泡利不相容原理

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泡利不相容原理（也称泡利原理）是一个重要的量子力学原理。它是由沃尔夫冈·泡利1925年通过实验观察总结出来的。

目录 1 狭义 2 广义 2.1 定义 2.2 解释 3 应用范围

[编辑] 狭义

最初泡利是在总结原子构造时提出一个原子中没有任何两个电子可以拥有完全相同的量子态。

[编辑] 广义

[编辑] 定义

一个由n个费米子组成的量子系统的波函数完全反对称：

和s_i是第i个费米子的位置和自旋，P是置换算符，其作用是对换两个粒子：

[编辑] 解释

假如将任何两个粒子对调后波函数的值的符号改变的话，那么这个波函数就是完全反对称的。这说明两个费米子在同一个系统中永远无法占据同一量子态。由于所有的量子粒子是不可区分的，假如两个费米子的量子态完全相同的话，那么在将它们对换后不应该波函数的值不应该改变。这个悖论的唯一解是该波函数的值为零：Ψ = − Ψ，既Ψ = 0。

比如在上面的例子中假如两个粒子的位置波函数一致的话（），那么它们的自旋波函数必须是反对称的，也就是说它们的自旋必须是相反的。

[编辑] 应用范围

泡利不相容原理对所有费米子（其自旋数为半数的粒子）有效。费米子遵循费米-狄拉克统计。

自旋为整数的粒子被称为玻色子。玻子遵守玻色-爱因斯坦统计，泡利不相容原理对它们无效。玻子可以占据相同的量子态。