深層分析：宇宙萬物的質量都來自哪裡？

宇宙萬物都有質量，但關於質量的起源是一個相當深奧的問題。

首先一個問題就是：質量到底是什麼？這樣一個看似簡單的問題，要具體回答確實是比較困難的。

不過在物理學界，定義某個物理量最好的方式，就是給出測量該物理量的方法。

於是，牛頓第二定律就給出了這樣的定義，任何物體受到的外力與其產生的加速度成正比，而質量就是比例係數。

而在萬有引力公式中，質量也是一個比例係數，只不過是更爲複雜的比例係數。

而上面兩個方式定義的質量，其實就是平時我們所講的慣性質量和引力質量。

而愛因斯坦同學之所以偉大，就在於他洞察出了一個深刻原理，所謂的“等效原理”，認爲慣性質量和引力質量是等價的，或者說可以假設引力不存在，把引力等效爲一個局域裡物體處在非慣性系中。

而正是這個深刻的洞察，讓愛因斯坦提出了偉大的引力場方程，給出了引力的集合圖像，用數學語言描述質量可以彎曲周圍的時空。而1919年天文學家們觀察到了光線經過太陽附近時發生彎曲，也證實了愛因斯坦的理論。

但是，以上對質量的描述，其實都還是停留在抽象層面，並沒有具體描述質量到底是什麼，更多的只是根據質量引發的物理效應間接理解質量，說白了，我們並不知道萬物爲什麼會有質量。

由於萬物都是由基本粒子組成的，那麼只要我們弄明白基本粒子的質量來源，自然就知道了萬物爲何有質量了。

實際上，物理學家對基本粒子的研究早就開始了，還因此建立了粒子標準模型，把看起來雜亂無章的粒子分爲了兩大類，分別是：費米子和玻色子。

費米子就是平時我們所講的基本粒子，比如說電子和夸克。而玻色子是把費米子連接起來的粒子，作用就像膠水那樣，比如說光子，膠子等都是玻色子。

打個比方，費米子就像磚頭，而玻色子就像水泥，把磚頭粘結起來就建成了宏觀的高樓大廈。

不過，粒子標準模型並不完美，甚至有一個嚴重的缺陷，一度嚴重困擾物理學家。作爲規範粒子，W和Z玻色子不應該有質量，就像膠子和光子都是規範粒子都沒有質量，但物理學家通過實驗發現，W和Z玻色子不但有質量，而且質量還很大。

如果物理學家不能解決W和Z玻色子爲什麼有質量的問題，就意味着粒子標準模型或者規範理論肯定存在問題，相應的物理理論都會被推翻。

好在W和Z玻色子被發現之前，有物理學家就提出了一個著名的機制，偉大的希格斯機制，這個機制可以賦予規範粒子質量，同時也能賦予費米子質量。

一開始作爲一個假想理論，希格斯機制雖然看起來很巧妙，解釋了基本粒子的質量問題，但一度給物理學家們質疑，爲什麼呢？

主要是希格斯機制中必須存在一個新的粒子，希格斯粒子，正是希格斯粒子賦予了基本粒子以質量，但物理學家們一直沒有找到希格斯粒子存在的證據，在實驗室中一直沒有發現。

科學的發展正是這樣的，一切都必須以實驗爲基礎，經得起實驗考證。否則不管一個理論看起來有多完美，科學家們都不會相信。同時一個理論也需要做出一些預言，然後科學家可以根據實驗和觀察證實預言，最終這個理論纔可能保留下來。

好在物理學家們一直沒有放棄尋找希格斯粒子，終於在2012年有了重大轉機。物理學家們在實驗室中發現了希格斯粒子，在大型粒子對撞機中找到的。

那麼，希格斯機制到底是如何賦予萬物質量的呢？

從專業物理學上解釋，可能比較複雜，涉及到自發對稱性破缺等術語，還有一些複雜的公式，就不詳述了，我看了半天其實也似懂非懂，就不班門弄斧，以免誤導大家。這裡就以通俗的方式來解釋希格斯機制。

簡單講，所有的基本粒子本應該都是沒有質量的，而當我們引入希格斯粒子之後，希格斯粒子會與基本粒子發生相互作用，等同於基本粒子受到的牽連，就像我們在大風中奔跑會受到空氣的牽連，在游泳池中會受到水的牽連一樣，而受牽連的過程就獲得了質量。而且，受牽連的程度越大，質量也就越大。

希格斯機制解釋了基本粒子爲什麼有質量，但並沒有完全解釋宏觀物體的質量來源，這是什麼意思呢？

希格斯機制確實解釋了夸克和電子等基本粒子爲什麼有質量，但是物理學家們發現了一個奇怪的現象：中子和質子的質量並不等於三個夸克的質量總和，而且相差很大。

我們都知道質子和中子都是由三個夸克組成的，按道理講，質子中子的質量應該正好等於三個夸克的總質量，但事實並非如此，而且相差很大，三個夸克的質量總和竟然只佔了質子中子質量的1%而已，剩下的99%質量在哪裡？

後來，物理學家們找到了那99%質量的來源，來自強相互作用。三個夸克之間通過強相互作用緊緊束縛在一起，由此形成了強大的能量，我們可以把這種能量通俗理解爲束縛能。

強相互作用帶來的能量非常強大，不但把三個夸克束縛在一起，還把中子質子束縛在一起形成原子核，這種能量也是核能的來源。

到這裡，我們終於知道了宇宙萬物的質量起源。但如果你真這麼認爲，就大錯特錯了。爲什麼？

因爲我們探索到的物質，其實是恆星物質，只佔了整個宇宙的5%而已，剩下的95%是暗物質和暗能量，它們纔是宇宙的主宰。可怕的是，科學家們對於暗物質和暗能量幾乎一無所知。

暗物質的引力作用可以表現在我們的宏觀世界，意味着暗物質也有質量，但我們對這種質量的來源一無所知。因此，人類對質量本質的探索之路還很漫長，纔剛剛開始！

完。