02　施特恩-格拉赫实验

既然你觉得力学量在任何时刻都有确定的取值，而且跟测量无关。那我们就来做个实验测一下，测什么呢？测量银原子的自旋。

我们先不用管自旋是什么，只要知道这是粒子的一个固有属性，像质量和电荷一样就行了（图2-1）。

图2-1　自旋

然后，大家要知道银原子的自旋在任何方向上都只能取两个值，我们记为向上和向下。也就是说，在任何方向测量银原子的自旋，结果都只可能是两个：要么向上，要么向下，没有其他值了。

知道了自旋以及它的取值，我们就可以开始测量了，用什么测呢？用磁场，准确地说是不均匀磁场。

我们让银原子通过不均匀磁场，银原子就会发生偏转，不同自旋会有不同的偏转方向。我们约定：如果银原子向上偏转，就说它自旋向上；如果银原子向下偏转，就说它自旋向下。当然，这个对应关系并不重要，我们只要知道不同的自旋会有不同的偏转就行了。

另外，之所以选择自旋，并不是因为自旋有多特殊，而是因为它足够简单，把自旋换成位置、动量也是一样的（图2-2）。

图2-2　施特恩-格拉赫实验装置图

然后，我们就可以开始实验了。

首先，我们在z方向加一个磁场（以后没有特别声明，文中的磁场均指不均匀磁场），然后让一束银原子通过这个磁场。

由于银原子有很多，有的自旋向上，有的自旋向下，不同自旋的银原子在磁场中的受力不一样，所以偏转方向也不一样。于是，这束银原子在z方向上就分裂成了两束（图2-3）。

图2-3　施特恩-格拉赫实验

接下来，就是精彩的级联施特恩-格拉赫实验了。