Schrödinger 方程式は E = p²/2m を演算子にしたもの,Klein–Gordon 方程式と Dirac 方程式は相対論の E² = p²c² + m²c⁴ を演算子にしたものです. どれも固有値と固有関数を与えますが,分散関係が変わり,負エネルギー解(反粒子)とスピン(4 成分スピノル)が現れ,境界条件の付け方まで変わります. ①で 3 つの方程式の分散関係と Dirac スピノルを比べ,②で無限井戸(箱)の準位を比べ,③で自由電子ガスの状態密度・Fermi エネルギー・圧力・交換エネルギーが 密度とともにどう「相対論化」するか(金属では無視できて,白色矮星では星の運命を決める Chandrasekhar 限界になる)を見て, ④で密度汎関数理論の原点 Thomas–Fermi 模型を相対論化します(Vallarta–Rosen).数式・導出は解説ページへ.
姉妹ページ:解説 ― 非相対論的量子力学しか知らない人のための相対論的量子力学(Relativistic-QM-derivation.html) | 関連:素粒子シミュレーター・リー群シミュレーター | 東京理科大学 望月研究室