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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 9 U( f) H: b7 D6 T$ T; F: n) M5 i
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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.
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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.3 j; J9 k9 _+ K6 i* f/ m

3 O+ D) p! b$ E# v7 B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.' k: P0 S3 J: l

1 Z3 r" n" u( v8 C' M4 z闲话少叙,书归正传.
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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./ z1 a0 E2 ]8 W+ x2 K4 B

5 L3 ]% B" R, v& y0 o4 d  X: 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. ! E7 n$ D7 p% R+ I
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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...)2 I7 @; Z4 u6 h" y+ J. ~* H1 A
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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./ S' U9 [$ T! g8 G" E: e
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https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
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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.% J/ \) _: N' k% t' b6 a% ]
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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...)2 X$ X! b! L$ U" y: n) K3 a
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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 BELT4 @& v$ C) b5 R; S
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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
4 ~) B) x0 n% p% E0 t1 X再教你一招，日记上一天再贴一回

0 [2 _- R* y+ x  N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
) y1 |: Y- c9 i8 N8 V8 M; G这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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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
; ?- ]& T3 o6 A. \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。
9 p  G; N( n& P& u0 G. |这下坐实了。
作者: huma    时间: 2022-1-4 12:30
tanis 发表于 2022-1-4 07:46
- L& d, ?% n2 x, P9 n两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
# x( i( |% x! L# T2 ~
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 % |: K& H; g' i6 L7 m$ I& _
法乎其上 发表于 2022-1-4 15:498 O" z: f! F3 C
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
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@huma
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@tanis
作者: indy    时间: 2022-1-5 01:09
清凉山 发表于 2022-1-4 11:37/ S; e8 Y% q& p7 I7 y$ B
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
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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
. t; j! j2 F" X5 @3 `* T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

% ^* e2 U. w* Z9 J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& ^# v" j# B2 x9 [) P. ?
不疼
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鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。



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