光可以每秒30萬公裡前進,那它的動力是什麼呢?科學家:愛因斯坦也不...

如果要問宇宙中有什麼是絕對的？那麼，在物理學當中，有一個東西是絕對的，那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度？它的動力到底是什麼呢？

其實，答案很簡單，光不需要動力，基本粒子天生就擁有光速，而光沒有靜止質量，它沒有被希格斯場所減速，而其他基本粒子因為擁有靜止質量，因此被希格斯場所減速，所以達不到光速。那具體是咋回事呢？

質能等價

在物理學界，即便是物理學的發展得到了前所未有的推薦。在一些基本的概念上，科學家們依然推薦得很痛苦，比如：質量，能量和光速。伽利略曾經就挑戰過光速，而且他僅僅是嘗試去測光速，卻只能以失敗而告終。

到了20世紀，有一個物理學界的天縱奇才出現了，他就是愛因斯坦。在他1905年發表了四篇極具開創性的論文，其中就包括大名鼎鼎的狹義相對論。除了狹義相對論，在當年最晚發表的一篇名為《質能等價》的論文是補充狹義相對論的。

在這篇論文當中，愛因斯坦提出了一個大名鼎鼎的質能方程E=mc^2，這個方程是愛因斯坦用來描述質量和能量的關係的，其中就用到c^2，也就是光速的平方。

這個方程描述了一個等價關係，假設有個物體的質量是m，那它所擁有的能量E就是mc^2。在推導質能方程的過程中，愛因斯坦論述了信息、物質、能量的極限速度是無法超越光速。如果要達到光速，那麼靜止質量只有等於0時。

後來科學家們發現，愛因斯坦這篇文章存在著循環論證的問題。不過，在幾位物理學家和數學家的共同努力下，也最終拿出了十分嚴謹的證明。可能你要問了，憑什麼信息、物質、能量的速度不能超過光速？

愛因斯坦當年只是用光速不變原理推導得到這個結果，但更深層次的原因並沒有給出解釋。不僅如此，實際上愛因斯坦也沒有解釋到底什麼是質量？不過，後來有一批物理學家一併解決了這2個問題。那具體是咋回事呢？

希格斯場

科學家實際上是基於原子結構的研究從而解決這個問題的。我們都知道，原子都是由原子核和電子構成的。電子無法再分，而原子核還可以繼續分為質子和中子。其中質子是帶正電，中子是不帶電的。可是你想過沒有，原子核內有那麼多質子， 不應該因為同種電荷相排斥而被彈開嗎？

其次，科學家還通過轟擊質子和中子的實驗發現，質子和中子也應該還可以再分更小的粒子。這種粒子後來被稱為夸克。

除此之外，原子核還存在著衰變的現象，比如：β衰變，一個中子衰變成一個質子、一個電子和一個中微子。

基於這些現象，科學家提出，在宇宙中存在著四種基本作用力，分別是強相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和引力。其中，強相互作用把夸克束縛在質子當中，也把質子束縛在原子核當中，因此它們的強度要大於電磁力，衰變則是由弱相互作用引起的。

科學家利用一套叫做規範場的理論，試圖把四大相互作用統一起來，他們幾乎完成了強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用的統一。但是有一些科學家就發現了一個問題，這其實就是質量問題。根據這套理論，物質的質量到底從哪裡來呢？

科學家發現，物質99%的質量來自於強相互作用把夸克束縛在質子和中子當中的能量，我們可以通過上文提到的質能等價計算得到。至於剩餘的1%的質量則是來自於各種基本粒子的。這聽起來其實很完美有沒有？

可問題就出在，在規範場當中，夸克和電子這類基本粒子是不應該有質量的。其次，相互作用在規範場論當中可以看成是把某種粒子扔來扔去的結果，比如：強相互作用就是把膠子扔來扔去；而弱相互作用就是把W玻色子和Z玻色子扔來扔去；電磁力就是把光子扔來扔去。膠子和光子明明是沒有質量的，可W玻色子和Z玻色子卻有質量，這很是奇怪。

後來，為了解決這個問題，科學家不得不提出另外一個假設來給規範場論做補充。他們提出了希格斯機制，他們認為宇宙中遍布著一種場叫做希格斯場，當粒子通過時，希格斯場會和粒子發生作用，會導致粒子減速並獲得質量。物質剩餘的1%的質量就是希格斯場賦予的。

但是並不是所有的粒子都會和希格斯場發生作用，如果粒子的靜止質量是0，那麼它就不會和希格斯場發生作用，那它的速度就應該是光速。光子的靜止質量是0，所以它沒有被希格斯場減速，所以它的傳播速度是光速。