Spin-Statistics Theorem
定义 Definition
自旋—统计定理：量子场论中的基本定理，指出粒子的自旋（spin）与其遵循的量子统计规律（statistics）必然对应：
- 整数自旋（0, 1, 2, …）的粒子是玻色子（bosons），服从玻色–爱因斯坦统计，其场算符满足对易关系。
- 半整数自旋（1/2, 3/2, …）的粒子是费米子（fermions），服从费米–狄拉克统计，其场算符满足反对易关系。
它是解释泡利不相容原理、物质稳定性以及许多量子现象的重要基础。（该术语在数学与物理上还有更严格的表述，此处给出最常用的物理含义。）
发音 Pronunciation (IPA)
/ˌspɪn stəˈtɪstɪks ˈθiːərəm/
例句 Examples
The spin-statistics theorem explains why electrons cannot share the same quantum state.
自旋—统计定理解释了为什么电子不能占据同一个量子态。
In relativistic quantum field theory, the spin-statistics theorem links half-integer spin to anticommutation relations and fermionic behavior.
在相对论性量子场论中，自旋—统计定理把半整数自旋与反对易关系及费米子行为联系起来。
词源 Etymology
该短语由三部分组成：spin（自旋）、statistics（统计规律/统计学）、theorem（定理）。这里的“统计”不是日常意义的数据统计，而是指多粒子量子体系在交换粒子时波函数（或场算符）表现出的对称性与分布规律。该定理在20世纪量子场论发展中被系统化，与相对论性因果结构和量子场的局域性等核心假设密切相关。
相关词 Related Words
文学与经典著作 Literary Works
- Steven Weinberg, The Quantum Theory of Fields（《量子场论》）
- Michael E. Peskin & Daniel V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory（《量子场论导论》）
- Claude Itzykson & Jean-Bernard Zuber, Quantum Field Theory（《量子场论》）
- L. D. Landau & E. M. Lifshitz, Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory（《量子力学：非相对论理论》；相关讨论常通过费米子/玻色子与对称性引入）
Select Language