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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
    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
    6 Y  Z( [) k! K0 z& o* R7 ]2 n- b0 v. x' q- E5 E* i
    大家好.
    4 t$ E4 E. g8 B5 ]" N: C( o0 m( [3 P( s- t  }
    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.
    % c* H+ j& k9 B5 z, Y, V
    5 Z1 r; [% s5 w' t* B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.
    ! N" l2 j0 f# e1 M# p  s9 V
    7 J* M9 m* g! r- [* i- O) F# }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.
    + ~; e3 Q; H$ C* k3 {
    ; _; O( V7 {! ]7 X, R' @; V闲话少叙,书归正传.0 A; f: `; U6 S
    % }) Q- f9 C8 G
    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.+ \' G2 v6 ?' z$ K

    & ^" f$ ^: l  b5 h) ?& [8 I9 B# m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.
    2 O0 w% ^; R( H
    ) [4 }, Q+ |% s) 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...); B/ c% _5 {; [2 G) n0 m" b* P4 h, f

    - n# S  Z# E  d! P9 X0 q: q) f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 k/ B1 [: A: d- u; _! o% ]- T% u$ L! x2 c
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    ! E3 U1 Y& ~4 }3 H: E8 R
    % c6 }$ h3 k; [- J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.+ G; j& {- x' p: H
    1 v7 w+ H6 i/ g: k4 e4 L( X; k
    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 V  @( S2 G( G7 a. s& A
    . S" L  o2 i1 d- t3 u$ L
    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
    5 小时前
  • 签到天数: 3472 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT. U4 Z" k9 P0 j& c2 O- l3 |

    * k- [' H4 P' a! g$ j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
    5 小时前
  • 签到天数: 3472 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
    10 小时前
  • 签到天数: 3487 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
    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 04:25
    , L9 J$ h& ~! v' H再教你一招,日记上一天再贴一回

    . U. ^' F- y' @# {7 {5 x这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    10 小时前
  • 签到天数: 3487 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& q# R0 Q, n  A3 Q* h4 j
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
    . N) d, g0 W: K6 j# }3 H
    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

    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
    5 小时前
  • 签到天数: 3472 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$ a' q) p- {/ A
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    , U6 p( \0 k$ D' P# J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
    2026-5-23 23:38
  • 签到天数: 641 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。0 L5 R, `1 ^( `6 P# w- {- ~
    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 07:466 W5 S9 z/ q4 t6 Y2 H4 ]1 r; ]
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    # p! E3 V; q- g0 J: @. 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
    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 , {3 r8 Q0 z* N3 _. L. ]
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    7 w6 D( j  I& f6 A- B2 K5 |木有公式,木有图表,会被人认定文科生的
    1 N) H5 B1 ~" P, t
    - V* }# z) f- _9 Q2 B# 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* a0 b7 G% W1 X% @1 N, {& ?
    ! W6 D  {$ h8 P( d" a7 U& L
    @huma
    2 R7 x- L- p) v- W' A1 m
    3 l- s  l" t1 D# |0 Z  N2 w  G@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
    9 q  \: B$ y9 M& |; g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
    , M. n- X  }9 ~) F% b5 i% S& G% o6 e- o2 B+ m2 r& z
    @huma

    9 c! S, u$ [+ s1 c- u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* J& l0 V$ v, v# u
    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
    & S- Q' X+ \; F4 W) i" o0 n4 e
    不疼
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  • 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 01:11
    * Z% Q7 L: V+ R% V. e4 T" j' l- I不疼
    7 G* K: t* i8 A" W0 Y. H4 a" }1 _
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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