宇宙是一臺復(fù)雜的大機(jī)器，信息和能量通過光速傳遞，在真空中，光速約為每秒30萬公里。為何光速如此之快，它的動力源自何方？
這個難題的解答可能揭示宇宙的奧秘。
量子世界是奇異而矛盾的，粒子同時也是波。光的量子，也叫光子，其麥克斯韋方程解的常數(shù)，意味著光速恒定不變。
若從粒子角度來看，光子的靜止質(zhì)量為零，其運動速度即為光速。愛因斯坦以光速不變原理為基礎(chǔ)，推演出了震撼世界的《狹義相對論》，揭示了那些擁有不為零的靜止質(zhì)量的物質(zhì)無法達(dá)到光速。而靜止質(zhì)量為零的粒子，則可以輕松以光速移動。
《狹義相對論》進(jìn)一步推導(dǎo)出愛因斯坦著名的質(zhì)能方程：E=mc2，表明了能量和質(zhì)量的等價關(guān)系。質(zhì)速關(guān)系連接了速度和質(zhì)量，質(zhì)能方程又將能量納入了等式。
那么，能量、光速、質(zhì)量這些看似毫無關(guān)聯(lián)的事物，它們之間到底有何聯(lián)系？
牛頓在其經(jīng)典之作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中闡述了m=ρv，指出質(zhì)量是對物質(zhì)的衡量，與體積和密度相關(guān)。他提到，質(zhì)量賦予了物體保持原有運動狀態(tài)的能力，無論是靜止還是勻速移動。
例如，一個擁有巨大質(zhì)量且勻速飛向地球的小行星，哪怕沒有任何外力作用，你也無法輕松地穿著宇航服靠近它并將其推開，因為質(zhì)量越大，慣性就越大。
牛頓只是闡述了質(zhì)量的效果和作用，但并未闡明質(zhì)量是什么。而愛因斯坦直接提出了E=mc2，指出了質(zhì)量與能量的平方光速關(guān)系，但質(zhì)量并不等同于能量。那么，質(zhì)量與能量的根本聯(lián)系又是什么？同樣沒有給出明確答案。
實際上，牛頓和愛因斯坦都無法清晰解答，因為受限于當(dāng)時人類的觀察尺度和科技水平。關(guān)于光速、質(zhì)量、能量的謎團(tuán)，直到21世紀(jì)人類才徹底明了，并有了確鑿的證據(jù)。
2012年，歐洲核子研究中心發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量的源泉——希格斯玻色子，解開了長久以來的謎團(tuán)。
本不應(yīng)該存在的物質(zhì)，本應(yīng)該都以光速移動。我們應(yīng)該反問，為什么物質(zhì)這么“慢”，而不是光速為什么這么“快”。
因為宇宙中的基本粒子有一部分被“束縛”，物質(zhì)的質(zhì)量源于粒子的質(zhì)量，而粒子質(zhì)量的來源又是被能量束縛。被束縛的結(jié)果就是無法達(dá)到其本應(yīng)有的速度，而能量則源自于基本粒子間的相互作用。牛頓和伽利略將這種相互作用稱之為“力”。然而，更好的表述物質(zhì)本質(zhì)的術(shù)語是——規(guī)范場，簡單來說，就是“場”。
從粒子視角來看，宇宙的萬物都是由基本粒子組成，它們的尺寸甚至比原子、分子還要小。這些粒子間通過四種基礎(chǔ)的相互作用（力）彼此接觸，正是這些粒子與相互作用構(gòu)建了宇宙中的萬千現(xiàn)象與物質(zhì)。
換句話說，宇宙間的所有物質(zhì)和現(xiàn)象都可以用這四種相互作用力來解釋，而相互作用的產(chǎn)生源于粒子自身的內(nèi)在特性。例如：
磁鐵會排斥或吸引，這是電磁力作用的結(jié)果，其本質(zhì)是粒子間通過交換光子產(chǎn)生的力，可以理解為光子在粒子間傳遞。電磁力之所以存在，是因為粒子帶有電荷，比如電子帶有負(fù)電，質(zhì)子帶有正電。
原子的主要質(zhì)量集中在原子核，而原子核由質(zhì)子（中子）構(gòu)成，質(zhì)子（中子）又由三個夸克組成。這些夸克擁有不同的電荷屬性。
膠子帶有電荷，不斷地改變夸克的電荷屬性。膠子傳遞的能量可以“捆綁”質(zhì)子中的夸克，使得“被捆綁的三價夸克”的組合（質(zhì)子或中子）不會發(fā)生排斥作用，因為同性相斥，而原子核內(nèi)的質(zhì)子都帶有正電，光子產(chǎn)生的電磁力的排斥力本應(yīng)把質(zhì)子們分開。
然而，膠子的相互作用（強(qiáng)力）強(qiáng)于電磁力，因此，在宇宙中形成了原子核。
此外，宇宙物質(zhì)的構(gòu)成還包括弱相互作用與萬有引力，在此不作詳述。那么，質(zhì)量的真正源泉是什么？
原子由核外電子和原子核構(gòu)成，電子質(zhì)量微不足道，可以忽略不計。原子核的質(zhì)量則由質(zhì)子和中子的和組成，而質(zhì)子和中子又由三個夸克構(gòu)成。然而，質(zhì)子和中子的質(zhì)量是三個夸克的質(zhì)量之和嗎？答案并不簡單。
一個質(zhì)子的質(zhì)量是938.272MeV/c^2，轉(zhuǎn)換成質(zhì)量約為1.6726x10^-27kg。
科學(xué)家曾通過高能強(qiáng)子對撞產(chǎn)生深度非彈性散射，激發(fā)正反夸克湮滅，通過爆發(fā)出的伽馬能譜精確計算了夸克的質(zhì)量，他們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子中的三個夸克靜止質(zhì)量之和約為9.4MeV/c^2，這意味著夸克本身的質(zhì)量只占質(zhì)子質(zhì)量的1%。
那么，質(zhì)子（中子）剩余的99%的質(zhì)量從何而來？愛因斯坦的E=mc^2為我們提供了答案。雖然膠子的靜止質(zhì)量為零，但質(zhì)量等價于能量，99%的質(zhì)量可計算為m=E/c^2，E即膠子的強(qiáng)相互作用。
換言之，質(zhì)量是能量的另一種表現(xiàn)形式。
質(zhì)能與基本粒子的相互作用解釋了宇宙大部分質(zhì)量的來源，那么，質(zhì)子中1%的夸克質(zhì)量以及電子等一切具有靜止質(zhì)量的基本粒子本身的質(zhì)量又從何而來？它們?yōu)楹尾恢苯邮悄芰康妮d體，而是擁有空無一物的“外殼”？
我們弄清了99%質(zhì)量的來源是粒子間的相互作用，但粒子本身的質(zhì)量從何而來，這個問題曾一度威脅到了“量子力學(xué)”的根基。
1916年，愛因斯坦發(fā)表了《廣義相對論》，物理學(xué)家赫爾曼·外爾看到了該理論，如獲至寶，仿佛窺見了“上帝的說明書”，他對其著迷至極。
在《廣義相對論》中，引力場被描述為時空幾何，而外爾對幾何學(xué)的深刻理解使他看到了幾何學(xué)中的“場”不僅可以描述引力，甚至可以統(tǒng)一所有物理底層理論。
擺在他面前的是現(xiàn)成的電磁場理論（麥克斯韋），于是在1918年發(fā)表了《空間、時間、物質(zhì)》之后，在1928年又發(fā)表了更深入本質(zhì)的《群論和量子力學(xué)》。然而，當(dāng)時許多物理學(xué)家認(rèn)為群論過于抽象，“統(tǒng)一場論”過于遙不可及，鮮有人愿意投入時間研究它。
之后的故事眾人皆知，1954年，楊振寧和學(xué)生米爾斯基基于外爾的“規(guī)范場”理論，發(fā)展出了著名的楊米爾斯理論，從此場論不僅包含了電磁力，還包含了弱力（相互作用）。
緊接著，蓋爾曼站在了楊的肩膀上，將楊米爾斯理論進(jìn)一步擴(kuò)展到強(qiáng)力（相互作用）。至此，只剩下引力場未被統(tǒng)一，因為尚未找到引力子，從而無法完成理論的大一統(tǒng)。
此外，粒子本身的質(zhì)量起源也未找到，但基于場論，科學(xué)家們找到了新的研究方向。
英國物理學(xué)家彼得·希格斯提出，在宇宙大爆炸之前，所有物質(zhì)都不存在，也不具備質(zhì)量。為何大爆炸一秒后，所有物質(zhì)都獲得了質(zhì)量？既然靜質(zhì)量為零的膠子能形成“膠子場”，場中累積足夠能量會釋放膠子，那么宇宙間是否還存在某種場，在宇宙誕生一秒后，以不亞于光速的速度快速滲透空間，與新生的基本粒子（夸克、電子）相互作用，讓它們獲得一定質(zhì)量，卻不作用于亞原子（質(zhì)子、中子）？
2012年，人類發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，希格斯機(jī)制得到證實，宇宙間的希格斯場無處不在。但由于不同粒子的特性不同，希格斯場并非與所有粒子都會發(fā)生作用。
希格斯場如同海洋，充滿整個宇宙，夸克、電子等粒子會受到這片“海洋”的沖擊，受到阻力，這種阻力轉(zhuǎn)化為一種類似勢能的能量，表現(xiàn)在粒子上便是質(zhì)量。粒子受到的阻力越大，其質(zhì)量也就越大，愛因斯坦的質(zhì)能方程再次描繪了質(zhì)與能的關(guān)系。然而，希格斯機(jī)制并不束縛光子、膠子等粒子，因此它們能以光速在真空中穿行，不具備靜止質(zhì)量。
希格斯玻色子，被稱為“上帝粒子”，是質(zhì)量之源，是宇宙的最底層邏輯，賦予某些粒子質(zhì)量，又忽視了其他粒子，構(gòu)成了宇宙的基本框架，讓某些粒子成為“粘合劑”，將質(zhì)量聚合在一起，形成了星系、星球，還有我們。
宇宙的一切本應(yīng)以光速運行，因為希格斯場的束縛，它們被“拖了后腿”，而光只是以它固有的速度前進(jìn)，無需任何動力。
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