质量是宇宙万物的基本属性，但质量到底是什么东西？

我们经常会称自己的体重，尤其是对那些爱美的女性来讲，更是如此。比如说，你自己的体重为70千克，你有没有想过，70千克的质量到底是什么？是什么让你拥有了质量呢？

或许有人会说“是地球赋予了我们质量”，这种说法显然是不对的，而是把因果关系弄反了。是因为我们拥有质量，地球才会对我们有引力，而不是“地球的引力让我们产生了质量”！

如果我们脱离了地球的引力束缚，来到太空，地球的引力不存在了，质量仍旧存在。

这是因为，质量是宇宙万物的基本属性！那么问题来了，质量到底是什么？

不要认为这个问题很“无厘头”，事实上，对于质量本质的研究牵扯到了深刻的宇宙奥秘。

牛顿对于质量的描述很简单，更容易被我们接受。

牛顿第一定律，也就是惯性定律，这样描述：任何物体在不受外力作用的情况下，都会一直保持静止或者匀速直线运动。

牛顿第二定律：物体的加速度与作用力成正比，与质量成反比，用公式表达就是F=ma。

牛顿定律把质量描述成物体的一种物理量，这个量决定了物体在受到外力作用时改变运动状态的程度，拥有质量的物体会一直保持原有的状态，直到外力迫使物体改变。

但是，牛顿定律虽然简单明了，符合我们的日常生活经验，但并没有具体解释质量到底是什么。

接下来爱因斯坦对质量的描述就更进了一步，他告诉我们质量其实就是能量。

爱因斯坦的相对论体系中，不仅描述了质量就是能量，同时也描述了其他基本概念，包括时间，空间，光，物质，能量等，认为这些物理概念是一体的，都不是孤立的，相互依赖彼此而存在。

说白了，时空中必然有物质存在，而物质也必须依赖时空而存在。

而爱因斯坦对质量本质的描述也很“简单粗暴”，用著名的质能方程，直击质量的本质，能量等于质量乘以光速的平方。

原本我们以为质量和能量是两个风马牛不相及的两个物理量，没想到两者之间存在着如此密切的关系。

由于光速很大，光速的平方就更大了，这就意味着，即使微不足道的质量也蕴含着超级能量。原子弹和氢弹爆炸时释放的超级能量就是质量转化来的（其实这样说并不太严谨，只是通俗的说法，之后会给出答案）。

爱因斯坦用他的质能方程告诉我们质量与能量是等价的，两者可以相互转换，就像是一个东西呈现不同的形式。

很多人对于质能方程的理解也仅此而已，殊不知质能方程中隐藏着更深刻的奥秘。接下来我们继续分析。

质能方程虽然描述了质量是什么，但并没有讲清楚质量到底是如何转换为能量的，能量又是怎么来的呢？

要弄清楚以上问题的答案，我们需要走进物体组成的最深处，到微观世界去一探究竟。

上学时我们都学过，万物都是由原子构成的，物理学家一度认为原子是不可再分的最小单元，不过随着探索的不断深入，人们发现原子也是由更小微观粒子构成的。

如今我们知道，原子由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，而质子和中子都是由三个夸克构成。

夸克和电子在目前的物理学体系下是不可再分的基本粒子。而在粒子对撞机中，物理学家们又发现了很多基本粒子，把所有这些粒子进行分类，建立了粒子标准模型。

有了粒子标准模型，就可以解释所有这些基本粒子的相互作用，也就是自然界的四种基本作用力，而基本粒子之间的相互作用，就是一个物体绝大部分能量的来源。

都有哪些基本作用力呢？

第一，电磁力。电磁力是我们日常生活中最常见的力，除了引力之外，我们平时感受到的力其实都是电磁力，包括摩擦力，机械力，弹力等等，本质上都是电磁力。电磁力是依靠光子来传递的。可以这样形象理解电磁力的传递过程：光子在原子中被扔来扔去。

第二，强力，也被称为“强相互作用”。中子质子之间，以及夸克与夸克之间，都是通过强力紧紧结合在一起的。可以这样形象理解强力作用：有一种名叫“胶子”的基本粒子，可以表现为类似胶水的作用，紧紧地把三个夸克粘结在一起，形成中子或者质子，也可以简单理解为夸克把胶子扔来扔去，在这个过程中夸克自己会变色，具体变成什么颜色就看夸克的内在属性了，这里就不再详述了。

强力是四大作用力中最强大的力量，这种力量如此强大，以至于能把两个带正电的质子也能捆绑在一起，同时也能把三个夸克束缚在一起。强相互作用过程蕴藏了巨大能量，相当于把核子（质子种子）和夸克束缚在一起的束缚能，要想把核子分开，就需要克服巨大的束缚能。同时，要想把两个核子结合在一起，同样需要极大的能量，而这种能量其实就是核能。

第三，引力。日常生活中每时每刻都能感受到引力，在粒子标准模型下，引力是靠引力子传播的，不过引力子还只是假想概念，目前还没有找到引力子存在的证据。

第四，弱力，也就是弱相互作用。弱力，最常见的其实就是核辐射。有一种被称为贝塔衰变的过程，其实就是弱力作用，这个过程需要通过玻色子来传递能量。

自然界之所以有物质的存在，就是因为以上四大基本作用力的“粘结和排斥”作用，相互作用过程中就会形成巨大能量，通过爱因斯坦的质能方程，就可以换算成质量。

但是这里有一个问题，在计算中子质子的质量时，科学家们发现强相互作用形成的能量换算成的质量，占了中子质子质量的99%，剩下的1%质量肯定是夸克自身的质量，这部分质量又来自哪里呢？

接下来该希格斯机制登场了。

一开始，科学家们认为所有的基本粒子都应该是没有质量的，但进一步的深入研究表明，电子夸克等基本粒子都是有质量的，它们的质量是怎么形成的呢？

希格斯机制认为，宇宙中存在一个无处不在的场，也就是希格斯场，电子夸克等费米子在希格斯场中的运动，获得了质量。具体来讲就是，希格斯场的扰动会形成希格斯粒子，又被称为“上帝粒子”，希格斯粒子会与其中的大部分基本粒子发生相互作用，从而让原本应该以光速飞行的基本粒子减速，在减速的过程中获得了质量。

可以这样形象理解希格斯机制：希格斯场就相当于一片平静的汪洋大海，而大海受到扰动就会溅起水珠，就相当于希格斯粒子。水珠会对大海里的物体形成冲击，让其发生减速同时获得一定能量，也就是质量。冲击越大，质量也就越大。

而光子和胶子这样的基本粒子并不会与希格斯粒子发生作用，因此光子和胶子始终会以光速飞行，没有质量（静质量）。是否与系希格斯粒子发生作用，取决于基本粒子的内在属性，比如说自旋和角动量等。

其实物理学家希格斯早就预言了希格斯场的存在，但直到2012年，物理学家们才找到了希格斯粒子存在的证据，从而也证明了希格斯场的确存在。而希格斯本人也因此获得了诺贝尔物理学奖。

总结

质量的本质是能量。质量方程虽然告诉我们质量和能量等价，但能量才是最根本的，而质量只是能量的具体表现形式而已。