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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
    前天 04:43
  • 签到天数: 1942 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 k7 c/ H$ O1 T+ s& x" M8 q; u% @% V& ]

    " p& B' t# X, b1 K9 M. l大家好.; X6 p8 m- M* I8 Y5 j* u, t
    % ]. W. g$ D( ^3 K
    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.) u! q' l$ g% _1 {) O- R
    ( h- i+ y% Z" {8 J1 \3 X  d
    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.9 A2 D' e4 o3 {# f# u+ }  p) T7 A
    3 I" n/ ]! o- u# J( c! i
    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.# h$ G( v- O& p% z

    % a" t5 v. Q, T9 O闲话少叙,书归正传.
    7 B+ c' N1 u) ^; H7 K$ z3 {8 b6 m7 d1 S2 a0 G4 g# K
    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.8 T7 m6 ~) k+ _% S* H8 r' J

    9 o" Q( ^# K  c# f# H: J) w5 ~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.
    , e* ^! d: s: V
    ( g! N2 U( q& L. \3 G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...)3 s, B. }- Q2 o, P: l

    + N- V' ?( v  \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.4 _/ [/ [! ~' _
    ! v- G+ W. N4 A3 q
    https://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
    3 |8 Y* w( B7 l5 |9 |0 N# t8 }9 o; |9 n  ~# `. ^/ v
    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.; I. x/ p) X* v8 E0 v1 g
    8 N' g( s1 o+ ~4 }5 K$ G7 C( 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...)) h# A& |3 Q  F+ Y! g5 d2 P

      E" t& A6 t4 X  i" {. b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
    20 小时前
  • 签到天数: 3236 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    ' D* V6 L! D( D+ @& ^2 b4 O9 K2 Q0 P5 z$ h# @# G0 ]% l" I
    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
    20 小时前
  • 签到天数: 3236 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
    前天 00:38
  • 签到天数: 3331 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
    前天 04:43
  • 签到天数: 1942 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 04:256 H& z0 j% I8 i9 E" \
    再教你一招,日记上一天再贴一回

    ; P- D+ d. N9 A* \8 J8 |5 O这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    前天 00:38
  • 签到天数: 3331 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
    / u* N4 a2 Y) A" R  M这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    + e" K( C. L, L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
    20 小时前
  • 签到天数: 3236 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/ M" i* J- t7 p1 B
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    9 C5 j  |4 @' P" A5 r' X+ r$ d* Q5 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
    6 天前
  • 签到天数: 606 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。
    1 j1 Y6 S" l% D9 S2 s$ s  O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& l% q2 a: `7 n8 T* ]( a' B
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    2 v5 X3 t- u6 c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
    20 小时前
  • 签到天数: 3019 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 ; [9 M2 v+ t  J: y8 s9 W7 m
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:49
    " @4 p/ Z& j/ j7 ~. T6 b/ t/ ], {木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    0 |3 @( W# b9 Q. x! l" [
    , R( `0 M. b6 Z- A# 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
    , Y6 N) A, n  k" v% W# k( g7 I& O9 j
    @huma( _. K) z9 N( K' \; c7 v1 ?

    ) B1 B% s: e8 @# g2 l5 I@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 11:379 F$ U( ~7 h+ V3 M) {
    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/ h% a. ]( V) l6 [
    4 k" \% b( D/ }* O$ D+ d@huma
    # J4 M/ V& Y8 r. C: u( q2 m5 N
    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
    " o, ?% z8 v/ R+ D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
    , t" I* N( L, d2 d) o
    不疼
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  • TA的每日心情
    开心
    前天 04:43
  • 签到天数: 1942 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
    9 h/ x* ]. _2 E8 Y" K# P  ^! z不疼

    + ^3 I" ~& j, E- F$ b7 \% S/ v鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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