泡利不相容原理英文解釋翻譯、泡利不相容原理的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Pauli exclusion principle

分詞翻譯：

泡的英語翻譯：

bubble; froth; infuse; pickle; soak; steep
【醫】 bubble; Ves.; Vesic.; vesica; vesicle; vesico-

利的英語翻譯：

benefit; favourable; profit; sharp

不相容原理的英語翻譯：

【化】 exclusion principle

專業解析

泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）是量子力學中的核心理論之一，由奧地利物理學家沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli）于1925年提出。該原理指出：在同一量子系統中，兩個或多個全同費米子（fermions）不能同時占據完全相同的量子态。這一表述在漢英詞典中對應為“No two fermions can occupy the same quantum state simultaneously”，常用于描述電子、質子、中子等粒子的排布規律。

核心内容與物理意義

量子态的唯一性
量子态由四個量子數（主量子數、角量子數、磁量子數、自旋量子數）共同定義。根據泡利原理，若兩個費米子的前三個量子數相同，其自旋方向必然相反。這一特性是元素周期表中電子分層排布的基礎，也是原子化學性質多樣化的根源。
費米子與玻色子的區分
泡利原理僅適用于費米子（如電子、質子），而玻色子（如光子）不受此限制。兩者的差異源于波函數對稱性：費米子的波函數是反對稱的，交換粒子位置會導緻波函數符號改變；玻色子的波函數是對稱的。
物質穩定性的來源
若不存在泡利不相容原理，所有電子将坍縮到最低能級，導緻原子無法形成穩定結構，宏觀物質（如固體）的力學性質也将消失。

應用領域

化學：解釋元素周期律、化學鍵的方向性及分子軌道理論（來源：University of Oxford 量子化學教材）。
天體物理：白矮星和中子星的存在依賴電子和中子之間的泡利斥力，防止恒星進一步坍縮（來源：NASA Astrophysics Data System）。

數學表述

泡利原理的數學形式可表示為：

Psi(mathbf{r}_1, mathbf{r}_2) = -Psi(mathbf{r}_2, mathbf{r}_1)

其中$Psi$為兩粒子體系的波函數，$mathbf{r}_1$和$mathbf{r}_2$為粒子坐标。當$mathbf{r}_1 = mathbf{r}_2$時，波函數值為零，表明粒子無法共存于同一位置與量子态。

學術認可與曆史背景

泡利因提出該原理及相關研究獲得1945年諾貝爾物理學獎。現代粒子物理标準模型進一步通過自旋統計定理（Spin-Statistics Theorem）将這一原理與基本粒子分類結合（來源：Nobel Prize官方檔案）。

網絡擴展解釋

泡利不相容原理是量子力學中的核心原理之一，由物理學家沃爾夫岡·泡利于1925年提出。其核心内容是：在同一個量子系統中，任意兩個全同費米子（如電子、質子、中子等自旋為半整數的粒子）不能同時處于完全相同的量子态。以下是詳細解釋：

1. 核心定義

量子态的唯一性：每個費米子由四個量子數描述（主量子數 (n)、角量子數 (l)、磁量子數 (m_l)、自旋磁量子數 (m_s)）。泡利原理要求，同一原子内不能有兩個電子具有完全相同的四個量子數。
適用範圍：僅適用于費米子（自旋為 (1/2, 3/2, ldots) 的粒子），而玻色子（如光子）不受此限制。

2. 實際應用

原子結構：電子在原子軌道中的排布遵循此原理。例如：
- 同一軌道（(n, l, m_l) 相同）最多容納兩個電子，且自旋方向相反（(m_s = +frac{1}{2}) 和 (-frac{1}{2})）。
- 這一規則解釋了元素周期表中電子殼層的填充順序和化學性質的周期性變化。
物質穩定性：若沒有泡利原理，所有電子将坍縮到最低能級，導緻原子無法穩定存在。

3. 物理意義

量子統計的基礎：費米子服從費米-狄拉克統計，而玻色子服從玻色-愛因斯坦統計。
宏觀現象：白矮星和中子星的支撐力來源于電子和中子的簡并壓，這正是泡利原理的宏觀體現。

4. 與經典物理的對比

經典物理允許粒子占據相同狀态，但量子力學中，費米子的波函數必須滿足反對稱性（交換兩個粒子後波函數變號），導緻不相容現象。

5. 示例

以氫原子和氦原子為例：

氫原子：單個電子占據最低能級（1s軌道），自旋任意。
氦原子：兩個電子占據1s軌道，但自旋方向相反，滿足泡利原理。

泡利不相容原理不僅是理解原子和分子結構的基礎，也是凝聚态物理、天體物理等領域的關鍵理論。