辽宁
现代物理学的双塔：相对论与量子力学，分别主导着宏观领域与微观领域。
相对论几乎成了爱因斯坦的代名词，量子力学也同样烙印着他的不朽贡献，充分证明了爱因斯坦的杰出天才。
在20世纪初期，爱因斯坦连续推出了卓越的狭义相对论与广义相对论。狭义相对论阐明了一个观念：光速是宇宙速度的极限，也是任何信息、物质及能量传播的最高速度。
起初，“光速极限”这一观念对大众来说颇为陌生，因为在人们的传统观念中，对物体施加持续作用力，物体便应持续加速，这正是牛顿力学的核心理念之一。
然而，随着狭义相对论的问世，光速极限在科学家的实验中得到不断验证，因此逐渐被大众接受。
然而，这里出现了一个疑问：为何光速如此特殊？光是如何实现光速飞行的？它是如何一跃而至光速的？推动光子以光速运动的究竟是何物？
要解答这些疑问，我们需要深入微观世界的秘境一探究竟。
在正式探讨之前，有一点需要强调：实际上，光速并非特指“光的速度”，它代表的是四维时空的内在速度，只与四维时空本身相关，可以视为因果律传递的速度。只不过，人们最初以光速定义了光速，因此这一称呼沿袭至今。除了光子之外，还有诸多速度同样为光速，例如胶子和引力波等。自然，光在真空中的速度与光速相等，这并非偶然，而是必然。
让我们回到正题，为了解答“光子为何必须以光速飞行”这一问题，我们首先要理解粒子标准模型。
在粒子标准模型中，存在众多基本粒子。这些基本粒子的发现历经长久时光，最初的线索源于卢瑟福的经典实验——“阿尔法粒子轰击金箔实验”，该实验让我们对原子模型有了更清晰的认识。
随后，物理学家们遵循类似“照葫芦画瓢”的思路，通过不断的粒子对撞实验，揭示了新的基本粒子。如此众多的基本粒子，以至于达到了上百种之多。
问题随之而来，如此众多的粒子显得混乱不堪，如何进行有效分类？物理学家们经过不懈探索，最终建立起粒子标准模型，将那些看似混乱的基本粒子进行了详尽的分类。
简单来说，所有基本粒子均可归入两大类：费米子与玻色子。费米子即我们平时所说的基本粒子，如电子、夸克等。而玻色子则起到将费米子联结在一起的作用，如同粘合剂一般。
举个例子，基本粒子如同砖块，而玻色子则如同水泥，砖块借助水泥粘合，共同构建起高楼大厦，形成我们所见的宏观物质。
玻色子共有四种，它们均为规范玻色子，分别是胶子、光子、W和Z玻色子，分别传递强力、电磁力、弱力和引力——自然界的四种基本力。四种规范玻色子如同粘合剂，将各类费米子联结，而四种基本力正是通过这四种玻色子传递的。这里需要指出，引力子目前还只是理论假定，尚未找到其存在的实证。
具体来说，质子和中子等核子通过胶子传递强相互作用（强力）结合在一起，构成原子核。而原子核与电子则通过光子传递电磁力，形成原子。
至此，诸位对于微观粒子的构成应有大致了解。然而，这一切与光子以及光速有何关联？
关系至关重要！仔细思考，你会发现一个关键问题：如此众多的基本粒子，其质量究竟源自何方？换言之，究竟是何种东西赋予了基本粒子质量？
根据粒子标准模型，所有基本粒子本应无质量，应当以光速移动。但实际情况并非如此。
经过物理学家的计算，物质的质量99%源自强力，即强相互作用。三个夸克通过强相互作用结合成中子与质子，质子与中子再通过强相互作用结合成原子核，而该原子核的质量几乎等同于整个原子的质量，与之相比，电子的质量微不足道。
强相互作用是通过胶子传递的，具体过程可以比喻为夸克相互投掷胶子，在此过程中展现巨大能量，也可视为束缚夸克或质子中子的能量，即核能。
根据爱因斯坦的质能方程，能量亦可表现为质量，因此物体99%的质量实际上源自能量。但剩余的1%质量来自何方？
理论上，答案无疑是基本粒子本身。因为在粒子标准模型中，除了基本粒子，就是它们之间的相互作用。而粒子间的强相互作用构成了物质99%的质量，那么剩余的1%质量必然来自基本粒子。
但模型显示，基本粒子本应无质量，这些质量从何而来？
物理学家们提出了著名的希格斯机制，认为自然界中还存在另一种玻色子——标量玻色子，即希格斯玻色子，正是它赋予了基本粒子质量。
希格斯玻色子究竟是什么？简单说来，宇宙中充满了希格斯场，该场的扰动会形成希格斯粒子。可以将希格斯场想象为平静的海洋，而当海洋受到扰动变得波涛汹涌，激起水珠，这些水珠就如同希格斯粒子。
希格斯粒子是如何赋予基本粒子质量的？
通俗来说，大部分基本粒子在与希格斯粒子相互作用时会减速，从而获得质量。也就是说，原本应以光速飞行的基本粒子，在遇到希格斯粒子这个“阻碍”后，不得不降低速度，获得质量，也就是静质量。
但并非所有粒子都会与希格斯粒子发生作用，例如光子和胶子就不会。因此，光子和胶子保持了原本的速度特性：光速飞行，并且一经产生便以光速运动，没有加速过程，静质量自然为零。
基本粒子是否与希格斯粒子作用，取决于其内在属性，如角动量、自旋等。
当然，质疑希格斯粒子是否真实存在并非空穴来风，物理学家们在2012年发现了希格斯粒子存在的实证，彼得·希格斯也因此荣获诺贝尔物理学奖！
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