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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
    开心
    3 天前
  • 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
    ; X! Y0 h, x+ s1 Y$ w  C' R! ]
    % z* `* V; G2 @2 A8 B大家好.
    - I; X" K# l( Y" C* d- i( C4 i9 t% ^! a+ @8 c
    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.
    1 k( N1 ^, _! n5 L' w- U/ g
    % D, s% o; d/ ?2 Q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.
    1 p1 \4 W' q0 a$ ], m  \) @" @
    ) m! `8 l$ x8 M8 U# C1 e9 y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.
    # t' @0 r. H2 {4 u
    8 y, S/ X& h' F2 S0 V1 ~# ^' L闲话少叙,书归正传.. h" s5 [# g) r
    0 |* |- l! I; \9 }* K
    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.
    , C3 K2 T& w" S: q6 g/ l; S- V) c
    ) `" S) X1 o4 W' t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. 4 n  a- T% n- U+ t

    , v4 u' J" B( }" S) U8 E1 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...)- h' ^- I- [8 s

    ) l1 M- i! E  j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.
    " ]  M) }/ L& J3 k1 U% z& w' K2 \/ }! i8 O
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    0 ~8 i* q+ P% f4 v' i' v' J; _9 |) c0 ]# l3 ?! r3 |
    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.
    - a$ r3 v' n" H  p6 z3 {3 a3 g6 p* @* x# U4 O3 S: J1 i- 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...)
    - \* J, d. j8 }4 F$ K) z; `- J
    ( e$ K1 I* b- U$ X+ Q) e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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  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前
  • 签到天数: 3272 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    9 }) s) W, g- Z6 U- k) s% F; ]# ]$ n/ t7 j8 A  |
    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
    3 小时前
  • 签到天数: 3272 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
    1 小时前
  • 签到天数: 3332 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
    开心
    3 天前
  • 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 04:257 i  l! L- W4 p$ ?) W7 I
    再教你一招,日记上一天再贴一回

    3 @4 ?) Y* W' t) M3 W. R8 P0 Z这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前
  • 签到天数: 3332 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 05:345 d3 m" W2 G. C  h7 _
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    " j7 `* m0 N2 F  C. i* e, D没有,大家会鼓励你的

    点评

    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

    点评

    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
    3 小时前
  • 签到天数: 3272 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 07:462 F$ u+ P( P, X
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    , x# ~& L5 N: k; N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
    昨天 10:05
  • 签到天数: 612 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
    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 [. F, J8 t* J& y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 07:46
    0 i& i2 R2 n$ D" f+ d' N' c; K: V+ B两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    ( J/ w8 J/ R5 \' ?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
    5 小时前
  • 签到天数: 3055 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
    . h4 I8 A% Q- D
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49+ ~: S8 V* [- B" ?" a- j
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的
    - W. H+ \. x' |* }; S; z
    0 u+ S1 k5 U% H6 g9 j# y0 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! J. T' |* e& w( b
    9 N- V1 m& e- e/ B9 Z# v* m  C' l
    @huma9 ?' T1 `% q0 P! x4 g

    ! V8 F: l( ~# I  C7 [! f@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
    5 o2 n( b7 q8 G: Z2 X' I* R, U) j2 H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
    6 Y, i$ g9 W" [; L# `. i; _' F* o& i% y1 l) T4 Y* M
    @huma

    + J) k  G* ^/ a8 ]4 G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
    8 |  N! J+ P3 h1 G: {6 J6 I1 ^3 D6 C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

    : q7 W4 N, u  o不疼
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  • TA的每日心情
    开心
    3 天前
  • 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 01:11
    7 W5 K9 J& _3 F/ e/ J$ ^. U不疼
    $ a2 U; E4 @! g/ O
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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