Dirac Equation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Alphascript Publishing

作者:Miller, Frederic P.; Vandome, Agnes F.; McBrewster, John

出品人:

页数:132

译者:

出版时间:2009-11-24

价格:USD 67.00

装帧:Paperback

isbn号码:9786130214357

丛书系列:

图书标签:

• 量子力学
• 相对论
• 狄拉克方程
• 量子场论
• 高能物理
• 粒子物理
• 数学物理
• 费米子
• 自旋
• 狭义相对论

《狄拉克方程》（Dirac Equation） 这是一本关于物理学中一个里程碑式方程的深度探索，它不仅在量子力学领域具有划时代的意义，更深刻地影响了我们对宇宙基本粒子以及它们之间相互作用的理解。本书旨在全面、深入地剖析狄拉克方程的起源、发展、内涵及其在现代物理学中的广泛应用，为读者提供一个关于量子世界精妙结构的全面视角。 历史的必然与思想的火花：方程的诞生 本书的开篇将追溯二十世纪初量子力学发展的宏伟画卷。在波动力学和矩阵力学相继问世，初步描绘了微观粒子的量子行为之后，物理学界面临着一个严峻的挑战：如何将量子力学与狭义相对论进行有机结合？当时的量子理论，以薛定谔方程为代表，在描述非相对论性粒子时取得了巨大成功，然而，它无法解释电子的自旋，也无法描述高速运动粒子的行为。 本书将详细阐述保罗·狄拉克（Paul Dirac）是如何在这一历史关头，以其卓越的数学洞察力和物理直觉，萌生出创建新的量子力学方程的设想。我们将深入探究狄拉克所面临的数学和物理困境，以及他如何通过一系列巧妙的数学推导，最终构建起一个能够同时满足量子力学原理和狭义相对论要求的方程。这其中，狄拉克方程中出现的四分量旋量（spinor）结构，以及它所暗示的“负能态”等反直觉的概念，都将得到细致的解读。 方程的解析与内涵：数学的优雅与物理的深邃 本书的核心章节将聚焦于狄拉克方程本身的数学结构和物理内涵。我们将从基础的洛伦兹协变性出发，逐步推导出狄拉克方程的形式。这部分内容将严谨而不失趣味，通过清晰的数学推导，展现方程的简洁之美。对于那些对数学有一定基础的读者，我们将提供深入的数学分析，包括四元数、gamma矩阵的性质，以及它们在狄拉克方程中的作用。 然而，本书的重点并不仅仅在于数学推导。更重要的是，我们将深入剖析狄拉克方程所蕴含的物理意义。为何一个相对简单的线性微分方程，能够如此深刻地揭示出电子的自旋特性？本书将通过详细的论述，解释自旋是如何自然地从狄拉克方程中涌现出来的，而无需任何附加的假设。 此外，对于狄拉克方程中最具争议也最富启示性的“负能态”，本书将给予特别的关注。我们将详细讨论狄拉克最初提出的“电子海”模型，以及这一模型是如何试图解释负能态的。随后，我们将引介后来的量子场论发展，特别是正反粒子对的发现，是如何为狄拉克方程的负能态提供了更为深刻和完善的物理诠释。正电子的存在，作为狄拉克方程最早也是最惊人的预言之一，其发现过程及其对物理学产生的革命性影响，也将成为本书浓墨重彩的一笔。 应用的光辉：从原子物理到粒子物理的跨越 狄拉克方程的意义远不止于对电子自旋的解释。本书将展现狄拉克方程在各个物理学分支中的广泛而深远的应用。 在原子物理领域，狄拉克方程在描述氢原子能级结构方面，比薛定谔方程更为精确。它能够解释氢原子光谱中的精细结构，这是非相对论量子力学无法做到的。本书将详细介绍狄拉克方程如何精确预测了氢原子的精细分裂，以及其在理解原子光谱学中的重要性。 在量子电动力学（QED）的诞生和发展中，狄拉克方程扮演了核心角色。QED是描述光与物质相互作用的最成功的量子场论之一，而狄拉克方程正是描述电子（以及其他费米子）场的基石。本书将阐述狄拉克方程如何作为量子电动力学的起点，以及如何通过量子化狄拉克场，引出光子和电子之间的相互作用。我们还将探讨狄拉克方程在计算粒子散射、能量跃迁等过程中的应用，以及它在精确预测实验结果方面所取得的辉煌成就。 本书还将追溯狄拉克方程在粒子物理领域的影响。从电子、质子、中子到夸克、轻子等基本粒子的描述，狄拉克方程及其推广形式（如外尔方程、克莱因-戈登方程等）构成了标准模型的基础。本书将讨论狄拉克方程如何被用于描述费米子，以及它在夸克模型、中微子物理等前沿研究中的地位。 更广阔的视野：方程的延伸与未来展望 随着物理学的发展，狄拉克方程也并非一成不变。本书的最后部分将展望狄拉克方程的延伸与未来发展。 我们将探讨狄拉克方程在凝聚态物理中的应用，例如在描述拓扑材料中的无质量费米子，以及在半导体物理中的狄拉克点等现象。这些研究揭示了狄拉克方程在更广泛的物理体系中依然具有强大的生命力。 此外，本书还将触及狄拉克方程在量子信息和宇宙学等新兴领域的潜在联系。虽然这些联系可能尚处于探索阶段，但它们预示着狄拉克方程的深远影响可能远远超出我们最初的想象。 结语：一座理论丰碑的永恒价值 《狄拉克方程》一书，不仅是对一个物理方程的深入研究，更是对人类探索自然奥秘过程中的一次深刻回顾。它凝聚了二十世纪物理学发展的智慧结晶，展现了数学工具在理解物理世界中的强大力量，以及理论预言与实验验证之间相互促进的科学精神。 本书旨在通过严谨的论述、清晰的逻辑和翔实的史实，带领读者穿越时空，感受狄拉克方程诞生的激动人心，理解其深刻的物理内涵，领略其在各个物理学分支中的辉煌应用，并展望其在未来可能开辟的新天地。它不仅是物理学专业人士的重要参考，也是所有对现代物理学怀有好奇心的读者的一本启迪之书。阅读本书，将是一次遨游于量子世界奇妙图景的非凡旅程。

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