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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

    前天 23:17
  • 签到天数: 1935 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
    : `. F$ k6 f3 T: i  s7 T0 S, k5 t
    1 @2 m2 y! D1 N. s1 Z: l  r' ?" f7 O大家好.
    # O6 L" N9 V9 w
    , s% t" s! J! d# v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.! b# p! {& s# l0 I3 l

    ( T! ]' g; t6 D; _& E3 ?8 f" x8 ?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 f: k8 K; D- H  c0 \4 u: ?) o2 r% M/ @; k
    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.' ^9 l0 j1 R7 z: i; r' X

    6 ~  e3 j+ M( C7 c0 u% q5 `闲话少叙,书归正传.
      r0 V7 h( G  ~. v. ^* S
    , q2 u: p  J: ?5 h$ v7 l6 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.' H. B7 y$ b- V* S; g, \
    + \5 N$ {+ R0 i( R0 q: u4 b2 `
    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. 1 K: K5 |$ Y9 Q$ S/ Q! R

    ) w3 F! x- C! b  r0 N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...). W& _! l( `( G4 y9 `8 V

    ' V- Q9 y6 x9 ?( |0 o% y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.: j7 E9 s: ^, u4 A7 \4 B* T! X

    8 L: f+ o6 M# O; ~https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg, o- l* h6 }7 y6 ~6 x

    7 w; J, V3 D) W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.
    ! p4 U" d- \; B; ~% _' v6 ^! U
    * Z; A6 n& m, G* Z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...)
    / b# @7 q# H2 U7 C6 g) G' v; L" a: U/ r( Q8 g% X
    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
    昨天 03:25
  • 签到天数: 3187 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT+ k% y$ B& y, ~; `, o8 c% K

    8 r) B/ w& O2 }% l  b* z% {/ p! Q9 k' f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
    昨天 03:25
  • 签到天数: 3187 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

    点评

    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
    5 小时前
  • 签到天数: 3283 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

    前天 23:17
  • 签到天数: 1935 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
    " k+ X9 f+ q1 f- G  i再教你一招,日记上一天再贴一回
    ' O* h- u% d/ s. \) `# Q* x
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    开心
    5 小时前
  • 签到天数: 3283 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) T' i# {4 y0 P" s% D7 c) Q+ b. o
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    ) ?+ \! T9 B4 x$ t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
    昨天 03:25
  • 签到天数: 3187 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
    ; }4 B% o8 y8 ~两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    % e( `" p8 r, A4 {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。+ M3 Q- S1 B: {# G  V% g
    这下坐实了。

    点评

    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 07:467 I9 k: a7 g# a" x1 p) {
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    ! B' i: _# i  e# m! B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
    4 小时前
  • 签到天数: 2969 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 6 m. R# M) r. [/ D( m& f
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49" c( u+ y1 ^% K! k
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的
    - h! l3 L+ z  T% T. z3 M& F

    ; X2 d* N: ^- `) W, m- 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3 }, }/ q2 ~% |5 U
    ' z% X( d8 r4 Q  I
    @huma
    / g2 M& B7 f% I+ Q
    $ d- c( o1 R' M@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 11:377 ~) n7 w* h. Q) l% v6 l
    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  Y6 ^  U, n, a: f1 _
    , {/ [: N5 N6 j1 _# t: ^
    @huma

    8 p! c% q9 c2 g5 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
    5 E/ w. A/ u" ?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 a. x) G0 T, G' H9 w0 Z7 r4 S不疼
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  • TA的每日心情

    前天 23:17
  • 签到天数: 1935 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/ k" R+ d6 I4 H) d" J. e4 M
    不疼

    : P  X" h3 p: @鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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