宇宙是一臺復雜的大機器，信息和能量通過光速傳遞，在真空中，光速約為每秒30萬公里。為何光速如此之快，它的動力源自何方？

這個難題的解答可能揭示宇宙的奧秘。

量子世界是奇異而矛盾的，粒子同時也是波。光的量子，也叫光子，其麥克斯韋方程解的常數，意味著光速恒定不變。

若從粒子角度來看，光子的靜止質量為零，其運動速度即為光速。愛因斯坦以光速不變原理為基礎，推演出了震撼世界的《狹義相對論》，揭示了那些擁有不為零的靜止質量的物質無法達到光速。而靜止質量為零的粒子，則可以輕松以光速移動。

《狹義相對論》進一步推導出愛因斯坦著名的質能方程：E=mc2，表明了能量和質量的等價關系。質速關系連接了速度和質量，質能方程又將能量納入了等式。

那么，能量、光速、質量這些看似毫無關聯的事物，它們之間到底有何聯系？

牛頓在其經典之作《自然哲學的數學原理》中闡述了m=ρv，指出質量是對物質的衡量，與體積和密度相關。他提到，質量賦予了物體保持原有運動狀態的能力，無論是靜止還是勻速移動。

例如，一個擁有巨大質量且勻速飛向地球的小行星，哪怕沒有任何外力作用，你也無法輕松地穿著宇航服靠近它并將其推開，因為質量越大，慣性就越大。

牛頓只是闡述了質量的效果和作用，但并未闡明質量是什么。而愛因斯坦直接提出了E=mc2，指出了質量與能量的平方光速關系，但質量并不等同于能量。那么，質量與能量的根本聯系又是什么？同樣沒有給出明確答案。

實際上，牛頓和愛因斯坦都無法清晰解答，因為受限于當時人類的觀察尺度和科技水平。關于光速、質量、能量的謎團，直到21世紀人類才徹底明了，并有了確鑿的證據。

2012年，歐洲核子研究中心發現了質量的源泉——希格斯玻色子，解開了長久以來的謎團。

本不應該存在的物質，本應該都以光速移動。我們應該反問，為什么物質這么“慢”，而不是光速為什么這么“快”。

因為宇宙中的基本粒子有一部分被“束縛”，物質的質量源于粒子的質量，而粒子質量的來源又是被能量束縛。被束縛的結果就是無法達到其本應有的速度，而能量則源自于基本粒子間的相互作用。牛頓和伽利略將這種相互作用稱之為“力”。然而，更好的表述物質本質的術語是——規范場，簡單來說，就是“場”。

從粒子視角來看，宇宙的萬物都是由基本粒子組成，它們的尺寸甚至比原子、分子還要小。這些粒子間通過四種基礎的相互作用（力）彼此接觸，正是這些粒子與相互作用構建了宇宙中的萬千現象與物質。

換句話說，宇宙間的所有物質和現象都可以用這四種相互作用力來解釋，而相互作用的產生源于粒子自身的內在特性。例如：

磁鐵會排斥或吸引，這是電磁力作用的結果，其本質是粒子間通過交換光子產生的力，可以理解為光子在粒子間傳遞。電磁力之所以存在，是因為粒子帶有電荷，比如電子帶有負電，質子帶有正電。

原子的主要質量集中在原子核，而原子核由質子（中子）構成，質子（中子）又由三個夸克組成。這些夸克擁有不同的電荷屬性。

膠子帶有電荷，不斷地改變夸克的電荷屬性。膠子傳遞的能量可以“捆綁”質子中的夸克，使得“被捆綁的三價夸克”的組合（質子或中子）不會發生排斥作用，因為同性相斥，而原子核內的質子都帶有正電，光子產生的電磁力的排斥力本應把質子們分開。

然而，膠子的相互作用（強力）強于電磁力，因此，在宇宙中形成了原子核。

此外，宇宙物質的構成還包括弱相互作用與萬有引力，在此不作詳述。那么，質量的真正源泉是什么？

原子由核外電子和原子核構成，電子質量微不足道，可以忽略不計。原子核的質量則由質子和中子的和組成，而質子和中子又由三個夸克構成。然而，質子和中子的質量是三個夸克的質量之和嗎？答案并不簡單。

一個質子的質量是938.272MeV/c^2，轉換成質量約為1.6726x10^-27kg。

科學家曾通過高能強子對撞產生深度非彈性散射，激發正反夸克湮滅，通過爆發出的伽馬能譜精確計算了夸克的質量，他們發現質子中的三個夸克靜止質量之和約為9.4MeV/c^2，這意味著夸克本身的質量只占質子質量的1%。

那么，質子（中子）剩余的99%的質量從何而來？愛因斯坦的E=mc^2為我們提供了答案。雖然膠子的靜止質量為零，但質量等價于能量，99%的質量可計算為m=E/c^2，E即膠子的強相互作用。

換言之，質量是能量的另一種表現形式。

質能與基本粒子的相互作用解釋了宇宙大部分質量的來源，那么，質子中1%的夸克質量以及電子等一切具有靜止質量的基本粒子本身的質量又從何而來？它們為何不直接是能量的載體，而是擁有空無一物的“外殼”？

我們弄清了99%質量的來源是粒子間的相互作用，但粒子本身的質量從何而來，這個問題曾一度威脅到了“量子力學”的根基。

1916年，愛因斯坦發表了《廣義相對論》，物理學家赫爾曼·外爾看到了該理論，如獲至寶，仿佛窺見了“上帝的說明書”，他對其著迷至極。

在《廣義相對論》中，引力場被描述為時空幾何，而外爾對幾何學的深刻理解使他看到了幾何學中的“場”不僅可以描述引力，甚至可以統一所有物理底層理論。

擺在他面前的是現成的電磁場理論（麥克斯韋），于是在1918年發表了《空間、時間、物質》之后，在1928年又發表了更深入本質的《群論和量子力學》。然而，當時許多物理學家認為群論過于抽象，“統一場論”過于遙不可及，鮮有人愿意投入時間研究它。

之后的故事眾人皆知，1954年，楊振寧和學生米爾斯基基于外爾的“規范場”理論，發展出了著名的楊米爾斯理論，從此場論不僅包含了電磁力，還包含了弱力（相互作用）。

緊接著，蓋爾曼站在了楊的肩膀上，將楊米爾斯理論進一步擴展到強力（相互作用）。至此，只剩下引力場未被統一，因為尚未找到引力子，從而無法完成理論的大一統。

此外，粒子本身的質量起源也未找到，但基于場論，科學家們找到了新的研究方向。

英國物理學家彼得·希格斯提出，在宇宙大爆炸之前，所有物質都不存在，也不具備質量。為何大爆炸一秒后，所有物質都獲得了質量？既然靜質量為零的膠子能形成“膠子場”，場中累積足夠能量會釋放膠子，那么宇宙間是否還存在某種場，在宇宙誕生一秒后，以不亞于光速的速度快速滲透空間，與新生的基本粒子（夸克、電子）相互作用，讓它們獲得一定質量，卻不作用于亞原子（質子、中子）？

2012年，人類發現了希格斯玻色子，希格斯機制得到證實，宇宙間的希格斯場無處不在。但由于不同粒子的特性不同，希格斯場并非與所有粒子都會發生作用。

希格斯場如同海洋，充滿整個宇宙，夸克、電子等粒子會受到這片“海洋”的沖擊，受到阻力，這種阻力轉化為一種類似勢能的能量，表現在粒子上便是質量。粒子受到的阻力越大，其質量也就越大，愛因斯坦的質能方程再次描繪了質與能的關系。然而，希格斯機制并不束縛光子、膠子等粒子，因此它們能以光速在真空中穿行，不具備靜止質量。

希格斯玻色子，被稱為“上帝粒子”，是質量之源，是宇宙的最底層邏輯，賦予某些粒子質量，又忽視了其他粒子，構成了宇宙的基本框架，讓某些粒子成為“粘合劑”，將質量聚合在一起，形成了星系、星球，還有我們。

宇宙的一切本應以光速運行，因為希格斯場的束縛，它們被“拖了后腿”，而光只是以它固有的速度前進，無需任何動力。