“顔色和形狀可以表達我們無法用語言表達的事情。”——喬治亞·奧基夫

在大尺度上，我們所能看到的宇宙是由行星、恒星、星系這樣的物質組成；在微觀尺度上，物質又是由原子核和電子，以及原子核的成分，光子和其他任何可能存在的基本粒子組成。而且我們都知道質子帶正電，那為什麼兩個（或更多）質子可以結合在一起，而不會互相排斥？

如果宇宙中隻有這些基本粒子的存在，它們之間完全沒有互動，誰也不理誰，那麼宇宙隻會是一片粒子的海洋。因此宇宙中的所有粒子必須能夠相互作用才能産生我們目前所看到的一切。據我們所知，宇宙中有四種基本力參與者所有粒子的互動方式。

四種力中有些很熟悉，比如萬有引力，在生活中最常見也最直觀。在宇宙的最大尺度上，引力不僅是最重要的力，而且可以說是唯一起作用的力。物體本身的質量和能量決定了時空本身如何彎曲，而這種彎曲又決定了物體如何運動和加速。

宇宙中，至少據我們所知沒有所謂的“反質量”或“反能量”而導緻一些物體因為引力而互相排斥，而另一些物體則被引力吸引。其實我們可以把質量/能量解釋為隻有一種類型的引力電荷，引力電荷總是表現為吸引力。

而其他力和相互作用就比引力稍微複雜一點。以電磁力為例，或者是兩個帶電粒子所産生的力。

其中有兩種電荷：正/負電荷，同類電荷相斥，異類電荷相吸。它和引力不一樣，也更複雜一些，但電磁力的一些應用對我們來說也很熟悉。畢竟，我們在地球上所做的每一件事都和電磁力有關。

例如，你可以輕而易舉的拿起水杯喝水，你生氣了可以打别人一拳，别人會感覺到痛，而你的拳頭并沒有穿透别人的身體，都是電磁力在起作用。

還有一個很好的例子：一個中性原子帶正電的原子核被一群帶負電的電子環繞着。電子互相排斥，但它們都被原子核吸引。隻要原子的總電荷為零，且沒有足夠強的外部輻射，原子就會保持穩定和中性。這是構成我們這個世界上一切事物（生物和非生物）的基本要素。

我們已經在基本的量子層面上理解了電磁力是如何工作的。所有帶電粒子之間的吸引和排斥是通過同一粒子（光子）來介導的。

電磁力隻需要一個光子就可以同時兼顧吸引力和排斥力，這是因為電磁力的結構相對簡單，隻有兩個電荷，同類排斥和異類吸引。但是如果我們深入到原子核内部，在基本層面上去了解這些微小的帶電結構是如何結合在一起的？事情就會變得更加複雜。

原子核是由質子和中子組成的，當然除了氫，它本身就是一個質子。但是考慮到質子帶正電荷而中子不帶電荷，肯定有某種額外的力，一種比電磁力更強的力來把原子核固定在一起。否則，任何由一個以上質子（除了氫以外的任何原子）組成的原子都會因為電磁力的斥力把自己的原子核推開。

事實上，這種被命名為“強力”的力甚至需要把單個的質子和中子結合在一起。因為質子和中子本身不是基本粒子，而是由更小的帶電粒子誇克組成的。

例如，如果沒有另一種電荷附着在每一個誇克上，質子内部的電場力就會導緻質子你、乃至原子核本身被電荷的排斥力推離開，因此每一個誇克除了有電荷外，它們還帶有顔色電荷（色荷），色荷的類型不至一種（引力），也不是兩種(（電磁力），而是有三種（紅色、綠色和藍色）。

誇克想要結合在一起來抵抗電磁力，就需要它們的色荷結合在一起形成“無色”。那麼紅色、綠色和藍色誇克結合在一起就會形成“無色”，這個道理類似于三色光疊加在一起可以形成無色一樣。

我們知道有物質和反物質，也有誇克和反誇克，那麼也有顔色（紅、綠、藍）和反色：青色是反紅，紅色是反綠，黃色是反藍。為了加起來形成無色，要麼需要三個誇克（或者三個反誇克），要麼需要一個誇克和一個反誇克結合在一起。

上圖中：如果紅色 綠色 藍色等于白色，但紅色 反紅色也等于白色，這是否意味着綠色 藍色等同于反紅色呢？沒錯，至少在顔色方面就是這樣的。這意味着我們可以把一個誇克和另外兩個反誇克配對，或者可以和另外三個誇克和一個反誇克配對。隻要顔色是白色的（或無色）就行。

這就是為什麼可以有三個誇克的組合，比如質子和中子，或者一個誇克和一個反誇克的組合，比如介子。但不同于使時空彎曲的引力或交換光子（不帶電荷）的電磁力，強力是通過交換一種新型粒子膠子來起作用的，膠子有一種顔色，也有一種反色！

這些膠子負責不僅将單個粒子（如質子、中子和介子）結合在一起，還将較大的原子核結合在一起。

誇克有三種顔色（紅、綠、藍）和三種反色（反紅=青色，反綠=紅色，反藍=黃色），所以我們一般會認為可以通過将每種顔色與每種反色進行匹配得到九種類型的膠子。這種想法基本上是正确的。

假設有一個紅誇克，就會發出一個紅/反綠膠子，這時紅色誇克就會變成綠色誇克，膠子會找到一個綠色誇克，把它變成紅色，顔色就會被交換。

這就很好地解釋了六種類型的膠子：紅/反綠，紅/反藍，綠/反紅，綠/反藍，藍/反紅，藍/反綠。

其他的三種呢？是不是應該有紅色/反紅色，綠色/反綠色，還有藍色/反藍色這三種膠子？

事實證明，幾乎是這樣。因為這些膠子沒有固有的顔色，而所有的量子态混合在了一起。在量子物理學中，隻要沒有被禁止，任何理論系統隻要有相同的量子數，混合就會發生。因此，這三種膠子不是“純”的紅色/反紅色、綠色/反綠色和藍色/反藍色，而是紅色/反紅色、綠色/反綠色和藍色/反藍色三種狀态的混合态。

但是其中的一種是所有三種顔色/反色對的混合确實是無色的，并且在物理上并不存在。所以隻有8種物理膠子。

正是是這些膠子在誇克和反誇克之間的交換使得質子，中子，介子，重子和所有其他原子核聚集在一起。

這就是為什麼，如果我們想把任何兩個誇克或反誇克分開，所需的能量就會增加，最終能量會達到一個點，隻要把一個粒子/反粒子對從真空中拉出來，在這個過程中就會産生額外的粒子，這也是誇克禁閉的原因。

強力把每個原子核連接在一起，如果沒有它，宇宙就隻是一個由基本粒子組成的海洋，它們相互排斥，無法以任何有意義的方式結合在一起，也無法在整個宇宙中制造出除氫以外的任何元素。

沒有發光的恒星，沒有複雜的分子，宇宙中的任何地方都不會有岩石行星，隻有一簇簇氣體和巨大的空洞。

然而，現實的宇宙遠遠不止粒子湯，我們有星系，恒星，行星，重元素，分子，生命，還有你和我。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!