电子关联与多体物理
电子关联
想象一个挤满了人的舞池,每个人衬衫里都缝着同一种磁铁,把所有舞者彼此推开。谁都没法随随便便地动:你迈的每一步都取决于别人在哪儿,因为大家都在不停地相互闪避。于是舞者们的动作彼此牵连,也就是产生了关联——你没法只盯着一个人来描述,得看着其余所有人。
材料里的电子做的正是这件事。它们都带负电,所以彼此排斥,每个电子都会悄悄调整自己的路线,好躲开其他电子。电子关联说的就是这种协调一致的闪避:在某处找到一个电子的概率,会随其他电子恰好在哪儿而改变。最简单的理论假装每个电子独自穿过其余所有电子抹成的一片平均背景;而关联,正是这些理论统统漏掉的那部分。
它之所以重要,是因为关联藏在材料中一些最古怪、也最有用的行为背后,从磁性,到某些「本该」导电却偏偏不导的绝缘体,乃至可能的高温超导。要诚实地补一句:在许多普通金属里关联其实很弱,那幅简单的平均图像意外地好用,所以这个词通常是用来标记那些图像失效、更难处理的情形。
在一个氦原子里,两个电子绕着同一个小小的原子核运动。它们绝不会碰巧待在两边——而是主动彼此远离,就像两个人围着一张小桌子转圈,好别撞到一起。把这种相互回避算进去,会让原子测得的能量改变百分之几,这点偏差曾让早期量子物理学家困惑不已,直到他们给它起名叫关联。
氦原子里的两个电子刻意保持距离——这种相互闪避就是关联。
物理学家对「关联」的用法很窄:它专指电子相互作用中,在你已经算上了平均排斥和一种叫交换的量子效应之后,剩下的那部分。所以「没有关联」并不等于「没有相互作用」——它的意思是:剩下那块难啃的部分恰好很小。
又称
另见