質量的本質是什么？物體為何會有重量？

對于普通人而言，質量就是個非常簡單的概念，就算是工程師也僅僅把質量這概念當成一個工具，質量也只是個平平無奇的物理量，只有在物理課時質量才會映入眼簾，但你有沒有想過，所謂的“質量”到底是什么呢？質量又是如何產生的呢？你可能會反駁，質量就是質量，是物體本身自帶的屬性。但你有沒有認真想過，真的是這樣嗎？平時我們所稱的體重，其實并不涉及到質量的本質，嚴格來講只是地球給我們的重力。其實直到今天，什么是質量？也沒有一個人知道，更不知道質量究竟是怎么產生的。

質量這個聽上去很簡單的問題，其實是宇宙中最大的謎團之一。2012年，歐洲核子研究所宣布，他們利用大型強子對撞機發現了希格斯玻色子。這說明在宇宙中，充斥著一種我們看不見摸不著的場-希格斯場。宇宙并不是虛空的，宇宙里充滿著量子場薄膜，我們所有的人和物都處在薄膜中。科學家推斷，希格斯場的存在也許就是質量產生的原因。那么，質量到底是什么呢？這事我們還得從頭說起。300多年前，牛頓發表了著名的自然哲學的數學原理，這部名垂千史的著作正式開啟了現代科學的序幕。在這部書的第一部分當中，牛頓對各種各樣的物理量進行了定義，按照牛頓第二定律的描述，質量指的是一個物體的量，這種量決定了改變其運動狀態的難易程度，物體的質量越大，改變其運動狀態就會越難。

但牛頓第二定律這種對質量的描述仍舊比較抽象，我們需要更深入的詮釋。愛因斯坦提出了更加具體的詮釋，他提出質量的本質其實就是能量。愛因斯坦提出的質能方程，相信大家都很熟悉。該方程表明：質量和能量是等效的，可以認為是同一種東西，但更本質的東西其實還是能量。通俗來講，質量只是能量的另一種表現形式罷了。不管是慣性質量還是引力質量，這都不是質量的本質。想要了解質量，通常大家都會這么想，只要找到物質的最小單位，看看它是怎樣獲得質量的，不就能夠解決這個問題了嗎？我們都知道，日常我們所見的宏觀物體都是由最基本的微觀粒子組成的，萬物都是由原子組成的，原子由電子和原子核組成，原子核又是由中子和質子組成。原子核和電子組成了原子的質量，但電子質量實在太小了，絕大部分質量都來自原子核，電子的質量幾乎可以忽略不計。電子是基本粒子，不能繼續分割，電子下面沒有更小的結構單元。而質子和中子都有更小的結構單元組成--夸克。

夸克和電子都是基本粒子。按理說，夸克的質量總和應該等于原子核質量，但事實并非如此，科學家們研究發現，夸克的質量總和加起來還不到原子核質量的1%，還有99%的質量去哪里了呢？雖然人類已經可以精確的找到最小的粒子，但仍然無法解決質量之謎，這又是為什么呢？因為那些表現物理量特性的最小單元。比如夸克和電子，它們之間是依靠著不同的力結合在一起的。想要破解質量之謎，除了找到基本粒子外，還需要知道基本力是從哪來的。科學家發現維持原子運行的力一共有3種，第一種是電磁力，就是電子圍繞著原子核運轉的力，第二種是弱核力，就是中微子飛出原子核的力，第三種是強核力，就是將夸克束縛成質子與中子的力。根據質能方程，能量和質量是相互等價的。強相互作用是以非常大的能量把3個夸克束縛在一起，這個能量等價于一定的質量，占據了質子和中子99%的質量。

搞清楚了99%的質量問題，剩余的1%才是最讓科學家頭疼，這是因為按照理論來看，基本粒子質量應該都是0，比如：夸克和電子其實都屬于基本粒子。那問題到底出在哪里了呢？要了解剩余1%的質量，我們就得先了解另外一個概念--場。場聽起來很陌生，實際上，我們初高中在學物理學時就接觸過，比如：引力是通過引力場來實現相互作用的，電磁力是通過電磁場來實現相互作用的。就在這個關鍵時刻，一位重要的人物楊振寧出場了。他希望通過某個公式，將電磁力、弱核力和強核力三種力統一起來。恰巧，剛剛畢業的米爾斯也進入了這個研究領域，并與楊振寧共用一間辦公室。兩個人很快便成了朋友，有一天，他們產生了一個奇妙的想法，楊振寧和米爾斯試著加入了一個二次項，神奇的事情發生了，他們得到了一個非常漂亮的數學結果。從那一刻起，楊振寧就知道自己打開了物理界另一扇大門，1954年，楊振寧和米爾斯發表了楊米爾斯規范場理論，這是一個劃時代的理論。

但楊米爾斯規范場理論卻帶來了一個絕對驚詫的問題，在這個理論的框架下，所有的粒子都是沒有質量的。當時的物理學家都驚了，如果說粒子沒質量，也就意味著整個世界沒有質量，這完全不符合我們對世界的觀察，為此，他們不得不提出一個新的假設，他們認為宇宙中應該還存在著我們所不知道的“場”，這個“場”可以和粒子發生作用，并且賦予粒子不同的質量，這個理論也被稱為希格斯機制，賦予粒子質量的“場”叫做希格斯場。這個希格斯場布滿了整個宇宙空間。那么，科學家們如何確定希格斯場的存在呢？答案就在“希格斯粒子”。希格斯粒子又被稱為“上帝粒子”，是希格斯場受到激發擾動形成的，科學家在2012年發現了希格斯粒子的存在。

希格斯場也存在著某種機制所謂的“希格斯機制”，并不是所有微觀粒子都會與希格斯場發生作用，比如說光子就不會受到希格斯場的影響，所以光會以光速飛行，也必須以光速飛行。希格斯機制也解釋萬物最后那1%的質量來源，質量是希格斯場賦予某些粒子的產物，但是細想一下還是不對，這仍然只是質量的一種表象。只是向最終的答案又邁進了一步而已。質量仍然是這個世界最大的秘密之一。關于質量朋友們有什么不一樣的想法和看法呢？歡迎大家踴躍討論，感謝大家觀看，我是探索宇宙，我們下期再見。