两个粒子能在空间和时间的同一点上存在吗?

时间:2020-10-16 09:03:27   作者:
我要明确地说不。我将在下面对此进行解释。

两个电子只要自旋相反,就可以占据相同的空间。这就是泡利不相容原理的精髓。泡利不相容原理之所以有效,是因为两个完全相同的电子可以通过自旋来区分。

但是,如果这两个电子在空间和时间上完全在同一点会发生什么呢?这就成为了两个粒子波动方程的特例,其中两个自旋可区分的电子在空间上不再可区分。此外,自旋是反向对齐的,因此可以抵消。我最好的猜测是,在这种情况下,由于费米子波函数的反对称性质,概率趋向于零。因此,无论自旋如何,两个相同的费米子都不可能精确地同时定位。

然而,泡利不相容原理确实允许两个电子占据相同的空间波函数,如果它们有相反的自旋,而且它们实际上并不一起存在于完全相同的点上。

一般来说,泡利不相容原理是从原子开始构成物质的基本结构的基础。

在原子中,壳结构是泡利不相容原理的结果。在一个分子中,泡利不相容原理有助于解释可以形成的化学键。当然还有静电学,但总的来说,如果没有泡利不相容原理,物质就不会有我们所观察到的结构。

最后,泡利不相容原理形成了抵抗重力坍缩的最后堡垒。在那失败之后,我们有一个黑洞,在那里物质最终坍缩。

最终,泡利不相容原理将坍缩物质限制为一对自旋相反的粒子。其余的必须按照一个有序的结构来排列,我们称之为物质。
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