色荷是一種性質(zhì)，耦合是一種相互作用

在音樂還沒有開始的時候，你已經(jīng)哭了。這樣的人，我們一定要去愛。在夜空還沒有來臨的時候，你已經(jīng)開始了想象，這樣的人，我們一定要仰望。沒有熱情，沒有想象，這個世界就不可琢磨，到處都是冰冷！

我這樣開頭來寫，對你來說，永遠都不晚。這一章以及前面的任何一章其實都很抽象，但都很美麗。

色荷這個詞，無數(shù)次的出現(xiàn)在文章中，所以有一個朋友留言說，這個東西很難想象，所以應(yīng)這位朋友的建議，我加一章關(guān)于色荷的文章介紹。

首先在粒子物理學中，色荷（英語：color charge）是夸克與膠子的一種性質(zhì)，在量子色動力學（QCD）的架構(gòu)底下，與它們之間的強相互作用有關(guān)。

色荷與粒子的電荷呈類比關(guān)系，但因為量子色動力學的數(shù)學復雜性，色荷與電荷有許多技術(shù)上的不同。

夸克與膠子的“顏色”與視覺上的色彩無關(guān)，而僅僅是對于一種表現(xiàn)上幾乎不超過原子核大小范圍的性質(zhì)的一項奇特名稱?！邦伾边@個詞單純是因為色荷有三種類形，類比于三原色；相對地，電荷就只有一種類型（但其中尚有正負之分）。

1964年，夸克的存在被提出之后不久，奧斯卡·格林柏格（Oscar Greenberg）引入了色荷的概念，試圖解釋幾個夸克如何能夠共同組成強子，處于在其它方面完全相同的狀態(tài)但卻仍滿足泡利不相容原理。這概念后來證實有用并且成為夸克模型的一部分。

此后從1970年代，量子色動力學開始發(fā)展，并構(gòu)成粒子物理學中標準模型的重要成分。

夸克的顏色可以下面三者中的一種：“紅”、“綠”或“藍”，而反夸克（antiquark）則為三者的“反色”（anticolors）中的一種，有時稱作是“反紅”（antired）、“反綠”（antigreen）及“反藍”（antiblue），有些時候也會用互補色──青（cyan）、洋紅（magenta）及黃（yellow）來表示。同樣的模式下，膠子可說是兩種顏色的混和：舉例來說，紅加反綠構(gòu)成了此種膠子的色荷。QCD中考慮從9個可能的顏色／反色所組成的8個獨特的膠子

我們知道膠子（gluon）是負責在兩個夸克之間傳遞強作用力的基本粒子，類似光子負責在兩個帶電粒子之間傳遞電磁力一般。

用科學術(shù)語來說明，膠子是量子色動力學用來在兩個夸克之間傳遞強相互作用的矢量規(guī)范玻色子。膠子本身帶有強相互作用的色荷，這與光子不同，光子不帶有色荷。因此，膠子不但傳遞強相互作用，它還參與強相互作用，這使得量子色動力學的分析遠比量子電動力學困難。

所以色荷一種描述夸克和膠子的性質(zhì)，和顏色沒有關(guān)系。和電荷有類比性，但本質(zhì)上不一樣。他幫助而且直接參與強相互作用。這是我們要知道的。

具體工作原理可以這樣去理解：由于膠子本身帶有色荷，膠子也參與強相互作用。膠子-膠子相互作用使得色場成為像絲弦一般的物體，稱為“通量管”（flux tube）。當通量管被拉長時，會出現(xiàn)張力，因此將夸克禁閉于強子內(nèi)部，這機制有效地局限強作用力的范圍半徑至10?15 m以內(nèi)，大約為原子核的尺寸。

當超過某特定長度后，假若連結(jié)兩個夸克的通量管的長度越長，則能量越高，呈線性增長；當通量管被拉到足夠長之時，在能量方面，從真空制成一個夸克-反夸克對會比一味地增加通量管長度更為有利，這時，繼續(xù)拉長通量管可能會導致通量管會斷裂，形成一個夸克-反夸克對。

由于膠子帶有色荷，幾個膠子會相互耦合，如右圖所示。光子不帶有電荷，所以不會相互耦合。

這句話我引出另一個詞“耦合”，這也是網(wǎng)友留言的一個詞。在物理中什么是耦合？也很抽象。

大概是這樣的，在物理學中，兩系統(tǒng)是耦合的，表示他們彼此間有相互作用。舉一個粒子就是電場和磁場。往往電場發(fā)生變化，磁場就發(fā)生變化；相反磁場發(fā)生變化，電場就發(fā)生變化，這就是耦合關(guān)系。

其中較引人注意的的是兩個（或多個）振動系統(tǒng)之間的耦合，振動系統(tǒng)例如單擺及共振電路，耦合的方法分別為彈簧及磁場。耦合振蕩的特征之一為拍頻（beat）。

耦合概念在物理宇宙學中特別重要，其中各種形式的物質(zhì)彼此間漸漸地去耦合（decouple）及重耦合（recouple）。

耦合在物理學中另一個重要之處是在等離子體的生成。在放電時，激發(fā)場（exciting field）與介質(zhì)之間的耦合創(chuàng)造出等離子體。一特定頻率之激發(fā)場對于帶電粒子的耦合品質(zhì)與共振現(xiàn)象相關(guān)。

耦合的的方式有很多的，比如經(jīng)典力學的耦合，轉(zhuǎn)動-振動耦合，量子力學的耦合，轉(zhuǎn)振耦合，電子振動耦合，電子轉(zhuǎn)振耦合，角動量耦合。

在這里說一下角動量耦合，以方便大家加深印象。在量子力學中，由獨立角動量本征態(tài)構(gòu)造出總角動量本征態(tài)的過程稱為角動量耦合。

例如，單個粒子的軌道和自旋會通過自旋-軌道作用相互影響，完整的物理圖象必須包括自旋－軌道耦合?；蛘哒f，兩個具有明確角動量定義的帶電粒子會相互作用，這時將兩個單粒子角動量耦合為總角動量，是解兩粒子體系薛定諤方程的有用步驟。

在這兩種情況下，單獨的角動量都不再是體系的守恒量，但兩個角動量加和通常仍然是。在原子光譜中，原子角動量的耦合非常重要。電子自旋角動量的耦合對于量子化學非常重要。在核殼層模型中也普遍存在角動量耦合。

還有自旋－軌道耦合，有時非正式地簡稱為旋軌耦合，是指一個亞原子粒子的空間角動量與自旋角動量（內(nèi)稟角動量）之間的相互作用。簡單地說，粒子軌道運動會在其參考系（非慣性系）中產(chǎn)生磁場，該磁場與粒子的軌道角動量的大小和方向有關(guān)，而帶自旋的粒子本身會因自旋運動而帶有磁矩，因而會受到該磁場的作用而導致能級發(fā)生位移和分裂。旋軌耦合作用是較弱的磁相互作用。在化學中研究得最多的是電子的旋軌耦合。

在量子力學中，也會更多的提到耦合這個詞。簡單的理解就是相互聯(lián)系，相互作用，相互影響。但數(shù)學計算會相當復雜。我自己也不懂。

這就是色荷和耦合的概念理解，大家有時候如果一遍看不懂，再讀一遍。如果還看不懂，就看開其他的章節(jié)。過一段時間，你再來讀，也許就有體會了。

就我自己也是，我時常回頭看我寫的這些字，總能發(fā)現(xiàn)一些新的東西，或者錯誤的東西。網(wǎng)上的東西很多，你要有甄別的學習和利用。不然你會喪失你自己。

摘自獨立學者，詩人，作家，國學起名師靈遁者量子力學書籍《見微知著》