你是E人还是I人?当下,MBTI十六型人格测试在各大社交平台上爆火。那么,微观世界中的微观粒子是否也有MBTI呢?

比如,电子是I人还是E人?有人可能会说:电子英文是electron,电子是E人。也有人说:两个电子互相排斥,电子是I人。真相究竟如何呢?这次,小墨将带大家从不同角度,分析一下微观粒子们的人格属性!

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泡利不相容原理:你的“社交距离”有多远?

1925年1月,沃尔夫冈·泡利提出了泡利不相容原理(Pauli’s exclusion principle):在原子的同一轨道中不能容纳运动状态完全相同的电子。

遵循泡利不相容原理的粒子就是费米子。也就是说,多个费米子不能待在一起,它们喜欢独占量子态,排斥他人。假设一群I人去看电影,他们会自动分散到影院的各个角落,绝无可能聚在一起。

玻色子就不像费米子那样排外,因为它们不必遵循泡利不相容原理。玻色子们可以待在一起,甚至全体抱团。比如玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)——所有原子的量子态都聚在一个单一的量子态。特定条件下,BEC还能显示超流性,也就是无损耗的流动。想象一群人原本在杂乱无章地走动,互相碰撞、挤来挤去(类似普通流体的粘滞性)。突然,所有人被训练成完全同步的“机器人舞团”——每个人的动作完全一致,步调统一。这时候他们集体移动时就不会再互相碰撞,甚至可以毫无阻力地穿过狭窄的通道。

说到玻色子的集体行为,还有一个著名例子就是激光。激光的核心是大量光子的同步性,产生原理是受激辐射和光放大。当一个光子击中处于激发态的原子时,会“刺激”原子发射出一个完全相同的光子,在光学谐振腔(两面镜子)中,这些光子被反复反射,不断触发更多同步光子的产生,最终形成一束高度相干的光——所有光子步调一致。

小结一下

费米子(如电子、质子)无法占据完全相同的量子态,必须保持“社交距离”。这像极了I人需要独处空间,排斥过度社交的拥挤感。

玻色子(如光子、胶子)可以大量聚集在同一量子态,甚至形成宏观的“超流体”或激光。这堪比E人在派对中无缝融入人群,越热闹越嗨!

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粒子物理模型:你爱独处还是爱社交?

在粒子物理标准模型中,夸克、电子、μ子、τ子、中微子等实物粒子都属于费米子,费米子是构成物质的基本粒子的统称。

但是只有费米子还无法构成物质,还需要相互作用作为粘合剂把费米子组装起来。所有传递基本相互作用的粒子(也就是媒介粒子)都是玻色子。自然界存在的四种基本力:电磁力、强相互作用、弱相互作用和引力,它们都有相应的媒介粒子。

小结一下

费米子是构成物质实体的基石(如原子核和电子),类似I人在独处中积蓄能量,构建内在世界。

玻色子是力的传递者(如光子传递电磁力),类似E人擅长连接他人,推动群体协作。

神奇的是,两个费米子组成的复合粒子——比如,质子和电子组成的氢原子——居然是玻色子。网络上曾有热梗“为I做E”,指的是如果I人遇到比自己还I的,就变成比较E的那个。两个社恐相遇,为了不冷场,其中一个社恐会主动挑起话题,表现得比较热情。看起来,费米子可以“为I做E”。

那么玻色子会不会“遇E则I”呢?不能。两个玻色子组成的复合粒子还是玻色子,这是由玻色子的交换对称性决定的。

社恐全红婵发布会现场“为i做e”:我们i人就是太善良! | 大作设计网站专栏-大作官网

玻色子的自旋为整数(如0、1、2等),它们的波函数在交换两个粒子时保持不变或相位变化为1,这意味着多个玻色子可以占据相同的量子态。两个玻色子组成的复合粒子交换时波函数相位变化为1乘以1,结果还是1,所以还是玻色子。

费米子的自旋为半整数(如1/2、3/2等),它们的波函数在交换两个粒子时相位变化为-1,这导致费米子不能占据相同的量子态,遵循泡利不相容原理。氢原子由两个费米子(电子和质子)组成,两个氢原子交换时,波函数相位变化为(-1)乘以(-1),等于1,所以氢原子是玻色子。

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总结

通过以上分析,如果非要给费米子和玻色子贴上人格的标签的话,费米子属于I人,玻色子属于E人

不严格地说,物理规则和人格特质都遵循某种“能量分配定律”——有人通过独处稳定系统(费米子/I人),有人通过互动激发系统活力(玻色子/E人)。世界和平离不开I人和E人,费米子和玻色子分工协作才有了宇宙今天的模样!

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