米游社 · 崩坏3

【圣痕设定考据】量子圆舞曲:迪拉克

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文章发表:10-13

遇事不决,量子力学——鲁迅

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第二期考据就给希儿的A级女武神装甲幻海梦蝶啦!!这句老婆我先说为敬.jpg

注意:由于物理学量子力学等相关内容我压根不懂,以下内容几乎全部是照搬,建议感兴趣的同学自行查找相关资料。

(我觉得小说家什么的比这些有意思多了)(大脑超负荷发言)


关于人物原型

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保罗·狄拉克,男,英国理论物理学家,量子力学的奠基者之一,并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献。

曾经主持剑桥大学的卢卡斯数学教授席位,并在佛罗里达州立大学度过他人生的最后十四个年头。

保罗·狄拉克同沃纳·海森堡,埃尔温·薛定谔三人,被称为量子力学的奠基者。

1933年,和埃尔温·薛定谔共同获得诺贝尔物理学奖。

(PS01:薛定谔就是薛定谔的猫的那个薛定谔,还是那个很可爱的物理通用圣痕猫乐队的薛定谔x)

(PS:旧量子创始人:马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克,阿尔伯特·爱因斯坦,尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔,其中前两位都已经在崩坏3中实装,后一位并未实装)


迪拉克(上)——反物质

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1928年,狄拉克建立了狄拉克方程,随后他根据狄拉克方程,做出了存在正电子的预言,认为正电子是电子的一个镜像,它们具有严格相同的质量,但是电荷符号相反。狄拉克根据这个图象,还预料存在着一个电子和一个正电子互相湮灭放出光子的过程;相反,这个过程的逆过程,就是一个光子湮灭产生出一个电子和一个正电子的过程也是可能存在的。

1932年,美国物理学家安德森(1923-)在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候,奇怪地发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转,另一半向相反方向偏转,经过仔细辨认,这就是狄拉克预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对,正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象,全面印证了狄拉克预言的正确性。狄拉克的工作,开创了反粒子和反物质的理论和实验研究。


迪拉克(中)——路径积分

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量子力学的路径积分表述(英语:path integral formulation)是一个从经典力学里的作用原则延伸出来对量子物理的一种概括和公式化的方法。它以包括两点间所有路径的和或泛函积分而得到的量子幅来取代经典力学里的单一路径。

这里就不再列举出那乱七八糟的公式了,大多数人应该都看不懂(。

不过路径积分表述是物理学家理查德·费曼与1948年提出的,一些早期结果是在约翰·惠勒指导下的费曼的博士论文中在早些时候已经被摸索出。

(和狄拉克的关系大概是同属于量子力学?)


迪拉克(下)——δ函数

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狄拉克δ函数是一个广义函数,在物理学中常用其表示质点、点电荷等理想模型的密度分布,该函数在除了零以外的点取值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1。

狄拉克δ函数在概念上,它是这么一个“函数”:在除了零以外的点函数值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1。

1926年9月,在福勒的建议之下,狄拉克前往位于哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所作了一段时间的研究。在哥本哈根的这段期间,狄拉克持续量子力学的研究,发展出了涵盖波动力学与矩阵力学的广义理论。这个方法与经典哈密顿力学理正则变换相类似,允许使用不同组的变量基底。此外,为了处理连续的变量,狄拉克引入了新的数学工具—狄拉克δ函数。



两件套效果——正则量子化

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1925年维尔纳·海森堡提出了着眼于可观察的物理量的理论,当中牵涉到矩阵相乘的不可交换性。狄拉克起初对此并不特别欣赏,然而约莫两个星期之后,他意识到当中的不可交换性带有重要的意义,并且发现了经典力学中泊松括号与海森堡提出的矩阵力学规则的相似之处。基于这项发现,他得出更明确的量子化规则(即正则量子化)。这份名为《量子力学》的论文发表于1926年,狄拉克也凭借这项工作获得博士学位。

物理学中,正则量子化是多种对经典理论进行量子化的数学方法中的一种。“正则”这个词其实源自经典理论,指的是理论中一种特定的结构(称作辛结构(Symplectic structure)),这样的结构在量子理论中也被保留。这在保罗·狄拉克尝试建构量子场论时由他首先强调。


三件套效果——迪拉克方程

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1928年英国物理学家狄拉克提出的方程。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。



拓展:量子之海/狄拉克之海

没错,传说中的量子之海在现实中其实就是狄拉克之海,这估计也是为什么薛定谔会进量子之海的原因吧(大雾)。

迪拉克之海简单说就是量子真空的零点能组成的负能量的粒子海。尽管这些粒子是不可观察的,但它们决不是虚幻的,如果用足够的能量就可以形成,哪里有物质,哪里就有迪拉克之海,想象观察到的宇宙就好像漂浮在其表面上。


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好了,该搞的都搞了,不该搞的也搞了(。。

如果喜欢的话请给一个赞或者留一个评论ww如果有需要指正的或者更加精确的解释请在评论区指出。

下一期就写一写暮光骑士·月煌的专属圣痕卡夫卡吧。

文学相关内容总比物理学要简单的多(确信)。

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参考资料:

https://baike.baidu.com/item/%E4%BF%9D%E7%BD%97%C2%B7%E7%8B%84%E6%8B%89%E5%85%8B/2149969

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往期链接:

黑暗之喻:爱伦·坡

下期预告:

布拉格寒鸦-卡夫卡

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果然,图片需要自己重新上传一遍。。。

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不行不行,你把我双叶当哪里了,遇事不决问双叶啊
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不够顺口_(糖葫芦)
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_(亮剑)
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讲究

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_(糖葫芦)
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还有吗还有吗

我要关注你出续集
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有_(糖葫芦)下一篇卡夫卡
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如果有想看的也可以提_(糖葫芦)
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虽然这些圣痕角色现实中不是美女,但大多数都是帅哥

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_(糖葫芦)有些其实是女的,比如玛丽·雪莱
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希望你早日把这些人都介绍一遍

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告辞,整完狄拉克之后我再也不想整量子力学了_(生无可恋)
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挺好的,我喜欢量子力学

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我看不懂(痛哭)
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我简单科普一下吧…… 反物质: 反物质不是暗物质,正、反物质是指质量相等、电性相反的两种粒子。反物质最初由狄拉克方程预言,实际上来自该方程的负数解。换句话说,反物质的概念最初有点像从x²=-1解出来的x值。
路径积分: 上过初中的都知道,做功的大小与相对距离有关,而与路程无关。这就是最简单的路径积分,即积分的值只与系统的初态与末态之差有关,至于变化的过程,I don't care。 路径积分也并非狄拉克首创,不过他描述量子的方法里面对路径积分应用得比较多。
δ函数: 乍一看玄乎,实际上换个角度说就容易理解了,实际上它描述的是一个东西“存在”(δx=1)或者“不存在”(δx=0)的东西。同一时刻某个粒子只存在于某一个点,那个点上的δx=1,在那点之外通通=0,因为那个点并不存在于其他地方。这个函数的作用是能够把一个粒子是否存在这一概念带到数学里去。
正则量子化: 实际上是量子表达方法的扩展,普通的量子理论无法处理粒子的消失和出现(姑且可以理解为进出量子之海),而这个理论可以。
狄拉克方程: 量子力学和量子场论几大基本方程之一,最著名的应用是对反物质的预言。同时,量子海猜想也是从这里出来的。
EX 狄拉克之海: 原子核的体积是原子体积的十万分之一,而原子核的质量往往是原子其他部分的数千倍。由此可见,我们的世界里,即使是原子贴着原子的地方,实际上也相当空旷。那么,这些地方真的空着吗? 狄拉克之海就是提出这个问题的理论。这个理论认为,这些质量极低地方并非真的空着,而是被无法探测的反粒子占据。这就好像是泡在海里的鱼被海水环绕,而鱼并不会感受到海水的存在一样。 ACGN有很多对狄拉克之海的描述,那些艺术化的创作倾向于把狄拉克之海描述成一个异世界。
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是大佬_(饥饿)
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是咸鱼_(安详)
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我去,一看到这么多的物理理论描述头大的我直接跳过来看评论区的各位大佬发言了。(原谅我迪拉克小姐姐,我实在是不懂。)
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电子海的猜想被证明是错的。
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