迪拉克之海：量子真空负能量的粒子海 _量子

简单说迪拉克之海
简单说就是真空中的布满了最低能量，也就是负能量的电子，形成了所谓负能量的粒子海。尽管这些粒子是不可观察的，但它们决不是虚幻的，如果有足够的能量就可以形成。哪里有物质，哪里就有迪拉克之海。而我们的宇宙就好像漂浮在这个大海的表面上。

文章插图
保罗.狄拉克是英国著名物理学家，诺贝尔物理奖获得者。狄拉克之海是他提出的崭新量子力学理论。
那么狄拉克之海的理论是怎么来的呢?这源于狄拉克方程的解。在狄拉克方程的解中，有一个结果会导致电子可以具有负能量，这个结论在过去显然是荒谬的。为了克服这一困难，狄拉克发挥他天才的想象能力，他认为我们世界所谓的真空，已经被具有负能量的电子填满了。因为最低能量态已经填满了，电子便不可能跃迁。那么这个空间具有稳定的结构，这与已有的物理理论就自洽了。这个充满负能量电子的空间就被称为狄拉克之海。

文章插图
迪拉克之海简单说就是量子真空的零点能组成的负能量的粒子海。尽管这些粒子是不可观察的，但它们决不是虚幻的，如果用足够的能量就可以形成，哪里有物质，哪里就有迪拉克之海，想象观察到的宇宙就好像漂浮在其表面上。
电子的相对论量子力学方程——狄拉克方程可解出自由电子的负能级，按能量最低原理，物质世界的电子都应跃迁到负能级上，迪拉克对此做出的解释是这些负能级已被电子占据，按照不相容原理，每个能级只能容纳两个自旋相反的电子，因此我们观察到的电子不能向下跃迁到负能级去。
物质世界像是浸没在负能级电子的海洋中，这就是迪拉克之海。
当有电子从负能级上被激发出来，留下的空穴表现为一个质量与电子相同、电荷与电子相反的粒子，这就是对第一种反粒子——正电子的预言。迪拉克之海也是对正电子存在的描述。

文章插图
迪拉克之海，保罗·狄拉克其中一项成就就是提出有关电子(electrons)但是在电场(electricfield)和磁场(magnetic field)移动的理论，因此电子必须有它的反物质(anti-matter) 。从而在一九三二年，科学家卡尔·安德迅(Carl Anderson)首先发现阳电子(positron)的存在，就是带有正电荷的电子。
然而在人们以后的研究当中，也从中证实了反物质的存在。从而这会有什么样的结论呢?让我们好好的想一想，为什么在我们这个宇宙，没有反物质的存在呢?有不少科学家认为，这是因为在宇宙产生(或许是大爆炸?) ，物质与反物质的分布不平均所导致的。于我们的宇宙来说，就是物质大大多于反物质了。
迪拉克之海因为正、反物质相撞会永远消失，然而剩下来的只是能量，所以当物质多于反物质时，最后就只会有正物质留下来了。

文章插图
然而，这只是说我们的宇宙，其他的宇宙呢?从而可以想得到，因为在宇宙产生之时的物质与反物质的分布不同，就会有一个反物质宇宙的存在也不是什么奇怪的事吧!
如果在宇宙产生之时，物质与反物质的分量是一比一的时候，就会有一个只有能量存在的宇宙也是可能的。当然了，也有其他我们所不能了解的宇宙存在的可能。