在1924年,沃尔夫冈·泡利Wolfgang Ernst Pauli在研究碱金属元素的发射光谱时,
首先引入他称为是“双值量子自由度”(two-valued quantum degree of freedom)的东西,
这使他可以形式化地表述【泡利不相容原理】,即没有两个电子可以在同一时间共享相同的量子态。
【电子在原子外排布的量子态的相关数值一般认为有4个,电子层,电子亚层,电子云伸展方向,自旋方向】
然而泡利的这个“双值量子自由度”的物理解释不明。但没人知道那到底是什么东西。
后来在1925年Ralph Kronig认为泡利所谓的“自由度”,可能是由电子的自转产生的。
当泡利听到这个想法时,他予以严厉的批驳,他指出为了产生足够的角动量,
电子的假想表面必须以超过光速运动,而这显然就将违反相对论。
同年秋天,两个年轻的荷兰物理学家George Uhlenbeck和Samuel Goudsmit产生了同样的想法。
在保罗·埃伦费斯特的建议下,他们以一个小篇幅发表了他们的结果,并得到了正面反应。
尽管最初反对这一想法,但(傲娇的)泡利还是于1927年利用量子理论形式化了自旋理论。
他开拓性地使用泡利矩阵作为一个自旋算子的群表述,并且引入了一个二元旋量波函数。
但是泡利的理论是非相对论性的。
1928年P.A.M.狄拉克提出电子的相对论波动方程,方程中自然地包括了电子自旋和自旋磁矩。
在狄拉克方程中,一个四元旋量(所谓的“狄拉克旋量”)被用于电子波函数。
【旋量是为了扩充描述一个完整的矢量的旋转过程而引入的一个数学量,但并不仅限于此】
狄拉克建立的方程是一个同时具有洛伦兹协变性和薛定谔方程形式的波函数。
由于薛定谔方程只含有线性的一阶导数从而不具有洛伦兹协变性。
【洛伦兹协变性简单的说就是,粒子间的相互作用的传递的最高速度,必须在所有参照系里都一致。】
因此狄拉克构建了一个具有线性的空间一阶导数的哈密顿量。【哈密顿量是拉格朗日的重新表述。】
这个理由是因为空间的一阶导数正好是动量。于是他就在薛定谔方程进行了一点修改,关于H的一个哈密顿量。
他就假设关于空间的这些系数都是一个N×N阶的矢量矩阵,以此满足满足洛伦兹协变性。
但也因此,波函数就不能只是简单的标量场了,它也必须是一个N×1阶列矢量矩阵,等式才能平衡。
首先引入他称为是“双值量子自由度”(two-valued quantum degree of freedom)的东西,
这使他可以形式化地表述【泡利不相容原理】,即没有两个电子可以在同一时间共享相同的量子态。
【电子在原子外排布的量子态的相关数值一般认为有4个,电子层,电子亚层,电子云伸展方向,自旋方向】
然而泡利的这个“双值量子自由度”的物理解释不明。但没人知道那到底是什么东西。
后来在1925年Ralph Kronig认为泡利所谓的“自由度”,可能是由电子的自转产生的。
当泡利听到这个想法时,他予以严厉的批驳,他指出为了产生足够的角动量,
电子的假想表面必须以超过光速运动,而这显然就将违反相对论。
同年秋天,两个年轻的荷兰物理学家George Uhlenbeck和Samuel Goudsmit产生了同样的想法。
在保罗·埃伦费斯特的建议下,他们以一个小篇幅发表了他们的结果,并得到了正面反应。
尽管最初反对这一想法,但(傲娇的)泡利还是于1927年利用量子理论形式化了自旋理论。
他开拓性地使用泡利矩阵作为一个自旋算子的群表述,并且引入了一个二元旋量波函数。
但是泡利的理论是非相对论性的。
1928年P.A.M.狄拉克提出电子的相对论波动方程,方程中自然地包括了电子自旋和自旋磁矩。
在狄拉克方程中,一个四元旋量(所谓的“狄拉克旋量”)被用于电子波函数。
【旋量是为了扩充描述一个完整的矢量的旋转过程而引入的一个数学量,但并不仅限于此】
狄拉克建立的方程是一个同时具有洛伦兹协变性和薛定谔方程形式的波函数。
由于薛定谔方程只含有线性的一阶导数从而不具有洛伦兹协变性。
【洛伦兹协变性简单的说就是,粒子间的相互作用的传递的最高速度,必须在所有参照系里都一致。】
因此狄拉克构建了一个具有线性的空间一阶导数的哈密顿量。【哈密顿量是拉格朗日的重新表述。】
这个理由是因为空间的一阶导数正好是动量。于是他就在薛定谔方程进行了一点修改,关于H的一个哈密顿量。
他就假设关于空间的这些系数都是一个N×N阶的矢量矩阵,以此满足满足洛伦兹协变性。
但也因此,波函数就不能只是简单的标量场了,它也必须是一个N×1阶列矢量矩阵,等式才能平衡。