Конструкция мироустройства. Спин

Ермак Михаил
С целью поиска тождественности элементов

икосаэдра лингвистической матрицы...

 с элементами мироустройства и их характеристиками,

 решил  ознакомится с базовой характеристикой элементов мироустройства,

а именно со СПИНОМ.


Уже при первом знакомстве с данным материалом,

 возникла мысль о том,

 что под определение СПИН подходят структуры "о-о",

 с заложенной в них  "как бы скруткой" между собой,

так как единичные "юлы о" в общей структуре о-о...

по факту расположения в структуре ....оааоааоааоааоаао-...

как бы скручены  между собой на  36 градусов.

И если мысленно дать возможность  раскрутиться данной скрутке...

~ ~ ~ ~ ~

то  это действо по моему мнению,

  вполне может претендовать на физическую величину именуемую

"момент импульса частицы"...

Которая, если прочитать текст ниже, и есть так называемый "СПИН".

По мере дальнейшего знакомства с "природой спина" постараюсь
 
более подробно высказаться  о признаках его "матричного тождества".


ИТАК, ИНФОРМАЦИЯ О СПИНЕ:

https://postnauka.ru/faq/45266
там же взята иллюстрация "спина" в виде юлы.


СПИНОМ называют собственный момент импульса частицы.

 Момент импульса характеризует количество вращательного движения,

 то есть спин характеризует тот факт,

 что частицы ведут себя так, будто бы они вращаются вокруг своей оси.


 Частицы похожи на маленькие волчки и ведут себя очень похожим образом.

 Спин задает направление частицы,

 как бы делает ее ориентированной так же,

 как ось волчка задает для волчка выделенное направление.


 Спин может реагировать на толчки так же, как это делает волчок,

 если толкать его в сторону,

и вообще ведет себя подобно миниатюрным гироскопам.


Если частица заряжена, например электрон,
 
то естественна мысль о том,

что у вращающейся заряженной частицы должен быть магнитный момент.

 
Таким же будет вывод и для составной частицы,

пусть даже в целом нейтральной, но состоящей из отдельных заряженных частей.


 Так и происходит, частицы представляют собой миниатюрные магниты.


 Они могут переворачиваться во внешнем магнитном поле,

притягиваться или отталкиваться — все как настоящие магниты.

 Правда, представить себе, что именно вращается в элементарной частице,

в том же электроне нельзя: у электрона нет структуры.


Можно попытаться построить классический аналог электрона,

 формально приписав ему размер,

 но такое рассуждение приведет нас к вращению со сверхсветовыми скоростями.



Поэтому физики называют спин внутренне присущим моментом импульса частицы.

 Для него нет правильной классической картины,

 это чисто квантовое явление.



Но убедиться в его наличии не сложно,

 например, по расщеплению траекторий движения в магнитном поле.

 Для спинов, ориентированных вверх и вниз,

 траектории будут различны.



Как и все квантовые характеристики,

 спин может принимать только строго определенные значения.

 Спин принято измерять в долях постоянной Планка,

 и минимальное возможное значение спина соответствует 1/2 постоянной Планка.



 Но, как правило, физики говорят просто 1/2  1, 2 и так далее.



Более того, квантуется и проекция спина на любую выделенную ось.


 Отсюда возникает идея о возможности использования спина

как квантового бита — его значения дискретны,

а благодаря своей схожести с гироскопом

 спин может долго сохранять свое состояние.

*****

Гироскоп от др.-греч. гирос — круг + скоп — смотрю.
Устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела,
на котором оно установлено,
относительно инерциальной системы отсчета.
Простейший пример гироскопа — юла (волчок).

Термин впервые введен Ж. Фуко в своём докладе в 1852 году
 во Французской Академии Наук.
 Доклад был посвящён способам экспериментального
 обнаружения вращения Земли в инерциальном пространстве.
 Этим и обусловлено название «гироскоп».

*****


Частицы, имеющие полуцелые и целые значения спина,

 имеют несколько разные свойства.


Частицы, обладающие целым спином, восстанавливают свое состояние,

 если делают полный оборот, — это кажется абсолютно нормальным.


Такие частицы называются бозонами


 и обладают удивительной способностью занимать большими группами

 одно и то же квантовое состояние.


 Такая ситуация называется конденсация Бозе — Эйнштейна


и представляет собой крайне интересный для физиков объект для изучения.


 Простым примером состояния типа бозе-эйнштейновской конденсации

 является лазерный свет,

ведь фотоны являются частицами со спином единица.


 Свойства лазерного света разительно отличаются от свойств,

 скажем, солнечного света или света лампочки:

 его можно хорошо сфокусировать,

он распространяется слабо расходящимся пучком, спектрально яркий.

 Не совсем обычный свет, верно?


Частицы с полуцелым спином другие.

Чтобы частица со спином 1/2  вернула свое состояние,

 ее нужно повернуть вокруг своей оси два раза

 — эта частица асимметрична.


 Такие частицы не могут занимать более одного состояния на частицу —

они как бы избегают друг друга.
 

Но не сложно сообразить,

 что если две такие частицы все же образуют пару,

 то их суммарный спин неизбежно образует целый спин.


 А значит, пары могут вести себя подобно бозонам.


 Действительно, так и происходит,

 подобный механизм лежит в основе явления

 сверхпроводимости и сверхтекучести.


Значение спинов в современной физике трудно переоценить.
 Они являются основой для построения квантовых вычислителей,
 различного рода датчиков, часов,
 они ответственны за свойства атомов и свойства материалов.
 Маленькие магнитики-гироскопы,
 прочно обосновавшиеся в нашей жизни.


С ЦЕЛЬЮ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ ТОЧНОГО "СПИНА ОБРАЗА",
 предлагаю ознакомится с дополнительной информацией,
 взятой мною из Викопедии


Хотя термин спин относится только к квантовым свойствам частиц,

свойства некоторых циклически действующих макроскопических систем

тоже могут быть описаны неким числом,

которое показывает,

 на сколько частей нужно разделить цикл вращения некоего элемента системы,

 чтобы она вернулась в состояние, неотличимое от начального.


Самый простой пример спина — это целый спин равный 1:

если взять вектор (для примера — положить ручку на стол)

 и повернуть его на 360 градусов,

 то этот вектор вернётся в своё первоначальное состояние

 (ручка опять будет лежать так же, как и до поворота).



Также легко представить себе спин равный 0:

это точка — она со всех сторон выглядит одинаково, как её ни крути.



Чуть сложнее с целым спином равным 2:

нужно будет придумать объект,

который ведёт себя так же, как в предыдущем примере со спином 1,

но при повороте на 180 градусов
 
(то есть вдвое меньше полного оборота) — это тоже просто —

нужно взять двунаправленный вектор

(примером из жизни может служить обычный карандаш,

 только заточенный с двух сторон или не заточенный вообще —

главное чтобы был без надписей и однотонный,

Хокинг в качестве примера приводил обычную игральную карту

 типа короля или дамы — и тогда после поворота на 180 градусов

он вернется в положение, не отличимое от исходного.



А вот c полуцелым спином равным 1/2 уже придётся выходить в 3 измерения:

Если взять лист Мёбиуса и представить, что по нему ползет муравей,

 тогда, сделав один оборот (пройдя 360 градусов),

 муравей окажется в той же точке,

 но с другой стороны листа,

 а чтобы вернуться в точку, откуда он начал,

придётся пройти все 720 градусов.


Четырёхтактный двигатель возвращается в исходное состояние

 при повороте коленчатого вала на 720 градусов,

 что является неким аналогом полуцелого спина

Еще один пример - четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

 При повороте коленчатого вала на 360 градусов

 поршень вернётся в исходное положение

(например, верхнюю мёртвую точку),

 но распределительный вал вращается в 2 раза медленнее

 и совершит полный оборот при повороте коленчатого вала на 720 градусов.


То есть при повороте коленчатого вала на 2 оборота

 двигатель внутреннего сгорания вернется в то же состояние.

 В этом случае третьим измерением будет положение распределительного вала.



На подобных примерах можно проиллюстрировать сложение спинов:


Два заточенных только с одной стороны одинаковых карандаша
 
("спин" каждого - 1),

 скреплённые друг с другом так,

 что острый конец одного будет рядом с тупым концом другого.


 Такая система вернётся в неотличимое от начального состояния

 при повороте всего на 180 градусов,

то есть "спин" системы стал равным двум.


Многоцилиндровый четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания

 ("спин" каждого из цилиндров которого равен 1/2).

 Если все цилиндры работают одинаково, то состояния,

 при которых поршень находится в начале такта рабочего хода

в любом из цилиндров,будут неотличимы.



 Следовательно, двухцилиндровый двигатель

будет возвращаться в состояние, неотличимое от исходного,

 через каждые 360 градусов (суммарный "спин" - 1),

четырехцилиндровый - через 180 градусов ("спин" - 2),

 восьмицилиндровый - через 90 градусов ("спин" - 4).