1樓：
自旋是一種相對論效應，這首先是因為由狄拉克方程可以「非常自然地推導出」電子存在內稟磁矩。
不過按照場論大佬溫伯格的看法，尤其是電子自旋為啥是二分之一，這可能只是乙個巧合。畢竟，自旋是所有玻色子和費公尺子共有的性質，而狄拉克方程只描述了自旋為二分之一的費公尺子的運動。
我個人認為，自旋也許只是符合相對論，而非純粹是一種相對論效應。畢竟克萊因戈登方程這麼符合相對論，但也只是描述了無自旋粒子的運動，這真是太奇怪了。。。
難道我們不可以設想一種基礎理論，可以直接得出自旋而非像狄拉克方程那樣為了滿足相對論而直接引入乙個矩陣，從而誘導出自旋嗎？
比如，是否可以設想一種更完備的量子力學，其中自旋就是粒子基本的運動屬性？然後再把它推廣到相對論中去？
很難說這種思路一旦成功就比狄拉克方程更好地解釋了自旋，但是不可否認的是，這或許會加深我們對自旋本身的理解。
2樓：高堡名人
自旋就是繞著自己轉。但又沒有那麼簡單。
自旋可以導致很多神奇的結果：它和巨磁阻效應有關，可以用來做硬碟；它和自旋軌道耦合有關，可以用來做拓撲絕緣體；它導致簡單的兩能級系統（high school physics of two level dynamics——某著名物理學家），可以用來做量子計算；它作為熵的乙個控制手段，可以用來把晶元冷到 1毫開爾文（比絕對零度高0.001度）以下；由自旋導致的費公尺-狄拉克統計、玻色-愛因斯坦統計，更是解釋超導、超流、電導熱導、白矮星等現象的必要知識。
「什麼是自旋」，這是個非常好的問題。
假設你是一百年前的一位物理學家，剛剛拋棄了盧瑟福的原子行星軌道模型——儘管這個模型看上去那麼優美、詩意、富有哲理，但是電子會不斷損耗能量最後變成原子核上空的一顆流星——你投奔了波爾、德布羅意、薛丁格等人東拼西湊生搬硬套出來的理論——軌道是離散的、電子是個波、醉生夢死的貓 ——你覺得還挺香，修修補補後覺得很滿意，原子裡面已經沒有秘密了。
這時候有個叫克勒尼希的年輕人來了一句：電子有自旋。你看到泡利上去就是乙個嘴巴，海森堡也覺得這個想法不能更錯了。
電子有自旋？那你算算電子表面切速度和光速哪個大？克勒尼希被懟的連文章都不敢發了，直到另外兩個傢伙關於自旋的文章放在他面前，他才後悔不及。
畢竟加上自旋後，能解釋原子能譜，也能解釋泡利不相容原理的第四個量子數，如果假設電子自轉就會導致一些矛盾，那規定自旋≠自轉不就得了，電子有個「自旋」角動量，但是這個角動量哪兒來的，你別管了。
又過了幾年，乙個叫狄拉克的人鼓搗薛丁格的方程跟愛因斯坦的相對論，把它們放到一起湊了個係數都是四維矩陣的狄拉克方程。咦，怎麼多了一項長得像角動量的項？咦，這莫非就是自旋？
自旋難道是我們的相對論時空中一種類似於角動量、並能影響粒子統計規律的神秘波動？
如今自旋的概念變得跟1+1=2一樣自然。無它，因為在書本上出現的時間太久了，成了「之乎者也」。什麼是自旋，有時候回答變成了一種迴圈論證。
自旋提出者之一古德斯公尺特回憶他和烏倫貝克發現自旋時的場景，范德瓦耳斯整理（https://
lorentz.leidenuniv.nl/h
istory/spin/goudsmit.html）：
3樓：C.Jie
在量子力學裡，自旋是粒子所具有的內稟性質，部分性質與經典力學中的自轉類似，很多科普裡就經常拿自旋與行星公轉時同時進行的自轉進行模擬，但它們本質是不同的兩個概念！經典力學概念中的自轉，是物體對於其質心的旋轉，比如地球每日的自轉是順著乙個通過地心的極軸所作的轉動，但自旋不同，最早在處理電子的磁場理論的時候，科學家們就嘗試過把電子想象為乙個帶電的球體，有自轉，然後通過自轉產生乙個磁場，但通過簡單的計算就可以發現，為了提供足夠的角動量，這個電子的假想表面必須以超光速運動，這樣就違反了狹義相對論！
對於像光子、電子、各種夸克這樣的基本粒子，理論和實驗研究都已經發現它們所具有的自旋無法解釋為它們所包含的更小單元圍繞質心的自轉，即使使用經典電子半徑，電子「赤道」處的速度也需要超光速才能解釋其自旋角動量。
現代量子理論裡，電子這種基本粒子是一種不可再細分的點粒子，沒有內部結構，自然也不會有質心，所以經典的自轉沒辦法直接套用到自旋角動量上來，因此僅能將自旋視為一種內稟性質，與質量、電荷一樣，是粒子與生俱來帶有的一種角動量，自旋角動量的運算規則類似於經典力學的角動量，所以也可以產生磁矩，因為具有自旋的粒子具有磁偶極矩，可以模擬經典電動力學中的轉動的帶電物體，這個磁矩可以通過多種實驗手段觀察，例如，在施特恩-格拉赫實驗中受到不均勻磁場的偏轉，或者測量粒子自身產生的磁場。
與軌道角動量類似，其值是量子化的，但無法被改變（但自旋角動量的指向可以通過操作來改變），綜合上面所說的，自旋就是微觀粒子的一種內稟性質，沒有經典對應，它是一種全新的內稟自由度。
數學上，費公尺子的自旋可以用dirac旋量來理解，在minkowski時空，也就是偽歐式空間R^(1，3)上，Clifford代數Cl_R(1，3)有乙個對應的旋量表示，R^(1，3)的4個基對應4個gamma矩陣，學了dirac方程的同學會發現，dirac方程的平面波解就是乙個4-分量的波函式，dirac方程中也有gamma矩陣出現，而且那些矩陣滿足一系列的反對易關係，以上這些結構的數學都來自於Clifford代數Cl(1,3)_的結構和表示理論！
而且Cl(1,3)_復化之後同構於 End(C^4)，此時可以對應於洛倫茲群SO+(1，3)的乙個雙旋量表示，有點晚了，以後有空再更這一塊的數學……
4樓：LRL
粒子的一種內部自由度。
在QM和QFT中，粒子不是乙個經典的點，而且一種有內部結構的「場」。要理解場的內部自由度，我們舉個簡單的例子：靜電場。
靜電場是乙個向量場，所謂向量場，就是空間中的每一點都對應了乙個向量：[E_x(x,y,z),E_y(x,y,z),E_z(x,y,z)]。實際上這裡就涉及到了兩種「空間」：
乙個是我們實際看到的三維空間，或者說座標(x,y,z)的空間。乙個是電磁場這個向量的本身三維空間，或者說(E_x,E_y,E_z)這個向量的空間。也就是說，在座標上每乙個點上都「長」出了乙個三維空間。
為了方便理解，我們對比一下標量場f(x,y,z)，它就是空間中每一點上「長」了乙個一維空間。
那麼標量場和向量場在轉動的時候就會有不同的性質。對於標量場，如果我們對它進行轉動，就只要對座標進行操作，也就是f(x,y,z)變成了f(x』,y』,z』)。但向量場就不一樣了，它涉及到了兩個空間轉動，也就是說轉動時不僅要把(x,y,z)轉動為(x』,y』,z』)，還要把(E_x,E_y,E_z)轉動為(E』_x,E』_y,E』_z)，最後變成[E』_x(x』,y』,z』),E』_y(x』,y』,z』),E』_z(x』,y』,z』)]。
那麼這和自旋有什麼關係呢？在量子力學中我們知道，角動量算符本質就是轉動群的無窮小生成元。既然這裡涉及到了兩個空間的轉動，就自然涉及了兩種不同的角動量。
我們把(x,y,z)轉動的無窮小生成元叫做軌道角動量，而(E_x,E_y,E_z)轉動的無窮小生成元叫做自旋角動量。
當然，電子的自旋情況複雜一點，但本質上也是這種內部的轉動群的生成元，只不過電子的內部空間不是三維向量空間，而是二維復旋量空間。
5樓：觀光鴨
一般可以理解為微觀粒子在外磁場中表現出的額外自由度，對基本粒子而言應看做類似電荷一樣的固有屬性。
理論上自旋可以通過要求量子態滿足狹義相對性原理構造出來，對應洛倫茲群迷向子群的表示。具體表現為基本粒子態矢/場算符中出現SU(2)的表示。
科普的講，它不是粒子的「自轉」。它是類似電荷一樣的固有性質。一般這種性質會在外磁場中顯現出來，其他性質相同而自旋不同的粒子在外磁場中會表現出不一樣的運動規律。
自旋的維度是幾？
矽基生物 寫出我的理解，如果錯了請專業人士指出。本人將動量 位置的對易式作為量子力學基本假設 這個基本建設與波函式基本假設等價 之一，由於在任意參考係下，動量和位置的對易為非零整數，所以任意參考係下角動量不為零，當測量該值的時候，得到的結果也是非零整數。S G實驗施加磁場並放置螢幕，本身構成了乙個對...
為什麼當前大多數自旋模型的研究侷限於自旋 1 2？
段丞博 第一，自旋 最簡單，但是說完全認識所有相關模型，或者說找到統一的模式描述相關模型的特徵目前還是很早。大家千萬不要誤以為凝聚態物理聽起來是個歷史悠久的領域，更不要以為自旋模型從提出到現在百年歷史，大家已經很清楚。其實對於這些問題，真正值得念叨的普遍規律並不多。凝聚態物理最大的特點就是現象非常豐...
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...