在宇宙中，光速就像一道關鍵的標尺，它是攜帶信息與能量的極限速度，在真空中約為 30 萬 km/s 。

長久以來，人們一直追問：光為何能達到如此驚人的速度，其動力又源自何處？

量子力學作為現代物理學的核心理論之一，其波粒二象性的觀點令人著迷。在這個理論體系中，量子既是粒子，又表現為波。

光量子，簡稱光子，通過麥克斯韋方程對光速求解，得出光速為常數，也就是說，光速恒定不變。從粒子的視角來看，光子的靜止質量為零，而它在真空中的速度恰好就是光速。

愛因斯坦基于光速不變這一奇妙原理，推導出了具有劃時代意義、改變世界格局的《狹義相對論》。在這一理論中，質速關系明確指出，靜態質量不為零的物質，無論如何都無法達到光速；而靜態質量為零的粒子，卻天生以光速運動。

基于《狹義相對論》的進一步深入推導，愛因斯坦又發表了舉世聞名、流芳百世的質能方程：E=mc2 ，這一方程深刻地揭示了能量與質量之間的等價關系。質速關系將速度與質量緊密相連，而質能方程則更進一步，把能量也巧妙地納入其中。

但令人費解的是，能量、光速與質量，這三者看似毫無關聯，它們之間究竟存在著怎樣神秘的內在聯系呢？

牛頓的封神之作《自然哲學的數學原理》影響深遠。在這部著作中，牛頓提出 m=ρv ，表明質量是對物質的量的一種度量，與物質的體積和密度密切相關。他的第一定律描述了質量賦予物體慣性的特性，即物體具有保持原有運動狀態（無論是勻速運動還是靜止）的能力。

例如，一顆質量巨大、勻速沖向地球的小行星，即便它不受任何外力作用，憑借人類穿著宇航服，也根本無法走到它旁邊一巴掌將其扇飛，這正是因為質量越大，物體的慣性就越大。然而，牛頓只是闡述了質量的作用與效果，對于質量的本質究竟是什么，他并未給出明確答案。

愛因斯坦則通過質能方程 E=mc2 ，揭示了質量與能量之間存在著光速平方的關系。但同樣的，他也未能清晰地說明質量到底是什么。

要知道，等價并不等同于相等，質量并非能量，可它們之間關系的本質究竟是什么呢？愛因斯坦也未能將其闡釋清楚。

實際上，牛頓與愛因斯坦之所以無法講清楚這些問題，是因為當時人類的觀察尺度存在局限性，科技水平也尚未達到相應的高度。直到 21 世紀，隨著科學技術的迅猛發展，人類才終于在這個問題上取得了重大突破，不僅弄清楚了光速、質量與能量之間的關系，并且有了確鑿的證據。

2012 年，歐洲核子研究中心發現了質量之源 —— 希格斯玻色子，成功解開了這一困擾科學界已久的世紀難題。

從本質上來說，物質本不應在宇宙中形成，一切似乎都本應不具備質量，物質都應以光速運動。

所以，我們不應再糾結于光速為什么如此之快，而應反過來思考：物質為什么運動速度如此之慢？這是因為宇宙間的基本粒子，有一部分被 “束縛” 住了。

物質的質量追根溯源來自粒子的質量，而粒子質量的產生源于被能量所束縛。粒子被束縛的另一個結果就是，其運動速度被拖慢，無法達到原本應有的光速。

這里所說的能量，源于基本粒子間的相互作用。

牛頓與伽利略習慣將這種相互作用稱為 “力”，而從更科學、更能揭示物質本質的角度來講，用 “規范場”，簡單說就是 “場” 來描述更為恰當。

從粒子的角度深入分析，宇宙中的一切物質都是由基本粒子構成的，這些基本粒子的尺度比原子、分子還要小得多。在微觀世界里，這些粒子之間相互接觸時，會產生四種最基礎的相互作用（力）。正是這些粒子與相互作用，共同構成了宇宙間的一切現象與物質。

換句話說，宇宙間一切物質與現象的底層邏輯，都可以用這四大相互作用力來解釋，而相互作用的產生，則源于粒子本身所具有的內在特性。

以我們生活中常見的磁鐵為例，磁鐵表現出的同斥異吸現象，背后的根源就是電磁力。

從微觀本質來看，電磁力是粒子之間交換光子所產生的力。

我們可以形象地理解為，光子在粒子之間被像皮球一樣丟來丟去。這種相互作用之所以會發生，是因為粒子帶有電荷，比如電子帶負電、質子帶正電。

再看原子，原子的主要質量集中在原子核，原子核由質子（中子）構成，而質子（中子）又由三個夸克組成。不同的夸克如同正負電荷一樣，具有不同色荷的特性。膠子也具有色荷，它會不斷改變夸克的色荷屬性，在粒子間被頻繁傳遞。

膠子傳遞的能量能夠像強力膠水一樣，牢牢地 “捆綁” 質子中的夸克，同時還能使由 “被捆綁的三價夸克” 組成的質子或中子，不會發生排斥作用。這是因為在原子核內，質子與質子都帶正電，由光子產生的電磁力的排斥力本應將質子們分開，但膠子產生的相互作用強于電磁力，這才使得宇宙中能夠穩定存在原子核。

我們將膠子的這種相互作用稱為強相互作用（強力），原因就在于它比電磁力更為強大。

除了電磁力和強相互作用，宇宙物質的構成還涉及弱相互作用與萬有引力，在此暫不一一詳細描述。既然我們對萬物的構成有了一定認識，那么質量的源泉究竟是什么呢？

原子由核外電子與原子核構成，電子的質量極其微小，在很多情況下可以忽略不計，原子核的質量則是質子與中子質量之和，而中子與質子又由三個夸克組成。

那么，質子與中子的質量就簡單地等于三個夸克的質量之和嗎？

事情遠沒有這么簡單。一個質子的質量經測量為 938.272MeV/c2 ，換算成質量約為 1.6726x10?2?kg 。

科學家通過讓高能強子對撞產生深度非彈性散射，進而激發正反夸克湮滅，利用爆發出的伽馬能譜精確地測量出了夸克的質量。

經過計算發現，質子中的三個夸克靜止質量之和僅約為 9.4MeV/c2 ，這就意味著夸克本身的質量僅僅占質子質量的 1%。那么，質子（中子）那 99% 的質量究竟來自哪里呢？

愛因斯坦的質能方程 E=mc2 為我們提供了答案。雖然膠子的靜止質量為零，但根據質能等價原理，質量可以看作是能量的另一種表現形式。

這 99% 的質量可以通過公式 m=E/c2 計算得出，這里的 E 指的就是膠子的強相互作用。也就是說，在質子（中子）中，99% 的質量其實是能量的一種體現。

質能關系與基本粒子的相互作用，雖然成功解釋了宇宙中大部分質量的來源，但仍存在一個棘手的問題：質子中 1% 的夸克本體質量、電子等一切具有靜止質量基本粒子本身的質量從何而來？

按照之前的理論，它們似乎本應是空有一身零質量的 “軀殼”，僅僅作為能量的載體存在。我們已經解釋清楚了 99% 質量來源于粒子間的相互作用，那么粒子本身的質量究竟源自何方呢？

這個問題長期以來一直困擾著科學界，甚至一度差點顛覆了 “量子力學” 這一現代物理學的基石。

1916 年，愛因斯坦發表了《廣義相對論》，這一理論照亮了物理學發展的道路。

德國物理學家赫爾曼?外爾，這位出師于大衛?希爾伯特的杰出學者，在看到《廣義相對論》論文后，如癡如醉，仿佛從中窺見了 “上帝的說明書”。

《廣義相對論》中描述引力場的本質是時空幾何，外爾憑借其深厚的數學功底，尤其是對幾何學的獨特理解，敏銳地察覺到幾何學中的 “場”，不僅能夠描述引力，甚至有可能統一一切物理底層理論。當時，擺在他面前就有現成的電磁場理論（麥克斯韋）。

受到啟發，外爾在 1918 年發表了《空間、時間、物質》，之后在 1928 年又發表了更為深入探討本質的《群論和量子力學》。然而，在當時，很多物理學家認為群論過于抽象，“統一場論” 更是遙不可及，因此幾乎沒有人愿意花費時間去研究他的理論。

但科學的發展總是充滿了驚喜與意外。后來的事情大家都已熟知，1954 年，楊振寧與他的學生米爾斯基于外爾的 “規范場” 理論，成功發展出了著名的楊米爾斯理論。

這一理論的誕生，使得場論除了能夠解釋電磁力之外，又將弱力（相互作用）囊括其中。緊接著，蓋爾曼站在巨人的肩膀上，將楊米爾斯理論進一步擴展到強力（相互作用）領域。

至此，在四大基本相互作用中，只剩下當初啟發外爾的引力場，由于始終未能找到引力子，所以無法將其統一，實現物理學界夢寐以求的大統一理論。

與此同時，粒子本身具有的質量起源問題，也依舊沒有得到解決。不過，基于場論，科學家們找到了一個全新的研究方向。

英國物理學家彼得?希格斯提出了一個大膽而又極具創新性的假設：在宇宙大爆炸前，一切物質都不存在，也都不具備質量。

那么，為何在大爆炸發生一秒之后，一切物質就突然有了質量呢？既然靜質量為零的膠子能夠形成 “膠子場”，并且在場中積蓄足夠能量后就會放出膠子，那么是否在宇宙間還存在著某種特殊的場呢？

這種場在宇宙誕生一秒后，能夠以不亞于光速的速度迅速滲透整個空間，與誕生的基本粒子（夸克、電子）相互作用，從而使它們獲得一定質量，而這種作用卻不會發生在亞原子（質子、中子）身上。

令人振奮的是，2012 年，人類終于發現了新的粒子 —— 希格斯玻色子，這一發現使得希格斯機制終于得到了驗證。

原來，在宇宙間，希格斯場無處不在。不過，由于不同粒子本身的特性千差萬別，因此希格斯場并非與所有粒子都會發生相互作用。可以形象地說，希格斯場就如同廣闊無垠的海洋，充滿在整個宇宙之中。

夸克、電子等粒子在這片 “海洋” 中運動時，會受到海水般的沖擊，從而產生阻力。這種阻力使粒子具備了一種類似勢能的能量，而這種能量體現在粒子身上，就表現為質量。粒子受到的阻力越大，所具有的質量也就越大，愛因斯坦的質能方程在這里又一次完美地描繪了質量與能量之間的關系。

值得注意的是，希格斯機制對光子、膠子等粒子并不產生束縛作用，因此它們能夠以絕對光速在真空中自由穿行，這也就是為什么它們不具備靜止質量。

希格斯玻色子堪稱 “上帝粒子”，它是質量之源，是構建宇宙最底層邏輯的關鍵要素。

它在賦予部分粒子質量的同時，又對部分粒子 “視而不見”，正是這種獨特的作用方式，構成了宇宙的基本框架。它讓一部分粒子成為了神奇的 “粘合劑”，將質量粘合在一起，進而形成了浩瀚的星系、神秘的星球，以及我們人類自身。

宇宙中的一切本應都以光速運行，然而，因為希格斯場的束縛，許多粒子的速度被 “拖了后腿”。而光，只是在以它原本應有的速度運行，它并不需要任何額外的動力來源，這便是宇宙微觀世界中關于光速、質量與能量的奇妙奧秘。