势能在经典与量子电动力学中的消失与重现
物理学史与哲学
2022-10-07 v3 高能物理 - 理论
经典物理
量子物理
摘要
在静电学中，我们可以使用势能或场能来确保能量守恒。在电动力学中，前一种选择不可用。为确保能量守恒，我们必须将能量归属于电磁场，特别是电磁辐射。如果我们采用电磁场的标准能量密度，那么势能似乎消失了。然而，对电动力学的更仔细考察表明，这一结论实际上取决于所考虑的物质的种类。尽管我们不能不将能量归属于电磁场，但物质仍可能具有电磁势能。事实上，如果我们取物质由 Dirac 场(量子电动力学的一个经典前驱)表示，那么它将拥有势能(通过考察 Dirac 场的对称能量-动量张量可见)。因此，势能重现。在场的量子化之后，Dirac 场的势能成为量子电动力学哈密顿算符中的一个相互作用项。
引用
@article{arxiv.2112.14643,
title = {The Disappearance and Reappearance of Potential Energy in Classical and Quantum Electrodynamics},
author = {Charles T. Sebens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.14643},
year = {2022}
}
备注
31 pages, 4 figures