微观世界也有趣，每一颗原子都是一个“太阳系”

如果以微观粒子的角度看世界，我们的周围会变得大不相同，因为周围的一切物质都会以原子、中子的形式呈现在眼前，一般我们把电子和电子以下的中子、质子和离子都认为是微观粒子。这样说可能表述更清楚一些：我们把物质世界分为两个尺度，被人熟知的太阳系、银河系等天体存在于一个空间的叫做大宇宙；而将粒子、电子或中微子这些无法被人类肉眼观察到的更小的微观世界称之为小宇宙。

如果说大宇宙是整个世界最大的展示舞台，那么小宇宙就是更加神秘的潘多拉魔盒，其中隐藏着许多形形色色的微观粒子。无论二者是怎样的差别，它们都是构成世界的最重要部分之一，毕竟当我们看惯了耀眼的星空，转过身再望向更加深邃的微观粒子世界时，会不会认为更加的令人震撼呢？

不少人感觉这些微观粒子十分拗口，再加上对其不了解，很容易对这些理论产生枯燥的想法并将目光转向宏大的宇宙。其实微观世界也同样有趣，每一颗原子都是一个“太阳系”，原子核仿佛太阳，中子和电子就是围绕原子核运转的“行星”。微观世界也有许多有趣的现象，例如在原子的核外电子排布中需要遵循泡利原理，核外电子会先占领能量最低的轨道，然后才会依次向高能量轨道行进。以氧原子为例，即使这些电子之间没有丝毫差别也能看到它们排列整齐的一面，就像一群听话的小朋友坐座位，只有当前排的作为坐满才可以坐到最后一排。

不只是原子，泡利原理甚至在中子和质子中也同样遵循，并且还提出了一个几乎总结性的规律：一个原子中没有任何两个电子能够拥有相同的量子态。我们可以将之理解为电子围绕原子核的排列方式是螺旋状的，并且每一个电子的后一个电子态都要更高一点，在排列紧密的同时又很整齐，就像银河系的旋转臂一样富有美感。

泡利原理是量子力学中十分重要的基础理论之一，它解释了在一个原子中的两个任意粒子位置发生互换后，其波函数将完全反对称。由于这种对称性在更早阶段被认为是两种量子态完全相同的粒子，但我们从核外电子排布顺序可以看到一颗原子中根本不会存在量子态相同的粒子，泡利原理恰好解决了这一问题。

那么泡利理论究竟有什么用呢？通俗来讲它在生活中几乎没有任何作用，就像数学中的三角函数一样，泡利理论只是一种原理，是一种最基础的证明。但它在量子力学中的作用极大，这种作用我们无法用语言特别形容，借助牛顿的话比喻就是“我们只是站在巨人的肩膀上”，如果非要评价泡利理论，它可能就是那个“巨人”。