磁矩是量子化的吗？物理学家是怎么从实验上证明自旋的存在的？怎么从数学上描述自旋构成的二维子系统？5月19日，《张朝阳的物理课》第一百四十四期开播，搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳坐镇搜狐视频直播间，从网友们熟知的量子力学动量本征态切入，介绍了怎么用列向量和矩阵形式来表示量子力学中的态和算符，然后介绍并分析了斯特恩-盖拉赫实验，实验结果表明银原子的磁矩（或者自旋）构成一个二维子系统。在此基础上，张朝阳介绍了自旋的二维子系统的数学描述，并且得到了自旋算符的矩阵表示。

课程伊始，张朝阳以动量本征态作为基矢为例介绍了态矢按基的展开，以及态矢如何表示成列向量的形式。同时，张朝阳将算符用矩阵表示了出来，从而将算符对态矢的作用转化成了矩阵与列向量的乘积。

接着，张朝阳介绍了斯特恩-盖拉赫实验。通过分析银原子的拉莫尔说明了银原子磁矩在x、y方向的分量可以等效为0，张朝阳将此结论用于分析银原子受到的磁场力上，最终成功得到银原子所受磁力正比于磁矩的z分量，方向平行于z轴。根据这个结果以及经典力学的相关知识，可知斯特恩-盖拉赫实验的屏幕应该会出现银原子的连续分布，但是实际上银原子仅分布在关于x轴对称的两个狭小区域上，这说明银原子磁矩的z分量只能取互为相反数的两个值。

最后，张朝阳在银原子的自旋二维态空间上介绍了自旋算符的矩阵形式，并分别求出了这些算符的本征矢量，结果表明自旋算符各个分量的本征值都只能取同样一组互为相反数的值。张朝阳还介绍了沿任意方向的自旋算符的矩阵形式，并且给出了它的本征态表达式。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播一百余期，内容大都从自然界的现象出发，引出基本物理概念，推导基本理论，研算现象后面的根本原因，达到本质的理解。课程中使用较多数学推导展示物理与数学的不可分割，也能帮助读者提升数学水平。

据了解，除《张朝阳的物理课》之外，搜狐视频正持续打造知识直播平台，邀请各个科学领域的头部主播入驻，进行科普知识直播。一同玩转科学，探索不同领域。