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缩微版的你正在探访的最小监狱里还是有些怪事的。
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我们中的大多数人绝对相信如果自己被投入铁窗之后，作为一个人，自由就是离开你的牢房，离守卫越远越好。然而，对于禁锢在质子里的夸克，不管是不是有罪，自由却是反过来的。对于它们来说，自由在于短距离。它们之间距离越短，就越能自由地进行自己想要的行动。夸克的自由度真的是一个很奇怪的概念：当它们之间的距离变短后，就具有能够获得一整个世界的可能性。
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由于发现了这种独特的自由度，三位美国科学家戴维·格罗斯（David Gross）、弗朗克·维尔切克（Franck Wilczek）和戴维·波利策（David Politzer）获得了二〇〇四年的诺贝尔物理学奖。这的确是一个很难理解的概念。在他们获奖之前几年，有一次我在剑桥大学遇见了戴维·格罗斯和弗朗克·维尔切克，我一直在想应不应该向他们报销当年我在试图理解他们的工作时不得不吞下的治头疼的药片钱。
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夸克与胶子。
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基本粒子夸克是由自己构成的。
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胶子也是如此。
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作为我们所知道的最强力量——强核力的携带者，胶子将夸克监禁在一起，只有在夸克彼此非常接近时它们才能得到自由，因此确保了构成我们的物质不会裂开。
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夸克与胶子。
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真是两个奇怪的名字，虽然它们被用来形容最真实的本质，但因为离我们日常生活实在太远，听起来似乎毫无意义。然而，强相互作用力及其夸克和胶子关系到构成我们身体的大约99.97%的物质。如果一个六十公斤重的成人一下子失去了自己的夸克和胶子的话，他将一下子只重十八克。显然，他肯定活不了。
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要了解时至今日人类对自身的真相知道多少，或只想知道我们由什么构成，我们就必须了解夸克与胶子。对我来说，这已经是一个开展研究的好理由了，更不要说它们将很快带领我们旅行到时空诞生后大约一秒的世界。
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我们已经提到过，这些新家伙们属于强相互作用场。显然，这也是一个量子场，因此，我们先前在电子与光子身上发现的大多数诡异的量子行为——譬如，在此处消失，然后出现在彼处，也就是“隧穿”——在这里也同样存在。但我们需要强调的是，强相互作用场与电磁场不一样，虽然它也充满了整个宇宙。如果你愿意的话，可以把它看成是另一种海洋，它的水滴是夸克与胶子，而不是电子与光子。没什么规定说粒子只能属于一个海洋：带有电荷时，夸克既属于电磁场，又属于强相互作用场。它们能与两种不同的作用力携带者——光子和胶子——相互作用。但在短距离中，胶子的力量比光子强许多许多。
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那么这个新的海洋是个什么东西？它的基本粒子是些什么？
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强相互作用场有六种不同的夸克。如果有足够的能量，这六种夸克能够在强相互作用场里的任何地方任何时间出现。但在原子核中只有六种中的两种。它们就是所谓的“上夸克”与“下夸克”。宇宙中所有的质子中都有两个上夸克和一个下夸克，所以我们可以公平地说，质子“向上”的力量大于“向下”的，或许这就解释了为什么它们在自己亚原子监狱里还能如此开心。
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但质子并不是唯一的夸克监狱，正如你能够在你的金原子里看到的那样。
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缩微版的你对氢原子已经没有多少兴趣了，于是跳回刚才你切割宝贝的厨房桌子上。
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你的金原子还在，于是你跳了进去。
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深藏在七十九个旋转着的电子下面的金原子核比氢原子核大了好多。为了与七十九个电子配对，你找到了七十九个质子。但还有其他模糊的小球围绕或分隔这些质子。这些是不带电荷的小球。你能数出一百十八个。
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因为它们是电中性的，这些模糊的小球们被取名为“中子”。它们也是夸克监狱，它们是由英国物理学家詹姆斯·查德威克（SirJames Chadwick）发现的，查德威克是那位杰出的卢瑟福的助手，他也因此于一九三五年获得了诺贝尔物理学奖。
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在每个质子中，胶子禁锢着两个上夸克和一个下夸克。上夸克占了多数。在中子里则正好反过来：下夸克二比一领先上夸克。
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那么这些监狱又是怎么叠在一起构成原子核的呢？它们为什么不彼此分开或塌缩？那些质子可都是带有正电荷的，它们应该彼此排斥才对啊。
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但是没有。为什么？因为强相互作用场和它的作用力携带者不许它们分开，不过是通过一种很奇怪的方式。一种残余的方式。
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