泡利不相容（泡利不相容原理如何证明）牧夫天文2018-05-20 12:21:45
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近日，中科院物理所的井盖走红网络，一个个设计巧妙的井盖，用风趣而简单的图形将深刻的物理知识通俗地科普好技术网给了观者。于是小编也蹭一蹭热点，来带着大家重温一下我们所十分熟悉的泡利不相容原理。
中科院物理所井盖上的泡利不相容原理
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，课本告诉我们，泡利不相容原理是核外电子排布的规律之一，同一条轨道上的两个电子不可能有相同的自旋。当然这只是“普通青年”的观点。学过大学物理之后，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，而玻色子则不遵循。也就是说，两个费米子不可以处于相同的量子态上。而沃尔夫冈泡利先生提出这个以他名字命名的原理的时候，不过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，其实可以不叫原理。因为从某种意义上说，泡利不相容原理是狭义相对好技术网论和量子力学的结合，或者说是微观因果律的必然结果。也就是说，所谓的玻色子和费米子分类，其实是微观因果律的结论。这样，费米子的一个物理状态上，仅仅允许一个粒子存在，而玻色子系统对此则没有限制。我们熟悉的电子，以及由基本粒子组成的质子、中子等，都是自旋为半整数的费米子，而光子和希格斯粒子等则是玻色子。物理学家施温格的精彩论证更告诉我们，真的就只有这两种量子化条件。好技术网
泡利非常严谨，有上帝之鞭之绰号
上文所述的一小段文字背后，实际上有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。但是正所谓大道至简，大乐必易，大美必炼，一个复杂而深刻的物理知识，却又能让高中生也轻而易举地领略其魅力并加以简单的应用，不得不说，这就是物理如此吸引人的原因吧。
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作者：王纪尧
配图：王纪尧
校对：叶君耀
排版：王纪尧
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优美的费曼图
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