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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
    2025-9-27 03:14
  • 签到天数: 1943 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
    8 ~" f2 E3 ]) E+ Z
    $ t( v+ U4 [5 y4 W4 ^1 l大家好.
    2 ]# o8 w  q; U2 ~" h
    $ B& C9 P" e8 G/ U; P+ P7 h9 Q" e8 g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.4 A2 C/ g: l( e

    / M7 [4 C5 Q. \+ I: 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.
    9 {% G% p  }# a, j* x% h! a. p  v+ x7 q0 i1 a5 Q
    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.
    3 D& o& D% a1 g9 [  p. I5 a! S; l, R
    2 V0 W! J. |% E. P+ e6 P" M闲话少叙,书归正传.
    3 Q% ?4 _! b+ r& p9 f
    ! |7 G- g- D0 E. O! n: x, [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.
    ( S. ?, G# y/ d! [: G+ W+ N
    ( I2 B& i4 \! [) x+ j- H% |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.
    7 |+ c$ j5 Q/ ]6 g5 O" U5 N" }1 r) L( |
    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...)
    % ]9 o$ n: n; ~" L4 Q
    ! G& U4 z( z, @3 B/ O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.. [# J" C  Y, s- K: D

    ' W6 O) k. _" L  c/ r$ T  Xhttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    4 k, R9 w* j/ c& B# }9 }& m3 Q
    . ]$ D; z7 H. Y3 a3 T6 a+ R0 o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.
    ! c+ x" d, ~6 k
    3 q6 \* ]* L4 e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...)
    4 J3 K) K- Q/ j& g0 Q" j' H: V% E6 q
    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 00:38
  • 签到天数: 3249 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT/ T& u! F  w1 i# Y

    5 U3 I2 {7 `9 B0 O" w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 00:38
  • 签到天数: 3249 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
    慵懒
    2025-9-18 00:38
  • 签到天数: 3331 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
    2025-9-27 03:14
  • 签到天数: 1943 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
    . v  `) {0 K+ f0 f& |. x4 ~6 L再教你一招,日记上一天再贴一回
    , {5 p+ s. x% a
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2025-9-18 00:38
  • 签到天数: 3331 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$ s/ F4 @# W! ^! G3 R! _& ~8 O5 Z5 H
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    , V" B, L, X/ u4 e+ L5 P
    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 00:38
  • 签到天数: 3249 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
    ! j* a# H3 a- k4 m9 D8 I3 x$ K" c两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    1 |$ R- Y( C9 a2 _% L
    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
    慵懒
    2025-9-27 01:49
  • 签到天数: 607 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。
    - [8 R3 Z1 T9 s, M3 K' q; ?- ~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
    5 C! S* x3 Q0 ?+ m" u: ^7 M两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    ) h+ {' j- R1 S4 v, {& R# j
    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
    25 分钟前
  • 签到天数: 3032 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
    % h# n% q3 u' w2 P
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:495 ?) ?" ?* L2 C; Y/ X3 T( |
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    ) m1 W) X% v& f/ v6 }$ I: C0 z$ b
    1 L) p$ t! @- C; F/ V3 f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
    ; p: P: P, j/ P/ K
    $ Q- b, i3 i; k" |@huma
    3 P5 ^: T( S, y$ U! m; W/ r* }* D, s- _* ~2 ^' D9 w8 n8 u" `
    @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; t) _9 o4 G0 c% @) [
    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 o0 ^0 Q+ x) P& m/ J: n
    6 {3 {4 R: ~* P5 {/ J3 Y- M* x: D
    @huma
      M$ R% h+ ~4 h' @9 p
    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
    6 A/ D9 h5 t  y; d: n0 x, _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
    5 D+ y+ }7 M, k4 {3 s. L
    不疼
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-9-27 03:14
  • 签到天数: 1943 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* f  ?9 ]) ]& t
    不疼
    0 Q& L' \( y2 P7 n* G. V3 v+ w
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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