量子力学的应用（3）：狄拉克之海
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- 发布时间:2025-07-09 11:30:50
为何狄拉克之海单独说呢？因为对它印象深刻，很有意思。那么什么是狄拉克之海呢？
前文讲到，狄拉克方程有一个负能量的解，一般认为负能量的解是没意义的，都会自动舍掉，可狄拉克认为是有意义的。
我们知道电子的最低能级的轨道是第一层，最多可以排两个电子。能级越低，电子越稳定，所以电子总是优先排第一层，由于泡利不相容原理，第一层被电子占据了，其他电子就只能排高能态的轨道。比如说，第二层，第三层等等。那么负能级又是什么鬼呢？
其实负能级就是比第一层还靠前，狄拉克认为负能级是存在的，只是它已经被电子所占满，所以电子不能跃迁到负能级，真空中充满了负能级。那么怎样证明负能级真的存在呢？
如果我们用高能粒子轰击，负能级的电子可以被轰出来。这样负能级上就存在一个空穴，它是带正电的，质量与电子相同，这就是正电子，正电子是电子的反粒子。后来科学家真的发现了反电子，甚至所有的粒子都有对应的反粒子，比如反质子、反中子、反夸克。反粒子与所对应的粒子在质量、自旋、平均寿命和磁矩大小都相同；如果带电。两者所带电量相等而符号相反。磁矩和自旋的取向关系也相反。反粒子与所对应的粒子相遇就发生湮灭而转变为别的粒子。
真空可以轰出来正负电子，正负物质湮灭是不是可以产生真空？宇宙的秘密也许隐藏在狄拉克之海中。
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