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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
    2025-10-27 04:12

    • 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 ; i  J/ U1 Z3 a

    7 ^, P: e. K5 R+ W3 L大家好.% Q3 _2 F. `( P( H3 F) A$ \
    & ]9 A7 v) i4 G# _3 D, B
    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 o) E/ x  R# H3 S( o  T$ J& \
    ( o% z8 B/ s2 {# M- }
    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.  G5 d# h7 y! |( j# K

    6 g* P5 u% K) y7 o* T4 Y! P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.% F; V8 ^2 `0 N

    ' l. {! r/ d& e' n7 q7 Q闲话少叙,书归正传.& I5 G7 O' T8 ~6 D
    : w# U3 y0 U* i0 q, Y" L3 P% r
    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.
      l+ f' C0 V) E5 a/ @" W0 H& G
    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.
    - t% i0 n' u+ L( h1 j1 s, Y1 V8 w! w# A6 Y" Y1 h# d1 p
    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...)
    - ]  l- x1 E1 ?, a! N4 y
    , }3 u0 O8 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.
    : j) @, t. X4 y" ~
    * P4 i: J5 T& G/ `! ~0 U' d3 jhttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    1 y2 M5 l5 q8 g, j% ~8 U
    , {2 A0 i% c3 ~! @9 P* B8 v3 W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.
    1 m2 l5 H" B) K7 I8 n# S
    ) _. X. g  t+ 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...)
    9 Z- U7 l/ T( I
    1 `/ R3 K0 O' [. s0 b$ w, [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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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前

    • 签到天数: 3278 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT5 r( ~. u  d% [" @# G7 N. }
    & A( z; J" ~, x1 y4 |
    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
    13 小时前

    • 签到天数: 3278 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
    开心
    昨天 01:11

    • 签到天数: 3335 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
    2025-10-27 04:12

    • 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 04:252 Y+ u. W; W, @0 y5 {3 n
    再教你一招，日记上一天再贴一回

    " ]- b8 L" V8 @# W( t: @这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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    jellobean
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:11

    • 签到天数: 3335 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
    9 Y" \- L6 K0 L* N( ?+ {这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    ! ?) s) `" P( O* _' L1 f: }4 V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
    13 小时前

    • 签到天数: 3278 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! @# b" }7 V# i+ C5 t: K
    两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    , i1 }- O5 W6 d/ n) h; B& |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
    5 天前

    • 签到天数: 613 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。0 E0 U7 T1 @5 P; l, R* d
    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 07:46
    4 V2 j0 W" h2 f$ |* L0 o7 C两篇全是文字，没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
      Y5 C7 z0 Q& }, l/ q
    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
    奋斗
    13 小时前

    • 签到天数: 3061 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 2 j! [; J0 ~0 }7 J: F2 D. {/ g
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    ' }* n9 {$ X  O7 w! ~! j木有公式，木有图表，会被人认定文科生的
    # y* Z' \) b9 L5 r1 b- L, g' ~$ X
    ( A, ^4 K2 a" K3 P
    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
    * L2 r1 Y: j8 I( b8 [* R
    $ M, F/ Y: \9 s2 E8 O# v( K* I@huma
    ) D& e6 S/ I& Y: z
    ! J5 l: y: A+ m- \* D' Q* z@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 11:37
      l9 O; U/ y; w, h; `' w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
    $ V: s- C5 K9 O5 O" X
    2 G  j6 o0 J, z5 F' \+ i@huma
    1 I  t' e+ ?4 }  W) I0 q
    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
    * R; h( \( h! S" t8 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

    / E- H* y8 e8 |. B不疼
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12

    • 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
    ; A) j( y2 k/ E' w; Z! ^! \不疼
    " r0 Y: ~% s. X" V: W5 ]
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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