摘要：夸克禁闭之谜，一直是当代物理学探讨的问题，正当自然科学家们对于夸克禁闭问题争论不休的时候，哲学家们也从哲学角度对其展开了激烈的争论。

人类进入20世纪以来，在物理学微观领域的研究取得了很大的成就，人类对物质的最小构成单元的认识尺度一下深入到原来的十亿分之一。从原来的大分子、原子、原子核直到新发现的夸克和轻子，正当人类想在基本粒子领域大显身手，向微观更深的层次挺进时，一道神秘的屏障好像故意在跟科学家们捉迷藏，阻碍着向微观粒子更深层次发展。无论我们的科学家们如何绞尽脑汁，动用各种机器设备，也难以揭开其神秘面纱，它就是神秘莫测的“夸克禁闭”现象。于是，围绕着“夸克禁闭”这一科学问题，各种假说、猜测、争论纷至沓来，从而使粒子物理学领域出现了一派空前繁荣的景象。

夸克和夸克禁闭

夸克的本意是一个古代的象声词，它是爱尔兰作家詹姆士 · 乔伊斯在他的长诗《芬尼根的彻夜祭》中的一句：为检阅者似的马克王，三声夸克！”形容海鸟的叫声，这里的夸克是“quark”的译音。而现在物理学上讲的夸克则与其是两码事，物理学上的夸克形容的是微观世界的基本粒子。

但物理学上夸克的命名确实与詹姆士 · 乔伊斯的长诗《芬尼根的彻夜祭》有不少渊源。

本世纪二、三十年代，在粒子物理学上，物理学家发现了电子、质子和原子核并逐步形成了原子模型，正当人们逐步深入下去探讨时，在1964年，美国物理学家盖尔曼提出了“夸克模型”理论，他认为在已经发现的300多种基本粒子中，除极少数之外，都是由三个夸克组成的。他还指出，夸克可以分为三种“气味”不同的“味”夸克，三种“颜色”不同的“色”夸克，每种夸克的电荷都是基本电荷的2/3或1/3。由于基本粒子的这种组成同“三”字结下了不解之缘，盖尔曼就想起了那首长诗中“三声夸克”一句，出于幽默的性格，他把这种东西命名为“夸克”。现在，物理学上已经普遍接受了这一说法，用夸克来称组成基本粒子的组成部分。

夸克模型提出之后，中国的物理学家在60年代中期，从结构的角度出发，发展了计算方法，提出了层子模型，丰富了夸克模型、1974年，丁肇中领导的一个小组和B · 里克特领导的另一个小组独立地发现了个新的粒子J/ψ，其质量相当重，寿命很长。三个夸克的模型已不能解释它的产生和衰变特征，必须引第四个夸克（粲夸克）。其后，列德曼于1977年发现了称为γ的粒子，预言第五个夸克（底夸克）和第六个夸克（顶夸克）的存在。这样，夸克的种类就增加了一倍。这些年来，随着高能加速器的出现和人们陆续提出量子色动力学、量子味动力学等，促进了对于基本粒子内部相互作用的动力学机制的认识。特别是前几年实验中“三喷注”现象的发现，人们找到了在夸克之间传递相互作用的媒介——胶子的存在。现在，科学家们已初步探明了物质世界基本粒子的组成结构，并且进一步开始了对夸克的基本结构的探索。

但是，就在人们对自己在微观世界取得的成就而欢呼雀跃时，夸克禁闭就像一堵无形的墙挡住了人类向更深层次的研究。

究竟何谓夸克禁闭呢？原来，自从盖尔曼提出夸克模型以来，人们几乎都一致相信基本粒子是由夸克组成，从夸克模型到层子模型、标准模型，拥有大量的实验和理论依据，但是令人费解的是无论人们利用高能加速器，还是对撞机和探测器，却始终没有找到自由夸克。由于长时期自由状态的夸克未能找到，科学家就提出“夸克禁闭”理论。科学家认为“夸克禁闭”现象是夸克之间的作用力是带有色荷的夸克相互交换带有色荷的胶子而产生，要克服这种“粘胶力”必须作无穷大的功，因而夸克不能以自由状态存在。这真是个难解之迹，以往人们能够通过理论预言到分子、原子，以及电子的存在，并且还能通过实验证明。而现在，人们几乎是一致地承认夸克的存在，却难以像发现分子、原子以及电子那样来发现自由的夸克，而只能用“夸克禁闭”的说法来描述这一物理学上的反常现象。

夸克禁闭理论的哲学观点评介

“夸克禁闭”的问题，使得许多科学家从理论和实践两个方面进行了探索。世界上的许多国家包括美国、西欧、日本、前苏联和印度等国家都投入了巨额的经费和大量的人力物力进行科学探索。欧洲核子研究中心（CERN）、美国布鲁克海文国家实验室（BNL）和费米国家加速器实验室（FNAL），都相继成立了许多以探寻夸克物质为目的的国际实验合作组。这期间，仅仅由于一些特殊现象曾令科学家们偶尔激动外，但仍无取得任何进展。

大约在1972年前后，人们从动力学机制的角度对夸克禁闭的原因进行探讨，建立了量子色动力学。盖尔曼通过对量子色动力学（QCD）和量子电动力学（QED）的比较，很好解释了“夸克禁闭”这一现象，我们可以作一个图来说明：

盖尔曼认为，在QED里，电子和正电子通过光子的虚交换而相互作用（所谓虚交换，就是整个系统可以先借一点能量让电子发射一个光子，过一会儿，当另一个电子吸收光子时又归还这借来的能量的过程）。而在QCD中，夸克和反夸克类似地通过胶子的虚交换而相互作用。电磁力起源于电荷，我们也可以设想色力起源于色荷（color chaise）。电荷和色荷都守恒——电荷不能被创造也不会被毁灭，色荷也如此。但是，这两个理论之间有一个关键的不同之处：在QED里带电磁相互作用的光子是电中性的，而携带色力的胶子却是多色性的。由于胶子多有色，所以它们之间的相互作用就与光子不同，由此可知，QCD的方程与QED的不会相似。现在已经知道，色力与电磁力或其它以前我们知道的力大不相同，色力在大距离并不衰减。QCD的这一特性可以解释何以带色的夸克和反夸克以及多色的胶子，总是禁闭在诸如中子和质子这样的白色客体里，而色子的作用就像一根弦把它们束缚在一起。

盖尔曼虽然很好地解释了“夸克禁闭”现象，但仍无法解释夸克有没有内部结构？是否只有三代？是否还能“分”下去？围绕这些问题，自然科学家们一下子互相争鸣起来，提出许多著名的方案，像“弦模型”、“袋模型”，还建立了许多理论像弱-电统一理论、超对称大统一理论。究竟哪一种方案正确？还需今后科学实验的检验。有趣的是正当自然科学家们为夸克禁闭问题争论不休时，哲学界也产生了不小的轰动，因为夸克禁闭之争是否涉及到对哲学提出挑战。

夸克禁闭问题是否向马克思主义哲学提出了挑战呢？在这一观点上，哲学家们执有不同的看法。有的人认为，夸克禁闭现象的出现对于辩证唯物主义的无限可分性原理是一个挑战。我们知道粒子的组成层次是分子→原子→原子核→质子→夸克、电子。如果物质是无限可分的，那就意味着物质的存在都有无穷的层次，而每一层次的事物都有其内在的结构。就像物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子是由原子核组成一样。但是现在，当微观领域的研究已经深入到亚基本粒子这一层次，也就是夸克这一层时，人们发现夸克不能从强子中分割出来，还没有发现自由存在的夸克。于是哲学界有些人开始怀疑，物质的可分性是不是也有一个限度？或者说物质的无限可分性原理是不是到夸克这一层次就终止了呢？显然，若按这种观点解释，夸克禁闭确实是对辩证唯物主义提出的一种挑战。而夸克禁闭并没有阻碍我们对于微观领域物质层次的深入分析。按照近几年工作者对大统一理论及超对称大统一理论的研究，夸克和轻子是属于同一个层次的，它们之间的相互转化导致质子衰变，它们之间的某种周期性排列也预示了其本身有更深刻的内在结构。从这种观点上看，也就意味着夸克禁闭并设有构成对于马克思主义哲学的挑战，它只是为自然科学提供了新材料、新思维，丰富和深化了辩证唯物主义的基本原理。

夸克禁闭之争的哲学意义

夸克禁闭之争，使众多哲学家卷了进来，各抒己见，使得这一争论产生了重要的哲学意义。

一是，为哲学的发展提供了新思维。当夸克禁闭问题刚提出时，一些人一看到问题就认为这是表明物质可分性的终止，是对物质无限可分性原理的挑战。持这种观点的人看来，物质的可分性就是原子从分子中分离出来，质子和中子从原子核中分离出来。因此，依据传统的经验，只有把夸克从强子中分离出来，找到单独存在的夸克，这才叫可分，否则的话，就是不可分。显然，这是经验主义的做法，这样的理解可分性显得过于狭隘、简单化。物质世界是多样性的统一，物质的无限可分原理本身就包含有可分形式的多样性，以往经验中的可分形式是物质可分性的一种表现形式，但并不是唯一的表现形式。如果拘泥于以往的经验，而看不到自然科学的新进展已经提出了可分性的新形式，这无疑是主观同客观相脱节的一种表现，是经验主义僵化的思想。

科学的发展，推动着时代的进步，必然要求马克思主义哲学同时代相适应，同新的环境相适应，才能推动哲学的发展。经验主义只会用传统的观点看问题，过于主观，不能适应于新事物、新环境的出现。而夸克禁闭之争引发的哲学争论，使人们对认识物质的可分性提供了新思维，打破了传统的看物质可分性与不可分性的观点，重新认识了物质世界的无限可分性原理。

二是，为哲学和科学的关系提供了新理论。我们都知道，无论是在我国还是在世界上其它国家的科学发展中，都曾出现过企图用哲学代替科学的“代替论”倾向。这种错误倾向曾阻碍和危害了科学的正常发展。所以，在我们用哲学和科学的关系来对待夸克禁闭之争时，要注意两种倾向：一种是绝对化倾向。恩格斯曾指出，在一定条件下，可分性是有一定界限的。如果把这种观点用在研究夸克层次可分性问题上，就会把夸克的不可分性观点绝对化，就会认为在任何情况下可分性都是有一定限度的错误的观点；另一种是极端化倾向。辩证唯物主义认为物质是无限可分的。因此，我们不仅坚信基本粒子是有内部结构的，而且夸克及组成夸克更深层次的东西也应该具有内部结构。但是，如果把这无条件的、绝对的、永恒的可分性观点推向极端，认为只要能制造更高级别的加速器，就一定可以找到单独的夸克，这也就过于武断了。

在现代科学的发展中，哲学和科学的联系是相互紧密的。传统的教条主义观点总是把哲学思想凌驾于科学发展之上，阻碍了科学的正常发展。而夸克禁闭在哲学上的争论，平衡了哲学和科学的关系，为哲学和科学的关系提供了新理论：正确的哲学思想，能够指导科学技术的研究方向。同样，科学技术的新成果，能够丰富和发展哲学思想。

总而言之，为了解开夸克禁闭之谜，科学界和哲学界仍处在假想、猜测和争论之中，至于夸克禁闭问题对于现代物理学以及未来的发展有何重大影响，还实难预料。但有一点可以肯定，随着时代的进步，如果夸克禁闭问题能够得以解决，不仅对整个自然科学的发展，而且对哲学界都具有极其重要的意义。