电子自旋的首次发现

有一个经典的角动量守恒示范：教授坐在转椅上拿着一个旋转的自行车轮子，当他把车轮翻转过来的时候，椅子突然开始旋转起来。车轮的角动量在一个方向上发生变化，因此教授的角动量必须在另一个方向上增加，以使总角动量保持不变。

将一个铁圆柱悬挂在一根线上，然后打开一个垂直向上的磁场，铁圆柱开始以恒定角速度旋转。乍一看，这似乎违反了角动量守恒，因为一开始没有任何东西在旋转。但实际上，外部磁场使铁磁化，导致铁原子外壳中的电子对齐它们的自旋。这些电子就像微小的自行车轮子一样，它们移动的角动量被圆柱体的旋转所补偿。

如果我们把电子想象成旋转的自行车车轮或任何旋转的东西，这种解释是有道理的，因为电子确实具有我们称之为自旋的特性。但是有一个大问题：电子绝对不会像车轮一样旋转，它们确实拥有一种非常奇特的角动量，这种角动量在没有经典旋转的情况下以某种方式存在。事实上，电子的自旋远比简单的旋转更为基本，它是粒子的量子特性。事实证明，量子自旋是粒子更深层次特性的表现，它是一种负责所有物质结构的特性。