1樓：秦雨貓
考慮非相對論量子力學，我們會發現非相對論量子力學允許自旋的存在。
在薛丁格繪景裡，我們有角動量的對易關係。我們可以用這種對易關係定義「角動量算符」這種代數。在其z分量的表象裡我們可以構造公升降算符，並發現這種代數是乙個SU(2)群，允許半整數的角動量量子數。
不過，在座標或者動量表象裡，直接用角動量的經典定義算符化，求解出來的角動量是乙個SO(3)群，角動量量子數將只允許為整數。所以半整數自旋肯定不是經典的座標或者動量空間裡的旋轉。（實際上自旋是在乙個二維酉空間裡的旋轉，它轉完整的一圈要轉4π而不是2π）實驗上觀測到了這樣的半整數本徵態（斯特恩-格拉赫實驗），證明半整數自旋是存在的。
用狄拉克方程可以自洽地讓自旋出現在哈密頓量裡，並且在非相對論近似下g因子恰好是-2。這讓物理學家們感到比較舒適。
至於更精確的理論，就要上量子電動力學（QED）了。
2樓：東風永恆
最初的物理影象是電子內部的固有自由度附加給電子乙個額外的角動量，並且允許它在遵守角動量基本對易關係的前提下進行空間量子化。
施特恩蓋拉赫實驗是對這一現象最好的經典解釋。它指出電子被允許擁有半整數的角動量量子數，對應的角動量算符就是自旋。
一句話：自旋是第四個自由度賦予粒子的角動量。如果考慮了相對論效應，那麼通過研究狄拉克方程，就可以發現，自旋不過是相對論效應賦予粒子的乙個額外角動量單位，它可以與軌道角動量耦合，保證總角動量是守恆的。
一句話：自旋是相對論效應。
3樓：黑祭司
自旋1/2是角動量在時序上的二分量，即時間的正序與逆序，它既是乙個量子效應，又是乙個相對論效應。
經典相對論情形下是不會出現的，因為不允許時間逆序存在；非相對論量子力學也不會出現，因為只有相對論會考慮時間因子。另一種可以理解為沿著逆著時間移動的情況，是乙個粒子的反粒子，也是只有量子的情況下才允許那麼理解。
自旋為1的相互作用玻色子，可以從要求發生相互作用的粒子性質不變來理解，但是嚴格來說那只是場論的要求。我們也可以說這一類相互作用的時序是單向的。若相互作用的時序是雙向的，則必須新增乙個背景場，才能保持粒子性質的不變，例如新增乙個電子場為背景，中微子即可作為弱相互作用粒子使用，質子-中子在電子場中，吸收-輻射中微子前後性質是不變的。
以上並非正統觀念，只是提供乙個不同的視角。正統的說法是，粒子自旋是內稟的，內稟什麼意思？就是別胡思亂想，記住就行。
4樓：melonsyk
自旋經常被稱為內秉自由度，這個形容是與波函式相對的概念。因為波函式概括了粒子態的動量自由度，所以這裡的內秉包括了如規範荷這種內部自由度和洛倫茲群的小群自由度，而自旋屬於後者。所以它是內秉的，但不是內部的，個人認為這個區分有一定的歷史原因成分。
我通常把自旋就理解為空間旋轉，因為它確實是角動量算符的本徵值，只不過因為它不涉及動量，和「軌道角動量」區分開來，所以有自己的名字「自旋」，僅此而已。有的人刻意把它與空間旋轉區分開來是沒有道理的。之所以自旋可以有奇怪的半整數值，和量子態處於投影空間有關。
P.S. 關於自旋的問題很多了，大家提問前先搜一搜……
5樓：
自旋是對稱性允許的場的內稟結構。
現代物理學的基礎正規化之一是，考慮對稱性寫出滿足對稱性對應的變換下不變的拉氏量，原則上有了拉氏量，你就有了理論的一切資訊，剩下的只是計算複雜度的問題和挖掘不那麼明顯的潛藏在拉氏量裡的資訊，就像高中物理裡有了牛頓三定律你就幾乎決定了所有經典力學問題的答案。
而在基本粒子領域最重要的對稱性之一就是洛倫茲變換下不變的洛倫茲對稱性，另外還有規範對稱性這個冗餘的非物理對稱性等不具體展開。在這個對稱性下寫拉氏量，人們在3+1維時空可以構造出也只能構造出自旋為整數或半整數的場，由嚴格的數學保證，基本粒子的自旋考慮可重整性會被侷限到更小的範圍但我們可以不管這個，因為復合粒子可以有更高的自旋，有效場論的情況下（特定情況下的近似理論）也不需要顧及可重整性。
所以總而言之就是，洛倫茲對稱性允許存在自旋為整數和半整數的場，這是數學上的，然後人們通過具體實驗，測定了有哪些場，自旋多少，如何相互作用，加入了這些資訊後，人們就得到了具體到拉氏量，然後可以用它做更多的物理預言。
相對論的自旋1/2粒子是4分量的，它作非相對論近似能自然的得到二分量的自旋1/2粒子。而同時非相對論情形下，你也可以考慮三維空間的轉動不變性這個對稱性來構造場的拉氏量，同樣可以得到2分量的表示的自旋1/2粒子是被對稱性所允許的並用它寫拉氏量的項，然後實驗測定具體各項前的係數。
類似的例子還有很多，先知道或猜測體系有的對稱性，然後寫出滿足對稱性的拉氏量或哈密頓量的項（哈密頓量不是直接對稱性變換下不變的，所以不是特別顯然，但也可以做），然後有了它就可以做預言，和實驗對比，決定項前的係數，得到完全的理論。這樣能極大的縮小所尋找的理論的範圍。而自旋，則是對稱性要求下，自然而然的在所尋找範圍內的粒子的可能性質。
如果最後實驗確定自旋1/2粒子有關的項係數是0那就是沒有，如果不是0那就是有這種粒子。
引力對粒子自旋有作用嗎？
弓雖長 有人提到了彎曲時空Dirac方程的自旋聯絡。其實想想，自旋來自於洛倫茲協變，本身就是相對論時空的產物 我們把引力理解為時空的曲翹，自然也會對自旋產生影響。 庄建西 旋轉運動的形成應該是三個力共同作用，離心機向心力和垂直方向的力。萬有引力在太陽系的旋轉運動中就應該是起作用的。至於粒子自旋應該是...
自旋能不能用粒子自轉來解釋？
不能。自旋在施特恩蓋拉赫實驗中被證明，也可以說是人類做出的一種假設來滿足實驗現象。此外賽曼效應也說明自旋存在。它不是經典狀態下粒子旋轉形成的，因為形成這個角動量需要粒子邊際速度大於光速，目前我們認為，超光速不可能。它是粒子內稟的一種屬性，有點類似於質量。它不能用巨集觀中的經典模型來理解。 十一太保念...
粒子的自旋數是怎麼得出來的，為什麼有些是1 2，有些是1，2？可以用對稱性求出來嗎？
Zero From the algebra properties of rotation operator The best answer I think is inJ.J.Sakurai Modern Quantum Physics Ch.3.1 2 is totally from the com...