同一个质子，两幅看似矛盾的图景
普通实验从质子里拉不出一颗自由夸克，高能电子猛撞质子时，却又像遇到一个近乎独立的小成分。1973 年，格罗斯与维尔切克，以及独立工作的波利策，找到了连接这两幅图景的理论性质：探查距离足够短时，强相互作用会变弱。这叫渐近自由。
“渐近”很要紧。探查能标越高，作用强度逐渐趋向较小；有限能量的实际碰撞里，夸克仍然相互作用。这就解释了为什么紧密结合的质子，面对猛烈探针时可以用较弱耦合的夸克来计算。
作用强度为什么会随尺度改变
场的有效作用强度，与用什么尺度测量有关。量子涨落会改变探针在不同距离上看到的源。电磁学中，带电涨落产生屏蔽，测到的有效电荷便随距离缓慢变化。强作用还有一项关键不同：传递作用的粒子，自己也带这种作用的荷。
夸克带色荷。这里的“色”只是内部性质的名字，与可见的红绿蓝光无关。胶子传递强作用，也带色荷，因此胶子之间还会互相作用。它们对有效强度的影响，与夸克贡献竞争。在量子色动力学的夸克种类数下，高能处胶子的效应占上风，耦合强度便下降。
1973 年的计算给出了这种变化的方向与首项大小。描述强度随能标改变的量叫贝塔函数，相关范围内的负号意味着能量越高，耦合越弱。载体彼此相互作用的非阿贝尔规范理论，由此成为强作用的有力候选。
深度非弹性数据恰好需要这种性质
SLAC—MIT 数据显示近似标度：把实测量适当组合后，质子响应对独立探查尺度变化不大。如果电子撞上近乎自由的点状成分，这很自然。难题是，强作用理论怎样既容许这种表现，又把夸克留在质子里？
渐近自由先解决短距离部分。大动量转移处，有效耦合较小，可以逐项计算修正。夸克还会辐射胶子，胶子也会分裂；探针分辨得更细，就能看见这些过程重新分配质子动量。
理论由此预言，标度只能近似成立。结构函数应当随探查尺度缓慢改变，而且变化方向与大小可以计算。更精确的数据既检验最初的简洁图案，也检验它的系统偏离。不同能标的强作用测量，便能用同一个“跑动耦合”联系起来。
把探查能量提高，常被比作调高显微镜分辨率。这个比喻有明确物理依据，动量转移决定相互作用能分清多短的距离。重要的是被选中那次碰撞的转移量，不能只看加速器标称束流能量。
高能束也可以发生轻柔碰撞，先挑出真正的硬过程，才适合与短距离 QCD 预言比较。不同实验的能量数字看起来差很多，若用相应探查尺度整理，便能接到同一条作用强度变化上。
短距离结果打开了更大的理论
到了较长距离，耦合增强，靠小修正展开的办法就不好用了。通常观测里看不到单独带色粒子，这种禁闭现象属于困难的长距离区域，要靠格点计算等非微扰方法继续研究。1973 年第一次渐近自由计算还没有完成这一部分。
格罗斯、波利策与维尔切克因渐近自由获得 2004 年诺奖。他们把一条令人困惑的实验线索变成了 QCD 中可计算的性质。质子在自身尺度上结合很紧，足够猛烈的探针仍能看到近乎自由的成分；两种表现对应不同探查距离。