相对论量子力学和场论中的非线性Klein-Gordon方程的Backlund变换

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史瓦西度规克莱因戈登方程的解

史瓦西度规克莱因戈登方程的解

史瓦西度规克莱因戈登方程的解(原创版)目录1.史瓦西度规克莱因戈登方程的概述2.史瓦西度规克莱因戈登方程的解法3.史瓦西度规克莱因戈登方程的解的含义4.史瓦西度规克莱因戈登方程的解在物理学中的应用正文一、史瓦西度规克莱因戈登方程的概述史瓦西度规克莱因戈登方程(Schwarzschild-Kluzar-Gordan Equation)是描述一个球对称、无电荷、无自旋的时空度规的著名方程,由史瓦西(Karl Schwarzschild)于 1916 年发现。

该方程是爱因斯坦场方程的一个解析解,它描述了一个引力场强度随时空变化的规律。

史瓦西度规克莱因戈登方程在物理学和天文学中有着广泛的应用,对于理解引力场的性质以及宇宙的结构和演化具有重要意义。

二、史瓦西度规克莱因戈登方程的解法史瓦西度规克莱因戈登方程是一个复杂的偏微分方程,其解法通常需要采用较为复杂的数学技巧。

一般而言,对于一个给定的物理问题,我们首先需要根据问题的实际物理条件,选取适当的坐标系和度规,然后将物理问题转化为爱因斯坦场方程。

接着,通过求解场方程,我们可以得到度规克莱因戈登方程的解。

三、史瓦西度规克莱因戈登方程的解的含义史瓦西度规克莱因戈登方程的解描述了一个球对称、无电荷、无自旋的时空度规。

具体而言,该解表示了一个半径为 R 的球面上的度规,其中 R 是史瓦西半径。

根据史瓦西度规克莱因戈登方程的解,我们可以得到度规张量,进而可以计算出在某一点上的时空曲率。

这些曲率描述了物体在引力场中的运动轨迹。

四、史瓦西度规克莱因戈登方程的解在物理学中的应用史瓦西度规克莱因戈登方程的解在物理学中有着广泛的应用。

首先,它是描述恒星演化的重要工具。

通过对史瓦西度规克莱因戈登方程的解的研究,我们可以理解恒星的演化过程,从而预测恒星的寿命和最终的命运。

此外,史瓦西度规克莱因戈登方程的解还被应用于黑洞物理的研究。

黑洞是一种特殊的天体,其质量密度极大,使得任何物体包括光都无法逃逸。

克莱因-戈登方程和狄拉克方程-黄鹏辉

克莱因-戈登方程和狄拉克方程-黄鹏辉
2 4 E 2 = p 2 c 2 + m0 c
(2.7)
算符代换就得到克莱因-戈登方程
2 2 m0 c 1 ∂2 2 ψ = (∇ − 2 )ψ 2 2 c ∂t
(2.8)
五、狄拉克方程
ˆ = (ca i p ˆ + m0c 2 β ) ,就得到相对论自由粒子狄拉克 薛定谔方程中的哈密顿算符换成 H
(2.5)
2 p2 ˆ= , + V ,对应的哈密顿算符为 H (− ∇ 2 + V) 2m 2m 因此,力场中的一般薛定谔方程(含时薛定谔方程)为: 2 ∂ ±i ψ = (− ∇ 2 + V )ψ ∂t 2m
(2.6)
四Байду номын сангаас克莱因-戈登方程
2
由相对论的质能公式 E = mc 2 = m0 c 2 / 1 − v 2 /c 2 和动量公式 p = mv = m0 v/ 1 − v 2 /c 2 , 可 以得到自由粒子的相对论能量动量关系
(1 + x ) m = 1 + mx +
m(m − 1) 2 x + 2! + m(m − 1)(m − 2) n!
(2.10)
(m − n + 1)
xn +
(2.11)
当 m = −1/ 2 且 x ∈ (0, 1) 时,由(2.11)式可以得到,
1 1 1⋅ 3 2 1⋅ 3 ⋅ 5 3 = 1+ x + x + x + 2 2⋅4 2⋅4⋅6 1− x
= 1+
1 3 5 x + x 2 + x3 + 2 8 16
(2.12)
对于相对论质能公式 E = mc 2 = m0 c 2 / 1 − v 2 /c 2 , 显然有 v 2 /c 2 ∈ (0, 1) 。 因此质能公式符 合(2.12)式的展开条件,可以展开为 m0 c 2 1 3 m0 v 4 5 m0 v 6 2 2 E= = m0 c + m0 v + + + 2 8 c2 16 c 4 1 − v 2 /c 2 (2.13)

非线性Schrōdinger及Klein—Gordon和方程组Kdv方程组的一类孤立波解

非线性Schrōdinger及Klein—Gordon和方程组Kdv方程组的一类孤立波解
() 2
其 中 a p y和 P是 复常 数 , 一 ( , ,, z,) ( =1 2 … , , ,是 已知 实常 数 . , , Ⅳ)C m n 以及 下述高 阶 Kd v方 程 的孤 立 波解 : 其 中 a p7和 8是常 数. ,,
1 S c qtn q方 法 eh —a h
S h6 ig rKli— od n方 程 组 及 Kd c rdn e 、 e G ro n v方 程 的 孤 立 波 解 , 即给 出 方 程 ( ) 下 述 组 的
形 孤立 解, 一∑ 式的 波 。
(・ ) .
+∑ b 一其中 一 e ・ , t N s ( ) 一 a c n
( 6 )
2 I , I m): m口+
其 中常数 口 + 72 o d  ̄a n ) 一 +I 一1 5≠ , n W , D +
R f = 1 2 … , e, l , , Ⅳ.
基于 文献 [] C 3 1 ,2 的结 果 , 下面 我 们试 图求 出方 程组 ( ) 述形 式 的解 : 6下
关键 词 :eh— ah Scq nq方法;crd gr T Sh6 i e 方程; d 方程; n Kv 孤立波解
中 图分 类号 : 152 O 7.9
文献 标识 码 : A
O 引 言
非线性 发 展方 程 ( ) 组 的精 确解 一 直 是许 多 数 学和 物理 学 工 作者 极 大 关 注 的 问题 . 各种 方 法应 运 而 生, 如李 群法 , 布变 换法 , 散 射法 ,a h函数法 等 . 达 反 tn 由于 tn a h函数 法 不能 用 来求 形 如 sc — n eht h的解 , a 因此本 文 中作 者探 讨 了用 推 广 的sc qtn q法求 非 线性 Sh6 igr Kli— ro eh —ah crdn e 及 enGod n方 程组 当N 为奇

TheKlein-Gordonequation:克莱因戈登方程

TheKlein-Gordonequation:克莱因戈登方程
(24)
where the Lagrangian density satisfies the Euler-Lagrange equations of motions
(25)
such that the Euler-Lagrange equations of motion just give the Klein-Gordon equation (12) and its complex conjugate.
as the basic field equation of the scalar field.
The plane waves (10) are basic solutions and the field (9) is constructed by
a general superposition of the basic states.
Quantization
The challenge is to find operator solutions of the Klein-Gordon equation (12) which satisfy eq. (28). In analogy to the Lagrange density (24) , the hamiltonian is
Lecture 8
The Klein-Gordon equation
WS2010/11: ‚Introduction to Nuclear and Particle Physics‘
The bosons in field theory
Bosons with spin 0
scalar (or pseudo-scalar) meson fields
(23)

带物质场高维Jordan—Brans—Dicke宇宙论的一类解

带物质场高维Jordan—Brans—Dicke宇宙论的一类解

带物质场高维Jordan—Brans—Dicke宇宙论的一类解苟三奎
【期刊名称】《河北大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1989(009)003
【摘要】本文给出了尘埃物质的高维Jordan—Brans—Dicke宇宙论的一类严格解,并讨论了它的某些进化行为。

【总页数】4页(P33-36)
【作者】苟三奎
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P159
【相关文献】
1.非线性Brans-Dicke方程的一个新解析解 [J], 贺锋;姚敏
2.非线性Brans-Dicke方程的又一个新精确解 [J], 黄铁铁;姚敏;贺锋
3.Brans-Dicke真空的一个新的可穿越虫洞解 [J], 贺锋
4.Jordan—Brans—Dick—Kaluza—Klein宇宙论的一支严格解 [J], 苟三奎
5.Kaluza—klein—Jordan—Brans—Dicke理论中的准Torsion场... [J], 苟三奎; 李知几
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狄拉克方程

狄拉克方程
(3.7)

展开(3.7)式右边乘式,(注意:展开时,动量各分量 , a a 之间可以对易,但矩阵a 之间不可对易。也就 1 2, 3, a a 是p ,但是 a xp y p yp x 1 2 a 2 1 。矩阵乘法一般不满 足交换律)
(3.8)

要保证(3.8)式成立,可以让系数 a , a a 满足如下关系 1 2, 3,
玻恩,1954年获诺贝尔物理学奖
粒子在t时刻r点出现的几率
注意
(1)
概率振幅 归一化条件 态叠加、干涉
(2) (3)
干涉项
薛定谔方程
薛定谔、奥地利物理学家,1926 年建立了以薛定谔方程为基础的 波动力学,1933年获诺贝尔物理 学奖。
质点运动、电磁波(光学) 牛顿方程、麦克斯韦方程
物质波函数满足的规律
第二步:待定系数能量动量关系


为了去掉根号,狄拉克采用了一种很巧妙的思路,实际上 就是一种待定系数法。 对自由粒子,可以把相对论能量动量关系写成如下形式:
(3.4)

狄拉克假定自由粒子的能量E与动量分量 (px ,py ,pz ) 质量m 0 之间存在最简单的一次线性关系。这样,对应于(3.4)式, 可以拼凑出一个去掉根号的待定系数方程
《高等量子力学》 狄拉克方程
苏小强
内容提要
1.背景知识回顾:波函数、薛定谔方程
(非相对论的)
2.克莱因-戈尔登方程
相对论的
3.狄拉克方程
一、波函数和薛定谔方程
1. 物质波
德布罗意,1929年的诺贝尔物理学奖
2. 玻恩统计解释
电子源
感 光 屏
1926年,德国物理学家玻恩提出了几率波的概 念: 在数学上,用一函数表示描写粒子的波,这个 函数叫波函数。波函数在空间中某一点的强度(波 函数模的平方)和在该点找到粒子的几率成正比。 这样描写粒子的波叫几率波。

相对论量子力学Klein—Gordon方程的解的研究Ⅱ

相对论量子力学Klein—Gordon方程的解的研究Ⅱ

相对论量子力学Klein—Gordon方程的解的研究Ⅱ
丰国炳
【期刊名称】《曲阜师范大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1989(000)003
【摘要】本文探讨了单电子Klein—Gordon方程解析解的分离变数解法,求得了
两种特殊情况下的严格解析解,得到的结论为: 1 满足自由电子的Klein—Gordon
方程的解是一平面单色波,与经典波动解的区别在于电子的能量发生了变化mc~2。

2 所以静止质量为m的电子,能量表示为E=vmc~2,进入该磁场后,其能量为
E≈γ′MC~2,考虑一个沿z轴方向运动的电子,在z方向的动量远远大于横向动量:【总页数】1页(P16-16)
【作者】丰国炳
【作者单位】南京师范大学
【正文语种】中文
【中图分类】N
【相关文献】
1.N-维无限深球势阱中Klein-Gordon方程和Dirac方程的解 [J], 赵静;曲晓英
2.相对论量子力学Klein—Gordon方程解的研究 [J], 丰国炳; 朱育凤
3.相对论量子力学Klein-Gordon方程解的研究 [J], 丰国炳
4.含时线性Klein-Gordon方程的解 [J], 曲晓英;赵静
5.时间分数阶Klein-Gordon型方程的解析近似解 [J], 郭鹏;王艺红;陶春兴;李常品
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第九章_相对论性量子力学

第九章_相对论性量子力学

第九章 相对论性量子力学2007年12月14日上课内容量子力学与狭义相对论结合,产生了Klein-Gordon 方程和Dirac 方程 §9.1 相对论性波动方程 9.1A Klein-Gordon 方程经典力学中,对于自由粒子,能量与动量的关系mpE 22=。

量子力学中,力学量变成了算符,得到Schrodinger 方程()()t x mt x ti ,2,22ψψ∇-=∂∂。

上面的情况是在非相对论情况下讨论问题。

在相对论下,能量42222c m p c E +=,经过∇=→∂∂=→ip p ti EE ˆ,ˆ,可得 ()φφ42222ˆˆc m p c E+=------Klein-Gordon 方程 φφφ22222221c m tc -∇=∂∂------与普通波动方程相比多了一个质量项。

()**2***222*2*2222**222222*11φφφφφφφφφφφφφφφφφφφφ∇-∇⋅∇=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇=∂∂-∂∂c t t t c m c m t c t c()****2220φφφφφφφφρρ∇-∇=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂==⋅∇+∂∂miJ t t mc i J t----------连续性方程 将连续性方程对整个空间积分,假定波函数在无穷远处为0,则03=∂∂⎰r d tρ---几率守恒。

负概率的困难?将ρ乘上电荷,可以解释为电荷密度。

将J 乘上电荷则为电流密度。

电荷密度可正可负,几率守恒可表示电荷守恒。

总之,Klein-Gordon 方程是一切自旋为0的粒子所满足的相对论波动方程。

与Dirac 方程一样,负概率的困难将在二次量子化后得到解决。

[非相对论近似]:在非相对论近似下,K-G 方程将过渡到普通的Schrodinger 方程。

令()()⎪⎭⎫⎝⎛-=t mc it r t r 2exp ,, ψφ,则()()()()t r mc t i e t r t i t r mc t i et r ti t mc itmc i ,,,,222222ψφψφ⎪⎭⎫⎝⎛+∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫⎝⎛+∂∂=∂∂--由Klein-Gordon 方程,()φφ42222ˆˆc m p c E+=,可得 ()()()t r c m p c t r mc t i ,ˆ,422222ψψ+=⎪⎭⎫⎝⎛+∂∂ 这里,因为ti ∂∂相当于动能,即221mv 。

非线性Klein-Gordon系统生命跨度的上界估计

非线性Klein-Gordon系统生命跨度的上界估计

C uh a c y问题解 的存 在唯一 性 的研 究 已有 大量 结果 , 且 获得 了一些 关 于解 发 生爆 破 的 结论 引. 川] 并 但 对方 程组情 形 的研 究 , 别是 关于解 的奇性 方 面 的结 论 较 少乜 ] 可 是 , 于这 类 非线 性 发 展方 程 ( ) 特 . 对 组
( ( 0 一 o ) I x, ) v ( ,
( 0 一 1 ) , ) ( ,
∈n,
() Z
() 3
பைடு நூலகம்
U , ) v x, ) 0 ( , ) a × ( , , ( £一 ( £一 , £ ∈ n 0 T)
这 里 是 。 具 有 光 滑 边 界 a 的 有 界 域 , , 为 非 零 实 数 ,< O 丁 O 中 口 A ,> .
维普资讯
第 4期
阳 志 锋 , : 线 性 Kl nGod n系统 生 命 跨 度 的 上 界 估 计 等 非 e — ro i
4 5
2 准 备 工 作
本文采 用的记 号都是标 准 的.
定 义 问题 ( ) ( ) 能 量 泛 函 如 下 : 1一 3 的
本文 通过定 义 ( ) 1 的能量 泛 函获得一 些用来 估计 其解 的 生命跨 度 的本 质 特性 , 到 了 ( ) 得 1 的解 的 生
命跨 度 的上界估 计. 特别 是 当能量为 正时得 到 了一个新 的 能量上界 .
[ 收稿 日期]20 —31 0 60 —3
[ 金 项 目] 湖 南 省 自然 科 学 基 金 ( 5 4 0 8 ; 阳师 范 学 院 科研 项 目(0 4 2 基 0 j 0 0 )衡 j 2 0D1 )
』-u。 2z ’ ) × ,, 【 A。 + 。 0 (£n[T +u u= , 0) a.v z ∈

非线性Klein-Gordon方程的定性分析和精确解的开题报告

非线性Klein-Gordon方程的定性分析和精确解的开题报告

非线性Klein-Gordon方程的定性分析和精确解的开题报告一、选题背景Klein-Gordon方程是描述自由粒子的经典场论,但实际上在量子场论和相对论中有着广泛的应用。

例如,在标准模型中,粒子的质量与Higgs场耦合,并通过Klein-Gordon方程描述粒子的行为。

在相对论量子力学中,Klein-Gordon方程则是描述粒子的量子行为的基本方程之一。

然而,实际应用中常常遇到非线性情形,这时候常常需要通过数学分析和求解方程来理解和描述现象。

因此,非线性Klein-Gordon方程的定性分析和精确解的研究具有重要的学术价值和实际意义。

二、研究内容本课题将对非线性Klein-Gordon方程的定性分析和精确解进行研究。

具体研究内容包括:1. 对非线性Klein-Gordon方程的物理背景进行介绍,阐述其在物理中的应用及意义。

2. 对非线性Klein-Gordon方程的一些基本性质进行分析,包括方程的Hamilton 量、对称性、Huygens原理等。

3. 对非线性Klein-Gordon方程的微扰理论进行研究,分析微扰能量的计算和微扰波动的行为。

4. 对非线性Klein-Gordon方程的精确解进行研究,包括不同的求解方法和已知的精确解的分类及性质分析。

5. 对非线性Klein-Gordon方程的定性特征进行分析,包括不同的非线性项、不同的初始条件等对方程解的影响。

三、研究方法本课题将采用微积分、泛函分析、微扰理论等数学方法进行Klein-Gordon方程的定性分析和精确解的研究。

特别是在研究精确解时,将涉及到包括分离变量、Lie对称性、Painlevé分析等求解方法。

四、研究意义非线性Klein-Gordon方程作为描述粒子行为的基本方程,对其进行定性分析和精确解的求解具有重要的学术和实际意义。

一方面,这将有助于我们更深入地理解非线性波动方程的性质和行为,为更广泛的物理领域提供理论支持;另一方面,这也将有助于我们对一些实际问题进行量化分析和求解,从而更好地理解和解决实际问题。

Klein—Gordon方程的精确解

Klein—Gordon方程的精确解

的微分方 程 . 本文 将 以赵 老师在 文献 E 3中的直接 6 截 断 法 为 基 础 ,结 合 J cb ao i椭 圆 函 数 构 造 出
Kli— o d n方 程 ( )的精确解 . enG ro 1 对现 有 的结果做 进一 步 的补充. 方法 简述
[ () + [ () 。 1 厂 ] g ] 一
第 1 期
董长 紫 : enG ro 方 程 的 精 确 解 Kl - od n i
0;
(n ) c = 一 s n ( n ) =一 k ¥ n . n , d 2n c ¥ s
3 一 0时 : 化为 三角 函数 :n 一 s G c )k 退 s¥ i ;n n
文献 的 结果作进 一 步的补 充和 完善 . 方法也 可以也 适用 于数 学物 理 中其他含 非线性 项 的发展 方 此
程 精 确解 的计算.
关 键 词 :直 接 截 断 法 ; en Go d n方 程 ; 确 解 ;a o i 圆 函数 Kli- r o 精 J cb 椭
中 图 分 类 号 :O 4 5 1

() 5
, 、
其 中 a P, , 均 是待 定 的参数 , , q r 指数 r的值 可 以
通 过平衡 方程 ( )中 的最 高次 非 线性 项 和最 高 次 4 的偏微 分项 的次数 而确定。, , ( 满 足 以下椭 () g O 圆函数 的条 件 :
Kli- ro enGod n方 程 也是 物理 上 一 个 比较 重 要
/( g F )一 () g () 一一厂 / () ̄ j
研 研
() 6
对于 给 出的偏微 分方程 :
P( , , l /z 矗, , … )一 0 “ “ ,z, , t U … () 2

《2024年Sine-Gordon方程的两类时空混合有限元方法》范文

《2024年Sine-Gordon方程的两类时空混合有限元方法》范文

《Sine-Gordon方程的两类时空混合有限元方法》篇一一、引言Sine-Gordon方程是描述非线性波动现象的一种重要模型,广泛运用于物理学、材料科学以及生物学等领域。

由于该方程的复杂性,其数值求解方法一直是研究的热点。

本文旨在探讨Sine-Gordon方程的两类时空混合有限元方法,以期为该方程的求解提供新的思路和手段。

二、Sine-Gordon方程及其基本性质Sine-Gordon方程是一个二阶非线性偏微分方程,描述了某些具有非线性恢复力的振荡系统。

本节将介绍Sine-Gordon方程的基本形式、特性以及其在实际问题中的应用。

三、时空混合有限元方法概述时空混合有限元方法是一种将空间域和时间域离散化相结合的数值方法,通过在时间和空间上分别采用有限元离散和插值技术,实现对偏微分方程的近似求解。

本节将简要介绍时空混合有限元方法的基本原理和特点。

四、第一类时空混合有限元方法4.1 方法介绍第一类时空混合有限元方法采用等参数时间有限元方法和等距时间有界方法相结。

该方法的优点在于对时间和空间的离散灵活性强,同时具有良好的计算精度和稳定性。

本节将详细介绍该方法的实施步骤和算法设计。

4.2 数值实验与结果分析本节将通过数值实验,对第一类时空混合有限元方法在求解Sine-Gordon方程中的应用进行验证。

通过对比不同时间步长和空间划分对计算结果的影响,分析该方法的计算精度和稳定性。

五、第二类时空混合有限元方法5.1 方法介绍第二类时空混合有限元方法主要采用有限差分法和时间积分法相结合的方式。

该方法在处理具有复杂边界条件和初始条件的问题时具有较高的计算效率。

本节将详细介绍该方法的实施步骤和算法设计。

5.2 数值实验与结果分析同样地,本节将通过数值实验,对第二类时空混合有限元方法在求解Sine-Gordon方程中的应用进行验证。

将分析该方法的计算精度和效率,并与第一类方法进行比较,以便读者了解各种方法的优缺点和适用场景。

径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性

径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性

径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性郇飞; 赵雷嘎【期刊名称】《《北京化工大学学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2019(046)002【总页数】5页(P123-127)【关键词】Klein-Gordon-Maxwell方程; 位势函数; 变分方法; P-S条件; L∞估计【作者】郇飞; 赵雷嘎【作者单位】北京化工大学理学院北京100029【正文语种】中文【中图分类】O176引言非线性Klein-Gordon-Maxwell 方程如式(1)其中ω>0 为相位,λ∈R 为参数。

此类方程最先被文献[1-2]引入,用于描述在三维空间中非线性Klein-Gordon 方程与静电场相互作用产生的孤立波问题。

其中场函数u 和电磁位势φ 为未知变量,非线性项f(u)用来模拟多个粒子的作用或外部非线性项的干扰。

文献[1-2]最初研究的方程如式(2)并得出|m|>|ω|和4<p<6 时,方程(2)有无穷多个解。

D'Aprile 等[3]发现当p≤2 或p≥6 且m≥w>0 时,方程(2)的解不存在。

Cassani[4]发现当4<p<6 或p=4 且λ 充分大时,方程(3)至少有一个径向对称解。

近年来,带有位势函数的问题引起了人们的关注,形如式(4)Carriao 等[5]证明了方程(4)在V(x)为周期位势且非线性项临界增长时,方程有基态解。

Jing等[6]证明了当V(x)为衰减位势时,方程有无穷多个非平凡解。

本文通过变分方法研究Klein-Gordon-Maxwell方程在径向对称位势下,且方程的非线性项f(u)只在零点附近有定义时方程的解的存在性,并得到解关于参数λ 的依赖性。

1 定理的提出首先对非线性项f(u)及势函数V(x)假设如下条件:①存在δ0>0,使得f(u)∈C[-δ0,δ0];②=1,4≤p<6;③存在μ∈[4,6)和δ1>0,使得0<|u|<δ1时,有0<μF(u)≤uf(u),其中④V(x)∈C(R3,R)且V(x)是径向对称函数;⑤>ω2>0。

Klein—Gordon方程的困难与Dirac方程的建立

Klein—Gordon方程的困难与Dirac方程的建立

1 引言
Sh ̄i e( 定谔 ) crdn r薛 g 方程 是 量子 力学 的基 本 方程 , 是微观物理学的动力学方程 , 类似于经典宏 观物理学中的牛顿方程 , 也就像牛顿经典动力学 方程只能解决宏观物体的低速运动一样 , 薛定谔 方 程也 只 能描写 速度远 小 于光速 的粒子 运动 。实 际 中 , 于描 述原 子 与分子 的绝大 多数 现象 , 至 对 甚 包 括 低 能 核 物 理 的许 多 现 象 ,方 程 是 相 当 成 功 的 。这 是 因为在 这 些 问题 中 , 子 的运 动 速度 远 粒 小 于光 速 , 相对 论效 应很 小 , 以非 相对论 方 程是 所 个很好 的近 似 。但一 涉 及 高 能领 域 , 子 的产 粒 生与湮没是一个普遍的现象 , 粒子数不一定守恒 , 此 时非相 对论薛 定谔 方程 就显得 无 能为力 了 。为 了建 立满 足相对 论不 变 性 的方 程 , 不 多 与 薛 定 差 谔方 程 提 出 的 同 时 , S h6 i e o— dn 戈登 ) 12 o( ( 9 6年 ) Ken 克莱 因 ) 1 2 、l ( i ( 9 6年 ) 等人 建 立 了相 对 论性 的波 动 方 程 Ken—G ro l i odn ( 克莱 因 一戈登 ) 程 。 方 但 Ke G ro 方 程 由于遇 到 了“ 能 量 ” li odn n— 负 和“ 负几 率 ” 困难 而 被搁 置 了七 、 年 之 久未 被 的 八 人 们重 视 。为 了避 免方 程 所 带 来 的 负几 率 困难 , 狄 拉克 于 12 9 6年 建立 了 电子 的 相对 论 性 波 动 方 程, 此方 程除 了能 满足相 对论要 求 之外 , 把 粒子 还 的 自旋包 含在 方程 中 , 同时 , 能对 氢原子 光谱 的 还

Klein-Gordon

Klein-Gordon

q p = P− A c
(P = −i ħ∇)
(20)
∂ ∂ i ħ → i ħ − qϕ ∂t ∂t
(21)
在非相对论极限下,同样令
− imc 2t ψ = φ exp ħ
代入式(21),得
2 1 ∂ q iħ φ = P − A + qϕ ∂t c 2m
非相对论极限
非相对论极限(
v ≤ 1 )情况下,粒子的能量(正)可近似表示为 c
p2 E ≈ mc 2 + 2m
(16)
第一项是粒子静质量所相应的能量,第二项为能量,令
−imc 2t ψ ( r , t ) = ψ ( r , t ) exp − ħ
代入Klein-Gordon方程,即可得出
(22)
(23)
这正是非相对情况下电荷q的粒子在电磁势 ( A, ϕ ) 中的薛定谔方程。
Klein-Gordon方程
在非相对论量子力学中,自由粒子的波动方程为
∂ ħ2 2 iħ ψ ( r , t ) = − ∇ ψ ( r, t ) ∂t 2m
这个方程可以在经典自由粒子的能量-动量关系式
(1)
p2 E= 2m 2m
中作如下替换:
(2)
∂ E → iħ ∂t
p → −i ħ∇
(3)
并作用于波函数上得到,按de Broglie假定,具有一定动量(能量)的 自由粒子,相应的波为平面单色波
(11)
但应该注意,此时与的关系应为
ħ2 w2 = ħ2 c 2 k 2 + m 2 c 4
按照式(10)和(12),粒子能量为
(12)
E = ± p 2 c 2 + m 2 c 4 = ± ħ2 c 2 k 2 + m 2 c 4

非线性Klein-Gordon和非线性Schrodinger方程的开题报告

非线性Klein-Gordon和非线性Schrodinger方程的开题报告

非线性Klein-Gordon和非线性Schrodinger方程的开题报告一、研究背景及意义非线性Klein-Gordon方程和非线性Schrodinger方程是极其重要的物理学理论方程,在量子场论和量子力学中有着广泛的应用。

这些方程的解描述了量子场和量子粒子的演化和相互作用。

由于方程具有非线性性质,因此其解的形式相对简单的线性方程要复杂得多,但是解的复杂性也为许多重要的物理现象提供了分析的基础。

例如,非线性Klein-Gordon方程在粒子物理中被广泛用于描述粒子的自发衰变、粒子的产生和湮灭等现象。

而非线性Schrodinger方程则被用于描述Bose-Einstein凝聚、非线性光学和激波等过程。

因此,对于这些方程的研究不仅具有学术意义,还有重大的工程应用价值。

二、研究主要内容和方法本次研究的主要内容是针对非线性Klein-Gordon方程和非线性Schrodinger方程的一些经典问题进行探究,包括但不限于:1. 非线性方程的稳定性理论:对于非线性Klein-Gordon方程和非线性Schrodinger方程的某些解进行稳定性分析,揭示该解的演化规律。

2. 非线性方程的数值解法:应用适当的数值方法,如有限元法,将非线性方程转化为离散的求解问题,从而得到更为精确的解。

3. 非线性方程的动力学研究:对方程一些具有物理意义的参数进行控制,以进一步了解解的演化和非线性行为。

在研究这些方程时,我们会采用一些常见的数学方法,如变分法、能量方法、分离变量法等,以求得更为精准的解。

同时,还需要有效的计算机程序实现数值计算,以检验理论的正确性。

三、预期成果通过该项研究,我们预计将能够得到以下方面的成果:1. 对非线性Klein-Gordon方程和非线性Schrodinger方程的数值解法的分析和改进,能够提高数值计算的精度和效率。

2. 对非线性方程的稳定性和动力学研究,为解决一些复杂问题提供一定的理论基础和实际应用参考。

非线性Klein-Gordon方程的新精确周期波解

非线性Klein-Gordon方程的新精确周期波解
( ( t满 易知方 程 ( )的行波 解 u xt = u ) =u x—v) 足 1 ( ,)
v 一1 M ( )” )+A u+I =0 z u

收 稿 日期 :09—1 20 0—2 1
( )+f +s =0 “
() 3
作者简介 : 刚(9 0一) 男 , 刘 18 , 山东临沂人 , 徐州空军学院助教 , 硕士 , 主要从 事偏微 分方程精 确解 的研究

的精 确周期 解.
本文则 给 出 了非 线性 Ken—G ro li od n的型 如
(= [ ) 呈_ —
的周 期波解 , 得到 了解存 在且 有界 的条 件 并
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1 非 线 性 Ken—G ro li od n方 程 的 新精 确 周 期 波解
No i ar K li — o do q to o h e e c ro i v o uto s nl ne en —G r n e ua in ft e n w xa tpe i d c wa e s l i n L U ng I Ga
(B s eat et f uhuAr oc o ee X zo 20 5, hn ) ai D pr n o X zo iF reC lg , uh u2 10 C ia c m l
0 引 言
非线性 Ken—G ro li od n方程 … / Z “一M +A u+ x =0 / u () 1
是力学 和粒 子物 理 中的重要 模 型.在 文献 [ , ]中利Байду номын сангаас用 Jcb 椭 圆函数展 开法得 到 型如 34 aoi
()=∑ an i ) s ( +∑ bn () ?1

第九章 相对论量子力学 (优选.)

第九章 相对论量子力学 (优选.)

§9.3 相对论量子力学的评价 一、Klein 佯谬
二、Dirac 海
三、评价
143
习题 1、中微子是自旋为 1/2,静质量为 0 的基本粒子。试仿照建立自由电子 Dirac 方程的方法,
建立中微子的相对论性波动方程。
2、设

=
cα i pˆ +
β mc2
,Σ
=
σ
0
0 σ


=

+
2
Σ
证明:(1)[ Jˆ, Hˆ ] = 0
(2)[ pˆ , Hˆ ] = 0 ,[σ i p, Hˆ ] = 0 ,[ Hˆ , Lˆ + σ 0 ⊗σ / 2] = 0 。 3、对于自由电子,求( H , p, Σi p )的共同本征函数。
4、对于满足 Dirac 方程的粒子,求总角动量 J 2 , Jz 以及 Kˆ 、αr 的共同本征函数。 5、证明在非相对论极限下,Dirac 方程的一级近似即为 Pauli 方程.
i
∂ ∂t


2
ψ
(r,t)
=


q c

2+
m2c4
ψ
(r,t)
§9.2 Dirac 方程
一、Dirac 方程
1、物理研究对象:考虑相对论效应,自旋为1/ 2 的微观粒子动力学
2、Dirac 方程的建立(自由粒子)
相对论能量动量关系: E2 = p2c2 + m2c4
但只能取: E = p2c2 + m2c4 将能量动量算符化:令 Eˆ = cα i pˆ + β mc2
正能量 ↔ 正粒子 负能量 ↔ 反粒子 作业:在非相对论极限下,研究 Klein-Gordon 方程。 二、电磁场中的 Klein-Gordon 方程

带有非局部Laplace算子的饱和Schr

带有非局部Laplace算子的饱和Schr

带有非局部Laplace算子的饱和Schrödinger-Klein-
Gordon方程的概自守动力学
张天伟;李永昆
【期刊名称】《数学物理学报(A辑)》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】迄今为止,几乎没有学者研究Schrödinger或Klein-Gordon方程的概自守动力学.该文结合Galerkin方法、Laplace变换、Fourier级数和Picard迭代研究了带有非局部Laplace算子饱和Schrödinger-Klein-Gordon方程的概自守弱解的一些结果.此外,还考虑了该方程的全局指数收敛性.
【总页数】28页(P326-353)
【作者】张天伟;李永昆
【作者单位】云南大学数学与统计学院
【正文语种】中文
【中图分类】O175.26
【相关文献】
1.一类Schr dinger-Klein-Gordon方程组的非齐次初边值问题的整体解
2.非李普希兹条件下半线性发展方程的概自守与加权伪概自守解
3.一类半线性微分方程的概自守与加权伪概自守解
4.非局部扰动下的Laplace算子与分数Laplace算子的内在U超压缩性
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I. Introduction
The nonlinear Klein-Gordon (K-G) equation arises in relativistic quantum mechanics and field theory [1], plus other fields, to model such nonlinear phenomena as the propagation of dislocations in crystals and the behavior of elementary particles, and propagation of fluxons in Josephson junctions [2, 3]. It plays an important role in mathematical physics [4], and has attracted much attention in studying solitons and condensed matter physics [4], in investigating the interaction of solitons in a collisionless plasma, the recurrence of initial states, and in examining the nonlinear wave equations [5]. In recent years, there has been an increasing interest in the study of the nonlinear K-G equation [6]-[12]. For instance, the decomposition method is studied in Ref. [4]; the soliton solutions of coupled nonlinear K-G equations are

B¨ acklund Transformations for the Nonlinear Klein-Gordon Equation in Relativistic Quantum Mechanics and Field Theory
Xiao-Ge Xu1,2,3 ∗, Yi-Tian Gao2 and Guang-Mei Wei1,2 1. School of Science, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China 2. Ministry-of-Education Key Laboratory of Fluid Mechanics and National Laboratory for Computational Fluid Dynamics, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China 3. Beijing Information Technology Institute, Beijing 100101,China

E-mail address for XGX: xxg@
1

derived in Ref. [9]; the standing waves for the nonlinear K-G equations with nonnegative potentials are concerned in Ref. [11]; the K-G equal scalar and vector potential is considered in Ref. [12]. The nonlinear K-G equation is a nonlinear partial differential equation (PDE). The nonlinear PDEs are encountered in particle physics, plasma and fluid dynamics, statistical mechanics, solid state physics, protein dynamics, laser and fiber optics [1]- [13]. Various effective methods have been developed to solve the nonlinear PDEs like the inverse scattering transformation [14], Darboux transformation [15], B¨ acklund transformation (BT) [16], Hirota’s direct method [17], balancing-act algorithm [18], hyperbolic function expansion method [19], standard and extended truncated Painlev´ e analysis [20], etc. The BT is one of the powerful tools for studying nonlinear PDEs. Different methods have been suggested for the construction of BTs [21]-[24]. The BTs, originated in the study of surfaces of constant negative curvature, are a system of equations relating the solution of a given equation either to another solution of the same equation, or to a solution of another equation. They lead to the construction of an infinite number of conserved quantities and provide exact solutions for the nonlinear equations [25]-[32]. The nonlinear iterative principle from BTs converts the problem of solving nonlinear PDE to purely algebraic calculations [33]-[35]. For this token, there has been considerable interest in the search for the BT of the nonlinear evolution equations in recent years [36]. For example, a BT for the Korteweg-de Vries (KdV) equation and a BT for the potential KdV equation are given in Ref. [37]. A restricted BT is studied in Ref. [38], and the B¨ acklund correspondence is given in Ref. [39]. The gauge transformation interpretation of BTs is given in Ref. [40], and several examples for this interpretation are worked out in Ref. [41]. The BTs for the Sawada-Kotera (SK) and Kaup-Kupershmidt (KK) equations are constructed in Ref. [25]. Despite these advances, several interesting questions remain to be investigated. In this paper, we give several different general forms of BTs of the nonlinear K-G equation according to the different conditions. As special cases of our results, we obtain an auto-BT of the Sine-Gordon equation φξτ = sin φ, an auto-BT of the Sinh-Gordon equation φξτ = sinh φ and a BT from the Liouville equation φξτ = eφ to the linear wave equation φξτ = 0, etc. These results are the same as the previously published results.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Abstract The nonlinear Klein-Gordon equation which arises from relativistic quantum mechanics and field theory can model many nonlinear phenomena and plays an important role in mathematical physics. The B¨ acklund transformations are powerful tools for studying nonlinear partial differential equations. In this paper, we obtain the general forms of B¨ acklund transformations of the nonlinear Klein-Gordon equation with the corresponding conditions. Our studies could be applicable to some other classes of nonlinear partial differential equations. PACS numbers: 05.45.Yv; 02.30.Jr; 03.65.Pm
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