泡利原理
非定域相互作用也出现在原子结构内。的确，与卢瑟福所提出的经典模型 （一定数量的电子围绕硬核旋转）相比，原子结构的现代模型非常模糊。原子核由若干到目前为止尚未完全搞清楚的高能场组成，而围绕它的电子似乎以某种奇怪的方式告知彼此的存在。这种相互关联的独特形式只出现在电子同原子核有联系的情况下，它与单个电子、单个核子和其他独立的粒子无关。
尽管每个电子不被任何已知的力引向其他的电子，但壳层中围绕原子核的每个电子的表现形式就好像它“知道”其他电子在干什么似的。由所有电子形成的总模式报告每个电子的表现形式，并规定它们状态的相互概率。围绕着原子核的电子相互排斥的数学表述是泡利在 1925 年提出的。他的“不相容原理”告诉我们，围绕着一个核或在多原子构型中围绕着几个核旋转的电子所处的运动状态都可以由四个量子数来描述。不相容遵守反对称规则。如果我们考虑到电子在原子壳层中的状态是用薛定谔波函数ψ（x₁，x₂，x₃，x_n）来描述的，这个意思就清楚了。这里的“x_s”是不同
电子 （包括它们的自旋）的坐标，正是由于这个波函数，不相容原理必须是反对称的。这就是说，如果任何两个电子相应交换，波函数就改变符号。同样的反对称规则也适用于在其中有许多电子围绕着几个核旋转的复杂分子，甚至含有极大量电子的金属元素的波函数也一定是反对称的。
波函数的反对称原理规定，原子中的电子必须占据不同的轨道。但是，整个原子 （或分子、金属元素、或其他复杂的多原子系统）为什么能遵守反对称规则呢？这一点还不清楚，因为不存在约束电子的通常的力或能。不相容原理要求电子间有精确相互作用而不涉及动力学的力。正像爱因斯坦—波多尔斯基—罗森实验中的两个电子和光束分裂实验中的两个光子似乎知道相互的量子态而无需交换明显的能一样，原子、分子或金属元素中的电子也如此直接地和非动态地相互联系在一起。
电子对单一态的不相容有助于具有特定性质的有序原子结构的出现，这是宇宙中所有复杂现象的基础。不过，泡利原理只是描述了不相容起作用的方式：一个电子“知道”其他电子在干什么的方式，但是，它并没有解释这种方式。

^① 一个简单的例子就能够说明这一过程。自然界中各种不同的元素对应于原子所包含的特定数量的电子。
最简单的原子氢，由其核外的一个电子构成。如果围绕原子核的电子是两个，我们就得到了氦原子。这里，
量子论限制了电子的运动：第二个电子不得不处在不同于第一个电子的能态和自旋态。就锂来说，有三个
电子围绕着核旋转。两个内层电子所处的轨道叫 K 壳层，其中每个电子处在不同的自旋态，而第三个电子
只能处在第二层轨道。