自旋與內稟角動量（spin）

旋轉的陀螺攜帶角動量：一種抗拒被掀翻、沿其轉軸指向的旋轉性推力。事實證明，電子、夸克這樣的基本粒子也攜帶自己固定份量的角動量，儘管它們是點狀的、並非真在旋轉的物質球。物理學家把這種內稟性質叫做自旋。它對粒子而言就像質量或電荷一樣基本——一個它永遠無法失去的恆久標籤。

自旋之所以深具量子性，在於它只以固定步長出現、且大小從不改變。沿任意選定方向測量，一個粒子的自旋總是給出一小組被允許數值之一，相鄰數值間隔為 h-bar 的單位。電子的自旋是二分之一，意味著沿任一軸它讀出來要麼向上、要麼向下，中間什麼都沒有。光子自旋為一；希格斯玻色子自旋為零。自旋二分之一確實古怪：把這樣一個粒子整整轉 360 度，並不會讓它的量子態回到起點——你需要整整 720 度、轉兩整圈，這種行為沒有任何日常類比。

自旋不是一個古雅的細節；它組織著全部物質。一個粒子自旋的數值決定它是費米子（半整數自旋）還是玻色子（整數自旋），而這單一事實又決定了粒子是相互擁擠還是拒絕共享同一狀態。自旋支配粒子如何響應磁場（這是核磁共振成像的基礎），而包括自旋在內的總角動量守恆，約束著哪些粒子反應和衰變被允許。關於這名稱要提個醒：沒有任何東西真在旋轉。自旋是真實可測的角動量，但小球轉動的心理圖像只是拐杖，對真正的點粒子它會失效。