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主题:【周末来思考一下科学问题】分子原子质子中子电子... -- 月色溶溶

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家园 所有的质子是全同的,中子、电子亦然

用大白话来说,所有的质子都是一样的,所有的中子都是一样的,所有的电子也都是一样的。但是这句话实际的意思是什么,就不是口语能够说得清楚的了。它实际的意义是,对于一个多个全同粒子的体系,其波函数psi(r_1,r_2,...,r_N)对于其中任何两个粒子的置换是对称的或者反对称的(r_i是第i个粒子的坐标,仔细说起来包括空间位置和自旋),亦即:

psi(r_1,r_2,...,r_i,r_j,...,r_N)=+-psi(r_1,r_2,...,r_j,r_i,...,r_N)

究竟取正号还是负号,由粒子的自旋决定:整数自旋的粒子(如光子、中微子)取正号,半整数(即整数加上1/2)自旋的粒子(如电子)取负号。

在量子力学,一个体系的波函数乘以一个常数,和原来的波函数描述的是同一个状态。所以你看到,无论取正号还是负号,两个粒子互换后状态不变。在这个意义上,无法分辨两个粒子是不是互换过了,所以说它们是全同的。也就是在这个意义上,宏观物体是可以分辨的,两块冰或两个人是明确的不同的。

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