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为什么物质会有质量?质量来源又是什么?

作为地球及已知宇宙中的最高生命形式,人可以感知、认识甚至改变这个世界,但有两个和我们相关的问题却是我们很难回答的,一个是我们的意识究竟是什么?一个是我们的身体为什么会有质量?

对前一个问题,从古至今,不管是哲学家、科学家还是神学家都抢着回答,不幸没有任何一个答案能让我们达成共识,在可以想见的将来,也见不到可以解决这个问题的希望;对后一个问题,科学家们已经找到了一些线索,也许离对这个问题达成共识已经不远了。

我们的身体是个神奇而又平常的组成,抛开意识不说,我们有重量,这是地球的引力赋予我们的,不然我们就到太空里流浪去了;电磁力、强力和弱力让组成我们身体的粒子紧紧束缚在一起,不然我们就扩散到广阔的宇宙空间去了,你将变得如此稀薄,平均每几立方米仅有一颗粒子,整个身体可以占据450万公里直径的巨大空间,成为太空里的分子云,冷酷到绝对零度附近。

这四种力的相互作用是我们在这个世界上存在的基础,但这些都没有涉及到一个更基本,隐藏得更深,以至地球上曾经生活过的一千多亿人都从来没有注意到的问题:为什么我们的身体,不,是所有的物质都有质量?这些质量从何而来?

爱因斯坦的质能方程说,质量就是能量,能量就是质量,它们以光速的平方为常数联系在一起。大爆炸的时候没有质量,只有能量,随着宇宙温度的降低,能量在时空中不断结晶成质量,形成了宇宙的浩瀚星辰,生命载体。物质为什么有质量似乎已经诠释得完美无缺,尽善尽美了。

其实并不完美,这只是一种笼统粗略的解释,在普遍认可的暴胀理论模型中,暴胀结束后(10^-32秒),宇宙中才充满了夸克-胶子等离子体,直到电弱对称破缺和夸克时期(10^-12秒到10^-6秒),所有基本粒子才开始在希格斯场的海洋中畅游,获得了质量。

所以质量的来源是基本粒子和希格斯场相互作用的结果。我们可以把希格斯场想象成遍布宇宙每一个角落的希格斯海洋,粒子在海洋中加速移动才会产生质量,物体的质量代表它抗拒运动状态改变的能力。希格斯粒子就像均匀分布在广场上的人群,普通人可以在人群中随意穿梭,畅通无阻。但是当某位明星——比如范冰冰出现在广场上,人群就会向她簇拥而去,她要想穿过广场就会受到很大的阻力;一颗粒子,比如电子、夸克以及它们组成的原子核、原子,想要穿过希格斯场,也会受到很大的阻力,从而被赋予质量。我们一举手,一投足,身体中的粒子便划过希格斯场,感受到一种惯性,感受到质量,看似空旷的身边竟然充满神秘的希格斯海洋,是不是真的很奇妙?

希格斯粒子又称上帝粒子,从某种意义上说,正是上帝粒子创生了质量,创生了世界,创生了整个宇宙!但并不是说上帝就必然存在,因为这个名字只是诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼的灵光一闪。

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