自旋与内禀角动量（spin）

旋转的陀螺携带角动量：一种抗拒被掀翻、沿其转轴指向的旋转性推力。事实证明，电子、夸克这样的基本粒子也携带自己固定份量的角动量，尽管它们是点状的、并非真在旋转的物质球。物理学家把这种内禀性质叫做自旋。它对粒子而言就像质量或电荷一样基本——一个它永远无法失去的恒久标签。

自旋之所以深具量子性，在于它只以固定步长出现、且大小从不改变。沿任意选定方向测量，一个粒子的自旋总是给出一小组被允许数值之一，相邻数值间隔为 h-bar 的单位。电子的自旋是二分之一，意味着沿任一轴它读出来要么向上、要么向下，中间什么都没有。光子自旋为一；希格斯玻色子自旋为零。自旋二分之一确实古怪：把这样一个粒子整整转 360 度，并不会让它的量子态回到起点——你需要整整 720 度、转两整圈，这种行为没有任何日常类比。

自旋不是一个古雅的细节；它组织着全部物质。一个粒子自旋的数值决定它是费米子（半整数自旋）还是玻色子（整数自旋），而这单一事实又决定了粒子是相互拥挤还是拒绝共享同一状态。自旋支配粒子如何响应磁场（这是核磁共振成像的基础），而包括自旋在内的总角动量守恒，约束着哪些粒子反应和衰变被允许。关于这名称要提个醒：没有任何东西真在旋转。自旋是真实可测的角动量，但小球转动的心理图像只是拐杖，对真正的点粒子它会失效。