狄拉克場中的負(fù)能量密度與量子不等式.pdf

1、在經(jīng)典物理學(xué)中,能量密度是正定的.但是,在量子場論里,存在量子態(tài),其局域能量密度出現(xiàn)負(fù)值.這種負(fù)能量密度帶來了一系列可能的嚴(yán)重理論問題,如:違反經(jīng)典能量條件,違反熱力學(xué)第二定律和宇宙監(jiān)督原理,超光速旅行等.量子場論在允許負(fù)能量存在的同時,也對負(fù)能量作出了嚴(yán)格的限制,如Ford-Roman量子不等式.這種量子不等式限制著負(fù)能量的大小和持續(xù)時間.它表明:不可能出現(xiàn)強(qiáng)度任意大且持續(xù)時間任意長的負(fù)能量.對平直時空和彎曲時空下標(biāo)量場和電磁場的研究

2、,已經(jīng)得出一般的量子不等式,但是,對Dirac場的研究還沒有得到最優(yōu)結(jié)果.該文將對Dirac場展開研究,討論負(fù)能量密度問題.首先,討論任意兩個多電子-正電子態(tài)構(gòu)成的疊加態(tài)的負(fù)能密度.我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)這兩個多粒子態(tài)有相同數(shù)目的電子和正電子,或者一個態(tài)比另一個多一個電子-正電子對時,將可能出現(xiàn)負(fù)的能量密度.我們證明了負(fù)能密度滿足兩類量子不等式.我們還發(fā)現(xiàn),在量子場論中,一個量子態(tài)的能量密度的正負(fù)可能依賴于進(jìn)行觀測所在的坐標(biāo)系.然后,研究了在四維