粒子的全同性

原子世界物质粒子的另一个基本特性是粒子的全同性。粒子的全同性就是指同一种粒子是完全相同的，不可区分的。考虑两个电子，它们都是带一个单位的负电荷，具有相同的质量。在开始时给这两个电子编号为一和二，

如果电子运动有特定的轨道，就可以随着时间的变化沿着电子的轨道追踪， 始终能辨认得出第一号电子和第二号电子。但是由于不确定关系，不能沿着电子的运动轨道追踪和辨认电子。如果两个电子有微小的差别，比如第一个电子的质量略重一些，就可以用这个微小差别来区分和辨认两个电子。所有的电子都是完全相同的，如果发现有一个电子的质量比别的电子确定地重一些，可以用质量把它和其他电子区分开，则这个重一些的电子实际上并不是电子，而应该是某种新粒子。物质粒子的全同性还决定了，当几个全同粒子在一起运动时，可以存在的运动状态只能是能体现物质粒子全同性的状态， 不符合这要求的运动状态根本不能存在。

原子世界物质粒子体系的运动状态用状态函数描写，能体现物质粒子全同性的状态有两大类。一类是完全对称状态，这时任意两个全同粒子互相交换就导致整个状态函数不变，1924 年印度物理学家玻色（Satyendranath Bose）首先研究了这类粒子的统计物理规律。还有一类是完全反对称状态， 这时任意两个全同粒子互相交换就导致整个状态函数变符号，正变负，负变正，1926 年美籍意大利物理学家费米（Enrico Fermi）首先研究了这类粒子的统计物理规律。

所有的粒子都可以有自旋，量子力学给出普遍要求，粒子的自旋角动量可以用一个称为自旋量子数的量 s 来标志，s 的值可以取 0，1/2，1，3/2，2，⋯。它的物理意义在于以约化普朗克常数为单位来表述自旋角动量时，自旋角动量数值的平方等于 s（s＋1）乘约化普朗克常数的平方，自旋角动量沿某一特定方向投影的可取值为 s，s-1，⋯-s+1，-s 乘约化普朗克常数，共 2s+1 个值。各种粒子按自旋角动量的性质分成两大类：自旋量子数 s=0，1，2，⋯ 的全同粒子运动状态是完全对称状态，这类粒子称为玻色子；自旋量子数s=1/2，3/2，5/2，⋯的全同粒子运动状态是完全反对称状态，这类粒子称为费米子。光子的自旋量子数 s=1，是玻色子，电子、质子、中子的自旋量子数 s=1/2，都是费米子。