科学重大突破:物理学找了50年的“胶球”,道家讲了两千年

人类第一次看到纯由“力”构成的物质。老子和庄子,早就用“气”说过类似的话。

先做一个思想实验。这个实验,你可以试着讲给朋友听,对方可能都会愣一下。

假设你面前有一堆砖。砖是物质,把砖砌在一起的胶水,就是让物质聚拢的力量。我们理解世界,默认就是这套逻辑:物质是主角,力是配角。力负责连接,物质负责存在。

但现在,物理学家告诉你:他们找到了一种东西,里面没有砖,全是胶水。一堆胶水自己抱团、自己凝结,变成了一块能测到、能看见、有质量的“砖”。

这块砖叫胶球。

2026年8月6日,巴西的国际高能物理大会(ICHEP)上,由中国科学家领衔的北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)国际合作组宣布:历经15年研究,他们建立了证明胶球存在的完整实验证据链。困扰物理学界近半个世纪的谜题,就此解开。

人类第一次,亲眼看到了一种纯由“力”构成的物质。

消息听起来像科幻,但它不是。它是今年物理学界最重磅的事件之一,是中国科学的巨大突破性贡献,主角是中国的大科学装置,和一群沉得住气的中国科学家。

要理解胶球有多奇特,得先回到物质的最深处。

初中物理课上都学过:原子核由质子和中子组成。质子和中子里面,是夸克。

夸克和夸克之间,靠一种叫“胶子”的东西传递强相互作用力,把它们紧紧绑在一起。没有胶子,质子和中子会瞬间散架,原子核不复存在,整个物质世界土崩瓦解。

这个过程,和光子传递电磁力有点像。光子负责“跑腿”,把电磁力从一个电荷送到另一个电荷。胶子负责“跑腿”,把强相互作用力从一个夸克送到另一个夸克。

但胶子有一个根本性的不同:

光子不会自己吸引自己。

两束光在空气中交叉而过,互不影响。光子是纯粹的信使,它传递力,但它自己不会和别的光子纠缠。

胶子不一样。胶子身上带着一种叫“色荷”的属性,这让它不仅能黏住夸克,胶子之间也会相互吸引、彼此纠缠。

打个比方:光子是老老实实的快递员,只负责送货;胶子是不守规矩的快递员,它送货,但它自己也会被其他胶子吸引,会抱团。

顺着这个思路想下去,就引出一个让物理学家兴奋的问题:既然胶子会自己粘自己,能不能不靠夸克,光靠一堆胶子互相黏,就攒出一个粒子?

理论物理学家在1970年代给出了答案:能。

他们把这个假想中的、纯由胶子组成的粒子,叫做“胶球”。

胶球在物理学上的分量,一句话就能说清:它是自然界里唯一一种完全由“力的传播者”自身凝聚而成的粒子。

我们熟悉的所有物质,从一粒尘埃到一颗恒星,都由夸克、电子这类“物质粒子”构成。它们有“实体骨架”。

而胶球呢?里面没有任何夸克,没有反夸克,没有电子。有的只是胶子——传递强相互作用力的信使。

它由“力”本身构成,而不是由“物质”构成。

中国科学院的黄燕萍研究员,用一个比喻讲得特别透:

“这就像过去我们只相信是信使在送信,突然有一天发现,信使自己也能聚在一起变成一座雕塑。”

南京大学的金山教授说:“这一发现清晰无误地告诉人类,‘力’本身可以单独凝结成实体粒子。这是一种此前未知的物质存在形式。”

这件事为什么让物理学界炸了锅?

因为它动摇了我们几乎当成常识的一件事:物质由粒子构成,粒子由更小的粒子构成,一路往下,总归有个“实体”在那里。胶球打破了这条逻辑。

它里面没有任何“物质性”的组成单元,有的只是相互作用本身。胶子没有静止质量,是玻色子,是力的载体,不是通常意义上的“物质砖块”。但它们扭在一起,就产生了质量,产生了我们能探测到的粒子。

能量,直接变成了物质。不是比喻,是字面意义上的。相互作用本身,在特定条件下,就可以构成一个粒子。

这个发现也在悄悄改变我们理解宇宙的方式:宇宙也许更像一张被力编织的网,各种粒子只是网上的节点,而不是孤零零的堆积。

半个世纪里,欧洲、美国、日本的加速器都找过胶球。线索发现过不少,可证据链始终拼不齐。难就难在:胶球太难认了。

胶球在真实实验环境中,会和普通由夸克组成的粒子发生“混合”,科学家看到的实验信号,很难判断这到底是普通粒子,还是隐藏其中的胶球。全世界多个实验都发现过疑似线索,却始终无法形成完整证据链。

这场马拉松,最后是中国拿下的。

有个名字绕不开:北京正负电子对撞机。它坐落在北京西郊,是中国第一台大科学装置。它能大量产生一种寿命极短的粒子——J/ψ粒子,就是丁肇中先生发现的那个。而J/ψ的衰变过程,理论上被公认为寻找胶球的最佳途径之一。

从2008年完成重大升级改造至今,对撞机上的北京谱仪Ⅲ探测器,累计采集了超过100亿个J/ψ事例。100亿是什么概念?这是大海捞针的“大海”。

故事从2011年说起。

2011年,BESⅢ合作组在J/ψ粒子的衰变产物中,发现了一个新粒子,命名为X(2370),质量约2370MeV。当时就被怀疑是胶球。但发现一个新粒子,不等于知道它是什么。

此后13年,团队一直在攒数据。2024年,他们利用约100亿个J/ψ事例,精确测定了X(2370)的自旋宇称量子数为0⁻⁺,与格点量子色动力学对最轻赝标量胶球的理论预言完全吻合。这是关键一步,但还不够。

今年,由南京大学金山教授和中科院高能所黄燕萍研究员共同领导的团队,又发现了X(2370)的多个新衰变模式,并首次测出它的一项关键“身份特征”:“味单态”性质。

“味单态”这仨字,是整条证据链里最硬的一环。

普通粒子,比如质子、中子,都含有不同“味道”的夸克:上夸克、下夸克、奇异夸克……它们带着各自的“身份标签”。而胶球由纯胶子构成,不含任何夸克,因此不携带任何“味道”信息,表现为“味单态”。

X(2370)正好是味单态。干净得像一张白纸。

至此,从质量、量子数到味单态,证据链闭环了。

15年,15个国家约700名科学家。这些数字背后,是科研最朴素的样子:持续积累,精密测量,国际合作。

半个世纪的理论预言,被一台中国装置,用15年的耐心,钉成了证据。

现在,是这篇文章真正想聊的部分。

胶球在网上刷屏后,很多人的第一反应是:这听起来怎么那么像道家说的“道生一,一生二,二生三,三生万物”?

也有人想起中医和武术里常说的“气”。

还有人想起《庄子》里那句“通天下一气耳”。

这些联想,是巧合吗?是附会吗?还是说,人类的直觉在某些地方,确实触到了什么真实的东西?

一条一条来看。

说来也怪,“气”是中国人最熟悉、也最说不清的概念。中医讲气血,武术讲内气,风水讲气场,连日常说话都讲“气色”“精气神”。可你要真问一句“气到底是什么”,大多数人——包括我——一下子答不上来。

《庄子·知北游》给了最干净的回答:“通天下一气耳。”整个天下,都是气。

庄子还说了一句更决绝的:“人之生,气之聚也;聚则为生,散则为死。”生命是气的聚拢,气散了,生命就结束了。草木如此,星辰如此。

北宋张载在《正蒙》里把这个思想推到了极致:

“太虚无形,气之本体;其聚其散,变化之客形尔。”

太虚(宇宙的本源状态)没有形状,它的本体是“气”。气聚拢起来,成为有形之物;气消散开来,又回到无形的状态。所谓“物”,不过是气的一种暂时的、变化的形态。

注意这个关键:在中国哲学里,构成天地的根基,不是一块块不可分割的“实体砖块”,而是“气”——一种连续流动的、有生命力的、介于有形无形之间的东西。

中国哲学史家陈来先生指出,“气”在英文里被翻译为 vital material force,也就是“有生命力的物质力量”。它带着生命力,活的、流动的、能聚能散的,一点不被动。有意思的是,道家常把“气”写作“炁”——下面四点,是“火”的意思。火,在古代是“能”的象征。也就是说,中国古人造这个字时,已经暗示了:气是包含能量的。

这一点,和西方的原子论形成了鲜明的对照。

原子论认为,世界由最小的、不可分割的固体微粒构成,微粒外面是虚空。而气论认为,虚空也是气,气无处不充满,可以无限细分,聚散变化。庄子说“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,永远可以分下去,分到最后,分不出一个“无”来,只能分到更微细的气。

陈来先生有一个观察很值得琢磨:气论反映的是物质的连续性,原子论反映的是物质的不连续性。而注重连续性,正是中国文明被称为“连续性文明”的哲学底色。

现在把镜头拉回到胶球。

胶子没有静止质量,是玻色子,是力的载体,用中国哲学的话说,它更像“用”,不像“体”。但胶子通过自相互作用聚拢、束缚、凝结,就产生了有质量的粒子。

“气聚成形”和“力聚成物”,说它们是同一件事,物理学家不会同意;说毫无关系,又太武断。

我当然要说明白:这不是说物理学家找到了“气”。胶子场是胶子场,气是气,两个概念隔着两千五百年,谁也替代不了谁。但有一件事是真的——

中国古人用直觉和语言,描述过一种“根基不是固定砖块、而是流动的力”的世界图景;今天的物理学家用数学和实验,走到了同一个方向上。世界深处,可能不是静止的实体,而是动态的、能自我凝聚的力。

一个是直觉的抵达,一个是实验的抵达。路线不同,风景相似。

老子写下“天下万物生于有,有生于无”的时候,大概不会想到,两千五百年后,会有一群拿着加速器的物理学家,把这句话反复念叨。

道家最核心的命题,就是无中生有。

《道德经》第四十二章:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”第四十章又说:“天下万物生于有,有生于无。”

老子的宇宙观是生成性的:万物从来不是预先摆好的一堆零件,它们从一个无形的本源中生发出来。这个本源看不见、摸不着、不可名状,老子勉强给它取了个名字,叫“道”。

还有一点要澄清:道家说的“无”,不是什么都没有。那是“渊兮似万物之宗”的“无”,含藏着一切可能性的“无”。它只是无形,不是空洞。

《庄子·知北游》说得更彻底:“通天下一气耳。”整个天下,都是气,一气流行,万物同源。

胶球呼应了这幅图景里最要害的一个点:

相互作用本身,可以不依赖前置物质而生成存在。

胶球内部没有任何“物质性”的砖块,它的全部依托,是胶子之间的相互作用。纯粹的本源力场,不必依附有形物质,就能聚合成可探测、可量化的物理实在。

物理学家说:胶子场的自作用可以形成束缚态。

老子说:无形的东西,可以生出有形的东西。

这两句话当然不能互相证明。物理学不回答“为什么有而非无”,那是哲学的问题;哲学也不提供“0⁻⁺量子数”这样的实验判据。

但如果你足够诚实,你会承认:人类对世界最深处的追问,走了很多条路。有人用语言和直觉走,有人用数学和实验走。走到某些地方,两条路的风景会莫名相似。

不是因为古人预言了现代物理。而是因为,世界的根本规律只有一个,不同的语言体系在描述同一个真实时,难免会触碰到相似的形状。

很多人爱把“阴阳”和现代物理硬凑:正负电荷是阴阳,粒子反粒子是阴阳。这种凑法,十有八九站不住脚。但胶球这件事,让我把阴阳重新想了一遍。

《道德经》第四十二章紧接着“道生一”的,还有半句——“万物负阴而抱阳,冲气以为和。”

万物都背负着阴、怀抱着阳,阴阳二气激荡冲撞,达到一种“和”的状态。

《周易·系辞》说得更简洁:“一阴一阳之谓道。”阴阳不是两个东西,而是同一个过程的两面:一开一合,一升一降,一聚一散。

把这句话放到胶球上,对照就很有意思。

物理学家说,胶子带“色荷”,色荷让胶子之间既有吸引力、又能达到稳定的束缚状态。简单说,胶球就是一团相互作用的力,在吸引与制衡之间,找到的那个“和”。

道家说,“冲气以为和”,阴阳二气激荡而达到的平衡,正是天地得以存续的方式。

一个是“色荷的吸引与平衡”,一个是“阴阳的激荡与中和”。词汇完全不同,但结构惊人地相似:存续,不是单方面的,而是相反相成的两股力量,在动态中达成的平衡。

当然,这绝不是把阴阳等同于色荷。阴阳是中国哲学用来理解一切变化的基本范畴,它有自己几千年的语境,不需要量子力学来认证。

但反过来想:中国古人把“阴与阳的相互作用”看成世界最深处的法则,是有道理的——他们观察到,天地万物都在聚散、消长、往来。而胶球的发现,恰好从最微观的尺度告诉人类:力的相互作用,确实可以自己形成稳定的存在。

最后一个角度,也是最绕的一个:体用。

说人话就是:先有树,还是先有树荫?先有琴,还是先有琴声?

在中国哲学里,“体”指实体、本体,“用”指作用、功能、显现。传统观念里,默认“先有体,后有用”:实体是根本,作用是附属。

但王弼注《老子》,提出了“以无为本”:无形无象的本体,才是天地的根基。宋明理学家也争论“理在气先”还是“理在气中”——规律、秩序,与物质,到底谁先谁后。

这些争论,追问的是同一个问题:“用”能不能先于“体”?力与关系,能不能比实体更根本?

胶球给出的是一个令人震撼的物理样本:

在胶球里,没有“实体”作为基底。它的全部,来自胶子之间的相互作用。作用,就是它的一切。曾经被认为是“用”的力,在这里凝结成了“体”。

当然,这只是哲学层面的延伸,不是物理结论——物理学家听到“体用”两个字,大概会礼貌地摇头。但作为思考的材料,它足够有意思:胶球似乎在提醒我们,关系可以自成实体,力可以独立存有。宇宙的深层秩序,也许该倒过来看——关系与力的自组织,可能比实体更优先。

古人说的“体用不二”,物理学家说的“力的传播者自身凝结成粒子”,在这一点上,发生了跨越两千年的回响。

聊到这里,必须停下来,把话说清楚。

先说最要紧的:古人没有预言胶球。

气不是胶子,道不是量子场,阴阳更不是色荷。中国哲学是宇宙观和人生哲学,物理学是经验科学。把《道德经》说成“量子力学预言书”,既委屈了哲学,也委屈了科学。这类“过度附会”,恰恰是最伤害传统文化的东西。

反过来,物理也不证明哲学。

胶球的发现,证明的是量子色动力学的预言正确:胶子能够自结合形成新物质形态。它没有证明“道生万物”为真,也没有给任何哲学体系盖“科学认证”的章。哲学的价值不需要科学来背书,反之亦然。

那这个“相似”到底说明了什么?

说明的是:人类对世界最深处的追问,从两千年前到今天,从来没有停止过。西方哲学用“原子”回答,中国哲学用“气”回答;今天的物理学用“量子场”回答。答案在进化,但问题一直没变:这个世界,究竟是由什么东西,在根基处撑着?

而每一次科学的重大突破,都会让人回头审视自己文明里那些古老的直觉。有些是朴素附会,有些,是真的触到了什么。

胶球这件事,最动人的地方恰恰在这里:

一个中国人用直觉写在竹简上的“气”,另一个中国人用100亿次对撞实验找到了“力聚成物”。中间隔了两千五百年,走的是两条完全不同的路。

但风景,似乎重叠了。

文章开头,我让大家想象一块没有砖、全是胶水的“砖”。写到这里,我想把那个画面收回来——这块“砖”,是700个人,用了15年,一点一点“攒”出来的。攒的过程,就是科研最朴素的样子:耐心,耐心,还是耐心。

1970年代,理论物理学家在纸上预言了胶球。之后,欧洲、美国、日本,全球最顶尖的加速器,找了将近五十年,没有找到确凿证据。中国科学家接手,用了15年。15年是什么概念?有人从研究生熬成了研究员,有人从青年熬成了白发。

屈原在《离骚》里说:“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”用来形容这五十年,几乎一字不差。

而这五十年的终点,落在中国。中国的装置,中国的团队,中国的15年。这不只是一个物理学的胜利,也是“久久为功”四个字,在科学史上的一次兑现。

老子还有一句话,用在这里也合适:“大曰逝,逝曰远,远曰反。”世界兜了一大圈,从古人的直觉,到物理学的数学,再到实验的数据,最后又回到了那个古老的问题面前:世界的深处,到底是什么?

道家和物理学家,隔了两千五百年,走了两条完全不同的路。谁也没有取代谁——气不是胶子,道不是量子场。它们只是,在世界的同一处深底,互相看了一眼。

至于世界最深处究竟是什么,老子早就说过了:道可道,非常道。这句话到今天依然成立。但至少这一次,人类离答案,又近了一寸。

—— 完 ——


(科技责编:拓荒牛 )