[2734] Electron Color

Title Text:There’s quark color, but that’s not really color–it’s just an admission by 20th century physicists that numbers are boring.

Origin:https://xkcd.com/2734/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/2734:_Electron_Color

电子的颜色

存在夸克色,但那不是真正的颜色——只是20世纪物理学家承认数字很无聊。

http://xkcd.in/comic?lg=cn&id=2734

在这本漫画中,莱恩哈特小姐正在教学物理课。其中一位学生问电子的颜色是什么。
这是一个孩子问的相关问题,因为在许多科学图表中,亚原子粒子被赋予了颜色以便于读者辨认。中子通常是红色、绿色或灰色;质子是红色或绿色,而电子可能是蓝色或黄色。但是对于为这些图表着色并没有被接受的规则,所以这个孩子可能会感到困惑。此外,一些科学图表使用的是色彩编码而不是真实的颜色,所以这个孩子可能想知道粒子的实际颜色是什么。
出现在角色外的莱恩哈特小姐实际上给出了一个正确的事实…所以”颜色”甚至对它们本身都没有定义。她还指出,与仅仅为了方便而着色的图表不同,粒子并没有被着色。然而,她提供了一个虚假的伪科学解释:它们太小而无法与可见光发生作用,事实上,我们周围的每一种光学现象都是由电子与光相互作用引起的。这导致了颜色的出现,因为电子通常与分子中的各种原子核结合在一起,这会导致它们吸收和放出各种光子能量的差异。但是电子本身并没有特定的颜色可以被照射和吸收/反射,它仅仅控制着产生由原子组成的物质可以通过的广谱光的可能能量量子的变化。此外,质子远比电子“大”(并且它们会强烈相互作用!),但是它们与光(以及通常的电磁辐射)的相互作用很少被观察到,因为它们被普通物质中微小的电子所屏蔽。因此,无论是有意还是无意,莱恩哈特小姐都在她通常的胡扯的角色中,也可以参见1519: 金星。
然后她继续说电子肯定是黄色的。原因不明。她可能是:

意味着在图表中应该将它们着为黄色,因为她觉得这是描绘原子的图画中它们的正确方式,

指的是电子这个词的希腊词源(Elektron是琥珀的旧名,琥珀是一种黄色的宝石),或者

只是逗弄她年轻的学生。

但是她在场外的学生们,相信了她说的话。其中一个孩子说了“我知道”,对于电子是黄色这个“事实”表示赞同,而其他学生完全忽略了莱恩哈特小姐刚刚告诉他们的内容。然后辩论开始了,一个学生声称质子是红色?另一个学生加入进来,说不,它们是灰色的!这只在讨论如何绘制原子的情况下才有意义,而不是实际的颜色,莱恩哈特小姐刚刚解释过了。
对于颜色的不同观点可能是基于人们最初接触到的图表种类,从而导致对那些颜色认为是“正确”的偏见。
尽管个别电子没有颜色,但是可以制备所谓的“溶解”电子的溶液。在氨和胺中,当浓度达到一定程度时,溶液的颜色是蓝色,而在更高浓度下则呈现金属鸟蓝色到青铜色。
标题文本提到了夸克的色荷属性,这是量子色动力学的一部分。在量子色动力学中,夸克的颜色可以取三个值或电荷:红色、绿色和蓝色。反夸克可以取三种反颜色:称为反红、反绿和反蓝。正如兰德尔所提到的,这与我们所知道的颜色无关,只是一种以足够类似的方式表示夸克之间相互作用的方法,避免了为描述所需的夸克内部分组的三重质量引入全新的词汇。他开玩笑地说,20世纪提出这个三色系统的物理学家是在承认数字很无聊。他们本可以将颜色电荷称为“1”、“2”和“3”,尽管这可能暗示了一种不当的等级、进展或其他标准数学关系,而这些关系实际上并不适用。

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