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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

    5 小时前
  • 签到天数: 1898 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
    ; g+ `% X5 G+ o3 x/ ~* v8 F! D6 w  h% n& |8 M& w1 ~$ @6 ~6 v2 b
    大家好.
    $ \) R# L% u9 H# p6 g  x
    % J! e$ i. ~& @2 Y7 l  }" X! r3 Z- v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.
    / `* o" j7 w! q  U! Q# }. n0 U2 [/ U9 K' W
    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.
    / l! D4 J+ K5 f' N' O4 B. w: `7 Z+ {0 [/ F: y  v
    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.
    % W% `. t2 T- R2 m* L2 m
    1 }, Q+ M4 a+ p0 `闲话少叙,书归正传.+ z" E( h) g, u7 K6 v6 x- ?
    1 G+ Q" s& l& c1 Y6 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.2 f: V% e+ s/ w9 ^6 k& o

    1 E% H  g; [5 r8 N! v) S2 N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. 4 H# E9 a! ]$ b% u$ n
    ' m: H0 U7 K5 Q0 c: 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...)8 V9 Y; S1 ~' y1 G: r+ f

    7 I) Q$ R; [7 d7 F) y. W5 E: p) w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 y6 }2 Y% E0 V) h- ~6 x" K: l' T8 _

    $ V- F' @: H( g! V- ^https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg4 N: X1 d3 N8 j: v5 d& \7 y

      P' r0 A+ I8 {. @. X: n% s( H: P/ i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.2 ^* Z1 H# |  \
    ( E2 w' U! P% B5 f/ ]
    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...)
    : z3 z: t+ j. F' W. B# B# D7 g
    5 ~/ N8 l3 v2 t+ _5 }0 `* M更新了:号外2.5 http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=154184&page=1&extra=#pid1327993

    评分

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    清凉山 + 8
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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 3135 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT/ l2 O9 P4 E  L# o, J. t5 k

    $ U, D8 w7 o0 c( z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
    6 小时前
  • 签到天数: 3135 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
    6 小时前
  • 签到天数: 3222 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

    5 小时前
  • 签到天数: 1898 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
    ) }  U) [: g* W3 \再教你一招,日记上一天再贴一回

    * \; g. A+ g: v这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    6 小时前
  • 签到天数: 3222 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 05:345 `1 s4 X& I6 E$ l$ b9 H! y/ Q
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    1 I) q$ S6 x, G
    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

    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
    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
    6 小时前
  • 签到天数: 3135 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
      q) b1 @8 T: [  ]3 Y7 X9 a2 ]两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    * ]( i: s1 W  |6 ~; K' G
    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
    2025-3-29 10:18
  • 签到天数: 602 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
    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。
    ( c! A# O1 R( A* n: i& b! x! X  ?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' Y# X9 w  d8 T. @9 L3 S
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    , Y  G  g! l/ L& r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
    5 小时前
  • 签到天数: 2947 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
    # v  p7 K- Q0 o
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49# B5 a7 ]) v" A, T9 T+ p
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    - R2 _" c% w/ F' h/ c4 I' f5 ?" h- u2 m6 w5 t7 p* s
    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% Q+ [. a$ _" A& z) t7 L
    & ~  ]$ b7 |5 J, Q
    @huma* |/ Q* K& [9 Z
    + A6 J3 e% u: T7 Y
    @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) b8 e4 G, ~- ^) ?0 K
    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; C( W3 p8 V5 U  i; m0 I- x

    9 i9 x" m6 E; E, M@huma

    , D) h. i6 I* z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
      I0 E; _: _0 n0 W2 B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

    / f9 F  T# F% I% q; {不疼
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  • TA的每日心情

    5 小时前
  • 签到天数: 1898 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 01:111 w$ {! H& E" Z/ u$ b. r4 G
    不疼

    2 D  ?: t: R# X6 T/ O鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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