电子它应该可以吸收能量啊，那假如吸收了一个电子的能量啊，那能量就变成0了，那如果吸收两个电子的能量呢？这个第二个海中就会冒出一个正常的电子，它是带负电的。然后在这个真空当中就会留下一个坑，这个坑就是狄拉克海中的一个真实粒子，他带正电荷和正质量。讲到这儿啊，咱们终于看到正电子的影子了，有点儿不太好理解，对吧？没关系啊，就可以不用理解，我只是和大家说呃狄拉克的思考过程，但是后来随着量子讨论的发展啊，这个狄拉克海这种模型已经被抛弃了，就是不用假想这个负能态啊，正电子也能够出现，狄拉克还是很厉害啊，他是理论物理学家，他没做实验，就只是通过自己的方程，然后想啊就想出了一个坑，他最开始没敢说这是正电子，说正电荷正质量，那有可能是质子啊，因为那个时候啊这个物理学界一般不敢有人说预言新粒子，当时你看光子构成了电磁波，电子，质子，中子这仨够成了实物，一个在负电，一个带正电，一个不带电，就这么四个基本粒子，这啥都有了，这多完美。所以当时很多人都觉得啊，就现在这已经知道这个宇宙的本质了，甚至迪达克给出了狄拉克方程之后啊，有人曾经说过物理学将在六年之内完结，你看所以狄拉克最开始在他论文当中说狄拉克海中的这个洞有可能就质子，再说他从小就胆小，后来是奥本海默这一帮人都和狄拉克说肯定不是质子，你质子和电子这个质量相差太悬殊了呀，而且啊如果要是质子的话，那氢原子就是电子和质子组成的呀，氢原子们肯定就不能稳定了，他就会自爆，这个坑应该就是一种和电子质量相等，电荷相反的新粒子。于是狄拉克在1931年又发表了一篇论文啊，说我预测存在一种新粒子，它的质量和电子相等来带正电荷，一遇到电子就会发生湮灭，放出能量，在这篇论文当中啊，狄拉克把它称作是反电子。那时候还不叫正电子，于是又一个寻宝行动啊，就这么开始了，人们都以为这狄拉克会等到正电子的发现了之后，和发现者平分正电子的诺奖，不过狄大神显然并不需要啊，他在1933年这个狄拉克就因为在量子力学当中的杰出贡献获得了诺贝尔物理学奖。那这个正电子的诺奖又让谁拿了呢？咱们下回接着聊，下期见，拜拜。

更多同类型书籍>>>>

提升学历-成人高考报名入口提升学历-成人高考报名时间成人高考考试时间
业余时间，轻松拿提升学历，知名高校：国家开放大学（免试入学）

成人高考指南

工厂招工小时工

联系方式

1、成人高考介绍 手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师

1、成人高考介绍手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师