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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

    7 天前
  • 签到天数: 1935 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 9 }2 M7 q4 h: q! P# K

    ( g8 a# {. ?' W( S: z6 z3 y大家好.2 d0 ^3 V& a! Y. S$ r1 E

    8 v  q; J$ _. H' s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) e: c" x. _) T8 J$ G8 D' [# J% z
    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.
    ( J/ h/ e3 p7 ]" D5 ~
    2 X5 ~# c6 h4 N$ }8 v' v( G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.2 L  U2 \3 S( \
    / T2 b& n" y& j5 D" Q9 R
    闲话少叙,书归正传.
    ! E  q; J3 l0 m# F4 R
    1 f" E# R1 S% m. h' d2 p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.
    ' I- N5 A; u' ~" s# g, v" j- h, u7 \$ N( b# i9 l5 e: f
    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.   C; f9 y4 G$ y0 k% h1 q, p- G

    ( }  B1 n" c7 z6 r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...)
    # i) x: y" p) b$ c
    . h6 |2 C, f3 |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.# l. @  `7 f2 E# x2 Q

    1 j+ @/ P4 i; T& o0 Yhttps://www.youtube.com/watch?v=JDJKfs3HqRg
      z4 K% K9 r8 j# V! B! a+ R6 h$ U" Y8 h9 s$ L+ U" 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.- R& v2 F& _- Q* n' a4 C

    0 E; W0 j# w- M6 }2 `8 \% i' ]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...)3 E: O" q1 G9 h$ u1 y
    ) |0 `+ E4 i/ N9 A9 ]8 o* K
    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 23:56
  • 签到天数: 3191 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-1-4 03:52:44 | 只看该作者
    Dirac BELT
    $ W( r& I# }- o  {( A/ e" c* i. v) D" v: Q$ x) V9 Q1 M
    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 23:56
  • 签到天数: 3191 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
    开心
    3 小时前
  • 签到天数: 3288 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

    7 天前
  • 签到天数: 1935 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
    , D( _7 L7 L- A$ j再教你一招,日记上一天再贴一回

    , V$ J: E+ G, G. H( \" G6 \) r这个 会被骂吧。。。我不太敢啊
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  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前
  • 签到天数: 3288 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% k- t  r" V" B5 a! p6 O
    这个 会被骂吧。。。我不太敢啊

    : c; P! S; C# o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 23:56
  • 签到天数: 3191 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: f# l. R$ h1 {
    两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia

    0 y, k1 P4 c+ o3 v3 j3 p7 Y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
    2025-7-9 10:55
  • 签到天数: 604 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

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    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。
    ) }6 j2 o0 W( X6 [* u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
    . \  O2 _1 y5 J9 S  ]! l; m两篇全是文字,没有公式~ 文科生无疑~haihiahia
    - `) d1 Q3 h0 G, W" o
    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
    3 小时前
  • 签到天数: 2974 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
    & ~& w4 @( v4 w8 D9 [
    法乎其上 发表于 2022-1-4 15:494 [% x2 |1 p- f( W: F  x
    木有公式,木有图表,会被人认定文科生的

    8 ?- o. g: e0 P0 V/ Q) j* s( X3 b6 M& I4 h+ G; G. r
    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, X! T! O. T2 d3 m9 t! {; N8 H9 Q. M
    , q) G5 G" |) a: q( Y5 B
    @huma
    , E9 V, l1 j& Q+ k1 [. {7 R' a
    ! O, Z: J  I% X@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
    . i3 ]+ H; u" ?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/ ?/ L( v$ j) K6 Q4 D- ?) a

    7 E4 Q7 z+ Z1 |@huma
    % l$ N+ M& o; W+ H) P/ \
    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& A9 ~6 T( b7 l" s9 p5 ]5 H
    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
    & V# |  I# }4 k$ h
    不疼
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  • TA的每日心情

    7 天前
  • 签到天数: 1935 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
    ; X% e! J  P- A6 p不疼
    - t* I, M( Y9 i% t9 H
    鞭子不打到自己身上就不知道疼的。。。
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