星空浩淼
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HPC兄问题的通俗化回答
HPC兄的问题，sage兄其实回答得比较完善，但说得太简易。我根据自己的补充几句，有错漏之处，其他人尤其是昌海兄和sage兄再补充:-)
1）Pauli不相容原理当初是直接作为公设提出来的（否则就不叫作“原理”了）。相对论量子力学、尤其是量子场论产生之后，fermi-dirac statistics原理成为第一原理，而Pauli不相容原理跌落为它的一个必然推论。
据我认为，人们当初还没有自觉到直接引入fermi-dirac statistics原理的地步，而是被动地发现它的：量子化Dirac场的时候，人们很自然地采用对易子，结果发现这样得到的能量不是正定的——而更严重的是，微观因果律得不到保证，因为类空间隔对易子不为零，意味着一个测量可以超光速地影响另一个测量行为。在这种情形下，人们改用反对易子替代对易子，结果就OK了，而且很自然地导出Pauli不相容原理的结论。我们的教材在讲二次量子化时，直接给出fermi-dirac statistics原理，可能在历史上却属于“后知后觉”。
2）“Condensed Matter Physics中的场论是否有重要的相对论性的效应可以观测？”
这个问题sage兄回答得不完全准确:-)
的确，到目前为止，从应用的角度看，Condensed Matter Physics基本上只需要非相对论量子力学就够了。但是目前比较火热的自旋电子学（Spintronics），即利用电子的自旋自由度来储存和处理信息，对未来计算机和信息传输、信息处理等有着划时代的意义。人们考虑到，如果用电场、而不仅仅是用磁场来操纵电子的自旋，将会有很多好处。用电场来控制电子自旋，依靠的就是相对论效应。电子的运动磁矩产生电矩分量，可以被电场作用。从电子四分量波函数角度看，静止电子的波函数只有大分量，运动电子波函数才有小分量（如同运动电场产生磁场）。大小分量同时存在时，此时电子不光有内禀磁矩，还有内禀电矩，前者相关于三维空间转动生成元（即自旋），后者相关于Lorentz boost生成元，后者可以看作前者的相对论效应。运动电子波函数包含小分量，如同运动电子还包含反电子成分（正如把运动电场产生磁场说成是运动电荷包含磁荷成分一样）
在我看来，电子自旋是量子力学效应，不是相对论效应，相对论条件只是提供让它表现自我的一个舞台，但有时候是破坏它表现的条件。例如自发磁化的产生，需要物质分子或原子运动速度小到一定程度，所有自旋方向一致排列，才会有的。静止电子一样存在自旋，认为它是相对论效应，纯属以讹传讹。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-06-03, 07:40:59 |
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