Квантова теорія поля: відмінності між версіями

[неперевірена версія][неперевірена версія]
Вилучено вміст Додано вміст
Рядок 27:
Основне рівняння квантової механіки&nbsp;— [[рівняння Шредінгера]]&nbsp;— є релятивістськи неінваріантним, що видно з несиметричного входження у рівняння часу і просторових координат. Нерелятивістське рівняння Шредінгера відповідає класичному зв'язку кінетичної енергії та імпульсу частинки <math>E=p^2/2m</math>. Релятивістське співвідношення енергії і імпульсу має вигляд <math>E^2=p^2c^2+m^2c^4</math>. Припускаючи, що оператор імпульсу в релятивістському випадку такий самий, як і в нерелятивістської області, і використовуючи дану формулу для побудови релятивістського гамільтоніана за аналогією, в 1926 році було запропоновано релятивістськи інваріантне рівняння для вільної (безспінової або з нульовим спіном) частинки ([[Рівняння Клейна — Ґордона|рівняння Клейна&nbsp;— Гордона&nbsp;— Фока]]). Однак, проблема даного рівняння полягає в тому, що хвильову функцію тут складно інтерпретувати як [[Амплітуда|амплітуду]] ймовірності хоча б тому, що&nbsp;— як можна показати&nbsp;— [[густина ймовірності]] не буде позитивно визначеною величиною.
 
Дещо інший підхід був реалізований в 1928 році Полем Діраком. Дірак намагався отримати диференціальне рівняння першого порядку, яке забезпечувало б рівноправність часової і просторових координат. Оскільки оператор імпульсу пропорційний першій похідній по координатах, то гамільтоніан Дірака повинен бути лінійним щодо оператора імпульсу. З урахуванням того ж релятивістського співвідношення енергії та імпульсу на квадрат цього оператора накладаються обмеження. Відповідно і лінійні коефіцієнти також повинні задовольняти певні обмеження, а саме їхні квадрати мають дорівнювати одиниці і бути взаємно [[комутаційнікомутаційне співвідношення|антикоммутативні]]. Таким чином, це точно не можуть бути числові коефіцієнти. Однак, вони можуть бути [[Матриця (математика)|матрицями]], причому розмірності не менше 4, а «хвильова функція»&nbsp;— чотирикомпонентним об'єктом, який отримав назву [[біспинорбіспінор]]а. В результаті було отримано [[рівняння Дірака]], в якому фігурують 4 [[матриці Дірака]] і чотирикомпонентна «хвильова функція». Формально рівняння Дірака записується у вигляді, аналогічному рівнянню Шредінгера з гамільтоніаном Дірака. Однак дане рівняння, втім як і [[Рівняння Клейна — Ґордона|рівняння Клейна&nbsp;— Гордона]], має розв'язки з від'ємними енергіями. Ця обставина стала причиною для передбачення [[Античастинка|античастинок]], що пізніше було підтверджено експериментально (відкриття [[Позитрон|позитрона]]). Наявність античастинок є наслідком релятивістського співвідношення між енергією та імпульсом.
[[Файл:Shredinger.jpg|ліворуч|міні|
[[Ервін Шредінгер]], засновник [[Рівняння Шредінгера|рівняння руху нерелятивістської квантової механіки]], яке визначає закон еволюції квантової системи з часом.