由第一性原理导出精细结构常数 这个推导确实很麻烦,我查了不少资料,终于在杨福家的《原子物理学》里找到了“无法从第一性原理导出”的结论(46页)。。
精细结构常数为什么用作量子电动力学里的电磁耦合常数, 精细结构常数表示电子运动速度和光速的比值,计算公式为 α=(e^2)/(2ε0*h*c)(其中 e 是电子的电荷,ε0 是真空介电常数,h 是普朗克常数,c 是真空中的光速)。量子电动力学认为,两个带电粒子(比如两个电子)是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的,是其中一个电子发射出一个光子,另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点,一个电子发射出一个光子后,那光子又可以变成一对电子和正电子,这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子,也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭,使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的,产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子,光子可以在变成正负电子对…而所有这些复杂的过程,最终表现为两个电子之间的相互作用。量子电动力学的计算表明,不同复杂程度的交换方式,对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降,而这个指数的底,正好就是精细结构常数。或者说,在量子电动力学中,任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来,精细结构常数就具有了全新的含义:它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一。
原子物理学为什么精细结构常数表达式一会写α=e2/(4πε0c?)一会儿写α=e2/(c?) ? 你好,精细结构常数表达式应该是α=e2/(4πε0c?)。后面那个应该是错误的。