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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
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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
    9 p4 s+ r0 P  Q: I# w: _! Q$ e( }
    & o7 |! J3 ^! v  e/ p8 @6 d5 P; T大家好.6 h7 _6 k' ?* r4 X# |6 K
    0 q* E' I7 q$ |( S$ y
    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.
    6 z8 O7 q6 [8 K5 d3 U& @. n+ H
    , J1 D0 K" I2 e' I: r8 K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.  t0 y* I' E1 m( w6 s% _7 ~
    9 o- [  W  b' ?2 u8 s
    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.) B5 H; r7 B- L6 T( n
    - b8 n" _% [# Z9 \0 e$ U% x
    闲话少叙,书归正传.
    * G4 _* s$ E! L0 h2 l
    + m  Y/ A  A# t( k- l0 @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.0 l" M' d( D; A- v2 G8 Q  D

    ; I& P1 W& v- a6 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. + N4 y, q! p* G% q" B6 _+ |+ \# O
    7 |4 ^7 D8 \0 d" D- y( Q0 [
    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...)
    , z! ~! w* M4 F* ~7 g1 ~$ l: H" u" o  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.2 Z! I% B9 l  i6 M: K; }2 \. P
    : [, Y7 w! ?  {1 Y9 B
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    - K  i1 g+ d( u4 H) z* k
    & g6 A% U  N9 V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.
    * w0 A' G4 h2 E8 N" Y' w2 T# N8 {( K& t. y9 Y2 I  Z' J
    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...)/ k, [# W0 r# _6 M
    6 a" V7 \9 ~) c- y4 k
    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
    18 小时前

    • 签到天数: 3479 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT4 ?, H) }" w2 r. }! Y( |
    2 v! A' g5 k' r+ Y3 B2 `
    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
    18 小时前

    • 签到天数: 3479 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
    18 小时前

    • 签到天数: 3495 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
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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 04:258 U$ a  @7 e" d2 p0 C2 a
    再教你一招，日记上一天再贴一回

    - c  O3 S" p. p/ A这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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    jellobean
  • TA的每日心情
    慵懒
    18 小时前

    • 签到天数: 3495 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
    0 r! d4 l2 }3 p4 z1 ]# T. E: B7 _8 p这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    3 ^  k5 O9 @" G5 n% S3 M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
    18 小时前

    • 签到天数: 3479 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
    8 a$ A1 }1 `  N3 E4 {两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    : b* g4 S1 C: v3 @6 ]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
    16 小时前

    • 签到天数: 645 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。
    ! C; \( T  d. }: c4 f+ w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 07:468 _" a+ ^  t3 G& F( w
    两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    " \6 `3 S8 Y7 H/ x6 j1 ?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
    擦汗
    2026-5-22 00:31

    • 签到天数: 3252 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 # z' ?. |' G# a3 x, ?. {6 ^
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    " ]  }( ~  F3 X4 |5 O3 F木有公式，木有图表，会被人认定文科生的
    ' k$ k+ @- h. l+ I

    ' V6 t1 F* J+ j. N/ Y# a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 C$ i# O3 f, [! I. T' J" X) S6 O
    ( C% m9 ~+ ^0 ]% ~( _1 V@huma1 _; A1 J. a" y" _! P2 l

    : \/ n3 U! Q. \* W@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 11:372 o/ Y/ k' [! C( t, e
    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2 ]+ C* J# c! |* e$ w
    " R! j) ~  {3 a+ P. p
    @huma
    . l+ _, W3 y$ {" F. L
    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' Y4 ^# w( D/ \$ e
    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

    / x+ T- |& y) ]4 Q* w不疼
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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 01:119 j" W5 ~' Y+ e- h9 k7 @# {
    不疼
    + q7 q& T9 [5 H
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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