不可区分性

不可区分性是这样一条原理：交换两个全同粒子，不可能改变你所能测量的任何东西。如果你有两个电子，设想把它们的角色对调，那么理论作出的每一项预言——在某处找到电子的概率、原子的能量、屏幕上的图样——都必须分毫不差地一致。自然界没有任何实验能把这样一次交换的「之前」和「之后」区分开来。

这比说粒子长得一样要强得多。它说的是：「哪个电子是哪个？」这个问题本身在世界中没有答案，只在我们的记号里才有。量子理论用一个共享的波函数来同时描述两个粒子，而这个波函数必须尊重交换。数学通过要求交换两个全同粒子时，一切由概率密度构成的物理量都保持不变，来强制实现这一点。

从这条听上去并不起眼的要求中，流淌出一个尖锐的推论。当你交换两个粒子时，波函数本身最多只能带上一个符号：它要么完全不变，要么翻转为它的负值。这两种选择并非随意；它们定义了玻色子与费米子，也正是元素周期表、激光以及白矮星各自如此表现的缘由。一条关于我们「无从得知」的原理，竟成了一条关于物质如何构成的原理。