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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
    衰
    2025-7-28 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 * o6 I0 P# \: l
    7 f9 @. ~* [9 K4 ^- v; U+ i' w
    大家好.+ {/ P) [# f% u* M

    9 ^0 y" D% p" N1 U$ S6 i7 B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.
    ( h  g+ ?; F4 g1 }" {; ^$ I- w2 @: `' m5 ^) m- E2 ]* E) S0 B$ u! 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.' `* X6 m: T5 ]8 N' z) E/ p7 i
    2 n, P' i; G- [" @  B3 Z; W2 P
    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 A$ @, t- G) }2 H6 |/ X4 ~, j: }3 q8 e8 ?" N$ m8 q
    闲话少叙,书归正传.0 U6 x# s+ I" g& k  n$ n

    6 ^) z( d3 L8 h7 u7 P3 V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.
    ( n9 s0 O: B% ?9 e8 Y8 |
    0 M# M  Y* n) W) R5 z5 `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.
    3 G1 n9 I. K1 b, K1 V9 `, \( S) I, r* u6 J6 k- u
    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...)
    * E" y# d& T0 u- E( C9 k* x8 l& Q# d! I. p# P9 U! 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.
    8 t; z: W: n: j; C& ~, m, j- D' Z% z! `& ^( T, F/ I! Y5 J! ?
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg8 n; p% N' ^: T8 {8 Y1 H- u- D

    4 n" [- s# N6 y* P& s" f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.
    * r0 Q4 j4 Z  D, z# M
    6 \! d  [6 F  C) ~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...)
    8 U) Z$ a; {* K2 ]4 w& F( a" g1 U
    1 f; S/ u/ |8 q, s! Z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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    清凉山 + 8
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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前

    • 签到天数: 3201 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT8 q- I3 g( x; V
    9 l0 V4 j" }; `/ R: [4 C' m
    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
    4 小时前

    • 签到天数: 3201 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
    慵懒
    4 小时前

    • 签到天数: 3297 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
    衰
    2025-7-28 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
      W9 e, b1 P% U) m% Z再教你一招，日记上一天再贴一回
    7 D8 i. f6 }3 g* a5 ]
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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    jellobean
  • TA的每日心情
    慵懒
    4 小时前

    • 签到天数: 3297 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( b( a4 n% |% o; w; ?; A5 H
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    " f' w0 E" [- N8 g. Y& n+ J8 L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

    点评

    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
    4 小时前

    • 签到天数: 3201 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
    2 n7 H9 O! v: Y- i' X两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    3 a. a$ P# S# B( i
    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
    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

    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。
    3 g- h* |3 W4 e" L% Q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 07:46
    : y6 _) B: d9 U& U4 y, Q2 H两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    ) y- s5 P' K9 ^1 K6 N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
    衰
    4 小时前

    • 签到天数: 2983 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 ) M# i+ Y" B8 N; t
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49! [& Z8 s+ ^* |3 Q8 P' ?
    木有公式，木有图表，会被人认定文科生的

    " N  t% t9 K3 P* T3 _5 ^
    9 \7 u8 x( U9 Q& w1 Q' q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
      N  B4 M" L, Y5 H& a
    . Q! s, x" K; c1 p5 z@huma
    ! k8 d8 G- o4 k9 b" d
    . |& [7 l- c5 k@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. t4 B: Y& K( [* {9 N4 R) w  X; 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
    1 \) C! j5 V$ I$ R6 l- \! a
    ! y* p* D' B% @$ I9 ?9 V5 b8 U4 z, Y@huma

    : d4 N9 q. y7 W, D* 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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    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
    6 m& Q8 y, ?1 _( z9 ?2 B6 ^& F* 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

    % z6 o% T; ?5 T# q% z不疼
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    数值分析
  • TA的每日心情
    衰
    2025-7-28 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
    9 W6 N! e% T5 d$ H不疼
    ' X+ ^+ }' k$ A+ F
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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