■金黄色葡萄球菌，是引起食物中毒的常見病菌。 網上圖片日常生活中我們經常說「眼見為實」：看得到的東西我就採信，也就是所謂的「有圖有真相」。然而在科學的領域裡，研究的東西愈來愈細、愈來愈遠，科學家們又是如何看待「眼見為實」這個偏好呢？今天就跟大家討論兩個相關的例子。
之前跟各位分享過原子核中的質子和中子，其實是由更小的「夸克（quark）」所組成的；夸克與夸克之間有一種我們平日不常見的吸引力，叫作「強作用力（strong force）」。
這個理論有一個有趣的地方：強作用力有3種電荷，分別被稱為藍、綠和紅，而當這3種電荷走在一起的時候，就可以互相抵消。
質子和中子整體上來說不帶有這種強作用力的電荷，由此可知，我們需要3顆夸克才能製成一枚質子或中子；比方說2顆夸克的製成品，就必定帶有強作用力的電荷，而不可能是質子或中子了。
那麼我們平日熟悉的電荷又如何？大家應該都還記得質子帶正電，電子帶負電，而中子不帶電。在這個理論下，有些夸克的電荷是電子的三分一。
各位看官可能會馬上想：奇怪！在現實中為什麼沒有聽說過物件的電荷是分數來的？更甚者，為什麼我們好像沒有見過一顆夸克？
夸克理論逐漸被接納
這就是這個理論弔詭的地方：當兩個物件分開得愈來愈遠，我們熟悉的電磁力和萬有引力都會愈來愈弱；然而強作用力卻會變得愈來愈強。假若我們想將質子中的夸克用力拉開，我們要用的力會愈來愈大、投進愈來愈多的能量；當投進的能量夠大，這些能量卻會根據愛因斯坦的E=mc2而變成新的質子、中子或其他粒子，而不會有任何「孤獨」的夸克跑出來。因此這個理論有點兒站在不敗之地：它假設了夸克的存在，同時卻又解釋了為什麼我們永遠都不會直接見到夸克。
在這個骨節眼上，我們當然不應輕易採信這個夸克理論。不過，夸克能解釋的現象愈來愈多，經歷了不少實驗的考驗，才逐漸成為我們接納的理論。
不過不是每一個理論都這麼幸運。意大利學者弗拉卡斯托羅（Girolamo Fracastoro）在16世紀提出了相當於現代的病菌理論，猜想可能是一些細小的物質在人群中傳播，散播疾病。
然而，當時流行的卻是從古希臘時代流傳下來的瘴氣理論（miasma theory），認為是從環境中釋出的有害物質（例如受污染的水源、有害的空氣）令人生病；因此同一個地方的居民容易一同染病，但卻不是人與人之間互相傳染。
現在我們當然認同病菌的理論，但在16世紀這個理論卻不受重視；其中一個重要的原因，自然是因為在當時還未有人能夠看到這些病菌。及後我們能夠利用顯微鏡觀察各樣的微生物，自然成為了病菌理論的一大強證。
小結
大自然的規律千變萬化，看來我們不一定每次都能「眼見為實」。不過看不見的夸克自然不應該輕易相信：受到現今肯定的理論，其實都是經歷了不少實驗考驗的。
■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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