為何我們無法察覺到宏觀物體在量子意義下的「自旋」?
01-15
既然真實世界是量子的,那宏觀物體在量子意義下的「自旋」我們為何無法察覺到?
量子意義中的「自旋」在宏觀尺度的物體中是真的「不存在」,還是「很難察覺」?
可以,愛因斯坦德哈斯效應。
不是早就定論了么:
usb插口的自旋是1/2,貓可以處於6/9生命狀態,某國既不是資本主義也不是社會主義。自旋是粒子的內稟性質,運演算法則類似於角動量,所以命名為自旋,並不是真的旋轉。
難道題主真的以為只有物體旋轉起來才叫可觀察嗎?自旋本來就是一個表徵微觀狀態的東西,我們可以認為是微觀狀態粒子的自旋性質導致了宏觀狀態物質的差異。舉個最簡單的例子,我們用氫原子光譜來研究電子能級躍遷所消耗的能量(比如1s到2p),精細的譜儀得到的是兩條線而非一條線。如果不存在自旋,按理說這兩個能級的能量是唯一確定的,兩個常數做差可能出現兩個值嗎?所以說這就是電子自身旋轉運動存在的一個表現(有自旋角動量的存在),但是我們看到的是譜線在旋轉嗎?還是稜鏡在旋轉,還是什麼在旋轉…所以說,微觀動態在宏觀的表徵並不一定是簡單的現象的放大,就好比波長的宏觀反映可能是顏色;摩擦力的宏觀反映可能是黏度;散度的宏觀反映可能是燈泡的明暗;互斥的宏觀反映可能是晶體的長相……等等,宏觀現象的差異正是有微觀粒子的不同狀態所引發的,何必糾纏於宏觀物體是否一定轉起來了呢?最後,人類的認識本來就是一個從宏觀到微觀的過程,我們先是發現宏觀的差異,再一點點追本溯源看看它的原因究竟是什麼,然後再試圖創作出一套理論體系來描述這種事情發生的規律。一點一點說,粒子的自旋可能會導致分子的結構差異,進而導致分子層面功能差異,最後導致人體的宏觀差異,就好像癌細胞究其本質與正常基因的差異不過就是分子原子級別,可能就是一點的微觀表徵不同就能決定一個人是正常的生活工作還是躺在病房裡等待死神的收割,你說,這難道不是一種宏觀表現嗎?難道這種表現不容易觀察嗎?是不是看到小寫的字母c找到了大寫的字母C,所以看到小寫的字母a就一定能找到大寫的,放大版的a呢?
所以說,宏觀與微觀之間千絲萬縷的聯繫,正是一代代人不懈追求的研究目標啊。。。
兩個磁鐵從分開到吸在一塊就是因為spin啊。這個算觀察到還是不算呢?
在反常塞曼效應中我們可以觀測到電子自旋存在的依據。而自旋並非自轉。是粒子的內稟屬性。體現為粒子的一種角動量。
可以參看錢伯初老師的量子力學課程,若將自旋理解為自轉,則表面自轉速度至少要達到140個光速。顯然有些不合常理。我理解為,宏觀上發現氫原子光譜的譜線在高分辨下會有兩條,以及其他說明電子其實有兩種狀態的現象。人們發現如果認為電子有自旋角動量就可以解釋這種現象,所以就強行把電子的這兩種狀態命名為自旋向上和向下。但自旋並不能類比為宏觀物體的自轉。是先有現象再提出自旋的模型的。
自旋不是旋轉
一般理解原子中的自旋包括原子中的電子自旋和核自旋。這些通過氫原子的精密光譜實驗中是可以看到的,也就是可以通過「宏觀」實驗觀察到的。
但是這種自旋不能簡單的理解為宏觀的物體在自轉。即使微觀的電子也不能理解為電子在自轉,因為電子不是一般意義上理解的想球一樣的「粒子」,而是在空間中的幾率分布。這也就是量子力學中的波粒二項性。電子錶現的更像是一種波的形式。自旋實際上是為了解釋實驗現象人為創造的一個量子化的物理量。不具有像是一個球在自轉這樣的宏觀意義。推薦閱讀:
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