宇宙揭秘：万物都有质量，但质量到底是如何产生的？

宇宙揭秘：万物都有质量，但质量到底是如何产生的？

宇宙探索

我们经常称自己的体重：体重终于来到140斤（70千克）以下了，减肥成功！

你的体重是70千克，也就是你本身的质量是70千克。但你有没有想多，所谓的“质量”到底是什么？质量是如何产生的？

你可能会反驳，对这种问题不屑于顾：质量就是质量，是物体本身自带的属性。

你说得没错，但回答得太笼统，而科学需要更严谨的诠释。

按照牛顿第二定律的描述，质量指的是一个物体的量，这种量决定了改变其运动状态的难易程度，用公式表达就是F=ma，转变一下就变成了a=F/m。可以看出，物体的质量越大，改变其运动状态就会越难，表现出来的就是惯性质量。

但是牛顿第二定律这种对质量的描述仍旧比较抽象，我们需要更深入的诠释。

爱因斯坦提出了更加具体的诠释，他提出质量的本质其实就是能量。

爱因斯坦提出的质能方程，相信大家都很熟悉。该方程表明：质量和能量是等效的，可以认为是同一种东西，但更本质的东西其实还是能量。通俗来讲，质量只是能量的另一种表现形式罢了。

那么问题来了，质量怎么会是能量呢？两者到底有什么内在关系呢？

我们需要回到微观世界，去一探究竟。

宇宙万物都是由原子构成的，原子又是由原子核和电子构成。科学家深入研究发现，原子内部绝大部分都是“虚空”的，原子核和电子占据了非常小的一部分。打个比方，如果原子有地球那么大，那么原子核只有一个棒球场那么大，而电子更小了，只有一个棒球那么大。

那么再往下细分呢？

科学家发现，原子核又是由质子和中子构成的，而质子和中子又是由夸克构成的。夸克和电子都是基本粒子，它们都不可再分，起码目前是不可再分的。

如此多的微观粒子，有没有一种方法把它们很好地分类呢？

确实有，它就是标准粒子模型。标准粒子模型把微观粒子分为两大类：费米子和玻色子。

费米子就是我们通常所说的基本粒子，比如说电子，夸克等。而玻色子就是传递相互作用力的传播子，就像胶水一样把费米子粘结起来。

自然界有四种基本作用力，分别是强力，弱力，电磁力和引力，对应的传播子分别是胶子，W玻色子，光子和引力子（目前没有找到）

比如说强力的传播子是胶子，夸克之间就依靠胶子传递强相互作用（强力），胶子就像胶水一样把三个夸克连接起来组成中子或者质子。而弱力通俗来讲就是核辐射，当原子核外面的电子过多时，就很难束缚住外面的电子，这时候原子就会发生衰变。原子核可以俘虏电子使得质子通过夸克颜色改变行程中子（中子也可以释放电子，然后变成质子），这个过程都需要玻色子传递能量。

科学家们还发现，组成质子中子的夸克质量仅占质子中子质量的1%，那么剩下的99%哪里去了呢？都是传递强力的强相互作用产生的能量形成的，说白了就是胶子把夸克结合在一起的结合能。

说了这么多，还没有涉及到质量的本质，不要着急，下面就来了。

科学家曾一度认为，所有费米子（基本粒子）都是没有质量的，但后来深入研究发现，组成质子中子的夸克是有质量的，后来也发现了电子和传递弱力的W玻色子也是有质量的，那么这些质量到底是如何形成的呢？

答案就隐藏在希格斯场中。希格斯场充满了宇宙每个角落，而费米子在希格斯场中的运动就可以获得质量。

希格斯场就好像地球上方充满的空气那样，微观粒子在空气中运动会获得能量，体现出来的就是质量。其实费米子本应该以光速运动的，但由于在运动中与希格斯场发生了作用，所有速度就慢下来并因此获得了能量（质量）。

希格斯场也存在着某种机制，所谓的“希格斯机制”，并不是所有微观粒子都会与希格斯场发生作用，比如说光子就不会受到希格斯场的影响，所有光会以光速飞行，而且必须以光速飞行。

那么，科学家们如何确定希格斯场的存在呢？答案就在“希格斯粒子”。希格斯粒子又被称为“上帝粒子”，是希格斯场受到激发扰动形成的，科学家在2012年发现了希格斯粒子的存在，而希格斯本人也因此获得了诺贝尔物理学奖。