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迪拉克之海:量子真空負能量的粒子海

迪拉克之海簡單說就是量子真空的零點能組成的負能量的粒子海。儘管這些粒子是不可觀察的,但它們決不是虛幻的,如果用足夠的能量就可以形成,哪裡有物質,哪裡就有迪拉克之海,想像觀察到的宇宙就好像漂浮在其表面上。


電子的相對論量子力學方程——狄拉克方程可解出自由電子的負能級,按能量最低原理,物質世界的電子都應躍遷到負能級上,迪拉克對此做出的解釋是這些負能級已被電子佔據,按照不相容原理,每個能級只能容納兩個自旋相反的電子,因此我們觀察到的電子不能向下躍遷到負能級去。物質世界像是浸沒在負能級電子的海洋中,這就是迪拉克之海。當有電子從負能級上被激發出來,留下的空穴表現為一個質量與電子相同、電荷與電子相反的粒子,這就是對第一種反粒子——正電子的預言。迪拉克之海也是對正電子存在的描述。

迪拉克之海:量子真空負能量的粒子海


迪拉克之海,保羅·狄拉克其中一項成就就是提出有關電子(electrons)但是在電場(electricfield)和磁場(magnetic field)移動的理論,因此電子必須有它的反物質(anti-matter)。從而在一九三二年,科學家卡爾·安德迅(Carl Anderson)首先發現陽電子(positron)的存在,就是帶有正電荷的電子。然而在人們以後的研究當中,也從中證實了反物質的存在。從而這會有什麼樣的結論呢?讓我們好好的想一想,為什麼在我們這個宇宙,沒有反物質的存在呢?有不少科學家認為,這是因為在宇宙產生(或許是大爆炸?),物質與反物質的分布不平均所導致的。於我們的宇宙來說,就是物質大大多於反物質了。

迪拉克之海:量子真空負能量的粒子海


迪拉克之海因為正、反物質相撞會永遠消失,然而剩下來的只是能量,所以當物質多於反物質時,最後就只會有正物質留下來了。然而,這只是說我們的宇宙,其他的宇宙呢?從而可以想得到,因為在宇宙產生之時的物質與反物質的分布不同,就會有一個反物質宇宙的存在也不是什麼奇怪的事吧!如果在宇宙產生之時,物質與反物質的分量是一比一的時候,就會有一個只有能量存在的宇宙也是可能的。當然了,也有其他我們所不能了解的宇宙存在的可能。簡而言之就是,這個宇宙起初是由無數的物質(電子)和反物質(正電子)所構成的,物質和反物質的湮滅而產生的無數的正負電子對就是所謂的迪拉克之海,也就是所構成這個世界的基礎。由於宇宙當中的物質多過反物質,所以未湮滅的物質構成了我們現在所生活的這個世界。


迪拉克之海就是指當有電子從負能級上被激發出來,所留下的空穴主要表現為一個質量與電子相同、電荷與電子相反的粒子,這就是對第一個反粒子——正電子的預言。迪拉克之海也是對正電子存在的描述。


迪拉克之海簡單的說就是量子真空的零點能而組成的負能量的粒子海。儘管這些粒子是不可觀察的,但是它們也決不是虛幻的,如果用足夠的能量就可以形成,哪裡有物質,哪裡就有迪拉克之海,通過想像和觀察到的宇宙就好像漂浮在其表面上。由於電子的相對論量子力學方程——迪拉克方程就很可能可解出自由電子的負能級,按能量最低的原理,由於物質世界的電子都應躍遷到負能級上,迪拉克對此所做出的解釋就是這些負能級早已被電子所佔據,因此按照不相容的原理,每個能級只能容納兩個自旋相反的電子,應此我們所觀察到的電子不能向下躍遷到負能級去。物質世界像是浸沒在負能級電子的海洋當中,這就是迪拉克之海。

迪拉克之海:量子真空負能量的粒子海


迪拉克之海有科學家們認為,這是因為在宇宙當中所產生的(或許是大爆炸?),由於物質與反物質的分布並不平均。因此對於我們的宇宙來說,就是物質大大多於反物質了。因為正、反物質的相撞也會永遠消失,然而所剩下來的也只是能量,所以當物質多於反物質時,最後也就只會有正物質的留下來了。


然而,這只是說我們的宇宙,但是對於其他的宇宙呢?可以想得到,因為在宇宙當中產生之時的物質與反物質的主要分布不同,因此會有一個反物質宇宙的存在也不是什麼奇怪的事吧!但是如果在宇宙產生之時,物質與反物質的分量就是一比一的時候,因此會有一個只有能量而存在的宇宙也是極有可能的。當然了,也有其他我們所不能了解的宇宙的存在也大有可能。

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