對于普通人而言,質(zhì)量就是個非常簡單的概念,,就算是工程師也僅僅把質(zhì)量這概念當(dāng)成一個工具,,質(zhì)量也只是個平平無奇的物理量,,討論度非常低,只有在物理課,、教智能方程時才順便提一句,,但你有沒有想過,所謂的“質(zhì)量”到底是什么,?質(zhì)量又是如何產(chǎn)生的,?你可能會反駁,對這種問題不屑一顧:質(zhì)量就是質(zhì)量,,是物體本身自帶的屬性。但你有沒有認(rèn)真想過,,真的是這樣嗎,?平時我們所稱的體重其實(shí)并不涉及到質(zhì)量的本質(zhì),嚴(yán)格來講只是地球給我們的重力,。什么是質(zhì)量,?其實(shí)直到今天,也沒有一個人知道,,更不知道質(zhì)量是怎么產(chǎn)生的,。質(zhì)量、這個聽上去很簡單的問題,,其實(shí)是宇宙中最大的謎團(tuán)之一,。 2012年,歐洲核子研究所宣布,,他們利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了上帝粒子,、希格斯玻色子。這說明在宇宙中,,在我們的身邊,,充斥著一種我們看不見摸不著的場,希格斯場,。宇宙并不是虛空的,,宇宙里充滿著量子場薄膜,我們所有的人和物都處在薄膜中,??茖W(xué)家推斷,希格斯場的存在也許就是質(zhì)量產(chǎn)生的原因,。質(zhì)量到底是什么,?我們還得從頭說起。300多年前,,牛頓發(fā)表了著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,,這部名垂千史的著作正式開啟了現(xiàn)代科學(xué)的序幕,。在這部書的第一部分當(dāng)中,牛頓對各種各樣的物理量進(jìn)行了定義,,按照牛頓第二定律的描述,,質(zhì)量指的是一個物體的量,這種量決定了改變其運(yùn)動狀態(tài)的難易程度,,可以看出,,物體的質(zhì)量越大,改變其運(yùn)動狀態(tài)就會越難,,表現(xiàn)出來的就是慣性質(zhì)量,。但是牛頓第二定律這種對質(zhì)量的描述仍舊比較抽象,我們需要更深入的詮釋,。 雖然人類已經(jīng)可以精確的找到最小的粒子,,但是仍然無法解決質(zhì)量之謎,為什么呢,?因為那些表現(xiàn)物理量特性的最小單元,。比如夸克和電子,它們之間是依靠著不同的力結(jié)合在一起的,。想要破解質(zhì)量之謎,除了找到基本粒子外,,還需要知道基本力是從哪來的,。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)維持原子運(yùn)行的力一共有3種,,第一種是電磁力,,就是電子圍繞著原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的力,第二種是弱核力,,就是中微子飛出原子核的力,,第三種是強(qiáng)核力,就是將夸克束縛成質(zhì)子與中子的力,。根據(jù)質(zhì)能方程,,能量和質(zhì)量是相互等價的。強(qiáng)相互作用是以非常大的能量把3個夸克束縛在一起,,這個能量等價于一定的質(zhì)量,,占據(jù)了質(zhì)子和中子99%的質(zhì)量。搞清楚了99%的質(zhì)量問題,,剩余的1%才是最讓科學(xué)家頭疼,,這是因為按照理論來看,基本粒子質(zhì)量應(yīng)該都是0,,比如:夸克和電子其實(shí)都屬于基本粒子,。那問題到底出在哪里了呢? 要了解剩余1%的質(zhì)量,,我們就得先了解另外一個概念:場,。場聽起來很陌生,,實(shí)際上,我們初高中在學(xué)物理學(xué)時也接觸過,,比如:引力是通過引力場來實(shí)現(xiàn)相互作用的,,電磁力是通過電磁場來實(shí)現(xiàn)相互作用的。這個時候,,一位關(guān)鍵的人物出場了,。楊振寧有一個宏大的愿望,他想使用一個公式,,將電磁力,、弱核力與強(qiáng)核力三種力統(tǒng)一起來。恰好剛剛畢業(yè)的米爾斯與楊振寧共用一間辦公室,,兩個人很快就成為了朋友,。有一天,他們產(chǎn)生了一個絕妙的想法,,楊振寧與米爾斯試著加入了一個二次項,,神奇的事情發(fā)生了,他們得到了一個非常漂亮的數(shù)學(xué)結(jié)果,。從那一刻起,,楊振寧就知道自己打開了物理界的另一扇大門,1954年,,楊振寧和米爾斯發(fā)表了楊米爾斯規(guī)范場理論,,這是一個劃時代的理論。 但是,,楊米爾斯規(guī)范場理論卻帶來了一個絕對驚詫的問題,,在這個理論的框架下,所有的粒子都是沒有質(zhì)量的,。當(dāng)時的物理學(xué)家都驚了,,如果說粒子沒質(zhì)量,也就意味著整個世界沒有質(zhì)量,,這完全不符合我們對世界的觀察,,為此,他們不得不提出一個新的假設(shè),,他們認(rèn)為宇宙中應(yīng)該還存在著我們所不知道的“場”,,這個“場”可以和粒子發(fā)生作用,并且賦予粒子不同的質(zhì)量,,這個理論也被稱為希格斯機(jī)制,,賦予粒子質(zhì)量的“場”叫做希格斯場。這個希格斯場布滿了整個宇宙空間。那么,,科學(xué)家們?nèi)绾未_定希格斯場的存在呢,?答案就在“希格斯粒子”。 希格斯粒子又被稱為“上帝粒子”,,是希格斯場受到激發(fā)擾動形成的,,科學(xué)家在2012年發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子的存在。希格斯場也存在著某種機(jī)制,,所謂的“希格斯機(jī)制”,,并不是所有微觀粒子都會與希格斯場發(fā)生作用,比如說光子就不會受到希格斯場的影響,,所有光會以光速飛行,,而且必須以光速飛行。希格斯機(jī)制也解釋萬物最后那1%的質(zhì)量來源,,質(zhì)量是希格斯場賦予某些粒子的產(chǎn)物,,但是細(xì)想一下還是不對,這仍然只是質(zhì)量的一種表象,。只是向最終的答案又邁進(jìn)了一步而已,。它仍然是這個世界最大的秘密之一。 |
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