费米子

费米子是这样一类粒子：它们的联合波函数在交换下是反对称的——交换其中两个，整个状态便翻转符号。它们的标志是半整数自旋——二分之一、二分之三等等，以约化普朗克常数为单位。电子、质子、中子，以及夸克和中微子，全都是费米子，正是它们构筑起寻常的物质。

符号的翻转带来一个戏剧性的后果。若把两个全同费米子置于完全相同的状态，反对称性就会迫使波函数等于它自己的负值，而这只有在它处处为零时才可能——也就是说，那种组态根本不可能存在。这正是泡利不相容原理最锋利的表述：没有两个全同费米子能占据同一个量子态。费米子可谓极其「孤僻」。

正是这种孤僻，使物质占据空间并具有结构。原子中的电子不可能全都沉入最低能级；被迫一层层堆入相继的壳层，它们赋予每种元素以化学性质，赋予元素周期表以形状。同样的不相容，撑起白矮星和中子星抵御引力。从金属到分子，再到你自己的身体，物质的坚硬与多样，都可追溯到那个定义费米子的负号。