你是E人還是I人?當(dāng)下,MBTI十六型人格測試在各大社交平臺上爆火。那么,微觀世界中的微觀粒子是否也有MBTI呢?
比如,電子是I人還是E人?有人可能會說:電子英文是electron,電子是E人。也有人說:兩個電子互相排斥,電子是I人。真相究竟如何呢?這次,小墨將帶大家從不同角度,分析一下微觀粒子們的人格屬性!
1
泡利不相容原理:你的“社交距離”有多遠?
1925年1月,沃爾夫?qū)づ堇岢隽伺堇幌嗳菰恚≒auli’s exclusion principle):在原子的同一軌道中不能容納運動狀態(tài)完全相同的電子。
遵循泡利不相容原理的粒子就是費米子。也就是說,多個費米子不能待在一起,它們喜歡獨占量子態(tài),排斥他人。假設(shè)一群I人去看電影,他們會自動分散到影院的各個角落,絕無可能聚在一起。
玻色子就不像費米子那樣排外,因為它們不必遵循泡利不相容原理。玻色子們可以待在一起,甚至全體抱團。比如玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)——所有原子的量子態(tài)都聚在一個單一的量子態(tài)。特定條件下,BEC還能顯示超流性,也就是無損耗的流動。想象一群人原本在雜亂無章地走動,互相碰撞、擠來擠去(類似普通流體的粘滯性)。突然,所有人被訓(xùn)練成完全同步的“機器人舞團”——每個人的動作完全一致,步調(diào)統(tǒng)一。這時候他們集體移動時就不會再互相碰撞,甚至可以毫無阻力地穿過狹窄的通道。
說到玻色子的集體行為,還有一個著名例子就是激光。激光的核心是大量光子的同步性,產(chǎn)生原理是受激輻射和光放大。當(dāng)一個光子擊中處于激發(fā)態(tài)的原子時,會“刺激”原子發(fā)射出一個完全相同的光子,在光學(xué)諧振腔(兩面鏡子)中,這些光子被反復(fù)反射,不斷觸發(fā)更多同步光子的產(chǎn)生,最終形成一束高度相干的光——所有光子步調(diào)一致。
小結(jié)一下
費米子(如電子、質(zhì)子)無法占據(jù)完全相同的量子態(tài),必須保持“社交距離”。這像極了I人需要獨處空間,排斥過度社交的擁擠感。
玻色子(如光子、膠子)可以大量聚集在同一量子態(tài),甚至形成宏觀的“超流體”或激光。這堪比E人在派對中無縫融入人群,越熱鬧越嗨!
2
粒子物理模型:你愛獨處還是愛社交?
在粒子物理標準模型中,夸克、電子、μ子、τ子、中微子等實物粒子都屬于費米子,費米子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子的統(tǒng)稱。
但是只有費米子還無法構(gòu)成物質(zhì),還需要相互作用作為粘合劑把費米子組裝起來。所有傳遞基本相互作用的粒子(也就是媒介粒子)都是玻色子。自然界存在的四種基本力:電磁力、強相互作用、弱相互作用和引力,它們都有相應(yīng)的媒介粒子。
小結(jié)一下
費米子是構(gòu)成物質(zhì)實體的基石(如原子核和電子),類似I人在獨處中積蓄能量,構(gòu)建內(nèi)在世界。
玻色子是力的傳遞者(如光子傳遞電磁力),類似E人擅長連接他人,推動群體協(xié)作。
神奇的是,兩個費米子組成的復(fù)合粒子——比如,質(zhì)子和電子組成的氫原子——居然是玻色子。網(wǎng)絡(luò)上曾有熱梗“為I做E”,指的是如果I人遇到比自己還I的,就變成比較E的那個。兩個社恐相遇,為了不冷場,其中一個社恐會主動挑起話題,表現(xiàn)得比較熱情。看起來,費米子可以“為I做E”。
那么玻色子會不會“遇E則I”呢?不能。兩個玻色子組成的復(fù)合粒子還是玻色子,這是由玻色子的交換對稱性決定的。
玻色子的自旋為整數(shù)(如0、1、2等),它們的波函數(shù)在交換兩個粒子時保持不變或相位變化為1,這意味著多個玻色子可以占據(jù)相同的量子態(tài)。兩個玻色子組成的復(fù)合粒子交換時波函數(shù)相位變化為1乘以1,結(jié)果還是1,所以還是玻色子。
費米子的自旋為半整數(shù)(如1/2、3/2等),它們的波函數(shù)在交換兩個粒子時相位變化為-1,這導(dǎo)致費米子不能占據(jù)相同的量子態(tài),遵循泡利不相容原理。氫原子由兩個費米子(電子和質(zhì)子)組成,兩個氫原子交換時,波函數(shù)相位變化為(-1)乘以(-1),等于1,所以氫原子是玻色子。
3
總結(jié)
通過以上分析,如果非要給費米子和玻色子貼上人格的標簽的話,費米子屬于I人,玻色子屬于E人。
不嚴格地說,物理規(guī)則和人格特質(zhì)都遵循某種“能量分配定律”——有人通過獨處穩(wěn)定系統(tǒng)(費米子/I人),有人通過互動激發(fā)系統(tǒng)活力(玻色子/E人)。世界和平離不開I人和E人,費米子和玻色子分工協(xié)作才有了宇宙今天的模樣!
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