深层分析：宇宙万物的质量都来自哪里？

宇宙万物都有质量，但关于质量的起源是一个相当深奥的问题。

首先一个问题就是：质量到底是什么？这样一个看似简单的问题，要具体回答确实是比较困难的。

不过在物理学界，定义某个物理量最好的方式，就是给出测量该物理量的方法。

于是，牛顿第二定律就给出了这样的定义，任何物体受到的外力与其产生的加速度成正比，而质量就是比例系数。

而在万有引力公式中，质量也是一个比例系数，只不过是更为复杂的比例系数。

而上面两个方式定义的质量，其实就是平时我们所讲的惯性质量和引力质量。

而爱因斯坦同学之所以伟大，就在于他洞察出了一个深刻原理，所谓的“等效原理”，认为惯性质量和引力质量是等价的，或者说可以假设引力不存在，把引力等效为一个局域里物体处在非惯性系中。

而正是这个深刻的洞察，让爱因斯坦提出了伟大的引力场方程，给出了引力的集合图像，用数学语言描述质量可以弯曲周围的时空。而1919年天文学家们观察到了光线经过太阳附近时发生弯曲，也证实了爱因斯坦的理论。

但是，以上对质量的描述，其实都还是停留在抽象层面，并没有具体描述质量到底是什么，更多的只是根据质量引发的物理效应间接理解质量，说白了，我们并不知道万物为什么会有质量。

由于万物都是由基本粒子组成的，那么只要我们弄明白基本粒子的质量来源，自然就知道了万物为何有质量了。

实际上，物理学家对基本粒子的研究早就开始了，还因此建立了粒子标准模型，把看起来杂乱无章的粒子分为了两大类，分别是：费米子和玻色子。

费米子就是平时我们所讲的基本粒子，比如说电子和夸克。而玻色子是把费米子连接起来的粒子，作用就像胶水那样，比如说光子，胶子等都是玻色子。

打个比方，费米子就像砖头，而玻色子就像水泥，把砖头粘结起来就建成了宏观的高楼大厦。

不过，粒子标准模型并不完美，甚至有一个严重的缺陷，一度严重困扰物理学家。作为规范粒子，W和Z玻色子不应该有质量，就像胶子和光子都是规范粒子都没有质量，但物理学家通过实验发现，W和Z玻色子不但有质量，而且质量还很大。

如果物理学家不能解决W和Z玻色子为什么有质量的问题，就意味着粒子标准模型或者规范理论肯定存在问题，相应的物理理论都会被推翻。

好在W和Z玻色子被发现之前，有物理学家就提出了一个著名的机制，伟大的希格斯机制，这个机制可以赋予规范粒子质量，同时也能赋予费米子质量。

一开始作为一个假想理论，希格斯机制虽然看起来很巧妙，解释了基本粒子的质量问题，但一度给物理学家们质疑，为什么呢？

主要是希格斯机制中必须存在一个新的粒子，希格斯粒子，正是希格斯粒子赋予了基本粒子以质量，但物理学家们一直没有找到希格斯粒子存在的证据，在实验室中一直没有发现。

科学的发展正是这样的，一切都必须以实验为基础，经得起实验考证。否则不管一个理论看起来有多完美，科学家们都不会相信。同时一个理论也需要做出一些预言，然后科学家可以根据实验和观察证实预言，最终这个理论才可能保留下来。

好在物理学家们一直没有放弃寻找希格斯粒子，终于在2012年有了重大转机。物理学家们在实验室中发现了希格斯粒子，在大型粒子对撞机中找到的。

那么，希格斯机制到底是如何赋予万物质量的呢？

从专业物理学上解释，可能比较复杂，涉及到自发对称性破缺等术语，还有一些复杂的公式，就不详述了，我看了半天其实也似懂非懂，就不班门弄斧，以免误导大家。这里就以通俗的方式来解释希格斯机制。

简单讲，所有的基本粒子本应该都是没有质量的，而当我们引入希格斯粒子之后，希格斯粒子会与基本粒子发生相互作用，等同于基本粒子受到的牵连，就像我们在大风中奔跑会受到空气的牵连，在游泳池中会受到水的牵连一样，而受牵连的过程就获得了质量。而且，受牵连的程度越大，质量也就越大。

希格斯机制解释了基本粒子为什么有质量，但并没有完全解释宏观物体的质量来源，这是什么意思呢？

希格斯机制确实解释了夸克和电子等基本粒子为什么有质量，但是物理学家们发现了一个奇怪的现象：中子和质子的质量并不等于三个夸克的质量总和，而且相差很大。

我们都知道质子和中子都是由三个夸克组成的，按道理讲，质子中子的质量应该正好等于三个夸克的总质量，但事实并非如此，而且相差很大，三个夸克的质量总和竟然只占了质子中子质量的1%而已，剩下的99%质量在哪里？

后来，物理学家们找到了那99%质量的来源，来自强相互作用。三个夸克之间通过强相互作用紧紧束缚在一起，由此形成了强大的能量，我们可以把这种能量通俗理解为束缚能。

强相互作用带来的能量非常强大，不但把三个夸克束缚在一起，还把中子质子束缚在一起形成原子核，这种能量也是核能的来源。

到这里，我们终于知道了宇宙万物的质量起源。但如果你真这么认为，就大错特错了。为什么？

因为我们探索到的物质，其实是恒星物质，只占了整个宇宙的5%而已，剩下的95%是暗物质和暗能量，它们才是宇宙的主宰。可怕的是，科学家们对于暗物质和暗能量几乎一无所知。

暗物质的引力作用可以表现在我们的宏观世界，意味着暗物质也有质量，但我们对这种质量的来源一无所知。因此，人类对质量本质的探索之路还很漫长，才刚刚开始！

完。