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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

    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 3 J$ W2 |0 x" }; l! r$ D
    5 ?" y7 W1 J) p: `5 o. f
    大家好.
    / k% T9 }4 @& y! M2 Y" w# D9 h/ B2 z7 N! c( x# F8 L/ v7 t/ a! h
    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 h5 d3 F) @7 v3 z  K- q9 z' |
    8 S1 s" ~* D* ]# ^+ c( j9 X, E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 K9 p+ @. W, O! ~. j& G
    # x' V! R* ~7 ~/ x+ Q) S8 `( 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.
    & v/ j: ]4 g4 ]) _( {7 t6 y+ b% A0 ^- z' L( W4 D; {
    闲话少叙,书归正传., P" I- C5 s4 v! q' ~1 I) A) {6 Y

    8 N5 A% _7 W. I; q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.
    6 [; W0 ]; l- L! q/ @. [7 q8 a  N8 |1 }. @) i8 o% ~6 e7 k5 X0 z
    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.
    % s4 G! i, X. P% w1 _4 X4 }. M* L. w, Q$ i- C& _
    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...)1 z( N- E2 Q1 s! h' [# `2 v1 V; {

    ; m5 A% v% l  C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.
      D3 i) ~! N0 ~1 j( J
    8 [- x3 n- I( G% xhttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    $ @# A4 R" M8 E: e, n: V, m2 ]5 }- K3 S" T9 {9 {! l
    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.
    6 d; ^* }2 V, x, c# w
    * F5 A% M- E6 x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...)
    7 _' _& a5 U3 S
    ; |7 }; ~8 k) {6 p- F, K/ E3 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
    22 小时前
  • 签到天数: 3207 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    9 @8 S* x; h9 q7 X" r" w3 F0 k) m$ s) D! Y  ?- E) q' 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
    22 小时前
  • 签到天数: 3207 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
    慵懒
    22 小时前
  • 签到天数: 3304 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

    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
    - W8 O9 S5 W6 R. C. y4 M1 s$ H, s2 D再教你一招,日记上一天再贴一回

    : g( @5 K. L9 B+ v& Z7 v这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    22 小时前
  • 签到天数: 3304 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 05:342 u3 {. Y9 o6 o
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    5 G1 ]& ?$ d+ a1 P% z* y' e9 r
    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
    22 小时前
  • 签到天数: 3207 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 t# W; y3 I' o3 i' @. O
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    2 F3 X2 f4 @" R7 U/ ~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。( Y+ ~; Y+ p0 d& s
    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
    ' h* X2 p3 d. J% o两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    * F- B$ u, N' n6 y; 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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  • 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
    奋斗
    21 小时前
  • 签到天数: 2989 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
    # C# w" f# `: x$ t) I. C7 C: `. E
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:492 L0 {% g, n( H" b. I' h" M
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的
    ) l0 j3 H5 V& q
    . q4 R6 C: e3 S3 s1 }$ O
    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
    5 }) I2 w1 V) p8 [6 E
    / L+ w. M* ~6 ]0 X4 r% c@huma
    - l* {7 l% W8 L1 P
    ; j! Y( H+ V; m$ ~! ~% D@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+ J- P+ T  B! A/ [  q* S9 n
    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" P0 I) X0 C5 y; I8 `
    ; Z! y9 t7 r5 a- P5 c' E4 _5 Q
    @huma

    / q; O; U0 C+ e' H$ Y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 12:090 G6 H) O1 O/ B# w( m" N
    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
    ' q5 Z0 F" c# d
    不疼
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  • TA的每日心情

    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
    5 l1 I% C6 V" N+ U) ^4 M  d! W不疼

    $ Y+ W4 r0 B+ D% V% t鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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