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爱吱声»广场 › 研究生院 › 科教学圃 › 【单口相声.第二回】我不是文科生，兼谈何为电子1/2自旋 ...
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[科普知识] 【单口相声.第二回】我不是文科生，兼谈何为电子1/2自旋

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数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12

    • 签到天数: 1953 天

    [LV.Master]无

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    楼主
     楼主| 发表于 2022-1-4 02:56:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 数值分析 于 2022-1-4 20:25 编辑 ( c6 f: A2 b9 a  e* G2 g/ A4 {* B
    " P6 i& e1 e1 ]% q$ I, s" v7 ^
    大家好.8 G+ o0 d7 g. ?2 S" y& l# h0 E
    " U" y. h+ p  l5 Y: V$ ?7 d  ^
    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.
    ) R1 ^3 C) t  B  t4 _  {. N9 f0 m5 I8 {7 U, Q. O; K
    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.  N8 z- ]3 n- K

    3 P1 A( o9 F. [# R! f+ N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.. g- a5 v: K2 u4 o3 h/ _( s' }( W

    5 q! O! w/ G8 w- b& C; m0 N闲话少叙,书归正传.+ A1 p- W; \  _/ t( l  v. f
    3 r& D- O7 T% t
    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.  G: e7 B/ J# X, B# y1 }% h: K
    8 @4 d2 `4 T$ R
    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.
    5 U  a- v" X8 T
    ! |" w; T% V9 S* \( I% |! \+ j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...)
    * Z/ @! u1 x! O$ S) l9 b
    ) O9 M5 H5 |' B& D: Q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.; B; D0 K7 h0 h& C5 K1 I8 m
    ' l3 k" w, P8 Y1 X% t
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    3 G7 j* j+ l: T  J1 O/ _
    1 @7 V) Y$ e' q2 M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 S, I2 z3 u2 p. E- x) u
    ! ?4 y+ Q8 ?3 q# A; M
    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...): ~- k% {* g5 A9 n9 ]

    2 Y: ~9 b, `4 c  u! j4 ^更新了：号外2.5 http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=154184&page=1&extra=#pid1327993

    评分

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    清凉山 + 8
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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前

    • 签到天数: 3299 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    9 E+ C  i7 l- g7 ?( w3 G3 H; y4 m, T4 [7 _4 i& v. y: R( x, [! D
    想想俺也是在物理系念到骂死它的
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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前

    • 签到天数: 3299 天

    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2022-1-4 03:54:59 | 只看该作者
    360度和720度时，那杯水分别通过Dirac Belt的两边（手臂的状态）
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    huma
  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44

    • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2022-1-4 04:03:07 | 只看该作者
    关键时刻，这文科生又跑了，扣分

    点评

    油墨: 5.0 油菜: 5.0
    嘉洲
    油墨: 5 油菜: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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    jellobean
  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前

    • 签到天数: 3349 天

    [LV.Master]无

    5#
    发表于 2022-1-4 04:25:51 | 只看该作者
    再教你一招，日记上一天再贴一回
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12

    • 签到天数: 1953 天

    [LV.Master]无

    6#
     楼主| 发表于 2022-1-4 05:34:18 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-4 04:25
    $ r3 m, O+ u1 p( c1 T* _再教你一招，日记上一天再贴一回
    * L4 V( ~& A: R5 _6 i
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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    jellobean
  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前

    • 签到天数: 3349 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2022-1-4 06:00:54 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2022-1-4 05:34' p# N6 P" ]! p6 k3 u7 q0 u" W
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    8 R7 _6 E& U0 h2 [% n) F
    没有，大家会鼓励你的

    点评

    油菜: 5.0
    嘉洲
    油菜: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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    tanis
  • TA的每日心情
    开心
    2023-4-1 00:01

    • 签到天数: 627 天

    [LV.9]渡劫
    8#
    发表于 2022-1-4 07:46:58 | 只看该作者
    两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

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    涨姿势: 5.0 油墨: 5.0
    油菜: 5.0 给力: 5.0
    ltpub
    油墨: 5 油菜: 5
      发表于 2022-1-5 18:13
    清凉山
    油墨: 5 油菜: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-4 14:25
    嘉洲
    涨姿势: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前

    • 签到天数: 3299 天

    [LV.Master]无

    9#
    发表于 2022-1-4 08:49:15 | 只看该作者
    tanis 发表于 2022-1-4 07:46
    7 T5 Q* b5 _" q6 H: n% K+ D* n两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    7 E  q6 s7 [0 h) p( W( p
    为毛觉得这也可能是祖师爷级别的大牛
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    旺旺的考拉熊
  • TA的每日心情
    奋斗
    前天 14:35

    • 签到天数: 617 天

    [LV.9]渡劫
    10#
    发表于 2022-1-4 09:10:27 | 只看该作者
    你这物理肯定是蓝翔技校学的，专会挖坑

    点评

    油墨: 5.0
    清凉山
    油墨: 5
    你是唯一一个没认清文科生真面目的  发表于 2022-1-4 14:27
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    雨楼
  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-1-3 00:51

    • 签到天数: 71 天

    [LV.6]出窍
    11#
    发表于 2022-1-4 11:14:08 | 只看该作者
    你看，文科生的科普文章写的就是生动活泼。. B6 Y" @4 l- X, H* r
    这下坐实了。

    点评

    油墨: 5.0 给力: 5.0
    ltpub
    油墨: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-5 18:18
    清凉山
    油墨: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-4 14:28
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    huma
  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44

    • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2022-1-4 12:30:50 | 只看该作者
    tanis 发表于 2022-1-4 07:461 X9 v( p$ {9 I$ G* d8 ~9 H3 t
    两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    - W2 [: Z# ~9 y( ^# A
    不光没公式，连图表都没有，别忘了。文科生不会列图表
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    法乎其上
  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44

    • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气
    13#
    发表于 2022-1-4 15:49:24 | 只看该作者
    木有公式，木有图表，会被人认定文科生的
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    清凉山
  • TA的每日心情
    慵懒
    19 小时前

    • 签到天数: 3082 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-1-5 00:37:11 | 只看该作者
    本帖最后由 清凉山 于 2022-1-5 00:38 编辑 9 W" `2 ]& X  o" g2 g  q
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    * U) P) [: ^' H3 ~2 o4 S3 e" c木有公式，木有图表，会被人认定文科生的

    # w3 \$ q% f! u, N% c  m0 O! }
    & i( X, D9 \8 u- D! }; a( b7 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* d6 G: F  G0 n( o; j

    1 u$ k. D, s  b% b@huma
    - W4 r& J; t3 O
    0 R% G* F3 {( c: g8 b, H2 u@tanis
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    indy
  • TA的每日心情
    衰
    2022-1-1 00:00

    • 签到天数: 793 天

    [LV.10]大乘
    15#
    发表于 2022-1-5 01:09:32 | 只看该作者
    清凉山 发表于 2022-1-4 11:37
    0 P: f4 ?2 c7 C$ k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, C1 T- g, m: K7 x1 m1 ^" i& K
    % W9 c* |2 \% m" B
    @huma
    2 |7 R  l8 ^6 ]$ X" k7 E
    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
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    阿忙
  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-8-28 01:10

    • 签到天数: 1748 天

    [LV.Master]无

    16#
    发表于 2022-1-5 01:11:19 | 只看该作者
    indy 发表于 2022-1-4 12:09
    ) o! d1 b2 Q9 p) n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

    ; ~7 E+ _. G/ p6 `7 w不疼
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12

    • 签到天数: 1953 天

    [LV.Master]无

    17#
     楼主| 发表于 2022-1-5 14:06:15 | 只看该作者
    阿忙 发表于 2022-1-5 01:112 u* S8 a. O# e6 l6 z1 q" [
    不疼
    # T0 f# o3 g: V$ I( P( C( {& a  m8 W
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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