夸克很多人都聽說過，但“夸克禁閉”這個概念聽說過的人應該不多，這算是粒子物理學中的一個“謎題”吧。

“夸克禁閉”描述的是一種物理現象，簡單的說，就是指夸克不會單獨存在。

我們都知道的是，這個物質的世界是由原子和分子組成的，原子核一般是由質子和中子組成的，而質子和中子是由夸克組成的。夸克是目前已知的最小的一種基本粒子，但科學家在物理實驗的觀測中，像質子與中子這些基本粒子是可以拿出來單獨觀測的，但夸克不同，我們現在所有的物理觀察都無法觀測到單獨的夸克存在，只能發現由一對或幾對夸克組成的粒子。這種無法觀測單獨夸克的現象被稱為“夸克禁閉”。

“夸克禁閉”這種現象並不是因為夸克“尺寸”過於微小（小於10^-18米）而無法單獨觀測，而是存在一種無法打破的“迴圈”。在這裡，我們要了解一點的就是，在微觀層面，能量與質量的界限是比較模糊的，特別是夸克這種“級別”的，你把它看做是一小團能量也是可以的。對於質子或中子，它們之間結合是由核力，也就是在強相互作用力下結合到一起的，只要有足夠的能量就可以把它們分開。

但這種“蠻力”對夸克則行不通，目前對於“夸克禁閉”的解釋比較流行的是用弦理論，夸克之間是由強子連線的，而強子可以認為是一個極短的弦，夸克就是弦的兩端，如果想讓這個兩個夸克分開，就需要很大的能量將這根弦“打斷”，然而將兩個夸克分開的能量足以在分開夸克的同時又形成新的一對夸克（能量轉換為質量），這樣一來，新的夸克和原來的夸克就又組成了兩對禁閉的夸克。如此反覆下去，就永遠得不到一個“自由”的夸克。這有點像你將一個條形磁鐵切斷後，總是能得到兩條新的磁鐵而不是隻有一個磁極的磁鐵。

總之，“夸克禁閉”算是非常前言的一種理論，幾句話根本無法清晰的描述，這裡的解釋只是非常籠統的，瞭解一點就可以了。

夸克禁閉，實際上應該稱為“色禁閉”(Color Confinement)。

科學家們發現重子（如質子和中子）都是由三個各帶1/3電荷的粒子組成，即後來被稱為“夸克”的東西，而此三個夸克間除了電荷相互作用外，似乎還有另一種相互作用將他們黏合起來，且此粘合力的強度遠遠超越了他們之間的電荷斥力，使得重子成為非常穩定的基本粒子，這種力被命名為強作用力（真是力如其名啊）。

經過大量的觀測和研究，重子當中三個夸克的關係被科學家們用了一種“三位一體”的模型來解釋似乎非常合理，即讓每個夸克可以有三種顏色選擇（習慣上用三原色來命名，即紅色，綠色或藍色），而且這個模型還允許給夸克的反粒子——反夸克定義一套合理的色荷，同理利用的色彩理論中的反色關係，即反紅、反綠或反藍色。

上圖：介子、重子和反重子的色荷模型。

強子分為：介子，由一個夸克和一個反夸克構成；重子，由三個夸克構成。

上圖：重子由三個夸克組成，但這三個夸克必需分別為紅色、綠色或藍色電荷，從而使重子整體的色荷為中性（無色），這有點類似日常三原色構成白色的情況；介子由夸克和反夸克組成，其中夸克可以是任何顏色，而那個反夸克應具有反色荷，以確保介子的色荷中性。

什麼是色禁閉？

在量子色動力學中，色禁閉，是帶色荷的粒子（可以類比電荷），如夸克和膠子不能被單獨分離出來的現象，它們不能在低於約2萬億開爾文的哈格多恩溫度的條件下直接觀察到（相當於每個粒子的能量達到約130-140 MeV的能量）—— 夸克和膠子在此極高的溫度以下必須聚集在一起形成強子。

哈格多恩溫度是理論物理中強子構成的物質（即普通物質）變得不再穩定的極限溫度值，在此溫度以上強子（或強子構成的物質）必須“蒸發”轉變為夸克態。 從某種意義上講，這個溫度可以被認為是強子（或強子構成的物質）的“沸點”。

注：僅由膠子形成的無色荷膠球也滿足色禁閉，但難以透過實驗識別。

色禁閉還有一層意思是：如果不產生新的強子，夸克和膠子就不能與它們的父強子分離。也就是說，夸克並非不能轉化和交換，但必須從一個強子轉化到另一個強子當中，不能孤立地存在。

基本原因：膠子連線管道被破壞時不會釋放出孤立的夸克

與量子電動力學中的的光子不同，透過關注量子色動力學中負責攜帶強力作用的膠子的色荷，可以定性地理解色禁閉現象。通常，帶電粒子之間的電場隨著粒子的分離而迅速減小，而帶色荷的粒子之間的膠子場的強度則不會因為色荷粒子之間的分離而減弱，膠子實際上可能在帶色荷粒子之間形成了窄的通量管道（或弦）保證了場強維持為常量。

上圖：將夸克分離到足夠的程度之後，會因能量注入產生反夸克從而形成新的強子，因此無法觀察到孤立的夸克。

上圖：這個簡單的動圖很生動地說明了夸克間膠子管道斷裂產生新強子的過程。當然這也是能量轉化為質量的微觀機制的生動體現。

總結

色禁閉是指帶色荷的夸克無法孤立存在。色中性（類似三個色合成為無色）似乎是物質在大尺度存在的條件。能量破壞了夸克間的色荷連線，促成了新強子的誕生，這個過程不允許有孤立的夸克被分離出來，於是形成了色禁閉的現象。

首先我需要糾正題主一個錯誤的觀念。

為什麼夸克不能單獨存在？

這樣的提問已經是本末倒置了。科學不是解釋自然現象為何如此，而是在自然現象的基礎上歸納一般性規律，然後總結出的規律就是夸克不能單獨存在。

比如科學家從來沒有發現過單獨存在的夸克，同時發現夸克之間的距離越遠，吸引力就越強。基於這樣的現象才總結出來了夸克禁閉的理論。

為了能使夸克之間的相互作用對接到物理學的範疇內，於是將夸克之間的相互作用歸納成一種新的力，這就是強力。

因為夸克之間的相互作用和引力和電磁力都不一樣，這種因距離增加而增大的相互作用就是全新的一種力。

於此同時，科學家還發現夸克另一種性質，就是夸克的組成集體的量子態始終保持統一特質。

單獨的夸克本來就有三種量子態，不管夸克怎麼組合，其夸克組成集體的量子態總是一樣的。

於是科學家藉助了生活中三原色組合成白色的道理類比夸克的這種性質。

如果兩個夸克組合在一起，那麼各自必是互為反物質。比如攜帶綠色荷的夸克，其反物質夸克就是反綠。

綠+反綠=白。這種組合形式雖然在日常生活中的三原色種不存在，但是可以聯想到正負數中和的理念。

還有一種就是三個夸克組合在一起，可以是紅、綠、藍色荷的夸克，也可以是反紅、反綠、反藍的組合。因為這樣，夸克集體的色荷為白。

夸克為什麼不能單獨存在？

從多個夸克組合的現象到一般性規律，科學家還沒有發現色荷不為0的夸克群存在。

如果夸克單獨存在，它攜帶的色荷必然不為0，那就不符合科學家總結的一般性規律，而這個規律目前沒有被打破。

所以在現有理論中，單獨的夸克就需要和其他夸克中和色荷。

總結一下，夸克不能單獨存在有兩個原因。

一：夸克之間有強力，距離越大，強力越強。所以夸克不會脫離夸克群而單獨存在。

二：夸克之間的色荷需要被中和掉，單獨的夸克無法中和掉色荷，所以需要融為夸克群來中和。

不過這兩點在本質都是一樣的，那就是由夸克的量子狀態決定的。

夸克禁閉就是說夸克不能夠單獨存在，它必須和其它夸克或者兩個或者三個結合在一起形成質子或者中子。為何存在夸克禁閉，就像問為何光速是很定的值30萬千米每秒一樣，即便世界上最頂級的科學家，愛因斯坦在世也會答不上。

不只是夸克禁閉，很多理論和定理都是無法證明的。這些定理都是我們透過觀察客觀世界得到的最為基本的規律，就像上面說的光速不變原理，我們更本就無法證明為何光速不變。我們只是透過大量的實驗，歸結出來光速是不變的。但至於更為深刻的原因，沒有科學家能夠解釋清楚。像這些問題很多，例如為何電荷會相互吸引或者排斥？為何宇宙中只存在四大基本力？為何能量是量子化的?等等，都是無法回答的最基本問題。對於這些問題，我們只知道它就是這樣，然後我們就把這個現象定義為最為基本的原理，然後在以此推論出其它原理。

我們的宇宙執行自有一套規律，這個規律不是我們定義的，我們也無法找出宇宙為何這樣執行的原因。唯一我們能夠做的就是，不斷透過實驗來認識這些規律，找出這些規律，進而再透過這些規律去了解其它規律。就行一臺電腦一樣，對於我們普通的使用者來說，我們只能夠透過使用電腦不斷積累經驗，然後學會怎麼使用。至於電腦為何這麼執行，如何設計的，我們一概不知。而這些最為基本的東西，只有製造這臺電腦的人才知道。所以，就像上面的問題，夸克禁閉和光速不變等基本原理，只有"創造”我們宇宙的“造物者”才知道。當然，如果有一天我們科技發展的可以跳出宇宙了，那麼我們或許可以探索一下我們宇宙為何這麼執行，為何存在夸克禁閉。

不過，科學家也指出，在宇宙大爆炸後的不久，溫度和能量足夠高，這時候物質存在的形式就是夸克。之後能量降低溫度降低，夸克才相互結合形成了質子、中子等基本粒子。而為了解釋夸克為何會結合在一起，科學家還提出了一套強相互作用力和色荷的理論。總之，夸克禁閉就是像光速不變原理一樣的一個規律，我們現階段只能夠使用，而不能夠理解為什麼會這樣。

當然，如果存在其它宇宙，有可能就不存在夸克禁閉或者光速不變了。畢竟，不同的宇宙執行的規律也可能不一樣，就行不同的電腦執行不同的作業系統，操作和介面也不一樣。

〔宇宙定律〕

一 、物質的電磁力{吸引力}{反推力}

物質存在電磁力，同一種物質介質相互吸引，不是同一種物質介質相互推。多的物質會把少的物質推成圓球，因為兩種物質都在推，而且同一種物質任何一點推力都一樣大。推力又稱為反推力反推力是很均勻的力。被推成球型的物質任何一點向外發出推力都一樣大，但兩種物質的反推力不一定是一樣大。又因兩種物質都在使勁推少的物質被迫成圓球。圓球是物質組成的不是空的所以有個球面稱為圓球面。圓球面所受到的反推力越往球中心力線越密承受的推力越多。因圓球面任何一點都承受來自各個方向的力必然有一條力線經過球心垂直於球心，所以從球面到球心越往中心垂直力線越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越遠離球心所承受的反推力越小越少。

只要中心有物質壓力重力的天體，它的最外層表層必須是球形（圓球），天體的球面如果變成方形……中心不但沒有物質壓力而且重力也不存在。

二、光聚焦 能量聚焦、熱能量聚焦、正負（反）能量聚焦

光與一切物質同在充滿整個物質世界。太陽、恆星、一切星系是光聚焦取得能量，只有光永遠聚焦才能永遠發光發熱。我們看到的會發光發熱的星星、星系、恆星、太陽、行星中心，行星的衛星中心、地球中心、小行星中心、慧星中心、都是光聚焦的中心。 星星、星系、恆星、太陽、行星的外面外層都有一個圓球面可以光聚焦到中心。圓球面是平凸透鏡、凹凸透鏡, 只要形成平凸透鏡、凹凸透鏡就可以光聚焦。

光聚焦……光是用不完的迴圈的。

三、對環流層{上層與下層對環流}

自轉與公轉運動的動力層，宇宙間天體的公轉自轉都是有對環流層推動帶動運動的。同一個星球自轉有對環流層推動自轉……公轉有對環流層帶動運動，自轉與公轉運動是二個環流層，二個對環流層不是在同一個中心上的。沒有大氣層或有大氣層大氣只對流不進行對環流的星球（孤獨行星、流浪行星）、行星、小行星、行星的衛星是一定不會自轉的。

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【真實的宇宙形態結構】

宇宙是時間無限空間無涯物質有限世界。空間存在著一個一個大型的物質世界它們是沒有相連被真空隔離。各個物質世界都遵循同樣的物理規律，我們生活在其中一個大型物質世界裡。

我們的大型物質世界最多最外層的物質緊緊的吸引在一起它的外型是可以任何形態。它把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個大圓球都有一個圓球面及一箇中心，我們就在其中一個大圓球面裡面。這個大圓球內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心，其中一個大圓球就是我們的圓球……………………總星系。總星系有一個圓球面及一箇中心。在總星系圓球面內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心。其中一個大圓球就是我們的圓球銀河系它有一個圓球面及一箇中心。銀河系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心，其中一個大圓球就是我們的圓球太陽系它有一個圓球面及一箇中心，太陽系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一箇中心，其中一個就是地球系（包括月球），地球是中心它的圓球面在月球之外，地球氣態圓球面內的最多氣態物質又把月球及其他各種各樣不相混合的氣態物質反推成一個一個圓球。

這些大大小小從大到小的圓球剛剛形成光‘就聚焦在它們的中心點上使中心發光發熱，太陽、行星中心、銀河系中心、總星系中心、星系中心、恆星都是有光聚焦才發光發熱的。因光聚焦在中心點上發光發熱就會發生對流 對環流。每一箇中心點上有一組或多組對環流層，接近中心的對環流層可帶動中心轉動自轉，遠離中心的對環流層可推動天體、星系、恆星、物體、物質、行星等等繞中心公轉。月球有氣態層只有區域性的對流沒有對環流所以沒有自轉只有公轉，月球公轉是地球最外面的一組對環流層推動月球繞地球公轉的……其它行星的衛星公轉類同。靠近地殼的對環流層(有對流層與中間層組成交替環流）帶動地球自轉其他行星自轉類同。地球月球在同一個圓球面內被太陽系的對環流層推動繞太陽公轉的其他行星公轉類同。太陽系圓球面內全部行星被銀河系的對環流層推動繞銀河系中心公轉的其他恆星系公轉類同。銀河系圓球面內的恆星系被總星系的對環流層推動繞總星系中心公轉的其他星系仙女系公轉類同。總星系圓球面內的星系被更大的對環流層推動繞更大的中心公轉。就這樣以此類推外面外層到底有多少層次我不敢下決定…… 根據天文文明可能有三十六層。我們是被套在圓球內從最大的圓球一直到最小的圓球……大圓球套比它小的圓球。就這樣圓球中有圓球，我們是被幾十層的圓球套著。

顏色禁閉，迄今強力理論尚無法解釋。吾等庶民飯口猶難，焉可越俎代庖？每種力皆有其時空對稱性，而強力是無破缺的，其掌控夸克們如何組構成質子中子等等強子 ，如因某種未明原因致使強子內部時空破缺，強子內的夸克和膠子遞相轉變為別的基本粒子，所以我們無法在自由態中觀察到夸克和膠子。總之，此問題須四力統一面世時，方可言語無誤。