Я схожу с ума по этой проблеме.
Я действительно не понимаю, почему электрон имеет число спинов 1/2, почему они на самом деле не вращаются.
Я могу согласиться с тем, что у электронов есть собственное магнитное поле, что несомненно, но почему углового момента, и я не знаю, что такое число вращения.
Я читал определение спина и спинового квантового числа более сотни раз, но ничего не изменилось. Я тоже разбил голову о стол более сотни раз.
Мой вопрос в названии. Почему я не могу просто думать, что вращение вращается?
То, что я видел недавно,
гипотетическая поверхность электрона должна двигаться быстрее скорости света, чтобы вращаться достаточно быстро, чтобы создать необходимый угловой момент.
(1) Первый аргумент
Обычный объект, вращающийся вокруг оси, имеет угловой момент, который определяется тем, как масса объекта распределяется вокруг оси и как быстро объект вращается. При фиксированном угловом моменте, если масса распределена дальше от оси, угловая скорость ниже; если масса распределена ближе к оси, то угловая скорость выше. Подумайте о крутящемся конькобежце, который поворачивается с одной, меньшей скоростью, с вытянутыми руками, и с другой, с более высокой скоростью, с вытянутыми руками над головой (на оси).
Размер электрона не найден; они кажутся точечными частицами. Если электрон имеет конечный размер (который оказывается слишком мал, чтобы его можно было увидеть), он вносит проблемы в любое классическое описание, например, самоотталкивание заряда, обладающее бесконечной энергией, или наличие поверхности, которая вращается со скоростью, превышающей скорость света. Если электрон является точечной частицей, т.е. не имеет конечного размера, то он не может иметь угловой момент из-за вращения вокруг собственного центра масс, потому что весь объект находится на своей оси вращения. Как выйти из этой загадки?
Вы не можете «увидеть» электрон, чтобы определить, вращается он или нет. «Вращение» электрона не поддается измерению; нет смысла говорить об этом в науке. Однако вы можете измерить угловой момент электрона; имеет смысл говорить об угловом моменте в науке. Поэтому не думайте об электроне как о «вращающемся» объекте (который мы никогда не сможем знать или наблюдать); думайте об этом просто как о наличии «внутреннего» углового момента.
(2) Второй аргумент
Полезность аналогии в науке определяется тем, можете ли вы сделать выводы или понять другие особенности в первой изучаемой системе посредством аналогии и знания второй системы.
Представление о вращении как о «вращении» вводит классические концептуальные проблемы, его нелегко обобщить на безмассовые объекты, плохо работает с полуцелым вращением (представления классического вращающегося объекта не похожи на объект со спином 1/2) и позволяет вам почти ничего не делать правильных выводов об электроне, кроме ощущения, что вы знаете, откуда берется угловой момент. Эта точка зрения не работает с самого начала и заходит в тупик, пока вы продолжаете изучать физику.
С другой стороны, представление о вращении как собственном угловом моменте позволяет избежать всех отмеченных выше проблем и, как вы обнаружите при дальнейшем изучении, прекрасно вписывается в остальную физику.
(3) Что касается спина-1/2 и значения ℏ√3/2, они исходят из теории групп и конкретного выбора единиц измерения углового момента. Это не может быть хорошо объяснено в посте; изучать теорию групп для физиков.
Удачи!
Что касается «гипотетической поверхности электрона, которая должна двигаться быстрее скорости света, чтобы вращаться достаточно быстро для создания необходимого углового момента».
Этот комментарий относится к вычислениям, связанным с Moments_of_inertia , если бы электрон считался вращающимся шаром или кольцом, он должен был бы вращаться быстрее скорости света. На самом деле расчет доказывает, что электрон не является вращающимся шаром или кольцом.
Важно отметить, что это не исключает других типов вращающихся объектов, которые могли бы иметь правильные свойства. Рассмотрим объект this_linked (каркасное видео вращающегося тора вокруг вращающегося кольца), который обладает свойствами, совместимыми с электроном. Надеюсь, вы сможете получить визуальное представление о «необычном» количестве энергии, которое требуется, чтобы перевернуть этот тип объекта, что приводит к значению, которое вы видите для углового момента.
Лента на ленточно-шлифовальном станке может двигаться по продолговатой петле с двумя взаимодействующими осями, а также вращаться вокруг центральной оси. Если вы двигаетесь с одинаковой скоростью вокруг обеих осей, вы в конечном итоге вернетесь туда, где вы начали, за половину центрального вращения вместе взятых. одновременно с половиной продолговатого вращения. Остальные возможные значения вращения также могут быть получены с помощью других комбинаций одновременных вращений вокруг нескольких осей, и для второго вращения, я полагаю, вам придется заменить цилиндрическую ленту лентой Мебиуса.
Qмеханик