摘要：质量是物体惯性的量度，是物体固有属性，不随物体所处位置和运动状态改变，单位是千克（kg）；重量则是物体在重力场中所受重力的大小，会因重力加速度变化而改变，单位是牛顿（N）。

在日常生活中，我们常常将质量与重量混为一谈，比如购买水果时，会说 “这苹果多重”，实际表达的是苹果的质量 。

但在物理学领域，质量与重量有着本质区别。

质量是物体惯性的量度，是物体固有属性，不随物体所处位置和运动状态改变，单位是千克（kg）；重量则是物体在重力场中所受重力的大小，会因重力加速度变化而改变，单位是牛顿（N）。

例如，在地球和月球上，同一物体质量不变，但其重量在月球上约为地球上的六分之一，因为月球表面重力加速度远小于地球 。

从物理学发展历程看，质量概念不断深化。

牛顿第二定律（F = ma）中，质量体现为物体抵抗加速度的能力，即惯性质量。它决定了在相同外力作用下，物体加速度大小，质量越大，加速度越小，就像一辆重型卡车比小汽车更难加速启动 。

而在引力现象中，又引出引力质量概念，用于衡量物体产生和受到引力的大小，如苹果落地，是因为地球与苹果之间引力作用，与它们各自引力质量相关 。

令人惊奇的是，经过无数精确实验验证，惯性质量与引力质量存在等效性原理，这也是爱因斯坦广义相对论的重要基础 。

随着科学进步，爱因斯坦提出质能方程（E = mc²），揭示了质量与能量内在联系，质量可看作能量的一种储存形式 。

比如原子核反应中，质量亏损会释放出巨大能量，原子弹爆炸就是依据这一原理。这一理论赋予质量全新能量属性，但质量本质究竟如何产生，仍然是科学未解之谜 。我们虽能通过公式计算质量与能量相互转化，却不清楚为何物质具有这样神奇属性。

由于万物都是由最基本的粒子组成，所以科学家决定到微观世界一探究竟。

粒子物理学标准模型是描述基本粒子及其相互作用的理论框架，在解释众多微观现象上取得巨大成功，却面临着棘手质量难题 。

按照标准模型最初假设，一些基本粒子应是无质量的，这与实验观测结果产生矛盾 。以 W 和 Z 玻色子为例，理论上它们作为传递弱相互作用的规范玻色子，若质量为零，弱相互作用应是长程力，像电磁力一样作用范围无限远 。

但实际情况是，弱相互作用是短程力，作用范围极短，这表明 W 和 Z 玻色子必须具有质量 。与之形成鲜明对比的是光子和胶子，它们在标准模型中确实没有质量，光子传递电磁力，以光速传播，作用范围无限；胶子传递强相互作用，将夸克束缚在一起形成质子、中子等强子 。

为何同样是基本粒子，在质量问题上表现如此不同，成为标准模型质量难题之一 。

另一个令人困惑的现象是夸克质量与质子质量关系 。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，然而，夸克质量总和仅占质子质量约 1%，那其余 99% 质量从何而来？

这 99% 质量主要源于夸克间强相互作用的能量 。

根据质能方程，能量与质量等价，夸克通过胶子传递强相互作用，这种相互作用能量巨大，赋予质子大部分质量 。但这又引出新问题，夸克自身质量如何产生？

这就不得不提到希格斯机制了。这一机制的核心是希格斯场，它如同一片广袤无垠的宇宙海洋，遍布于整个时空之中 。

根据量子场论，宇宙万物皆由各种量子场构成，希格斯场便是其中特殊一员 。就像电磁场是光子的 “舞台”，电子场是电子的 “诞生地”，希格斯场也有着独特作用 —— 赋予粒子质量 。

当粒子在希格斯场中 “穿梭” 时，会与希格斯场发生相互作用，这种相互作用类似于人在水中行走时受到的阻力 。

想象一个人在平静的湖水中行走，水会对人产生阻碍，使人前进速度减慢 。粒子与希格斯场的相互作用也是如此，相互作用越强，粒子受到的 “阻力” 就越大，其运动就越困难，而这种运动的难易程度在物理学中体现为质量大小 。

例如，电子与希格斯场相互作用相对较弱，所以电子质量较小；而顶夸克与希格斯场相互作用很强，顶夸克质量则较大，是已知最重的基本粒子之一 。

这种通过与希格斯场相互作用获得质量的方式，解释了为何不同基本粒子具有不同质量 。在没有希格斯场的 “真空世界” 里，粒子原本都应像光子一样以光速自由飞行，没有质量概念 。

但希格斯场的存在打破了这种 “自由状态”，让粒子有了质量，进而构建起我们丰富多彩的物质世界 。

希格斯机制的另一关键概念是自发对称性破缺，它是理解质量起源的重要钥匙 。

从数学和物理理论角度看，许多物理系统在其基本方程中呈现出某种对称性，但在实际物理状态下，这种对称性却并不显现，这就是自发对称性破缺现象 。

以抛硬币实验为例，在抛硬币前，硬币在空中运动的物理规律对于正面和反面是对称的，正面朝上和反面朝上的概率理论上相等 。

然而，当硬币落地静止后，它只会呈现出正面或反面其中一种状态，原本的对称性被打破，这就是一种简单的对称性破缺 。

在微观世界中，这种对称性破缺更为复杂且深刻 。在宇宙早期高温高能量状态下，各种相互作用和粒子都处于高度对称状态 。随着宇宙膨胀冷却，当温度下降到一定程度，希格斯场发生了自发对称性破缺 。

原本对称的希格斯场选择了一个特定的真空期望值，就像从 “平坦的湖面” 变成了有特定 “凹陷” 的状态 。在这个过程中，电弱相互作用的对称性被打破，W 和 Z 玻色子与希格斯场相互作用，获得了质量，而光子由于不与希格斯场耦合，仍然保持无质量状态 。

这种对称性破缺如同在混沌中建立了秩序，使得粒子有了质量差异，为物质形成和宇宙演化奠定基础 。不同粒子与希格斯场相互作用强度不同，导致它们获得不同质量，从而产生了丰富多样的物质形态 。

从基本粒子到原子、分子，再到宏观物体，物质世界的复杂性都源于这一微观层面的对称性破缺 。

来源：宇宙探索