今天我們聊一個，生活中幾乎每天都要談到的概念——質(zhì)量。
質(zhì)量到底是什么呢？表面上看，這是一個極其低級的問題，對于人和動植物來說，質(zhì)量就是“體重”，可以用秤稱的那種；對于其他物品來說，質(zhì)量是密度*體積。
這是任何一個初中生都能回答的問題，但可能你不知道，質(zhì)量的定義以及存在，一直是科學(xué)界的一大謎題，直到最近的10年內(nèi)，這個謎題才初現(xiàn)端倪！
接下來的內(nèi)容會再次顛覆你對世界的認知，請做好準(zhǔn)備！
我們最初對質(zhì)量的認知，是與地球引力等同的，一個人擁有的質(zhì)量就是自身的重力，這是因為從古自今，我們用的都是類似于體重計的測量工具。
但如果一個人在失重狀態(tài)下，他的質(zhì)量就消失了？這顯然不符合邏輯。
于是，科學(xué)家們推出了一個新的定義——慣性質(zhì)量。
所謂質(zhì)量，就是抵抗物體速度發(fā)生改變的性質(zhì)。例如你用盡全力，可以把一個人推倒，但卻推不倒大象，因為大象的質(zhì)量遠遠大于人，這是牛頓力學(xué)時代，我們對質(zhì)量的共識。
在之后的科學(xué)發(fā)展中，愛因斯坦提出了質(zhì)能方程E=mc2，科學(xué)家對質(zhì)量有了更全面的認識。原來質(zhì)量和能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，這也解釋了在亞原子尺度上出現(xiàn)的一些奇怪現(xiàn)象，例如把原子分割成質(zhì)子，中子和電子，后面的三種粒子的質(zhì)量和是小于之前的原子質(zhì)量的，這是因為原子中的一部分能量被釋放了出去。
然而，在之后更微觀的粒子研究中，科學(xué)家們卻遇到了更奇怪的現(xiàn)象。
我們知道，光是一種電磁波，由光子構(gòu)成，具有波粒二象性，但是，光子卻是沒有質(zhì)量的，這簡直太詭異了，明明真實存在的東西，卻沒有質(zhì)量。
更詭異的還在后面，在夸克家族中，上夸克和頂夸克兩種粒子，無論是電荷、自旋，還是相互作用力，都是完全相同的，但它們的質(zhì)量卻是天差地別，頂夸克的質(zhì)量足足是上夸克的75000倍。
這里可能有人馬上會說，這有什么奇怪的，頂夸克的密度大唄！
非也！你要知道，夸克已經(jīng)是我們目前所知的構(gòu)成物質(zhì)的最小基本粒子了，它們和電子、光子一樣具有波粒二象性，科學(xué)家為了研究方便，把它們想象成球狀模型，其實它們本身是沒有大小的。
也就是說，所有的夸克在空間中占據(jù)著零體積，這個雖然不太好理解，但卻是量子力學(xué)的研究結(jié)果！
既然沒有體積，哪來的密度？
所以，在量子層面，質(zhì)量的定義不再適用體積和密度。
那質(zhì)量到底是什么？又是如何產(chǎn)生的？
許多科學(xué)家都為其著迷，也為其所困。
直到英國的一位科學(xué)家彼得·希格斯提出了希格斯場的存在。
希格斯根據(jù)量子場論原理，猜測在我們看不見的空間中，很可能也存在著一種類似磁場的量子場，這種場可以和微觀粒子發(fā)生作用，阻礙粒子的運動。
這很像慣性產(chǎn)生的效果，而這種效果最終的表現(xiàn)形式就是質(zhì)量，質(zhì)量的大小取決于相互作用力的大小，而光子之所以沒質(zhì)量，是因為不與這種場發(fā)生作用。
希格斯的猜測在2012年得到了驗證，科學(xué)家在實驗室內(nèi)，利用大型強子對撞機發(fā)現(xiàn)了一種全新的粒子，并且最終證明了，這種粒子就是希格斯場的量子激發(fā)態(tài)，就像光子在電磁場中扮演的角色。同時該粒子也被命名為“希格斯玻色子”！
至此，人類終于破解了質(zhì)量存在之謎，因為希格斯玻色子的存在，微觀粒子夸克和電子才有了質(zhì)量，而由前兩者構(gòu)成的一切物質(zhì)也就相應(yīng)的有了質(zhì)量。
但這里要注意，由希格斯場形成的質(zhì)量只占我們身體的1%，剩下的99%都是由原子核內(nèi)各粒子的相互作用力，和夸克以接近光速的速度運動形成的能量提供的。
但那1%卻是至關(guān)重要的，因為如果沒有希格斯玻色子，夸克和電子就不會有質(zhì)量，它們就會像光子一樣，以光速在空間中四處沖撞，如此也就不會形成原子。
沒有原子，也就沒有世間萬物，甚至沒有星體和星系。
所以，希格斯玻色子被稱為“上帝粒子”。
好了，今天的分享就到這里，下次見！
