子来描述。这些粒子有
种称为自旋
性质。自旋可以设想成绕着个轴自转小陀螺。但这可能会引起误会，因为量子力学告诉
们，粒子并没有任何很好定义轴。粒子自旋真正告诉们是，从不同方向看粒子是什
样子。个自旋为0粒子像个圆点：从任何方向看都样（图5.1－A）。而自旋为1粒子像个箭头：从不同方向看是不同（图5.1-B）。只有把当它转过完全圈（360°）时，这粒子才显得是样。自旋为2粒子像个双头箭头（图5.1－C）：只要转过半圈（180°），看起来便是样
。类似地，更高自旋粒子在旋转整圈更小部分后，看起来便是样。所有这切都是这样直截当，但惊人事实是，有些粒子转过圈后，仍然显得不同，你必须使其转两整圈！这样粒子具有1／2自旋。
图5.1
宇宙间所有已知粒子可以分成两组：组成宇宙中物质自旋为1/2粒子；在物质粒子之间引起力自旋为0、1和2粒子。物质粒子服从所谓泡利不相容原理。这是奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利在1925年发现，他并因此获得1945年诺贝尔奖。他是个模范理论物理学家，有人这样说，他存在甚至会使同城市里实验出毛病！泡利不相容原理是说，两个类似粒子不能存在于同个态中，即是说，在不确定性原理给出限制内，它们不能同时具有相同位置和速度。不相容原理是非常关键，因为它解释为何物质粒子在自旋为0、1和2粒子产生力影响下不会坍缩成密度非常之高状态原因：如果物质粒子几乎在相同位置，则它们必须有不同速度，这意味着它们不会长时间存在于同处。如果世界创生时不相容原理不起作用，夸克将不会形成不相连、很好定义质子和中子，进而这些也不可能和电子形成不相连、很好定义原子。所有它们都会坍缩形成大致均匀稠密“汤”。
直到保尔·狄拉克在1928年提出个理论，人们才对电子和其他自旋1／2粒子有相当理解。狄拉克后来被选为剑桥卢卡逊数学教授（牛顿曾经担任这教授位置，目前担任此位置）。狄拉克理论是第种既和量子力学又和狭义相对论相致理论。它在数学上解释为何电子具有1／2自旋，也即为什将其转整圈不能、而转两整圈才能使它显得和原先样。它并且预言电子必须有它配偶——反电子或正电子。1932年正电子发现证实狄拉克理论，他因此获得1933年诺贝尔物理奖。现在们知道，任何粒子都有会和它相湮灭反粒子。（对于携带力粒子，反粒子即为其自身。）也可能存在由反粒子构成整个反世界和反人。然而，如果你遇到反你，注意不要握手！否则，你们两人都会在个
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