把互作用电子称为费米子系统、把强耦合声子称为玻色子系统也未尝不可; 玻色子有一定的“可压缩”性,但应该知道其受到玻色统计约束,费

来源: 2011-07-14 17:00:05 [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读:

stock price is 玻色子

费米子间存在“等效排斥力”是否是一个好的说法?[复制链接]

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发表于 2009-12-16 18:35|只看该作者
我知道你是把自由的或者近自由的费米子和玻色子,才看成是费米子和玻色子,这是不对的。朗道费米液体理论中的准粒子是近自由的,所以你认为它是费米子。费米液体中的准粒子是原来整个电子系统重整化后的产物,任何一个准粒子都不能看作某一个电子变过来的,它是整个电子系统的整体效果。用准粒子的方法处理电子系统,只是为了理论处理的方便,原来的电子系统还存在,原来的电子还是费米子,没有成为玻色子或任意子。这样的电子系统如果变成相互作用很强的Luttinger液体,里面的电子也还是电子,电子也还是费米子。



原则上,不管有无相互作用,量子系统都可以用波函数来描述(只是实际体系往往太复杂,我们不知道波函数的表达式而已)。对玻色子系统,波函数满足交换对称性,对费米子系统,波函数满足交换反对称性。这是玻色子和费米子根本的区别,与相互作用大小无关。相互作用的电子也是不折不扣的费米子,不是勉强看作费米子。文献上说的“非费米液体行为”强调的是朗道费米液体理论中所做的理论近似处理已经不适用了,而不是说粒子不是费米子。这个“非”不是对“费米子”的否定,而是对“费米液体”的否定。没有费米液体,还可以有费米子。费米液体只不过是很多费米系统中的一种而已。



通过粒子在能态上的分布,确实可以区分费米子和玻色子,但不是好的区分方法。在六维相空间中,更容易把它们区分开来。费米子系统在六维相空间中占据的总体积不能小于Nh^3/(2S+1) 【N是费米子数,S是粒子总自旋】,费米子系统在六维空间中是一个可以形变(通过各种相互作用,可以使得分布处在动态中)但不可压缩的“液体”。而玻色子系统在六维空间中则是可以压缩的,最小体积可以是单粒子测不准关系所要求的h^3。

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发表于 2009-12-16 18:42|只看该作者
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tdcao(2009-12-16 13:39:09)提到:

我讲的“你中有我、我中有你”不是你理解的、机械的不可入性,它表达的是与库伯对的短寿命相关的内含。而这里的短寿命可以是但不完全是指“一个库伯对死去、就有另一个库伯对产生”。

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关于这个问题,你没有说很清楚,我的评论可能没有准对性。我以前也遇到别人问同样问题,就是指这个意思,所以我就这么答了。

为了避免其他人瞎猜,你最好把它讲清楚。

另外,你指的短寿命是哪个寿命?

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23#
发表于 2009-12-16 19:04|只看该作者
我已表达完毕,听法官裁决,呵呵。

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发表于 2009-12-16 22:24|只看该作者
讲完了很好,[21]楼我多问一句,主要是怕你到时又另有说法。

其实,“一个库伯对死去、就有另一个库伯对产生”的情况在我前面提到的费米液体中的准粒子就是这样的,这种短寿命的情况我已经说明了,是不影响费米子的判定的。



跳出费米子玻色子问题,另外谈谈超导中库伯对的寿命问题。其实超导库伯对的寿命远比普通准粒子寿命要长,这也是超导库伯对比普通准粒子更容易发生干涉效应的原因。好多人有这样的错误理解,以为库伯对是特定两个动量为+k1和-k1的准粒子组成的粒子对,变成另外的+k2和-k2时,就认为是旧的库伯对死亡,新的库伯对产生。这样的理解完全错误,库伯对是全同的,每个库伯对都包含有所有参与凝聚的单粒子的贡献。任何一个库伯对都不能拿所谓的内部两粒子的动量来标记,因为任何标记都破坏了全同性。

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发表于 2009-12-17 05:38|只看该作者
你以上讲法都是建立在主观判断上。再强调两点:其一,非费米液体行为,就是偏离费米分布,这个常识你也要争?其二,超导序参量一般有虚部,你讲的都是猜测,或者基于BCS近似,没有普遍性。

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26#
发表于 2009-12-17 07:21|只看该作者
另外,云平不要先改动(曲解)我的意思、然后做一大堆解释。我们有很大的交集,也有不同的观点。不同点是:(1)我认为泡利不相容原理不宜用排斥力来解释;(2)我认为非费米液体行为是对费米子的偏离;(3)“库伯对”对玻色子有偏离。

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发表于 2009-12-17 08:54|只看该作者
感谢各位老师的关注



其实库伯对是不是波色子,这个是有条件的。



可以参考曾谨言《量子力学》的习题集中的习题,库伯对要在足够大的空间中才能近似为玻色子

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发表于 2009-12-17 10:08|只看该作者
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jixuanhou(2009-12-17 8:54:39)提到:

感谢各位老师的关注



其实库伯对是不是波色子,这个是有条件的。



可以参考曾谨言《量子力学》的习题集中的习题,库伯对要在足够大的空间中才能近似为玻色子

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不知吉旋指的是他哪一版的《量子力学》,语言跟具体的语境有关,不妨麻烦吉旋把那个习题抄录在这里,让大家看看他究竟说的是什么。



按我的理解,足够大的空间是保证库伯对有比较确定的动量和能量的条件,不是成为玻色子的条件。碱金属的BEC就是在很小的空间下首先实现的。BEC不等于大量粒子凝聚在一个动量很确定的态上(当然动量也不能太不确定),而是指凝聚在六维相空间的一个h^3的小格内。

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发表于 2009-12-17 10:22|只看该作者
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yunping(2009-12-17 10:08:20)提到:

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jixuanhou(2009-12-17 8:54:39)提到:



感谢各位老师的关注







其实库伯对是不是波色子,这个是有条件的。







可以参考曾谨言《量子力学》的习题集中的习题,库伯对要在足够大的空间中才能近似为玻色子



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不知吉旋指的是他哪一版的《量子力学》,语言跟具体的语境有关,不妨麻烦吉旋把那个习题抄录在这里,让大家看看他究竟说的是什么。...

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应该说是 钱伯初 曾谨言 的量子力学习题集,第二本里面,不过我手边没有这本书,所以也不能保证我说的是对的,就麻烦有这本书的朋友确认一下了

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发表于 2009-12-17 10:26|只看该作者
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tdcao(2009-12-17 7:21:27)提到:

另外,云平不要先改动(曲解)我的意思、然后做一大堆解释。我们有很大的交集,也有不同的观点。不同点是:(1)我认为泡利不相容原理不宜用排斥力来解释;(2)我认为非费米液体行为是对费米子的偏离;(3)“库伯对”对玻色子有偏离。

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呵呵,怎么又曲解天德的意思了,所以啊,你需要尽量说详细说清楚。你说的我们之间认识上的三个不同点中,我认为后两个肯定是存在的。但第一个是否存在我不知道,因为你没有很详细地表述清楚你的观点。我的观点跟在这里发表过观点的其他人没有原则差别。就是:如果把它看作“力”的话,这个“力”不同于我们原来认识的“力”,它只具有“力”的部分特性。

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发表于 2009-12-17 10:59|只看该作者
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tdcao(2009-12-17 5:38:21)提到:

你以上讲法都是建立在主观判断上。再强调两点:其一,非费米液体行为,就是偏离费米分布,这个常识你也要争?其二,超导序参量一般有虚部,你讲的都是猜测,或者基于BCS近似,没有普遍性。

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(1)是不是主观客观,你我说了都不算,需要摆事实讲道理。

(2)我根本没有跟你纠缠于费米分布,近自由费米系统的费米分布只能用来判断近自由粒子是否是费米子,不能用来判断强相互作用粒子是否费米子。我在上次是这么说的:“通过粒子在能态上的分布,确实可以区分费米子和玻色子,但不是好的区分方法。在六维相空间中,更容易把它们区分开来。”

(3)超导序参量当然应该有虚部,我从来没否认这一点。而且实部虚部在物理意义上并没有差别,不象折射率那样(实部是无损耗相移,虚部是损耗)有本质不同。用实部虚部描述不是一个好的描述方式,应该用振幅和相位来描述。

我说的还不是定论,但也不是纯粹的猜测,是有很强的事实基础的。比很多超导观点可靠得多。我说的也没有仅仅局限在BCS范畴。很难想象常规BCS超导体中的库柏对是玻色子,而高温超导体中就不是了。

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32#
发表于 2009-12-20 23:50|只看该作者
为避免引起误解,我在上楼(30楼)提到“还不是定论”,仅仅是指我在23楼里对超导中库伯对的寿命问题的某些看法,不是指所有前面的讨论。关于什么是玻色子,什么是费米子的问题,是科学界早已定论的东西。在六维空间中是不是不可压缩是衡量玻色子和费米子的标准,电子在任何情况下都是费米子。两个电子可以结成玻色子,但不是说电子变成玻色子,电子还是费米子,只是电子对作为整体是玻色子。

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33#
发表于 2009-12-21 07:04|只看该作者
测不准关系对玻色子也有约束,玻色子也有不可压缩性。

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发表于 2009-12-21 09:20|只看该作者
天德,我觉得你应该知道我在31楼说的意思。严格来说,我在31楼的说法不严密。但我在20楼已经有严密的说法了,没必要重复。我在20楼是这么说的“费米子系统在六维相空间中占据的总体积不能小于Nh^3/(2S+1) 【N是费米子数,S是粒子总自旋】,费米子系统在六维空间中是一个可以形变(通过各种相互作用,可以使得分布处在动态中)但不可压缩的“液体”。而玻色子系统在六维空间中则是可以压缩的,最小体积可以是单粒子测不准关系所要求的h^3。”

我们讨论的主题是保利不相容原理所引起的多粒子体系的不可压缩性,而不是测不准关系所引起的单粒子在相空间的最小占据空间。

说话跟语境有关,单独拿出一两句出来看,往往会误解说话者的意思。所以,我觉得讨论最好在同一环境下进行。摘录部分讨论话语,在新场合新开讨论的做法,有时会使读者断章取意。

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35#
发表于 2009-12-21 13:05|只看该作者
你的话对中有错、错中有对,基本都如此。但我仅与你讨论关键点,如

(1)玻色子有一定的“可压缩”性,但应该知道其受到玻色统计约束;

(2)测不准谈的只是“极限”情况;

(3)我们是要分清“是否偏离费米子”或“是否偏离玻色子”,这用“压缩性”去达到目的是缺乏可操作性的。

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36#
发表于 2009-12-21 19:11|只看该作者
我觉得没有分歧的地方是不必说的。

我们的主要分歧是相互作用或其他东西是不是使得本来玻色子(或费米子)的粒子成为不是或近似玻色子(或费米子)的粒子。我的观点(也是科学界定论的观点)在前面表达已经很清楚,就是没有近似的玻色子或费米子,玻色子和费米子都是不折不扣的。【二维电子气里所谓的任意子是带着分数磁通的“粒子”,实际上已经不是粒子,而是柱子。】。我们生活的三维空间中的量子粒子,不是费米子,就是玻色子,没有中间状态。连中子星这样粒子之间有极强作用力的体系中,中子都是费米子,更不用说固体中所谓的强作用体系中的电子了。

如果是不是费米子或玻色子还要看有没有相互作用,那么实际体系中,不可能没有相互作用。那么,按天德的理解,是不是所有的玻色子和费米子都是近似的呢?

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37#
发表于 2009-12-21 19:37|只看该作者
注意“偏离”,我讲的是“偏离”!就电子系统而言,我上面没有一句否定了其“费米子”的主体性质,而且我也讲了把它们看成费米子也“未尝不可”。其实,在此问题上,我们是“视角”的不同。我是从“观察”或者系统的“表现”上看,而你有些不同,但在此问题上争论没有多大意义,问题是你的有些解释是明显错的确。就你刚才的话而言,你似乎把关联与相互作用等同起来了,这是不对的。常规金属中的电子也是强作用的、但却是弱化关联的。

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38#
发表于 2009-12-21 21:55|只看该作者
“近似”一词其实是你先用的,而且“近似”比“偏离”在多数人眼里程度应该还是要轻些。

关联确实跟相互作用有些差别,但在固体物理中所有关联都是和相互作用相联系的(在量子光学中有反例,就是没有互作用时也有关联),关联就是行为上有相互影响,严格说来,所有有相互作用的粒子之间都是有一定程度的关联,说没有关联是近似说法。因为我说的是有没有的问题,不是强不强的问题,所以你举的常规金属例子实际是支持我的观点的。

另外,你认为没意义我们就不要继续争论了。