“粒子自旋”是個什麼鬼？通俗點解釋
文/袁玉剛 圖/來自互聯網
咱們老百姓絕大多數可能沒有接觸過量子力學。但量子力學卻天天在轟炸咱們的大腦。什麼量子糾纏、十維空間、靈魂不滅等等。
今天，咱們就通俗易懂地說說“粒子自旋”。
第一、什麼叫粒子？
圖1 粒子
粒子是能夠以自由狀态存在的最小物質組分。包括原子、電子、質子、中子等等超過幾百種。這些粒子比普通的沙子小得多，肉眼根本看不見。
量子力學告訴人們，粒子是場的激發态。其實，這是故弄玄虛，為了方便計算。
第二、怎麼發現粒子呢？
科學家們主要用碰撞的方法。也就是說，兩個物體碰撞，碰碎了，就産生幾個碎塊。自轉的碎塊就是粒子。粒子與粒子再碰撞，就又會碰撞出幾個新粒子。再碰撞，再發現。粒子速度越大，力量越大，碰出新粒子的可能性就越大。楊振甯反對建設的那種高能粒子對撞機，就是幹這個的。
圖2 粒子碰撞
第三、粒子的自旋
圖3 粒子自旋
粒子都有自旋，就是自轉。正是這種自旋讓科學家們測出了粒子的存在。有些粒子自旋為1/2，相當于撲克牌上下颠倒一下。有些粒子自旋為1，相當于轉了一圈。有些粒子号稱自旋為0，其實不為0。但為了方便計算，權且定為0也無妨。
通俗地講，有些粒子如電子、質子就是個旋轉木馬，内外一體。有些粒子就像人推磨，能夠分層，如中子、超子、介子。至于誇克，根本就不是個粒子。質子裡找不出個誇克來，但可以計算出來。
量子力學裡有個非常重要的名詞叫“角動量”，科學家們說，角動量是空間轉動的生成元。夠晦澀吧！其實就是物體的質量、速度和與繞之旋轉的中心的距離的乘積。一個物體離中心越遠，如果速度不變，“角動量”就越大。
在旋轉木馬上，“角動量”可能守恒。但在推磨時，“角動量”不一定守恒。
第三、粒子為什麼會自旋？
因為經典力學沒有解決自旋問題，萬有引力也不好解釋。所以，量子力學也語焉不詳，幹脆說來自場的角動量算符。也就是說，是計算出來的。
其實，“粒子自旋”源于旋渦。物質在旋渦中誕生，在旋渦中運動，在旋渦中消亡。粒子不由自主地随旋渦自轉、公轉、進動。隻是“粒子自旋”的數學描述比地球自轉的描述要複雜得多了。為了描述清楚，隻好一再修正、修正。修正成了四不像。但無所不用其極的故弄玄虛，隻能騙人一時。
總之，“粒子自旋”和地球自轉一樣，和台風一樣。
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