物理學上有負能量這個概念嗎?

時間 2021-05-05 23:21:59

1樓:葉宇森

我個人認為能量本身不是乙個可觀測的物理量,能量差才是可觀測的物理量。比如電磁力學裡,標量勢能和向量勢能是可以寫作任意滿足 ,。換句話說,我可以把乙個位置的勢能定義成 , 但是附近的可觀測的物理量是不會變化的,其中就有能量差(勢能差)以及電場強。

在基本的相對論量子力學裡,電子的波函式會從乙個電子的薛丁格方程表達的波函式變成四個(正和負)電子的波函式,傳統上這樣的乙個4-vector的第乙個和第二個代表的是電子的正能量解,第三個和第四個代表的是電子的負能量解。為了讓電子不全部掉落到負能量態,狄拉克提出了(大概?)狄拉克海這種說法,也就是說真空中除了正能量的電子態以外,有無限多的被佔據的負能量的電子態,所以由於費公尺子量子數不可全部相等(泡利不相容),電子不會從正能量態自己掉落到負能量的態。

由此,通過激發這些負能量的電子,可以得到帶正能量的電子,和乙個不被佔據的態,這個不被佔據的態擁有電子的質量和與電子相反的電量,也就是正電子。如下圖所示(截圖自Shankar)

另外,Feynman也有一種說法,他認為實質上正電子就是在時間上的負方向移動的電子,或者電子是時間上負方向移動的正電子。具體的表現應該是量子場論裡的CPT Symmetry(C, Charge, P, Parity, T, Time),也就是說把電荷、宇稱、時間全部掉過來,最後得到的是乙個與我們的宇宙所有物理定律都相同的世界,但裡面的物質全部變成了反物質,動量也相反。(這部分我也不是特別懂,所以就不展開了)

2樓:趙泠

有。負能量和負質量在理論物理中都是很正常的概念。

目前還沒有找到具有負質量或負能量的奇異物質,但有可以表現類似現象的手段:

在卡西公尺爾效應中,當兩塊不帶電金屬板彼此靠近到非常接近時出現的吸力,來自板內外真空的能量差,板之間的真空就具有負能量[1]。

在實驗室裡的特定條件下極化子和玻色-愛因斯坦凝聚態物質可以被推力逆向加速。

有一些研究認為聲子在重力場中會反向加速。在中子星內部等音速非常高的地方,這可能真正影響物質粒子的行為。

虛數質量的概念也是存在的,用於假設的快子的靜止質量。

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