克萊因-戈爾登方程
編輯克萊因-戈爾登方程(克萊因-福克-戈登方程或有時克萊因-戈登-福克方程)是一個與薛定諤方程相關的相對論波動方程。 它在空間和時間上是二階的,并且明顯是洛倫茲協變的。 它的解決方案包括量子標量或偽標量場,其量子是無自旋粒子的場。 它的理論相關性類似于狄拉克方程。 可以結合電磁相互作用,形成標量電動力學的課題,但由于像π介子這樣的普通無自旋粒子不穩定,而且還經歷強相互作用(哈密頓量中的相互作用項未知),實用性有限。
該方程可以轉化為薛定諤方程的形式。 在這種形式中,它表示為兩個耦合微分方程,每個都是一階時間。 解有兩個分量,反映相對論中的電荷自由度。 它承認守恒量,但這不是正定的。 因此,波函數不能解釋為概率幅度。 守恒量被解釋為電荷,波函數的范數平方被解釋為電荷密度。 該方程描述了所有帶正電荷、負電荷和零電荷的無自旋粒子。
對于自由狄拉克方程的四個分量中的每一個,自由狄拉克方程的任何解都是自由克萊因-戈爾登方法的解。 克萊因-戈爾登方法并不構成一致的量子相對論單粒子理論的基礎。 對于任意自旋的粒子,還沒有這樣的已知理論。 為了使量子力學與狹義相對論完全協調,需要量子場論,其中克萊因-戈爾登方法重新出現為所有自由量子場的分量所遵循的方程。 在量子場論中,原始方程的自由(非相互作用)版本的解仍然發揮作用。 需要它們來構建希爾伯特空間(Fock 空間)并使用完整的波函數集(希爾伯特空間的跨越集)來表達量子場。
聲明
編輯克萊因-戈爾登錄方法可以用不同的方式編寫。 方程本身通常指的是位置空間形式,它可以用分離的空間和時間分量
通過將場傅里葉變換到動量空間,解通常寫成平面波的疊加,平面波的能量和動量服從狹義相對論的能量-動量色散關系。 光速 c {\displaystyle c} 和普朗克常數 ? {\displaystyle \hbar } 經常被認為會擾亂方程式
與薛定諤方程不同,克萊因-戈爾登方法允許每個 k 有兩個 ω 值:一個正值和一個負值。 只有分離出正負頻率部分,才能得到描述相對論波函數的方程。
這在形式上與齊次屏蔽泊松方程相同。
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