自旋的维度是几( 二 )
的表示”。这样做的一个好处是,当且仅当
为整数的时候,这个表示其实是一个
的表示(就像上面的例子一样)。当
时半整数的时候,这个表示只是
的一个投影表示,所以也可以说此时带有分数自旋(分数荷)。
所以说自旋-
的表示是两维的,至少这么理解也没什么问题。
所以观点 1) 看起来没什么问题,两个分量,至少通常大家都是这么看的。
观点 2) 看起来就很迷了,跟你最上面列出的 1) 和 2) 有关系吗(看起来似乎有)。如果认为是“波函数取一个值所以自旋可以由一个值来表示”,那就是毫无道理了。首先正确的想法应该是“所有波函数的希尔伯特空间”,其次不管维数是多少的希尔伯特空间你都可以看成是某种函数空间,最后考虑波函数的取值根本是没有意义的,因为它只代表某种概率分布,换言之只有它的积分才是有意义的,一个点(一个零测集)上的取值根本没有影响。
最简单明了的看法就是这样:自旋
的粒子它的希尔伯特空间就是
维的。不过当你考虑电子波函数的时候,它里面不仅有自旋的部分,这是要分开的。
另,有其它答案提到了有无质量和自旋的问题,在我看来这是两个没什么关系的问题。
这主要是相对论量子场论的问题,我们考虑粒子,其实就是在考虑考虑庞加莱群(或者更准确地说是它的二重覆叠群)的不可约表示。这个时候就有一套 Mackey Machine 来处理这种问题。首先要考虑洛伦兹群(准确地说是它的二重覆叠群)在动量空间上的作用,去考察不同的轨道,这个时候就会出现第一个不变量即质量,因为在同一个轨道上
是不变的。其次要考虑每一个轨道(上某一点)的稳定子群,或者通常称为“小群”(little group),对于不同的质量这个群是不同的:正质量下它恰好就是
,于是我有需要去看它的不可约表示——前面已经说过了,这是由一个数
就能表示的,这就产生了正质量粒子的第二个不变量即自旋;零质量的情况下不是这样的,也没法谈论自旋了,只能说“螺度”(helicity),通常会说这个是“自旋在动量方向的投影”(???),这部分我其实并不怎么清楚,没有去仔细考虑过。
这部分内容上也已经有过好多文章和回答了,有兴趣可以去找找。
■网友
自旋s有2s+1个基底,因此张成的希尔伯特空间的维数应该是2s+1。。
╮(╯_╰)╭
■网友
观点1)认为自旋坐标数是两个,自旋是两维的;
错,不是说自旋坐标数是2个,而是自旋在任意方向(通常是z轴)的投影只能有2s+1个取值,对于旋量粒子自旋为1/2,所以自旋投影只能有2个取值,这两个取值用一个变量就能表示。
维数的定义是比较复杂的,通常我们接触到的是线性空间的维数,这要求一个空间可以用n个独立的坐标表示,而这个坐标需要构成数学上的域(对加减乘除封闭),因此自旋可取的范围是两个孤立点,与其他坐标的取值范围所有的实数不同,不能看作一个新的维度。
线性空间的维数可推广为流形的维数,坐标可以仅仅在实数域的开集中取值,但两个孤立点并不是开集。
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