1922年，一个施行让整个物理学家呆住了。

一束银原子，穿过一个非均匀磁场，本应该散成一派。

效果却裂成了两束。清暴露爽，两条线。

经典物理的预言，错了。

这个施行，叫斯特恩-格拉赫施行。

一个“失败”的施行

斯特恩和格拉赫领先的策动，不是推翻经典物理。他们仅仅想考据一个推断：角动量在空间中的取向，是不是量子化的？

无为说：原子里面的小磁针，是不是只可指向几个固定的标的？

他们的安装很小巧。把银加热成蒸汽，喷出来变成一束细流。这束原子穿过一个非均匀磁场，终末打在玻璃屏上。

按照经典物理，原子磁矩的标的是立时的。磁矩标的不同，受力大小就不同。原子束应该被“抹开”，在屏上留住一派邻接的花纹。

效果出来那天，斯特恩看了一眼屏。

不是一派。是两条。

两条明晰的黑线。

为什么经典物理错了？

原子在磁场中会受力。受力大小取决于原子磁矩在磁场标的的“投影”——你不错瓦解为小磁针指向的“重量”。

经典物理认为，这个重量是邻接变化的。从+1到-1，中间有大量个可能。是以原子应该散成一派。

但施行只看到两条线。

这意味着：磁矩的投影只须两个值，正和负。莫得中间值。

这是“空间量子化”的铁证——微不雅寰宇的角动量，在空间中的指向不是淘气的，只可取几个特定标的。

但问题没完。新的矛盾出现了。

奇数与偶数的矛盾

其时的量子表面预言，买球投注平台原子差别的数量应该是奇数。3条、5条、7条……不行能是偶数。

银原子差别成了2条。偶数。

更诡异的是，银原子处于基态。按照其时的表面，基态银原子的轨说念角动量为零，压根不应该有磁矩。莫得磁矩，就不应该差别。

但事实是：差别了，况且裂成了两条。

矛盾无法搭伙。

一个“勇敢的假定”

1925年，两个年青的荷兰物理学家——乌伦贝克和古兹密特，作念出了一个震天动地的假定。

他们说：电子自己就在转。不是绕原子核，是我方转。

这即是电子自旋。

他们假定：

自旋角动量的大小是固定的，量子数为1/2自旋在空间任一标的的投影只可取两个值：+1/2-1/2

这个假定，齐全说明了斯特恩-格拉赫施行：

为什么是两条？因为自旋投影只须两个标的：上和下。

为什么基态银原子也有磁矩？因为磁矩来自最外层电子的自旋，不是轨说念。

为什么裂距是那么大？因为自旋磁矩的大小，未必是施行测量值。

海森堡评价说，这是一个“勇敢的假定”。

长远影响

电子自旋的成见提倡后，此前好多悬而未决的谜团治丝而棼。

碱金属光谱的紧密结构（比如钠黄双线），是因为自旋与轨说念畅通耦合。

反常塞曼效应（磁场中谱线差别成偶数条），是因为自旋磁矩是轨说念磁矩的两倍。

元素周期律的深层原因，是因为自旋提供了电子排布所需的“两个位置”。

如今，电子自旋不仅是瓦解原子和固体物理的钥匙，更成了量子缱绻的中枢载体。一个电子的自旋进取和向下态，组成了一个量子比特。

畴前的那两束银原子，正在为下一代信息改进提供最基本的物理单位。

互动想考

你以为乌伦贝克和古兹密特的假定更像什么？

A. 天才的直观

B. 严谨的推导

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