量子数（quantum number）

想想邮政地址是怎么锁定某一户人家的：国家、城市、街道、门牌号。每一项都把范围收窄，直到只剩下唯一的一处。原子里的电子也有它自己的一种地址，由一小组整数或半整数组成。把它们读出来，你就知道电子位于哪个轨道、轨道有多大、什么形状、朝向哪个方向，以及它如何自旋。这些数字就是量子数。

更准确地说，量子数是用来标记一个系统允许的量子态的整数（和半整数）。对原子里的电子有四个：主量子数决定主能级和总体大小；角动量量子数决定轨道的形状（s、p、d、f）；磁量子数决定它在空间中的取向；自旋量子数给出电子取两个值的自旋。它们作为薛定谔方程解的标签，自然而然地出现。

诚实地说，量子数并不是我们为了记账随意贴上的标签——它们是被数学强加给我们的，因为只有某些整数样式才能让波函数妥帖地拼合起来。它们对化学的真正威力来自一条配套规则，即泡利不相容原理：原子里没有任何两个电子能共用完全相同的全套四个量子数。正是这一条限制，搭建起整张周期表的结构。