“粒子自旋”是个什么鬼？通俗点解释
文/袁玉刚 图/来自互联网
咱们老百姓绝大多数可能没有接触过量子力学。但量子力学却天天在轰炸咱们的大脑。什么量子纠缠、十维空间、灵魂不灭等等。
今天，咱们就通俗易懂地说说“粒子自旋”。
第一、什么叫粒子？
图1 粒子
粒子是能够以自由状态存在的最小物质组分。包括原子、电子、质子、中子等等超过几百种。这些粒子比普通的沙子小得多，肉眼根本看不见。
量子力学告诉人们，粒子是场的激发态。其实，这是故弄玄虚，为了方便计算。
第二、怎么发现粒子呢？
科学家们主要用碰撞的方法。也就是说，两个物体碰撞，碰碎了，就产生几个碎块。自转的碎块就是粒子。粒子与粒子再碰撞，就又会碰撞出几个新粒子。再碰撞，再发现。粒子速度越大，力量越大，碰出新粒子的可能性就越大。杨振宁反对建设的那种高能粒子对撞机，就是干这个的。
图2 粒子碰撞
第三、粒子的自旋
图3 粒子自旋
粒子都有自旋，就是自转。正是这种自旋让科学家们测出了粒子的存在。有些粒子自旋为1/2，相当于扑克牌上下颠倒一下。有些粒子自旋为1，相当于转了一圈。有些粒子号称自旋为0，其实不为0。但为了方便计算，权且定为0也无妨。
通俗地讲，有些粒子如电子、质子就是个旋转木马，内外一体。有些粒子就像人推磨，能够分层，如中子、超子、介子。至于夸克，根本就不是个粒子。质子里找不出个夸克来，但可以计算出来。
量子力学里有个非常重要的名词叫“角动量”，科学家们说，角动量是空间转动的生成元。够晦涩吧！其实就是物体的质量、速度和与绕之旋转的中心的距离的乘积。一个物体离中心越远，如果速度不变，“角动量”就越大。
在旋转木马上，“角动量”可能守恒。但在推磨时，“角动量”不一定守恒。
第三、粒子为什么会自旋？
因为经典力学没有解决自旋问题，万有引力也不好解释。所以，量子力学也语焉不详，干脆说来自场的角动量算符。也就是说，是计算出来的。
其实，“粒子自旋”源于旋涡。物质在旋涡中诞生，在旋涡中运动，在旋涡中消亡。粒子不由自主地随旋涡自转、公转、进动。只是“粒子自旋”的数学描述比地球自转的描述要复杂得多了。为了描述清楚，只好一再修正、修正。修正成了四不像。但无所不用其极的故弄玄虚，只能骗人一时。
总之，“粒子自旋”和地球自转一样，和台风一样。