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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
    16 小时前
  • 签到天数: 1615 天

    [LV.Master]无

     楼主| 发表于 2022-1-4 02:56:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 数值分析 于 2022-1-4 20:25 编辑
    & W7 g( h1 p7 Z- E; U) H# ?) i9 n# p0 H; k+ M1 Q
    大家好.
    " H/ d- N. U8 i$ s8 h
    ( U* [) H. C$ v# [; @! f/ o  ~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.
    7 a$ i: O' i( q7 k
    4 f" `# s6 u+ }0 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./ y9 x% v- V. K+ I! |6 T. U

    & ^+ v: Z7 Y0 O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.1 P/ N/ h8 c6 R
    1 d" H% t6 z0 P5 B
    闲话少叙,书归正传.$ Q# [; O6 |+ o5 j2 ?6 k4 \

    ' I% R6 Z) G, K9 D' ]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.% G5 X4 H, D, F
    1 {  X* N% U# F, C1 _1 e
    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.
    " d1 o5 R) _3 j6 E& [# t" z* e  B: o: o  ?
    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...)
    0 _: R  R( _- h/ V4 k0 U. U  y- h( n% C7 [
    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.
    3 ~- f6 t& b( x, l3 p3 [9 i# A* h$ x5 O8 j
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg- m- ~2 e! E) Y4 Z6 i. z, {1 d
    ; L. a8 B' y1 s  _1 u5 a
    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.
    5 h, @7 p; e! R1 D9 j/ s& t$ X' _& l7 K; e9 @+ ]8 T/ }- l
    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, T7 Z( u( L& A" `. ^" j/ ~
    * M; O2 |* R' B) b3 y0 J0 J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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  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前
  • 签到天数: 2743 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 显示全部楼层
    Dirac BELT
    * U2 R: C* k: E4 P. ]+ J9 w/ P! G9 q2 _( o) _
    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
    15 小时前
  • 签到天数: 2743 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 03:54:59 | 显示全部楼层
    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
    2024-3-20 11:55
  • 签到天数: 2152 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 04:03:07 | 显示全部楼层
    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
    郁闷
    16 小时前
  • 签到天数: 2841 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 04:25:51 | 显示全部楼层
    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
    16 小时前
  • 签到天数: 1615 天

    [LV.Master]无

     楼主| 发表于 2022-1-4 05:34:18 | 显示全部楼层
    jellobean 发表于 2022-1-4 04:25  @& r2 w! J3 o9 A# W
    再教你一招,日记上一天再贴一回
    0 c7 F, Z: T" a+ r$ ^! [1 w
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    郁闷
    16 小时前
  • 签到天数: 2841 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 06:00:54 | 显示全部楼层
    数值分析 发表于 2022-1-4 05:34
    2 Y# w* U1 m) d  c这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    : O. M, \( a: u5 |0 L" A9 u8 ?
    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

    发表于 2022-1-4 07:46:58 | 显示全部楼层
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

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    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
    15 小时前
  • 签到天数: 2743 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 08:49:15 | 显示全部楼层
    tanis 发表于 2022-1-4 07:46
    % a4 ]: s' j  j9 G8 W$ [2 N' R两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    9 U% `- ]$ a& ?, w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
    前天 00:45
  • 签到天数: 529 天

    [LV.9]渡劫

    发表于 2022-1-4 09:10:27 | 显示全部楼层
    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

    发表于 2022-1-4 11:14:08 | 显示全部楼层
    你看,文科生的科普文章写的就是生动活泼。
    & ~* d; W8 p. Q4 q: L这下坐实了。

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    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
    2024-3-20 11:55
  • 签到天数: 2152 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-4 12:30:50 | 显示全部楼层
    tanis 发表于 2022-1-4 07:46
    # O* I  e. s" t. K3 T: s两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    5 r. v! W/ k8 `6 F3 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

    发表于 2022-1-4 15:49:24 | 显示全部楼层
    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
    15 小时前
  • 签到天数: 2554 天

    [LV.Master]无

    发表于 2022-1-5 00:37:11 | 显示全部楼层
    本帖最后由 清凉山 于 2022-1-5 00:38 编辑 5 D  w" v0 e" }) B. k- W
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49. _( a0 S6 T' e5 O
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    - y, m0 d& C! R/ ]/ K! i" R& s; w' {) s  Z7 D
    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) ^8 {" [- |( J4 t
    ( p5 f4 ], [9 A: j2 g4 ^
    @huma, t) D' H# ]7 S2 C* P
    4 V3 X( h1 A2 x/ ?$ u$ @6 J  @! B
    @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

    发表于 2022-1-5 01:09:32 | 显示全部楼层
    清凉山 发表于 2022-1-4 11:371 F' \8 X2 U9 Y+ l
    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 q! Y& G) S6 c0 M/ o
    + M7 r! c- o; A' e! d7 Z: \; l@huma
    + Q! K2 d- N7 M1 i7 `6 L  K
    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

    发表于 2022-1-5 01:11:19 | 显示全部楼层
    indy 发表于 2022-1-4 12:09$ Q9 \! y; `& q- o% }
    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

    * `: F) ^! q4 g9 {不疼
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  • TA的每日心情
    开心
    16 小时前
  • 签到天数: 1615 天

    [LV.Master]无

     楼主| 发表于 2022-1-5 14:06:15 | 显示全部楼层
    阿忙 发表于 2022-1-5 01:11+ b% F3 A$ z& N/ e% s; R! O; E/ l
    不疼
    ; a# W* E5 M+ @
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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