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
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大家好.3 E, _6 l& G' l  D

: t4 ]0 `' t  N7 r" n$ |. e2 w. K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.- _' N- s* M0 D8 L5 B
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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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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.# a- @( Y7 I. y. `7 ^
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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.
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0 |: _/ O9 W, S. h% J9 ]+ T" X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...)
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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.; M5 W# q! [+ T. V
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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.; e& I. H, z: @3 G% P) }

- d- H. c. M  z; L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...)
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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 BELT
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) L8 [) T- y' S6 _% C$ w& x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- z" {9 K. ?; k6 o& N0 \( \: q9 v
再教你一招，日记上一天再贴一回

) F( p' t- u! J7 j% v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
! ~" i& _  D  ?: r这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
  t  t2 `" Y" _7 t1 D2 w7 u6 L
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
! Z  V4 \: j* h- U  ?% I1 [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。
% H# {! |1 X# z4 O* w这下坐实了。
作者: huma    时间: 2022-1-4 12:30
tanis 发表于 2022-1-4 07:46
& A& {. q1 V1 L两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

: O( S* M2 A2 d' W; q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
. m3 h4 m! _: v2 n5 A
法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
; h9 S* C! r# F3 G$ q木有公式，木有图表，会被人认定文科生的

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( ~5 [5 k" \0 b0 G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3 `3 f( Y4 E) V3 T3 A9 W7 L3 k( \2 p

+ Y' B/ E4 f- l- |; }% i! L* V7 D@huma
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作者: indy    时间: 2022-1-5 01:09
清凉山 发表于 2022-1-4 11:37
0 W' y0 S% k3 P% A$ D& v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4 y% P8 `" u* O* t2 Z
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@huma

! `% Z! q9 D, o  p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 12:099 _3 @7 B6 ^& o% Y5 W
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
. K/ Y& k7 n. U0 q
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
1 T7 Q& e; B7 w2 l$ ]不疼
3 l9 q: {2 \" }
鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。



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