夸克是高能理論物理領域裡最神秘的粒子。說它神秘，是因為所有的夸克都不會單獨出現。用現代物理學的術語來說，是夸克永遠處於色禁閉的狀態。人們無法觀察到自由的單個夸克，關於這一點我們稍後再詳述。另一個與夸克禁閉相關的概念是漸近自由，它說的是，如果提高質子，中子或者\piπ介子之類的強子的能量，那麼這些強子中的夸克間的相互作用就會變得微弱，夸克就接近自由夸克。反過來說，如果降低強子的能量，夸克之間的相互作用就會變強，從而把夸克都囚禁在一個很小的範圍。

現代高能物理對於夸克禁閉和漸近自由使用同一個理論來解釋，這就是肯.威爾遜的重整化群方程。這個重整化群方程描述的是耦合常數如何隨著能標變化而變化。這是一個劃時代的理論。重整化群方程的具體推導我就不在此展開了。它的核心思想是對關聯函式進行標度變換，以考慮標度變換之後的新耦合常數與變換前耦合常數的變換關係。重整化群方程中如果存在自反射不動點，那麼在這個自反射不動點處就有關聯長度\xiξ的標度不變性，即\xi = \xi /s , \quad (1)ξ=ξ/s,(1)其中ss是常數。重整化群方程的反射不動點說明在此耦合強度下系統會自發長程有序。

粒子物理標準模型種的的強相互作用理論對應於SU(3)SU(3)規範理論，在此理論下，可以嚴格計算其耦合常數隨能標的變化。因而可以很自然地得到夸克禁閉和漸近自由。這也是格羅斯，韋爾切克和波利策三人獲得諾獎的工作。

直至今日，理論物理學界對於夸克禁閉仍然停留在漸近自由的框架內。

這個理論真的如此美妙嗎？

其實自然界裡，漸近自由的例子太多了。在高溫下，水蒸發為水蒸氣，水分子變得自由。低溫下，水凝結成冰，自由度被凍結在晶體中。所以難道真的一定要用色禁閉和漸近自由來描述強相互作用嗎？就不能使用相變這種簡單的影象嗎？

我們在研究量子場論時，總是研究的是零溫場論，這個假設天然地去除掉了《老子》哲學裡的“萬物負陰而抱陽，衝氣以為和”的原則。我們引以為傲的量子色動力學，為什麼接近50年沒有實質性的進展？難道不是因為我們走錯了路嗎？當粒子被加速到極高能量進行碰撞時，為什麼我們還要認為它是處在零溫狀態？

與強相互作用相反，弱電相互作用理論中，我們雖然沒有考慮溫度，但我們引入了一個基本等價的希格斯場。其實，溫度場論和有限尺度的場論是互相對偶的。這個神奇的結果我會用在後面的科普中解釋。引入希格斯場其實就等價於引入一個特徵尺度，也相當於一個溫度場論。強相互作用的規範理論中，規範對稱性沒有發生對稱破缺，所以不存在色規範破缺的質量。夸克的靜止質量來源於夸克也參與弱相互作用，因而可以和帶弱荷的希格斯子相互作用而獲得質量。計算表明，這樣得到的靜質量只佔質子質量的5%。質子其餘的95%質量都是動質量，也就是由夸克的動能和色禁閉造成，其中色禁閉誘導的質量大約為質子質量的60%。以上的計算是在色動力學以及手徵理論的框架下做的，實際上主觀的意味非常重。

假如用溫度場論來做呢？會不會有更好的解釋？