王国强 电场受扰动的传播速度是光速,电子的交换作用，本质上是量子力学的非定域性

凝聚态物理学习问题积累

已有 171 次阅读2012-11-11 10:51|个人分类:问题积累|系统分类:科研笔记|关键词:物理 学习

一.关于洛伦兹力本质相对比较深入详细的讨论链接中是关于洛伦兹力本质相对比较深入详细的讨论 指出了经常出现的问题 十分感谢作者

链接：http://www.pep.com.cn/gzwl/jszx/ ... 20100903_869261.htm
但我在读的过程中还是有一些疑问
1.在导线静止时，导线中心电流电子受到的洛伦兹力与内霍尔电场力和外力的合力平衡才对
2.导线不受额外的力约束的时候，因为这时候电子有两个方向的分速度，和速度产生洛伦兹力，导线方向分速度导致安培力 垂直导线方向分速度产生动生电动势，直到加速到动生电动势与自带电压平衡，这是导线匀速运动，但无电流了。
3.牛顿第三运动定律真的不适用于洛伦兹力吗？很神奇诶！！

二.原子中的电子

1.假设电荷突然出现或消失，那么电荷产生的电场是会因之完全同时响应还是有延迟，肯定不会突然完全消失或出现，因为电磁互感。在原子中，电子的速度可能会与光速可比拟，也就是和电磁波的速度可比拟，也就是电子运动的速度和它自身产生的周围的电磁场的响应速度可比拟，这会产生什么后果呢？
2.静止在磁场中的电子由于自旋会不会受洛伦兹力？或者不叫洛伦兹力的一个力？

三.正负电子对湮灭

1.各位有没有觉得正负电子湮灭比较诡异过呢？

2.抛开现有的粒子物理学理论不管 有没有可能光子是物质的本源 其他粒子只是光子的特殊存在或者行为模式？ 因为相对来说 电磁场感觉起来更简单虽然描述它很复杂

3.但是正负电子湮灭是有静质量的粒子转化为没有静质量的粒子 如果光子是物质的本源的话 那么有可能质量就不是一个独立量 就要重新审视了 少一个独立量 这个世界会变得很简单 哈哈

4.整个世界将是各种乔装打扮的光子构成的

5.质量非独立以后 万有引力和电磁相互作用也就统一了

6.其实所有的力也就统一了 都是电磁相互作用

四.电子交换作用与自旋

1.电子的交换作用怎么理解呢 为什么叫交换作用呢 很费解呀
2.对于 某一个特定的电子，它的自旋方向是永远固定的呢，比如 向上就永远向上 向下就永远向下，还是可以被改变的呢 ？
[好像明白了] 电子的自旋是不会改变的，但是取向可以改变，就是向上或向下可以改变，就像一个旋转的匀质球体掉一下头。我之前所纠结的实际上应该是电子有没有正反转，比如地球的正反转，但是电子是没有正反转的，因为它是匀质的，南北极没有区别,无所谓正反转。应该是这样吧，我也不确定，电子确实是南北对称的吗？但是新问题又来了：
3.电子在改变磁量子数的时候是掉一下头呢，还是不掉头，改变一下自旋的旋转方向，就像地球一样由自西向东变为自西向东？应该是掉头更合理吧，但是改变旋转方向有没有可能呢？

4.两个同轨道的电子，比如说氦原子的两个电子，它的两个s电子是本来就有能级上的差别呢，
还是本来它俩在能级上不可分，一个电子被激发以后另一个原子再被激发时才表现出能级上的差别呢？
如果是前者的话，那么是具有和轨道角动量方向相反自旋角动量的那个电子能级高些吗？

五.同种电荷粒子间的万有引力的存在？

1带同种电荷粒子之间，比如质子之间以及电子之间，的万有引力的确切存在在实验上是如何被证明的呢？
也就是说，如何排除万有引力不是电磁力的一种衍生模式呢?
比如电荷的极化，也就是正负电荷中心不重合，导致的呢 ？

2.物体位置的移动是如何实现的呢？

六.相变问题

NiO，CoO，MnO等，晶胞中有奇数个电子，实际却为透明的绝缘体，Mott 和Peierls归结为电子间的相互作用引起的关联效应，称为Mott绝缘体。但是为什么呢，详细原因是什么呢？

七.笔记

1.经典粒子系统中的有序化往往是因为相互作用，而量子行为主导的粒子系统中，相互作用会降低有序化，没有任何相互作用的Fermi气体可出现完全有序。绝热引入相互作用，fermi气变为fermi液，但仍保留明锐的fermi面与元激发，进一步增强相互作用则向为强关联系统转变.

2.heisenberg不确定关系决定动量序和位置序不相容，晶体中无BE凝聚，而Wigner结晶以牺牲Fermi面为代价。

3.热力学相变，＞0k，热涨落vs量子相变，0k，改变压力，组份，磁场，量子涨落。

4.无序导致debroglie波定域化，mott用来解释无序半导体及无序导致的金属绝缘体转变。

5.一维无公度结构对应四维超空间周期结构投影，三维准晶 六维超空间，均匀非晶，四维弯曲空间，分形结构，分数维数。

6.wigner晶体：自由电子密度小，电子站据晶格格坐上。NiO，CoO，MnO等，晶胞中有奇数个电子，实际却为透明的绝缘体，Mott 和Peierls归结为电子间的相互作用引起的关联效应，称为Mott绝缘体。但是为什么呢，详细原因是什么呢？

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-663844-631334.html

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[3]王国强 2012-11-15 12:39

光子如果在自由空间沿着闭合路径运动的话，

宏观上，这应该是被引力场约束在一个黑洞内部了，或者至少在一个黑洞的视界内部。当然，如果这个黑洞足够大，例如象我们的宇宙一样大，那么我们完全可以进入这个黑洞并在其中正常生活，并观察到这道光线环行整个宇宙 －－ 这实际上对应着一个密度超过临界密度的正曲率封闭宇宙。

微观上，目前学界认为尚无任何作用能将光子约束在一个微观的自由空间内。实际上，惠勒提出过跟你同样的猜想 －－ 基本粒子是被约束在微小空间内的光子的集合，他称之为“真子 （Geon）”，但是经过仔细考察，可以证明这一约束方式是不可能的。

当然，理论上，只要在普朗克长度大小的空间内馈入大于普朗克质量的能量，就能达到形成那个尺度的黑洞所需的质量密度 －－ 所以，使用多束高能超快激光聚焦，或在 LHC 中提高对撞能量，不排除可以制造出一个微型黑洞。 －－ 然而，你可能也知道，微型黑洞会在形成的同时因为霍金辐射而瞬间蒸发 －－－太不稳定了。 ^_^。。。。。。。。。。。。。。。

博主回复(2012-11-15 13:07)：您的解答很精彩，很有帮助。那么电子呢？还有一点疑问就是，最初的时候经典理论也是认为电子的轨道运动会辐射电磁波，后来又认为只能辐射固定波长的电磁波，所以原子结构能稳定存在，那么光子呢，不知道能不都能这洋想？

[2]王国强 2012-11-15 11:09

不客气，希望你经常发布你的专业阶段想法和成果。

博主回复(2012-11-15 11:46)：或者说假如一个光子被局限在一个氢原子半径大小的空间内运动，假如说是沿圆周或者椭圆轨道运动，会产生什么后果呢？

博主回复(2012-11-15 11:37)：王老师，你说当原子中的电子运动的速度和它自己产生的周围的电磁场对电子位置变化的响应速度可比拟的时候，会有什么影响呢？能这么考虑吗？

博主回复(2012-11-15 11:30)：没问题，

[1]王国强 2012-11-15 10:25

你不是搞材料的嘛？怎么对最基本的理论物理如此兴趣浓厚啊？^_^

1、牛顿第三定律来自动量守恒定律，动量守恒定律是普适的。所以讨论光速或接近光速的相互作用的时候，多半用动量守恒。特别是既有机械动量又有电磁动量的时候。

2、电场受扰动的传播速度当然就是光速咯。 除非是在介质中，但那也是介质中的光速。
磁场中的电子会因为自身有自旋磁矩而跟磁场发声相互作用，自旋角动量、轨道角动量、总角动量的关系，是量子力学的基本概念，你大概都还给老师了吧？^_^。。。。。。

3、基本粒子的生成和消灭都很诡异，但是从量子场论的基本观点 －－ 粒子是场的集体激发模式的量子来看，就容易理解了，我推荐你看看文小刚先生的：
《量子多体理论:从声子的起源到光子和电子的起源》。
4、电子的交换作用，本质上是量子力学的非定域性，当然如何具体的讨论你后面的那些问题就得自己先努力了。至于说氦的两个核外电子，只考虑到LS耦合的而不考虑更精细的结构的话，两个电子的能级是一样的，都是1S0，看看你的原子物理学教科书如何？ ^_^。。。。

5、由于万有引力强度远远小于电磁力，所以分辨起来的确有一定难度，不过通过对广义相对论或等效原理的验证 －－ 例如用穆斯保尔谱方法对伽玛光子在塔的顶部和底部的能量差的测量，，可以确认引力场相对电磁场的独立性，或极弱的耦合性。 另外，理论物理的历史上上有五维理论，认为引力和电磁力是同一种力的四维表述，而现在又流行引力的“熵力”说法，或用“全息原理”看待引力，等等。

^_^。。。。。。。。。。。。。。

博主回复(2012-11-15 10:45)： 这么复杂，看来凭我这只有普通物理没有物理理论框架的小脑壳是一时半会儿消化不了了，只能适可而止了，重点还是转到材料上来吧，否则毕业都成问题了。理论物理可以当作茶歇的点心，哈哈。anyway，十分感谢老师的详细解答.