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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

    昨天 22:29
  • 签到天数: 1912 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
    * _7 o- h8 b2 {) r6 e/ a
    9 ~# L% M, r9 ^/ S$ ~大家好.: E0 M4 q, c% U
    8 t. ?, w# W. t; K- j& S. L* U4 [
    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.
    8 N% V4 h7 `5 D( m; I( c
    ' J) y, ^- E7 R: W  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.
    5 U$ ?1 \1 ]$ j
    . @' l$ \8 n; \4 U% k7 G9 C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., o- L3 W4 b4 h8 p# r% C, k
    $ n& m4 l0 K3 V) h7 y6 V; X
    闲话少叙,书归正传.
    # W* }" }5 o5 k. J! B, l# b8 i: g* H* l
    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.
    ! K' F9 W9 i5 F( }4 \4 M. O; Z6 e' ]/ ?( I9 \! T
    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. ; y) L* e9 Q" C. r

    6 ~: I5 D# @( H9 X+ V* q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...)
    ; H4 Y. j2 [* d$ |. E5 X. v; H9 ]5 B1 `. }
    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.
    $ \1 ~- f- O& \7 r- }( d' ^# B. r& K/ E, _* q& }/ C3 A$ r
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    ) m( v; M0 Y5 W% @5 c5 P' Y- g" u9 g/ b! @: f( b
    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.
    7 }- N, F: ~$ P6 Q5 Z- d- s1 ^! t# _$ t" E2 \! v
    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...)' L6 R- ]: H8 E8 [5 T4 p# N' N3 ^" s

    9 g8 e/ o) d; j% j: ?) G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
    昨天 02:49
  • 签到天数: 3152 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    # m6 }" S, h/ ?2 e$ \
    ) f# z; ^  H8 u6 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
    昨天 02:49
  • 签到天数: 3152 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
    21 小时前
  • 签到天数: 3241 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

    昨天 22:29
  • 签到天数: 1912 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
    8 I: V. ]- `* R. o. ~/ x4 [# K再教你一招,日记上一天再贴一回
    4 O( ]3 C6 e2 K" v0 R/ J: z
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    21 小时前
  • 签到天数: 3241 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 05:344 |" }' h1 t$ A7 k' U2 ^
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
      Y/ ^  \- W6 n, U0 l& u& Z) j4 p
    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

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    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
    昨天 02:49
  • 签到天数: 3152 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: l1 b; y% L. \  J
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    1 V8 c1 c/ ?$ n7 d+ X
    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。% G* w4 p8 G5 i2 |
    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
    2024-11-9 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
    ! A- f4 \1 d' m% y6 k两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    ; B9 k* S" t( k& ?
    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
    20 小时前
  • 签到天数: 2964 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
    0 V) Q* J2 ?( a& _
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    $ @% P7 E  w8 \' v( ^木有公式,木有图表,会被人认定文科生的
      L2 ?% j% W1 _" n) E
    2 {0 o5 p7 w( g# E- ?/ k2 {
    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
    . R2 `2 B; P# l7 D% Z+ \) V! L; Z
    0 @$ s# b9 x  u" |. Q$ X* T( I@huma
    . Y+ p; y/ J- m9 O5 D' e* T9 C& r  Q6 }) D2 I( w5 l) V
    @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
    5 N+ z: m6 y0 d+ 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
    + c8 v1 j6 W; k4 Q9 _8 G$ q+ c3 _/ y1 f' ]
    @huma
    ! S2 a/ U, b* [5 q: i
    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
    % L& P1 w1 F6 r/ F; ^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( Z* ?' @/ U; v% U
    不疼
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  • TA的每日心情

    昨天 22:29
  • 签到天数: 1912 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
    ) ~- p$ z* w- y& |不疼

    + ^; `# Q* q- U- j, [鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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