如何解決電子自旋假設中,若把電子看作球體,在表面上的切向線速度將大大超過光速這一問題?

時間 2021-05-29 22:47:24

1樓:黑祭司

問題遭遇障礙的關鍵,並不是因為「球體」,也不是因為「超過光速」,而是因為將電子-質子等粒子組成的巨集觀球體的經驗,推廣到到組成這個球體的電子-質子上面來。就如同我們不能用人與人之間的語言交流行為來解釋細胞與細胞的交流行為一樣,經驗不能這麼用。

在電子這個錯誤的應用經驗的例子中,電子被假設為質量均勻分布在乙個半徑為R的球體上,但是事實是不是這樣呢?根據實驗觀測的結論,電子的質量並不是均勻分布在乙個半徑為R的球體上的,而是集中在乙個半徑為0的上面的。天吶,這個假設怎麼可能正確呢???

題主,你不妨作乙個計算,質量集中在乙個點上的電子,作多大半徑的圓形軌道運轉,會得到恰當大小的(軌道)角動量?——先不要管它可不可能發生,是不是因為沒有約束場飛出去,也不要計較它只是軌道角動量。 算好之後,把這個軌道角動量投影到自旋角動量上面得到你想要的角動量,這樣取乙個本徵值,再附加乙個態空間,就是你要的解決方案,之一。

當然這個方案很粗燥。所以你不妨把它擴充套件為乙個閉環。好了,現在你得到一根閉弦了。

重寫它的態空間。什麼?它還不夠好?

那不妨再擴充套件為場,分離出旋量場、向量場、標量場、贗向量場。什麼?不會?

不會就不要想這種問題了。

2樓:

既然電子「表面」的切向速率不能超過真空中的光速,則要麼電子不是球體、要麼計算線速率的方法錯了。

假設結論是:[1]電子不是球體,但計算方法沒錯。顯然均勻球體的轉動慣量不是最大的(對於同樣的電子「半徑」)。

盡可以用最大的轉動慣量(球殼?)去估計。如果算出來的角動量依然偏大,那麼假設[1]就不對。

果真如此,題目所涉問題可以得出結論——把電子自旋角動量當成真電子自旋去估計線速率,這個方法不對。進一步,要麼[2]不存在電子自旋角動量,要麼[3]電子的自旋角動量不是通過電子自己的「旋轉」產生的。可是實驗已經表明這個角動量是有的,因此電子「自旋」角動量不是電子自身旋轉的角動量。

每天總是處在糾結中,如何解決?

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