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現(xiàn)代物理學中，真空與粒子分別對應(yīng)場的不同狀態(tài)。我們將真空定義為場的基態(tài)，粒子則是處于激發(fā)態(tài)的場。在上一篇小科普《什么是真空》中，我將場比喻為大海，當大海波濤洶涌時，我們觀測到粒子；當大海一平如鏡時，我們觀測到的平均粒子數(shù)為零，即為真空。
這個比喻的源頭是狄拉克，他在預(yù)言正電子時給出了狄拉克海的圖象。狄拉克海是由無窮多個電子組成的。當電子海洋的海平面剛好達到某一高度時（我們不妨將這個高度定義為0），我們實際觀測到的結(jié)果是一個電子也沒有，即真空。如果有海水因為什么原因來到了0高度以上，我們就觀測到電子。如果0高度以下出現(xiàn)了氣泡，那么，我們就會觀測到這些氣泡——正電子。
海水能形成有一定深度的大海，是因為水分子具有不可入性——不同的水分子不能處于同一個位置，不然，所有水分子都會在重力作用下坍塌到海底的最低處，大海也就不成為大海了。狄拉克海能夠存在，則是由于泡利不相容原理（不能有兩個或以上電子處于同一個狀態(tài)），這個原理的作用就類似于水分子的不可入性，使得電子能夠蓄積為狄拉克海。
然而還存在一些和電子性質(zhì)不同的粒子，使得狄拉克海的圖象產(chǎn)生疑難。
這世界上的粒子按照統(tǒng)計性質(zhì)可分為兩類，電子屬于“費米子”，這類粒子遵循泡利不相容原理。對于所有費米子，我們都可以用狄拉克海圖象來理解它。還有一類粒子叫做“玻色子”，對玻色子則無泡利不相容原理的限制，也就是說，不同的玻色子可以處于相同的狀態(tài)。這就好比水分子沒有了不可入性，導(dǎo)致的結(jié)果無疑是海洋的坍塌。
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