光既然可以每秒30萬(wàn)公里？
如果要問宇宙中有什么是絕對(duì)的？那么，在物理學(xué)當(dāng)中，有一個(gè)東西是絕對(duì)的，那就是光在真空中的速度近似等于30萬(wàn)公里/秒。那光為什么會(huì)這樣擁有這樣的速度？它的動(dòng)力到底是什么呢？
其實(shí)，答案很簡(jiǎn)單，光不需要?jiǎng)恿Γ玖Ｗ犹焐蛽碛泄馑伲鉀]有靜止質(zhì)量，它沒有被希格斯場(chǎng)所減速，而其他基本粒子因?yàn)閾碛徐o止質(zhì)量，因此被希格斯場(chǎng)所減速，所以達(dá)不到光速。那具體是咋回事呢？
質(zhì)能等價(jià)在物理學(xué)界，即便是物理學(xué)的發(fā)展得到了前所未有的推薦。在一些基本的概念上，科學(xué)家們依然推薦得很痛苦，比如：質(zhì)量，能量和光速。伽利略曾經(jīng)就挑戰(zhàn)過光速，而且他僅僅是嘗試去測(cè)光速，卻只能以失敗而告終。
到了20世紀(jì)，有一個(gè)物理學(xué)界的天縱奇才出現(xiàn)了，他就是愛因斯坦。在他1905年發(fā)表了四篇極具開創(chuàng)性的論文，其中就包括大名鼎鼎的狹義相對(duì)論。除了狹義相對(duì)論，在當(dāng)年最晚發(fā)表的一篇名為《質(zhì)能等價(jià)》的論文是補(bǔ)充狹義相對(duì)論的。
在這篇論文當(dāng)中，愛因斯坦提出了一個(gè)大名鼎鼎的質(zhì)能方程E=mc^2，這個(gè)方程是愛因斯坦用來描述質(zhì)量和能量的關(guān)系的，其中就用到c^2，也就是光速的平方。
這個(gè)方程描述了一個(gè)等價(jià)關(guān)系，假設(shè)有個(gè)物體的質(zhì)量是m，那它所擁有的能量E就是mc^2。在推導(dǎo)質(zhì)能方程的過程中，愛因斯坦論述了信息、物質(zhì)、能量的極限速度是無法超越光速。如果要達(dá)到光速，那么靜止質(zhì)量只有等于0時(shí)。
后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦這篇文章存在著循環(huán)論證的問題。不過，在幾位物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家的共同努力下，也最終拿出了十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C明。可能你要問了，憑什么信息、物質(zhì)、能量的速度不能超過光速？
愛因斯坦當(dāng)年只是用光速不變?cè)硗茖?dǎo)得到這個(gè)結(jié)果，但更深層次的原因并沒有給出解釋。不僅如此，實(shí)際上愛因斯坦也沒有解釋到底什么是質(zhì)量？不過，后來有一批物理學(xué)家一并解決了這2個(gè)問題。那具體是咋回事呢？
希格斯場(chǎng)科學(xué)家實(shí)際上是基于原子結(jié)構(gòu)的研究從而解決這個(gè)問題的。我們都知道，原子都是由原子核和電子構(gòu)成的。電子無法再分，而原子核還可以繼續(xù)分為質(zhì)子和中子。其中質(zhì)子是帶正電，中子是不帶電的。可是你想過沒有，原子核內(nèi)有那么多質(zhì)子， 不應(yīng)該因?yàn)橥N電荷相排斥而被彈開嗎？
其次，科學(xué)家還通過轟擊質(zhì)子和中子的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，質(zhì)子和中子也應(yīng)該還可以再分更小的粒子。這種粒子后來被稱為夸克。
除此之外，原子核還存在著衰變的現(xiàn)象，比如：β衰變，一個(gè)中子衰變成一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)電子和一個(gè)中微子。
基于這些現(xiàn)象，科學(xué)家提出，在宇宙中存在著四種基本作用力，分別是強(qiáng)相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和引力。其中，強(qiáng)相互作用把夸克束縛在質(zhì)子當(dāng)中，也把質(zhì)子束縛在原子核當(dāng)中，因此它們的強(qiáng)度要大于電磁力，衰變則是由弱相互作用引起的。
科學(xué)家利用一套叫做規(guī)范場(chǎng)的理論，試圖把四大相互作用統(tǒng)一起來，他們幾乎完成了強(qiáng)相互作用、弱相互作用和電磁相互作用的統(tǒng)一。但是有一些科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，這其實(shí)就是質(zhì)量問題。根據(jù)這套理論，物質(zhì)的質(zhì)量到底從哪里來呢？
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)99%的質(zhì)量來自于強(qiáng)相互作用把夸克束縛在質(zhì)子和中子當(dāng)中的能量，我們可以通過上文提到的質(zhì)能等價(jià)計(jì)算得到。至于剩余的1%的質(zhì)量則是來自于各種基本粒子的。這聽起來其實(shí)很完美有沒有？
可問題就出在，在規(guī)范場(chǎng)當(dāng)中，夸克和電子這類基本粒子是不應(yīng)該有質(zhì)量的。其次，相互作用在規(guī)范場(chǎng)論當(dāng)中可以看成是把某種粒子扔來扔去的結(jié)果，比如：強(qiáng)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(zhì)量的，可W玻色子和Z玻色子卻有質(zhì)量，這很是奇怪。
后來，為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家不得不提出另外一個(gè)假設(shè)來給規(guī)范場(chǎng)論做補(bǔ)充。他們提出了希格斯機(jī)制，他們認(rèn)為宇宙中遍布著一種場(chǎng)叫做希格斯場(chǎng)，當(dāng)粒子通過時(shí)，希格斯場(chǎng)會(huì)和粒子發(fā)生作用，會(huì)導(dǎo)致粒子減速并獲得質(zhì)量。物質(zhì)剩余的1%的質(zhì)量就是希格斯場(chǎng)賦予的。
但是并不是所有的粒子都會(huì)和希格斯場(chǎng)發(fā)生作用，如果粒子的靜止質(zhì)量是0，那么它就不會(huì)和希格斯場(chǎng)發(fā)生作用，那它的速度就應(yīng)該是光速。光子的靜止質(zhì)量是0，所以它沒有被希格斯場(chǎng)減速，所以它的傳播速度是光速。