宇宙万物都有质量,但质量的本质到底是什么?
质量,是在我们日常生活中经常用到的物理量,比如说,我们经常会称自己的体重,不过严格来讲,我们测量的并不是质量,只是地球对我们产生的引力。
不知道你有没有深入思考过,质量到底是什么?质量到底是如何产生的呢?

从宏观上很难具体描述质量的本质,我们需要深入微观世界一探究竟,因为任何宏观物体都是由微观粒子组成的。上初中物理课时,我们都学过万物是由最基本的原子组成的,而原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成,而质子和中子都是由三个夸克组成。
不过原子的质量主要集中在原子核上,电子的质量仅占原子质量的1/1837,几乎完全可以忽略不计。
电子被认为是最基本的粒子,不可再分。而质子和中子都有自己的结构,两者都是由三个夸克组成,夸克和电子一样都是不可再分的基本粒子。

质子和中子的不同之处在于,质子是由两个上夸克和一个下夸克组成,而中子刚好相反,由两个下夸克和一个上夸克组成。
理论上讲,由于原子核是由质子中子组成的,而质子中子又是由夸克组成的,那么原子核的质量应该等于夸克的质量总和。但是科学家通过深入探索发现,并不是那回事。夸克的质量总和还不到原子核质量的1%,两者相差巨大。

最大的疑问就是:夸克的质量总和为何不等于原子核的质量,而且两者相差还如此大?剩下的99%质量在哪里?
答案就暗藏在核子之间以及夸克之间的强相互作用上。

很多人都知道,自然界存在四种基本作用力,它们分别是强力,弱力,电磁力还有引力,其中强力的强度最大。
强力,也就是强相互作用,可以把质子和中子,以及夸克与夸克紧紧的束缚在一起。强力是通过胶子来传递的。而胶子在传递强相互作用的过程中会伴随超级能量,这种巨大能量可以把夸克牢牢地束缚起来形成核子,胶子的表现就像胶水那样起着粘结的作用。
爱因斯坦的质能方程表明,质量与能量是等价的,两者可以相互转换,于是强相互作用过程中伴随的巨大能量也可以表现为质量,这种质量就是那看似“丢失”的99%的质量,剩下的1%的质量就是夸克的质量总和。
也就是说,万物的质量本质上还是能量,能量才是宇宙的本质。
不过,还有一个疑问:夸克占据那1%的质量,又是怎么来的呢?

这时候就需要标准粒子模型登场了,该模型表明,组成宏观物体的微观粒子其实就是由两类粒子组成,它们分别是费米子,规范玻色子。通俗来讲,费米子就是基本粒子,比如说电子和夸克等,打个比方,把一个物体不断用刀切下去分割,最后不能分割的粒子就是费米子。而规范玻色子就像“胶水”,把费米子粘结起来,不让它们分崩离析。
规范玻色子没有静质量,它们都必须以光速飞行。事实上,费米子本应该也以光速飞行,但如果这样的话,万物就不可能形成了。怎么办呢?这时候就需要“上帝粒子”登场了。

上帝粒子,其实就是希格斯粒子。之所以被称为“上帝粒子”,就是因为它的重要性,正是希格斯粒子赋予了轻子以质量。
科学家们认为,希格斯场遍布全宇宙,希格斯场受到激发就会形成希格斯粒子,电子夸克等这样的基本粒子与希格斯粒子发生耦合就可以获得质量。
通俗来讲,希格斯粒子可以让本应该以光速飞行的基本粒子减速,在减速的过程中,基本粒子就获得了质量。而像光子胶子等基本粒子不会与希格斯粒子发生耦合作用,也就不会减速,所以它们没有静质量,只能以光速飞行,而且一生下来就是光速,没有任何加速过程。
一开始,希格斯场和希格斯粒子只是一种假设概念,不过科学家通过不断努力,终于在粒子对撞机中发现了希格斯粒子的存在,而希格斯本人也因此获得了2012年的诺贝尔物理学奖。

这就是目前科学家对质量本质的诠释,不过科学是永远没有尽头了,虽然如今我们已经知道了质量的本质,还有更多问题等着我们去探索发现,比如说电子和夸克等基本粒子是否有自己的结构?是否由更小的粒子组成呢?
大家都在看
-
宇宙探索·原初引力波:暴胀的终极指纹 宇宙探索·原初引力波:暴胀的终极指纹如果暴涨理论是宇宙极早期演化的标准图景,那么原初引力波就是这一理论最独特的"指纹"。与电磁波不同,引力波可以穿透宇宙演化过程中的任何屏障,直接携带宇宙诞生后不 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙萧条——太空中最孤独的地方 宇宙探索·宇宙萧条——太空中最孤独的地方在宇宙深处,存在着一些比任何星系集群都要庞大的结构——它们不是星系,不是星云,而是巨大的虚空。天文学家称这些区域为"宇宙萧条"(Cosmic Void),它们是宇宙 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙视界问题:暴涨如何拯救因果律 宇宙探索·宇宙视界问题:暴涨如何拯救因果律当我们仰望星空时,很少会想到一个深刻的悖论:可观测宇宙的左右两端相隔超过930亿光年,但宇宙的年龄只有138亿年。根据相对论,任何信号传播速度都不能超过光速,那么宇 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·宇宙磁场起源:从暴涨涨落到星系发电机 宇宙探索·宇宙磁场起源:从暴涨涨落到星系发电机当我们观察宇宙时,磁场无处不在:从太阳的日冕到地球的磁层,从银河系的旋臂到遥远星系团的介质,磁场似乎是所有天体系统的标配。但一个困扰了科学家半个世纪的谜题 ... 宇宙探索06-22
-
宇宙探索·超新星遗迹:恒星死亡后留下的宇宙画卷 宇宙探索·超新星遗迹:恒星死亡后留下的宇宙画卷——从蟹状星云到SN 1987A的多信使探索当一颗大质量恒星耗尽核燃料,它不会安静地消失——它以超新星爆炸的方式,用相当于数十亿颗太阳的光芒,向宇宙宣告自己的死亡 ... 宇宙探索06-18
-
宇宙探索·哈勃张力:物理学天空最有趣的悬案 宇宙探索·哈勃张力:两种测量方法给出的宇宙膨胀速率相差5σ,物理学天空最有趣的悬案如果宇宙是一本正在被翻开的书,那么哈勃常数就是翻页的速度——它告诉我们宇宙膨胀得有多快。但过去十年,天文学家发现了一件 ... 宇宙探索06-18
-
宇宙探索·快速射电暴——毫秒级宇宙神秘信号 宇宙探索·快速射电暴——毫秒级宇宙神秘信号✨ 来自数十亿光年外的毫秒级射电脉冲,挑战现有物理 ✨ 核心科普:快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)是一种持续时间仅几毫秒的强烈射电脉冲,起源于银河系外的遥 ... 宇宙探索06-18
-
为了探索时间,科学家制造了一个微型宇宙,结果真的看到时间起源 我们每天跟着时钟生活,默认时间是宇宙自带的、均匀流逝的外部标尺。但在量子引力领域,这却是悬而未决的核心难题:描述宇宙整体的基础方程里,根本没有“时间”这个参数。最近,英国伯明翰大学的物理学家乔瓦尼·巴 ... 宇宙探索06-17
-
黑洞:宇宙中最神秘的时空陷阱 黑洞是宇宙中最令人着迷也最令人困惑的天体。它们就像宇宙中的隐形捕食者,用强大的引力吞噬着周围的一切,甚至连光都无法逃脱。黑洞的形成源于大质量恒星的死亡。当一颗质量超过太阳20倍以上的恒星耗尽核燃料后,其 ... 宇宙探索06-17
-
宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮 宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮星际分子云:宇宙中最壮观的恒星制造工厂在银河系中,最引人注目的景象并非某颗单独的恒星,而是横跨数百光年的巨型分子云(Giant Molecular Clouds, GMCs) ... 宇宙探索06-16
相关文章
- 黑洞:宇宙中最神秘的时空陷阱
- 宇宙探索·星际分子云:恒星诞生工厂与宇宙生命化学的摇篮
- 宇宙探索·千新星:中子星合并、重元素起源与多信使天文学的黎明
- 宇宙探索·磁重联:太阳耀斑与宇宙粒子加速的隐形引擎
- 中国宇宙空间站:未来探索的新征程!🚀🌌
- 宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针
- 探索宇宙的奇妙之旅🚀✨ #未来科技
- 宇宙探索·蓝色流浪星:球状星团中的恒星身份谜题
- 宇宙探索·红矮星:耀斑活动与系外行星宜居性挑战
- 脑科学:探索宇宙中最复杂的物质
- 宇宙探秘:从大爆炸到暗物质——人类对浩瀚星空的终极追问
- 央视炸裂官宣!南天门计划参数全曝光,中国空天时代呼啸而来
- 宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔
- 2026最新解析:经典科幻《星际探索》—孤独宇宙中的终极自我探寻
- 2026最新解读:电影《星际探索》—宇宙孤独中的自我救赎深度解析
- 人类探索宇宙的前哨站,NASA公布雄心勃勃的月球基地新计划
- 宇宙探索·银河系以600km/s狂奔,终点在哪里?
- 宇宙探索·暗物质子结构问题—宇宙模拟为何"多了几千个卫星星系"
- 神舟二十三号载人飞船引发两岸热议 国台办:期待台湾同胞同大陆同胞一道探索浩瀚宇宙
- 国台办:期待与台湾同胞一道探索浩瀚宇宙
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
