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海森堡看到质子的质量为1.6726231 × 10^-27千克，中子的质量为1.6749286 ×10^-27千克，觉得两者的质量太接近了。
海森堡想，中子比质子重了那么一点点，重的多出了什么？他给两者做了差值后，还是没有看出什么来，心中疑惑。
继续想，又有人提出人们还发现2个质子、1个质子1个中子、2个中子之间的强相互作用几乎是相同的。
海森堡想：“不考虑电磁作用，在强相互作用的眼里，质子和中子完全是相同的。”
“难道中子和质子是同一种东西？”
海森堡就来了提出了一个大胆的想法：他认为质子和中子压根就是同一种粒子-核子的两种不同的状态，它们共同组成了一个同位旋二重态。
在抽象的同位旋空间里，质子可以“旋转”成为中子，中子也可以“旋转”成为质子，因为质子和中子在强相互作用下是一样的，所以，我们就可以说：强相互作用具有同位旋空间下的旋转不变性。
但这种旋转，跟普通意义上的旋转不同，是一种量子化的概念。
核子内部抽象出来的同位旋空间，因此这种对称性又叫内部对称性，而之前我们谈的各种跟时空有关的对称性就叫外部对称性。内部对称性咋一看好像不那么真实，但其实它跟外部对称是一样真实自然的，它们一样对应着守恒定律，强相互作用下同位旋空间里的这种旋转不变性就对应同位旋守恒。
海森堡继续想：“如果让其中的旋转方式改变，那元素就会发生改变。原子的内部的结构完全是同一个物质构成，只不过是因为同位旋的不同而导致的质子和中子的区别。”
