聚不相容(如何证明聚不相容原理)牧夫天文学2018-05-20 12:21:45

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近日，中科院物理所的井盖在网上走红。设计巧妙的井盖，用滑稽简单的图形向观众普及了深刻的物理知识。所以边肖也看了一下热点，带你们回到我们非常熟悉的泡利不相容原理。

中国科学院物理研究所井盖的泡利不相容原理

大多数人第一次接触泡利不相容原理是在中学的化学课上。当时课本上告诉我们，泡利不相容原理是核外电子构型定律之一，同一轨道上的两个电子不可能自旋相同。当然，这只是“普通青年”的看法。学了大学物理，我们知道基本粒子分为费米子和玻色子。费米子遵循泡利不相容原理，而玻色子不遵循。也就是两个费米子不可能处于同一个量子态。沃尔夫冈·泡利先生提出这个以他的名字命名的原理时，年仅24岁。

著名理论物理学家沃尔夫冈·泡利

随着物理学的进一步发展，人们认识到泡利不相容原理不能称为原理。因为从某种意义上说，泡利不相容原理是狭义相对论和量子力学的结合，或者说是微观因果关系的必然结果。也就是说，所谓玻色子和费米子的分类，其实就是微观因果关系的结论。这样，一个费米子的物理状态只允许存在一个粒子，而玻色子系统对此没有限制。我们熟悉的电子，以及基本粒子组成的质子和中子，是自旋为半整数的费米子，而光子和希格斯粒子是玻色子。物理学家施温格的精辟论点告诉我们，量子化只有这两个条件。

保利非常严格，有上帝之鞭的绰号。

上面提到的那一小段背后，其实有一个非常复杂的数学推导，即使是物理专业的本科生，甚至研究生也未必会遇到。但正所谓，大道至简易享，至美待精，一门复杂而深刻的物理知识，却能让高中生轻松领略其魅力并简单应用。不得不说，这就是物理如此吸引人的原因。

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作者:王

摄影:王

校对:叶俊瑶

排版:王

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美丽的费曼图

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