电子为什么会自旋,粒子为什么会自旋 _电子

粒子为什么会自旋？

粒子的自旋和平常我们见到的物体自转、地球自转这些可不是同一种物理机制，这在量子力学的教科书上是早就明确说过的。首先，宏观物体自转，比如说地球的自转吧，它的背后是角动量守恒这一物理学定律。物理学上有一个很有威力的定理，是一个叫做诺特的女数学家证明的，所以叫做诺特定理。诺特定理告诉我们，一个连续的对称性背后一定会有一个相应的守恒定律。
物理学家将这个定理应用到我们的时空中，由空间平移对称性得到动量守恒；由时间平移对称性得到能量守恒。而相应于空间转动的对称性，也就是你说的“自由实体”会自转，并且在没有外力作用下根本停不下来，这个对称性背后相应的定律就是角动量守恒定律。但是微观粒子的“自旋”并非是空间转动对称性所导致的，它的来源是在狄拉克方程中。
由于狄拉克方程是相对论性的方程，而在我们取非相对论近似后得到的克莱因-高登方程中自旋的效应就会被抹去，因此我们也说粒子的自旋其实是一种相对论性效应。其实关于粒子的自旋，有不少中国物理学家认为这个名字起得并不恰当，而更爱使用“spin”这个英文称呼，原因就是“自旋”让人听起来似乎是粒子在转动。如果把自旋看作是粒子的经典自转，就会违背相对论，这是因为你可以计算电子的自旋线速度,计算过程如下:得到的答案超过了光速——这和狭义相对论是矛盾的。
为何粒子都有自旋？

谢谢@悟空问答邀请！首先要确定问题里提到的粒子概念，在物质世界里，应该说每一个个体，相对于其它物质，都是一个粒子，大到日月星辰，小到现在还不能发现认识的渺观物质颗粒。按照这个定义，对照一下常见的人与其它动植物，一个明显的答案是有些物质没有自旋。其实这是偷换概念、或者说是断章取义，之所以说比如足球在静止状态下没有自旋，那是把它与母体割裂开来看的，就比如说胎儿为什么不能独立一样。
应该认识到，当一个物体没有脱离母体控制时，它只是母体的一部分，这时的自旋特征是母体，而不是母体的一部分，所以说足球不自旋是错误，而足球所在的地球在自转。讨论过粒子的普遍性，然后再说目前认知上的粒子，现在只要提到粒子，反应几乎都是指原子、质子、中子、电子等有静质量的微观物质，而这些微观物质里的粒子，大量实验证明，都在自旋，还没有发现不自旋的粒子。
粒子的自旋属性到底是什么？

warnning:文很长，万余字，如果你确实想深刻理解自旋，可以先收藏，心静下来的时候分几次阅读。费曼：对自旋的量子力学描述可以作为范例，推广到所有量子力学现象。（话说生活大爆炸里的谢尔顿难道是照他的模子找的？这也太像了）自旋是一个初听起来很形象化，但越听越不是那么回事的粒子特性，每当你一次次想要理解它到底是什么的时候，“内禀属性”、“固有角动量”、“不是真的在那旋转”，这些关于“自旋”最多也最让你抓狂的描述就会跑到你的面前挡住你，那它tmd到底是什么？你肯定会在听完后又发自内心的咒骂一句。
自旋在数学上可以通过狄拉克方程来描述（1/2自旋），这是一种相对论版本的波动方程，涉及复杂的偏微分方程。相信我，看着那些看似没几个字母，但展开起来似乎又无穷无尽的如同天书一样的方程组，你肯定会说，这不是我想了解的自旋，我要它的物理图像，它到底是个啥？对基本粒子的自旋的形象化描述通常会被告知是不能甚至是禁忌的，接下来，让我们从实验出发，试着把你从那种抓不住、看不清、瞄不准的无力感中解救出来吧，前提是你对看这篇长文有足够的耐心。