亿电子伏特
能量。这样
们知道，20年之前以为是“基本”粒子，原来是由更小粒子所组成。如果们用更高能量时，是否会发现这些粒子是由更小粒子所组成呢？这
定是可能。但们确实有些理论根据，相信们已经拥有或者说接近拥有自然界终极构件知识。
用上章讨论波粒二象性，包括光和引力宇宙中切都能以粒子来描述。这些粒子有种称为自旋性质。自旋可以设想成绕着个轴自转小陀螺。但这可能会引起误会，因为量子力学告诉们，粒子并没有任何很好定义轴。粒子自旋真正告诉们是，从不同方向看粒子是什
样子。个自旋为0粒子像个圆点：从任何方向看都样（图5.1－A）。而自旋为1粒子像个箭头：从不同方向看是不同（图5.1-B）。只有把当它转过完全圈（360°）时，这粒子才显得是样。自旋为2粒子像个双头箭头（图5.1－C）：只要转过半圈（180°），看起来便是样
。类似地，更高自旋粒子在旋转整圈更小部分后，看起来便是样。所有这切都是这样直截当，但惊人事实是，有些粒子转过圈后，仍然显得不同，你必须使其转两整圈！这样粒子具有1／2自旋。
图5.1
宇宙间所有已知粒子可以分成两组：组成宇宙中物质自旋为1/2粒子；在物质粒子之间引起力自旋为0、1和2粒子。物质粒子服从所谓泡利不相容原理。这是奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利在1925年发现，他并因此获得1945年诺贝尔奖。他是个模范理论物理学家，有人这样说，他存在甚至会使同城市里实验出毛病！泡利不相容原理是说，两个类似粒子不能存在于同个态中，即是说，在不确定性原理给出限制内，它们不能同时具有相同位置和速度。不相容原理是非常关键，因为它解释为何物质粒子在自旋为0、1和2粒子产生力影响下不会坍缩成密度非常之高状态原因：如果物质粒子几乎在相同位置，则它们必须有不同速度，这意味着它们不会长时间存在于同处。如果世界创生时不相容原理不起作用，夸克将不会形成不相连、很好定义质子和中子，进而这些也不可能和电子形成不相连、很好定义原子。所有它们都会坍缩形成大致均匀稠密“汤”。
直到保尔·狄拉克在1928年提出个理论，人们才对电子和其他自旋1／2粒子有相当理解。狄拉克后来被选为剑桥卢卡逊数学教授（牛顿曾经担任这教授位置，目前担任此位置）。狄拉
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