二次量子化

二次量子化(second quantization),是對量子力學的一種新的數學表述。普通的量子力學方法隻能處理粒子數守恆的系統。但在相對論量子力學中,粒子可以產生和湮滅,普通量子力學的數學表述方法不再適用

  • 中文名稱
    二次量子化
  • 外文名稱
    second quantization
  • 特    點
    量子力學中,粒子可產生和湮滅
  • 定    義
    對量子力學的一種新的數學表述

簡介

二次量子化通過引入產生算符和湮滅算符處理粒子的產生和湮滅,是建立相對論量子力學和量子場論的必要數學手段。相比普通量子力學表述方式,

套用

二次量子化方法能夠自然而簡潔的處理全同粒子的對稱性和反對稱性,所以即使在粒子數守恆的非相對論多體問題中,也被廣泛套用。

然而,二次量子化理論反映物質場的特征是不夠全面的。其一:隻用作為場的自由度的廣義坐標,是一維的無窮多個指標的廣義坐標,也就是說盡管是多個指標,它在空間的自由度卻僅有一維。無窮多個指標的廣義坐標,隻分別對應無窮多個光量子,描寫它們一維的狀態。為了描寫物質場的矢量性,物質場的自由度的廣義坐標也應該是多維的廣義坐標,必須把推廣成對應物質場在處的振動的動量,對應物質波的幾率密度,即傳統的二次量子化理論中的態函式。

提出

二次量子化的提出:狄拉克曾把麥克斯韋的光關進一個盒子裏,于是,光的動態像一組振子,他然後給這種振子強加上量子性質。麥克斯韋的光理論是個波動理論,新的量子化理論實際上是包含波動和微粒兩方面的一個理論,實際上指成群的光子。狄拉克的光理論的偉大成功、它的精妙和他本身固有的正確氣派,激發了人們的思索。海森堡和泡利。約爾當和魏格納以及其他人,開始推廣這個見解,把它套用到別的種類的波上。

什麽別的種類的波呢?喔,例如有薛定諤波和狄拉克電子波。也許你要提反對意見,說這兩種波已經是量子波,他們既代表純粹的波,同樣也代表粒子。按某種意義講確實是這樣的。不過,沒關系。稍等一等,看有什麽情況。想要修改這兩種波是有充分理由的;所以理論家取各種各類的量子物質波,其中有狄拉克的電子波,把它看成仿佛是和麥克斯韋光波同等的"經典波",用一種和狄拉克用于光波的手法原則上類似的手法,給物質波再強加上一些量子性質--這個程式稱作二次量子化

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