质量之谜

不知道你想到没有，重量到底是咋来的？

可能你会说，是因为地球的引力。我们知道，重量等于质量乘以重力加速度，我们能够测到重量就是利用引力来测。那么问题又来了，质量又是咋哪来的呢？

这个问题一直困扰着科学家们，伴随着整个近代科学的发展。牛顿曾经发表过著作《自然哲学的数学原理》，这也被认为是近代科学的开山之作。在这本书当中，牛顿在前10多页对各个物理量进行了严格的定义，他首先选择就是质量。所以，我们可以说，近代科学是从“质量”开始的。

如果我们仔细观察就会发现，牛顿对于质量的定义本质上是用测量定义法，也就是用测量的方式来做定义，而没有直接讲述质量的本质到底是什么？

巧合的是，作为化学的奠基人，拉瓦锡的研究也是从“质量”开始的，并且提出了著名的质量守恒定律。

牛顿和拉瓦锡两位大佬没有能够完全搞清楚质量的本质，这并不怪他们。因为他们是被时代所局限住了，当时的观测仪器根本无法观测到微观世界。而“质量本质”的谜团实际上就蕴含在微观世界当中，直到近代才得以解开。那具体是咋回事呢？

质能等价

这要从另外一位科学大佬说起，这就是大名鼎鼎的爱因斯坦。他在1905年发表了四篇具有划时代意义的论文，其中最后一篇提出了一个著名的理论：质能等价。

那什么是质能等价呢？

爱因斯坦实际上是统一了质量和能量，他认为质量和能量一码事，质量就是能量，能量就是质量，也就是同一个东西的两种不同的形态，或者我们可以认为物质其实是极度压缩的能量。而衡量物质的量用到的就是质量。于是，爱因斯坦给出了著名的质能方程E=mc^2，指出了质量和能量的等价关系。

后来，整个20世纪，科学家都在疯狂地探索着微观世界，他们发现了上百种粒子，并且还将它们进行归类。如今我们知道，万物都是由原子构成，原子内还有原子核和电子。原子核内还有质子和种子。这是有赖于汤姆逊，卢瑟福，查德威克等人的科学发现。

那么问题来了，质子和中子又是由什么构成的呢？

科学家曾经利用轰击质子的方式，发现轰击质子的粒子会发生三个散射角度。这说明质子也不是不可再分的，它是由3个粒子构成。于是，科学家把这种粒子称之为夸克。

把三个夸克束缚在质子和中子中的作用力叫做强相互作用，这种强相互作用的强度极其大，大概是引力的10^38倍，作用范围极其小，大概只有10^(-15)米的尺度。

要想把夸克束缚在如此小的范围，实际上就需要大量的能量。科学家发现，万物的质量实际上几乎都来自于强相互作用的能量等价的质量，我们可以通过质能方程来得到这个质量。这个质量占据了万物质量的99%。那剩余的1%去哪了？

这个问题其实一直困扰着科学家，他们也一直没有很多的解释。甚至我们国家著名的科学家杨振宁在1954年公开演讲他的杨米尔斯理论时，也被科学家泡利质问到下不来台，后来还是原子弹之父帮忙解围的。

实际上，并不是泡利特意为难杨振宁，而是这个问题也让泡利困扰了很久，苦于找不到答案。因此，这1%的质量之谜成为了上世纪50年代科学家最痛疼的问题。

后来，有几位科学家就提出，在宇宙中还存在着一种叫做希格斯场的东西，它可以使得粒子发生减速，从而获得质量。光子之所以是光速，就是因为希格斯场对它没有作用。而其他的粒子达不到光速，就是因为希格斯场赋予了它们质量。

但是这个观点一开始还只是科学假设，并没有实锤。所有的理论还需要通过实验来检验。由于场和普通物质一样也是客观存在的物质，因为它们也具有粒子性，只要找到希格斯场所对应的希格斯玻色子就可以。2012年，科学家利用大型强子对撞机找到了希格斯玻色子，证明了这个理论是正确的。

希格斯玻色子的找到，也帮助科学家找到了剩余1%的质量之谜。从而让我们了解到了质量的本质，也就是99%的质量来自于强力，剩余的1%的质量来自于希格斯场赋予粒子的质量。