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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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  • TA的每日心情

    5 天前
  • 签到天数: 1934 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 $ O6 x6 Q6 p8 P, {

    - d- V- s7 R# x  y# V7 C大家好.
    ) z0 W  R) O9 R0 h$ L* U* c: `) z! \& M4 E0 Z
    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.
    # Z8 M9 e$ D2 ^  Y* r- k) U) n7 M  W  x
    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.% v! h  u( U, ^/ T# n

    7 a& ]- G$ R2 t7 j. Z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.7 |- L5 ?6 }/ D7 m( X0 W( z6 D

    0 \5 p5 N7 r  ^% w6 D闲话少叙,书归正传.  M) a9 @9 I& T1 j- p/ O: A5 ~
    ! O: ], M) e( L+ `2 b" x( S; B
    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.
    ( ~0 x# Y$ j9 {* y8 ^3 C: C+ a1 @- R: d, }% [
    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. " ?0 n# H8 m) k+ s# d+ i# Z  q1 c) d

    , Y8 w7 ]9 a2 \& [* @+ z: J; O/ K* E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...)0 S9 U2 {4 I3 U

    & ]/ |7 J% ~+ o8 q- h7 e1 X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.1 T) e5 a) a# A; l5 x5 r

    * u: `8 K! L& F# E. h. Ehttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    4 D* o. Q" G; b3 l$ v
    8 s7 d. K0 x8 t9 ~$ W: H% c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.* o6 {/ ?1 U: H0 i3 k- y

    ) T: g) G$ Y  b$ J( E/ J2 m" J5 i* a. n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...)" }  A' G# r8 W& w$ r- c7 ], [, T- O
    2 _  F5 [( r8 S% N) ~. h: x1 ]7 R
    更新了:号外2.5 http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=154184&page=1&extra=#pid1327993

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  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前
  • 签到天数: 3182 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT. F1 \3 F% ?' C  f" F( U# |

    8 o2 _9 T4 w& n8 ^. h* I想想俺也是在物理系念到骂死它的
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  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前
  • 签到天数: 3182 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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  • 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

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    油墨: 5.0 油菜: 5.0
    油墨: 5 油菜: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前
  • 签到天数: 3276 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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  • TA的每日心情

    5 天前
  • 签到天数: 1934 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- B; i$ l: M3 p7 H* e+ L) W
    再教你一招,日记上一天再贴一回

    . y& V3 T: a, O4 V! M6 |* C/ E这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前
  • 签到天数: 3276 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
    9 N* i$ |3 e# ^- M. w* w这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    ) l( {" }' E' _, y4 V没有,大家会鼓励你的

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    油菜: 5.0
    油菜: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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  • 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
    油墨: 5 油菜: 5
      发表于 2022-1-5 18:13
    油墨: 5 油菜: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-4 14:25
    涨姿势: 5
      发表于 2022-1-4 10:20
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  • TA的每日心情
    开心
    19 小时前
  • 签到天数: 3182 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
    ! J8 V- ~- d# A- u; q两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    ! r! m* k# r" m7 q3 D为毛觉得这也可能是祖师爷级别的大牛
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-7-9 10:55
  • 签到天数: 604 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

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    油墨: 5.0
    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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  • 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。6 {! ]8 {4 _( d1 Y% J5 D8 {
    这下坐实了。

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    油墨: 5.0 给力: 5.0
    油墨: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-5 18:18
    油墨: 5 给力: 5
      发表于 2022-1-4 14:28
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  • 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 07:46
    6 o0 z. ?! ^3 {8 [6 ]6 O, J两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    0 J  b' k/ i! Z: L% V3 \) g2 g- p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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  • 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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  • TA的每日心情
    擦汗
    2025-6-20 00:32
  • 签到天数: 2968 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
    5 D5 U: z2 M& t
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    ( h! L# g7 Q$ g  d6 y1 E木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    . c) k; L' C: f% p
    3 v7 j" c. [. W' g. Z8 Q  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1 y4 a) w' M  z6 J

    " ~' |( C6 z5 C( J; f7 d8 k& @@huma- e3 |9 \4 G3 n! c- q
    + A. |/ q# {; [! E1 k4 J' q/ W4 Q
    @tanis
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  • TA的每日心情

    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' `# X" d( `; ]# r5 ?
    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
    ; G- u# |7 m, j( P% Z& q! Y
    & d; h/ k$ [# G: d' B) K7 b$ v@huma
    5 u1 |9 k8 b- E+ c. 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
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  • 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
    4 t! n% M. V/ L, V$ ]5 K; K8 p( c+ m/ k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
    3 N; K: ?8 u! N4 d
    不疼
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  • TA的每日心情

    5 天前
  • 签到天数: 1934 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 01:11, u5 P+ F: K2 ]+ ^, ]
    不疼

    # V  W: S, ~0 W% W+ p鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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