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施特恩-格拉赫(SG)实验 #量子力学 #量子态 #经典力学 #分析力学 #费曼学习法 这个实验用大白话说就是 想象你手里有一把小磁铁,你把它们随机地扔过一个磁场区域。 经典理论: 磁场会给磁铁一个力,如果磁铁的北极向上,它就往上偏;如果北极向下,它就往下偏;如果斜着,它就稍微偏一点。 经典预测: 因为你扔磁铁的角度是随机的(横着的、竖着的、斜45度的都有),那么在后面的屏幕上,你应该看到一条连续的竖线。就像你用喷漆罐上下晃动喷墙一样。 实验过程:加热银原子,让它们穿过磁场。 实验结果: 屏幕上没有出现“一条线”,而是干干净净地分成了两个点! 这意味着银原子好像会“站队”,它们要么表现得完全“磁矩向上”,要么表现得完全“磁矩向下”,中间状态全部消失了。 这就像是扔出一堆斜着的小磁铁,结果它们在空中的瞬间,全都变成了“非上即下”的状态。这在经典物理里是根本解释不通的。 为了解释这个现象,必须提出几个“离经叛道”的假设(这也是量子力学的核心): 角动量量子化: 银原子的“自旋”(可以理解为它的磁性来源)不能随便取值,它被限制在了某些特定的“能级”上。对于银原子,它只有两个选择:+1/2 或-1/2 测量改变状态: 在进入磁场之前,银原子的方向可能是模糊的、叠加的。但一旦进入磁场(进行测量),它被迫做出了选择。
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