費米子

費米子是這樣一類粒子：它們的聯合波函數在交換下是反對稱的——交換其中兩個，整個狀態便翻轉符號。它們的標誌是半整數自旋——二分之一、二分之三等等，以約化普朗克常數為單位。電子、質子、中子，以及夸克和微中子，全都是費米子，正是它們構築起尋常的物質。

符號的翻轉帶來一個戲劇性的後果。若把兩個全同費米子置於完全相同的狀態，反對稱性就會迫使波函數等於它自己的負值，而這只有在它處處為零時才可能——也就是說，那種組態根本不可能存在。這正是包立不相容原理最鋒利的表述：沒有兩個全同費米子能佔據同一個量子態。費米子可謂極其「孤僻」。

正是這種孤僻，使物質佔據空間並具有結構。原子中的電子不可能全都沉入最低能級；被迫一層層堆入相繼的殼層，它們賦予每種元素以化學性質，賦予元素週期表以形狀。同樣的不相容，撐起白矮星和中子星抵禦引力。從金屬到分子，再到你自己的身體，物質的堅硬與多樣，都可追溯到那個定義費米子的負號。