绝大多数科学家都认为自然界在根本上应该是对称的,不过就基本粒子而言,对称性还有另外一层涵义．我们可以把基本粒子分成两大类,一类是在同一种微观状态(量子状态)上无论数量多少都能共存的粒子,如光子、介子等,这类粒子即使位置及速度都相同彼比之间也能和平共处．我们在研究这类粒子的分布问题时需要使用玻色-爱因斯坦统计．相对论之父爱因斯坦在1905 年提出了光是由粒子组成的光量子说．光量子(后来被称为光子)就具有上述性质,为了纪念爱因斯坦和印度科学家玻色,这种统计用他们的名字命名．玻色-爱因斯坦统计也简称玻色统计,服从玻色统计的粒子叫玻色子。

与玻色子不同,另一类粒子在一种状态上只能有一个存在,如电子、质子、中子、3 种中微子等,原子的K 层上有2 个状态、L 层上有8 个状态、……一个状态上只能存在一个电子．有关这类粒子的分布统计以2 位量子力学的开拓者——意大利的费米和英国的狄拉克——的名字来命名,叫做费米-狄拉克统计,简称费米统计．服从费米统计的粒子叫费米子。

基本粒子以及更基本的夸克不是玻色子就是费米子．对于质量更大的原子或分子来说,其统计十分近似于上述两种统计的中间值,为了方便起见,我们也用一套数学公式来记述,这就是经典统计也叫麦克斯韦-玻尔兹曼统计。

氢分子是最轻的分子,它由2 个氢原子组成,加上回转自由度等因素,用经典统计反而方便．氦原子的质量虽然是氢分子的2 倍,但是它却表现出了量子效应(因此经典统计不再适用),4He 由偶数个费米子集合而成所以是玻色子,它的同位素3He 由奇数个费米子组成因而是费米子。

数学计算证明,玻色子的集合体在超低温下会出现叫做玻色凝聚的特殊状态．液氦在绝对温度2.19 度以下时所表现出的奇妙性质就是一个例子,容器中的低温液氦会自然地爬过器壁流到外面,而它的同位素3He 就不会这样。

基本粒子(从模型上来说)都带有自转．力学上称为具有角动量,质量越大、自转得越快,角动量就越大．但是粒子的角动量非常奇妙地与它的质量无关,都是相似的值．以普朗克常数除以π的值h／2π为单位(角动量是质量与速度、长度的乘积,它与h 具有相同的性质),粒子的角动量只能是0倍、1／2倍、1倍、3／2倍、……

粒子具有自转角动量也就相当于粒子带有磁矩(好象一条小磁石),我们把粒子的角动量和磁矩统称为自旋,并把单位h／2π也省略掉,只说自旋为1／2或自旋为等等．于是作为研究对象的粒子分为自旋为整数(0 ,1,2,……)的玻色子和自旋为半整数(1／2,2／3,……)的费米子．繁琐的数学证明过程笔者略去不提,只希望各位读者记住这个结论。