爱吱声

标题: 【单口相声.第二回】我不是文科生，兼谈何为电子1/2自旋 [打印本页]
作者: 数值分析    时间: 2022-1-4 02:56
标题: 【单口相声.第二回】我不是文科生，兼谈何为电子1/2自旋
本帖最后由 数值分析 于 2022-1-4 20:25 编辑 $ c, e% T% b8 i  d

' t: Q. B* `+ S大家好.
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首先感谢大家的支持.看到这么多人愿意听我在这叨叨,还给我爱元打赏,出乎我的意料,令我感动.6 ^# c* A' N( Y# {/ Q

; J8 v( r$ M# [有的同学说了,说我这是坑,这可是冤枉我了.上有老下有小,养家不易啊.昨天还有同学祝我三年两胎,还双胞胎,为稻梁谋,不得不加班加点打工挣嚼裹儿啊.这不刚得点空,咱就继续了么.5 ?, R. Q6 A) [  y, A& T2 Z4 W; h" B

+ Q/ e* u% s& I3 g, E还有的同学说不承认我是理科生.嗐,我这儿是求认同来了么?自己的场子,得自己凭本事找回来.具体怎么找,您往下看就知道了.
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% H/ f7 S. f( z. p/ n闲话少叙,书归正传.( z/ A$ H$ `- H& w( J8 t5 `

; f& _% K  b+ N8 a5 z0 u3 E上次说到:有没有办法，用宏观物体演示一下这个1/2自旋呢？还真有，这就得提我们这行的祖师爷之一，狄拉克老先生了。其实当时停在这个地方我挺后怕的,怕什么呢?怕有懂行的来刨活啊.这个提示已经挺明显了,要是懂行的估计已经知道我下面要说什么了.还好,看来爱坛咱们这儿懂行的不多啊,那就好办了./ \) S! h' S2 {6 c

: ]  U$ |6 c, x; Y5 n% G( Z- S一般来说,要说明1/2自旋,或者三维空间里为什么会存在有旋转2周才回到原始状态的物体,正经的数学工具是group theory和representation theory.这个思路简单来说如下:先证明三维空间中的旋转可以用SO(3)群来"表示"(SO means special orthogonal, 3 for 3D).然后再证明电子的自旋状态的改变可以用SU(2)群来"表示"(SU means special unitary, 2 for 2D),最后证明SU(2)群 double-covers SO(3)群即可. $ p% @: z3 _* {! e

7 E: W. s0 h" u5 L. v别怕,咱们先不管这个正经的证明啊,就说怎么用一个宏观物体的实验,演示类似1/2自旋的效果.这是狄拉克老先生想出来的.根据挖坑大法,此处应该转去叙述狄拉克老先生的生平,轶事等等若干.狄拉克老先生真有不少轶事可以讲的.不过鉴于已经有同学投诉大坑了,咱们就略过这段不表,直接进入正题"Dirac Trick".我这就给您演示,三维空间中旋转720度才恢复原状的物体.(您瞧,这么良心的楼主还不赶紧打赏...). v4 h: |* ~0 N/ |% R5 Q
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您看,我这手里拿着一个杯子,哦,您说我没开摄像头,您看不见.这不打紧,我请个外国小哥给您演示,您上眼啦.
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/ K, N& S$ S7 @9 ^! [: {7 Qhttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg  S4 r+ G! A3 L. B+ P. z

+ U8 }" T6 V( V& j不知道演示您看明白了没有.这外国小哥的一条胳膊再加上他手里的那个杯子一起就相当于电子,这整个物件要旋转720度才能回到原来的状态.您可能有疑问啊,如果说杯子就相当于电子,那么为什么要多加一条胳膊呢?好问题,因为电子不像乒乓球,并不是一个确定位置的球.您可能听说过测不准原理,单个电子并不在某一个位置上,而是依概率分布在空间中各个位置,甚至于无穷远处,只是在某处的概率特别大而已.概率最高的地方就相当于那个杯子,但还有一条长长的尾巴(波函数),将这个电子和整个空间连接起来.6 R8 ?- X; b0 `3 \7 \
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这回您都明白了吧,不过视频看来终觉浅,绝知此事要躬行.何况这个演示当中,还有一处关键,外国小哥并没有说明,不得不说是一个遗憾.下面我就为您说明这处关键,补上这处遗憾.(又有点忙,且待我去去就来.大家可以再次稍候,给点打赏什么的...)- h4 e* M( R8 z

  z5 E4 {4 o$ l( G/ s- p3 L3 H+ r更新了：号外2.5 http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=154184&page=1&extra=#pid1327993
作者: pcb    时间: 2022-1-4 03:52
Dirac BELT
) W6 D& t5 C/ o. H, ^+ c! C7 Y, `- D+ D: U
想想俺也是在物理系念到骂死它的
作者: pcb    时间: 2022-1-4 03:54
360度和720度时，那杯水分别通过Dirac Belt的两边（手臂的状态）
作者: huma    时间: 2022-1-4 04:03
关键时刻，这文科生又跑了，扣分
作者: jellobean    时间: 2022-1-4 04:25
再教你一招，日记上一天再贴一回
作者: 数值分析    时间: 2022-1-4 05:34
jellobean 发表于 2022-1-4 04:25
: X! a( Z2 u4 }! b$ r0 Q再教你一招，日记上一天再贴一回

) a: I9 J& f+ X( X2 [' `+ A; p2 ~这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
作者: jellobean    时间: 2022-1-4 06:00
数值分析 发表于 2022-1-4 05:34  X! p) a3 n& o. Q
这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

+ {- ?. R8 d: t& z. B9 P没有，大家会鼓励你的
作者: tanis    时间: 2022-1-4 07:46
两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
作者: pcb    时间: 2022-1-4 08:49
tanis 发表于 2022-1-4 07:46) }' W1 `' a4 N9 A& f3 J) r
两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
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为毛觉得这也可能是祖师爷级别的大牛
作者: 旺旺的考拉熊    时间: 2022-1-4 09:10
你这物理肯定是蓝翔技校学的，专会挖坑
作者: 雨楼    时间: 2022-1-4 11:14
你看，文科生的科普文章写的就是生动活泼。
6 J, k0 P6 m! E这下坐实了。
作者: huma    时间: 2022-1-4 12:30
tanis 发表于 2022-1-4 07:46
! h6 b$ U4 F$ t# O8 g% R两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

4 ?; c8 K" B9 Y/ A0 c不光没公式，连图表都没有，别忘了。文科生不会列图表
作者: 法乎其上    时间: 2022-1-4 15:49
木有公式，木有图表，会被人认定文科生的
作者: 清凉山    时间: 2022-1-5 00:37
本帖最后由 清凉山 于 2022-1-5 00:38 编辑 6 P: J/ V' h- w$ ~" F  c
法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49. ^( G$ [* W  h# H7 [+ a
木有公式，木有图表，会被人认定文科生的

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这样逼一个文科生无比痛苦地去整公式图表，你们的良心不痛么1 M' t9 N$ d7 D. f0 h+ U

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@tanis
作者: indy    时间: 2022-1-5 01:09
清凉山 发表于 2022-1-4 11:376 s2 ~# s* `8 X
这样逼一个文科生无比痛苦地去整公式图表，你们的良心不痛么& ^# S, V9 ]7 L7 i" B9 f( Z
( {2 _3 Z1 m: L6 k5 H1 }- `! g
@huma

; j; u# U- `9 R; b9 b1 E7 Z8 a这样强行给一个理科僧贴上文科生的标签，你们的良心不痛么
作者: 阿忙    时间: 2022-1-5 01:11
indy 发表于 2022-1-4 12:09
! a" z! ~% w2 g+ S7 R  T& a这样强行给一个理科僧贴上文科生的标签，你们的良心不痛么

  Z) ^! {* L8 d4 ?- e不疼
作者: 数值分析    时间: 2022-1-5 14:06
阿忙 发表于 2022-1-5 01:11. z) G) \+ @4 ^% l# a6 E$ ?6 ^4 S
不疼
; @) o5 m+ n1 U% F* C9 c5 ^
鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。



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