質量是宇宙萬物的基本屬性，但質量到底是什麼東西？

我們經常會稱自己的體重，尤其是對那些愛美的女性來講，更是如此。比如說，你自己的體重爲70千克，你有沒有想過，70千克的質量到底什麼？是什麼讓你擁有了質量呢？

或許有人會說“是地球賦予了我們質量”，這種說法顯然是不對的，而是把因果關係弄反了。是因爲我們擁有質量，地球纔會對我們有引力，而不是“地球的引力讓我們產生了質量”！

如果我們脫離了地球的引力束縛，來到太空，地球的引力不存在了，質量仍舊存在。

這是因爲，質量是宇宙萬物的基本屬性！那麼問題來了，質量到底是什麼？

不要認爲這個問題很“無厘頭”，事實上，對於質量本質的研究牽扯到了深刻的宇宙奧秘。

牛頓對於質量的描述很簡單，更容易被我們接受。

牛頓第一定律，也就是慣性定律，這樣描述：任何物體在不受外力作用的情況下，都會一直保持靜止或者勻速直線運動。

牛頓第二定律：物體的加速度與作用力成正比，與質量成反比，用公式表達就是F=ma。

牛頓定律把質量描述成物體的一種物理量，這個量決定了物體在受到外力作用時改變運動狀態的程度，擁有質量的物體會一直保持原有的狀態，直到外力迫使物體改變。

但是，牛頓定律雖然簡單明瞭，符合我們的日常生活經驗，但並沒有具體解釋質量到底是什麼。

接下來愛因斯坦對質量的描述就更進了一步，他告訴我們質量其實就是能量。

愛因斯坦的相對論體系中，不僅描述了質量就是能量，同時也描述了其他基本概念，包括時間，空間，光，物質，能量等，認爲這些物理概念是一體的，都不是孤立的，相互依賴彼此而存在。

說白了，時空中必然有物質存在，而物質也必須依賴時空而存在。

而愛因斯坦對質量本質的描述也很“簡單粗暴”，用著名的質能方程，直擊質量的本質，能量等於質量乘以光速的平方。

原本我們以爲質量和能量是兩個風馬牛不相及的兩個物理量，沒想到兩者之間存在着如此密切的關係。

由於光速很大，光速的平方就更大了，這就意味着，即使微不足道的質量也蘊含着超級能量。原子彈和氫彈爆炸時釋放的超級能量就是質量轉化來的（其實這樣說並不太嚴謹，只是通俗的說法，之後會給出答案）。

愛因斯坦用他的質能方程告訴我們質量與能量是等價的，兩者可以相互轉換，就像是一個東西呈現不同的形式。

很多人對於質能方程的理解也僅此而已，殊不知質能方程中隱藏着更深刻的奧秘。接下來我們繼續分析。

質能方程雖然描述了質量是什麼，但並沒有講清楚質量到底是如何轉換爲能量的，能量又是怎麼來的呢？

要弄清楚以上問題的答案，我們需要走進物體組成的最深處，到微觀世界去一探究竟。

上學時我們都學過，萬物都是由原子構成的，物理學家一度認爲原子是不可再分的最小單元，不過隨着探索的不斷深入，人們發現原子也是由更小微觀粒子構成的。

如今我們知道，原子由原子核和電子構成，原子核由質子和中子構成，而質子和中子都是由三個夸克構成。

夸克和電子在目前的物理學體系下是不可再分的基本粒子。而在粒子對撞機中，物理學家們又發現了很多基本粒子，把所有這些粒子進行分類，建立了粒子標準模型。

有了粒子標準模型，就可以解釋所有這些基本粒子的相互作用，也就是自然界的四種基本作用力，而基本粒子之間的相互作用，就是一個物體絕大部分能量的來源。

都有哪些基本作用力呢？

第一，電磁力。電磁力是我們日常生活中最常見的力，除了引力之外，我們平時感受到的力其實都是電磁力，包括摩擦力，機械力，彈力等等，本質上都是電磁力。電磁力是依靠光子來傳遞的。可以這樣形象理解電磁力的傳遞過程：光子在原子中被扔來扔去。

第二，強力，也被稱爲“強相互作用”。中子質子之間，以及夸克與夸克之間，都是通過強力緊緊結合在一起的。可以這樣形象理解強力作用：有一種名叫“膠子”的基本粒子，可以表現爲類似膠水的作用，緊緊地把三個夸克粘結在一起，形成中子或者質子，也可以簡單理解爲夸克把膠子扔來扔去，在這個過程中夸克自己會變色，具體變成什麼顏色就看夸克的內在屬性了，這裡就不再詳述了。

強力是四大作用力中最強大的力量，這種力量如此強大，以至於能把兩個帶正電的質子也能捆綁在一起，同時也能把三個夸克束縛在一起。強相互作用過程蘊藏了巨大能量，相當於把核子（質子種子）和夸克束縛在一起的束縛能，要想把核子分開，就需要克服巨大的束縛能。同時，要想把兩個核子結合在一起，同樣需要極大的能量，而這種能量其實就是核能。

第三，引力。日常生活中每時每刻都能感受到引力，在粒子標準模型下，引力是靠引力子傳播的，不過引力子還只是假想概念，目前還沒有找到引力子存在的證據。

第四，弱力，也就是弱相互作用。弱力，最常見的其實就是核輻射。有一種被稱爲貝塔衰變的過程，其實就是弱力作用，這個過程需要通過玻色子來傳遞能量。

自然界之所以有物質的存在，就是因爲以上四大基本作用力的“粘結和排斥”作用，相互作用過程中就會形成巨大能量，通過愛因斯坦的質能方程，就可以換算成質量。

但是這裡有一個問題，在計算中子質子的質量時，科學家們發現強相互作用形成的能量換算成的質量，佔了中子質子質量的99%，剩下的1%質量肯定是夸克自身的質量，這部分質量又來自哪裡呢？

接下來該希格斯機制登場了。

一開始，科學家們認爲所有的基本粒子都應該是沒有質量的，但進一步的深入研究表明，電子夸克等基本粒子都是有質量的，它們的質量是怎麼形成的呢？

希格斯機制認爲，宇宙中存在一個無處不在的場，也就是希格斯場，電子夸克等費米子在希格斯場中的運動，獲得了質量。具體來講就是，希格斯場的擾動會形成希格斯粒子，又被稱爲“上帝粒子”，希格斯粒子會與其中的大部分基本粒子發生相互作用，從而讓原本應該以光速飛行的基本粒子減速，在減速的過程中獲得了質量。

可以這樣形象理解希格斯機制：希格斯場就相當於一片平靜的汪洋大海，而大海受到擾動就會濺起水珠，就相當於希格斯粒子。水珠會對大海里的物體形成衝擊，讓其發生減速同時獲得一定能量，也就是質量。衝擊越大，質量也就越大。

而光子和膠子這樣的基本粒子並不會與希格斯粒子發生作用，因此光子和膠子始終會以光速飛行，沒有質量（靜質量）。是否與系希格斯粒子發生作用，取決於基本粒子的內在屬性，比如說自旋和角動量等。

其實物理學家希格斯早就預言了希格斯場的存在，但直到2012年，物理學家們才找到了希格斯粒子存在的證據，從而也證明了希格斯場的確存在。而希格斯本人也因此獲得了諾貝爾物理學獎。

總結

質量的本質是能量。質量方程雖然告訴我們質量和能量等價，但能量纔是最根本的，而質量只是能量的具體表現形式而已。