第31章 任务：杀死神人之子31（1 / 2）

这个世界是由物质组成的，而在不同的物质之间，有着各种相互作用，这种作用，物理学家就用“力”来表示。不过长期以来，人们只知道两种“力”的存在，就是我们之前说的，我们在中学里学到的两种。一种是万有引力，任何两个有质量的物体之间，都存在着相互吸引的万有引力。还有一种就是电磁力，它和引力有点不一样，不但会吸引，还会排斥。你肯定知道磁铁之间同性相斥，异性相吸，这中间就是电磁力的作用。

不过20世纪以来，物理学家发现了“原子”的存在，这就为我们认识世界打开了一扇新的大门。但物理学家发现了一个很奇怪的现象。在高中物理课上，咱们都学过，原子核是由质子和中子组成的，其中中子不带电，质子带正电。但你有没有想过，电磁力是同性相斥啊。那为什么那么多的带着正电的质子，都挤在原子核里面，却没因为电磁力互相排斥而弹开呢？这里肯定有一种全新的，我们不知道的力，它比电磁力还要强。只有这样，才能把很多同样带正电的质子，强行聚集在原子核里面。这种比电磁力还要强的力，科学家就给它起了一个名字，叫作“强相互作用力”，简称“强力”。

发现强力之后不久，人们很快就又发现了另一种力。它的强度比电磁力要弱，所以自然而然，大家就顺理成章地给它起名叫作“弱相互作用力”，也就是弱力。弱力有什么作用？科学家发现，它是造成原子产生放射性的原因。比方说，我们知道著名的放射性元素镭，就是居里夫人发现的那个。它的原子核会不断放射出射线，然后裂变成其他元素的原子。为什么原子核会发生这种变化呢？这就是弱力在其中作用的结果。

到此为止，科学家就发现，原来在宇宙里存在着4种不同的力：引力、电磁力、强力和弱力。其中任何一种力，对这个世界来说都是很重要的。引力就不说了，我们都很熟悉。电磁力呢，是电力和磁力的统称，它能让原子聚拢成分子，分子聚拢成物质。如果没有电磁力，我们的身体都会四分五裂。

强力和弱力同样也不可或缺。没有强力，质子就根本不可能被聚集在原子核里，也就不能形成绝大多数的物质。至于弱力，也同样重要。比方说，太阳之所以能够稳定地持续燃烧，为地球的生命提供源源不断的能量，那就主要依赖于弱力的作用。

因为太阳的燃烧实际上是一种核聚变。在太阳内部，两个质子聚集到一起，变成了氦的原子核，同时释放出能量。在这个过程里，两个质子都带有正电，本来很难撞到一起。但是多亏弱力的作用，其中的一个质子会偶然变成中子，这才能跟另一个质子结合起来，走出聚变的第一步。

而且，我们还要感谢弱力非常之“弱”，所以这种转变只能慢慢发生，太阳才有长达一百多亿年的寿命，不至于一下子就燃烧殆尽。总而言之，没有了任何一种力，我们的宇宙就不会是这个样子，我们也就不可能存在。

更有意思的是，强力和弱力解释了一件非常重要的事情。就是为什么宇宙万物会有“质量”？这个质量，差不多就是我们平时所说的“重量”，咱们在这里不细抠概念。比方说，为什么一个人体重是150斤？你可能从来也没想过这个问题，这不是天经地义吗？有什么值得问的？

但实际上，在物理学家眼里，“质量”是一个很神秘的东西。在宇宙里，大部分的质量都集中在原子的原子核里面，而原子核又主要是由质子和中子构成的。所以，如果不算暗物质的话，可以说质子和中子集中了宇宙里绝大多数的质量。

然而，质子和中子并不是最基本的，后来人们发现，它们都由一种更加基本的粒子组成，这种粒子叫作“夸克”。做出这个发现的物理学家叫作盖尔曼，他就是加州理工出来的。盖尔曼就发现，不管是质子还是中子，都由3个不同的夸克组成。

然而有趣的是，如果你仔细计算的话，你就会惊奇地发现，质子和中子的质量，竟然并不等于组成它们的3个夸克之和。换句话说，如果把质子的质量比作1千克，那么，组成它的3个夸克的质量加起来差不多只有10克，仅占质子质量的1%。这就奇怪了，那质子其他99%的质量是从哪里来的呢？

答案就是强力。我们99%的体重，实际上就来自于夸克之间强力的转换。在质子内部，强力以非常巨大的能量把3个夸克聚合在一起。我们知道，爱因斯坦有一个著名的质能方程E=mc^2，也就是能量等于质量乘以光速的平方。能量和质量可以相互转换。强力的这些能量，根据公式，就可以计算为对应的质量。这就是质子和中子99%质量的由来，也可以说是，我们宇宙万物99%质量的由来。

不过，这转换来的99%还不是最困扰科学家的，剩下的那1%，才是真正的麻烦。我们刚刚说，如果质子的质量是1千克，那组成它的3个夸克的质量只有10克。那为什么说这10克的质量才是真正的麻烦呢？因为在物理学家看来，这些粒子根本就不应该有质量！按照物理学家的理论预言，夸克也好，电子也好，统统都应该是质量为0的基本粒子！这是一个长期困扰物理学界的难题，而它的最终解决，就牵涉到我们最开始讲的那个神秘的名词，希格斯玻色子。接下来就是我们要讲的第二部分，什么是希格斯玻色子？为什么它是构成我们世界的关键所在？

你可能觉得，这是一个无理取闹的问题，“质量”难道不是宇宙万物最基本的性质之一吗？可是，在物理学家看来，还真不是这样。这里牵涉到一个很基本的物理学理论问题，就是物理学家认为，各种基本粒子，它们实际上都可以用同一个理论框架去描述，这个理论框架叫作“规范场”。