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粒子為什么會(huì)自旋,粒子為什么會(huì)自旋

云知道粒子

如果把自旋看成是粒子的經(jīng)典旋轉(zhuǎn)，就違背了相對(duì)論 。這是因?yàn)槟憧梢杂?jì)算電子的自旋線速度 。計(jì)算過(guò)程如下 。討論完粒子的普適性，再來(lái)說(shuō)說(shuō)現(xiàn)在的認(rèn)知粒子 ?，F(xiàn)在只要提到粒子，反應(yīng)幾乎都是指具有靜止質(zhì)量的微觀物質(zhì)，如原子、質(zhì)子、中子、電子等 。大量實(shí)驗(yàn)證明，這些微觀物質(zhì)中的粒子是自旋的，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不自旋的粒子 。
手機(jī)功能多樣，風(fēng)格各異，價(jià)格懸殊很大 。有一種人很與眾不同，喜歡炫耀 。如果他買(mǎi)不起蘋(píng)果手機(jī)，他會(huì)賣(mài)血賣(mài)腎買(mǎi)蘋(píng)果手機(jī) 。為什么蘋(píng)果手機(jī)也叫腎機(jī)？它對(duì)人體非常重要 。人們離不開(kāi)手機(jī) 。人們?cè)诟鞣N交通工具上、桌子上、聊天中，甚至過(guò)馬路的時(shí)候都在看手機(jī) 。
粒子為什么會(huì)自旋？

粒子為什么會(huì)自旋,粒子為什么會(huì)自旋


粒子的自旋和平常我們見(jiàn)到的物體自轉(zhuǎn)、地球自轉(zhuǎn)這些可不是同一種物理機(jī)制，這在量子力學(xué)的教科書(shū)上是早就明確說(shuō)過(guò)的 。首先，宏觀物體自轉(zhuǎn)，比如說(shuō)地球的自轉(zhuǎn)吧，它的背后是角動(dòng)量守恒這一物理學(xué)定律，物理學(xué)上有一個(gè)很有威力的定理，是一個(gè)叫做諾特的女?dāng)?shù)學(xué)家證明的，所以叫做諾特定理 。諾特定理告訴我們，一個(gè)連續(xù)的對(duì)稱(chēng)性背后一定會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的守恒定律，
【粒子為什么會(huì)自旋,粒子為什么會(huì)自旋】物理學(xué)家將這個(gè)定理應(yīng)用到我們的時(shí)空中，由空間平移對(duì)稱(chēng)性得到動(dòng)量守恒；由時(shí)間平移對(duì)稱(chēng)性得到能量守恒 。而相應(yīng)于空間轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性，也就是你說(shuō)的“自由實(shí)體”會(huì)自轉(zhuǎn)，并且在沒(méi)有外力作用下根本停不下來(lái)，這個(gè)對(duì)稱(chēng)性背后相應(yīng)的定律就是角動(dòng)量守恒定律，但是微觀粒子的“自旋”并非是空間轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱(chēng)性所導(dǎo)致的，它的來(lái)源是在狄拉克方程中 。
由于狄拉克方程是相對(duì)論性的方程，而在我們?nèi)》窍鄬?duì)論近似后得到的克萊因-高登方程中自旋的效應(yīng)就會(huì)被抹去，因此我們也說(shuō)粒子的自旋其實(shí)是一種相對(duì)論性效應(yīng)，其實(shí)關(guān)于粒子的自旋，有不少中國(guó)物理學(xué)家認(rèn)為這個(gè)名字起得并不恰當(dāng)，而更愛(ài)使用“spin”這個(gè)英文稱(chēng)呼，原因就是“自旋”讓人聽(tīng)起來(lái)似乎是粒子在轉(zhuǎn)動(dòng) 。如果把自旋看作是粒子的經(jīng)典自轉(zhuǎn)，就會(huì)違背相對(duì)論，這是因?yàn)槟憧梢杂?jì)算電子的自旋線速度,計(jì)算過(guò)程如下:得到的答案超過(guò)了光速——這和狹義相對(duì)論是矛盾的，
為什么微觀粒子都存在自旋，如果不自旋會(huì)怎么樣？
對(duì)于一個(gè)人的行為，可以簡(jiǎn)單的用“他就是這么一個(gè)人”來(lái)解釋?zhuān)部梢愿鶕?jù)其生長(zhǎng)的家庭環(huán)境和大的社會(huì)背景來(lái)予以理解 。實(shí)際上，不只是人，自然界中的任何物體都不是完全獨(dú)立和自由的，都會(huì)受到其存在的物理背景的影響與束縛，比如，任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都是不能超過(guò)光速的，因?yàn)楣馑偈橇孔涌臻g的傳播速度 。我們對(duì)于粒子自旋的認(rèn)識(shí)也不例外，需要結(jié)合粒子的生成與其外部的環(huán)境來(lái)認(rèn)識(shí)，而不是武斷地將自旋歸結(jié)為粒子的內(nèi)在屬性，
因?yàn)椋笳卟](méi)有給我們的認(rèn)識(shí)帶來(lái)更多的信息與知識(shí) 。在一百多年以前，人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是憑著直覺(jué)，認(rèn)為物質(zhì)是實(shí)體，比如，英國(guó)科學(xué)家?湯姆遜提出了面包加葡萄干的模型，認(rèn)為在原子的內(nèi)部充滿著質(zhì)量并于其表層鑲嵌著電子 。然而，新西蘭人盧瑟福用阿爾法粒子轟擊原子（金箔），其意外地發(fā)現(xiàn)，只有極少數(shù)的粒子被反射了回來(lái)，
這說(shuō)明，在原子的內(nèi)部，其絕大部分空間都是空的，質(zhì)量只集中在很小的區(qū)域 。后來(lái)，隨著量子力學(xué)的發(fā)展，使我們逐漸地認(rèn)識(shí)到，原子的體積僅只是電子高速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的封閉體系，即物質(zhì)是不實(shí)的，此外，在1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了避免連續(xù)的能量會(huì)集中在能量高的紫外端輻射??即為了避免紫外災(zāi)變，在其新的黑體輻射公式中提出了一個(gè)常數(shù)h，該常數(shù)的量綱是粒子的角動(dòng)量，具有相對(duì)于粒子能量的不變性 。

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