不可區分性

不可區分性是這樣一條原理：交換兩個全同粒子，不可能改變你所能測量的任何東西。如果你有兩個電子，設想把它們的角色對調，那麼理論作出的每一項預言——在某處找到電子的概率、原子的能量、螢幕上的圖樣——都必須分毫不差地一致。自然界沒有任何實驗能把這樣一次交換的「之前」和「之後」區分開來。

這比說粒子長得一樣要強得多。它說的是：「哪個電子是哪個？」這個問題本身在世界中沒有答案，只在我們的記號裡才有。量子理論用一個共享的波函數來同時描述兩個粒子，而這個波函數必須尊重交換。數學透過要求交換兩個全同粒子時，一切由概率密度構成的物理量都保持不變，來強制實現這一點。

從這條聽上去並不起眼的要求中，流淌出一個尖銳的推論。當你交換兩個粒子時，波函數本身最多只能帶上一個符號：它要麼完全不變，要麼翻轉為它的負值。這兩種選擇並非隨意；它們定義了玻色子與費米子，也正是元素週期表、雷射以及白矮星各自如此表現的緣由。一條關於我們「無從得知」的原理，竟成了一條關於物質如何構成的原理。