光粒子为什么没有质量(为什么说光具有粒子性)

导语：众多粒子中，为何只有光子能以光速飞行，其他粒子都不行？

人类历史上诞生了很多伟大的物理学家，如果让你给物理学家们做一个排名，你会怎么排？

每个人很可能都有不同的答案，但是不管如何排列，有两位大佬的名次应该位居前列，甚至稳居前两位，他们就是爱因斯坦和牛顿，他们堪称人类历史上最伟大的两位科学家。

牛顿不必多数，他提出的牛顿定律家喻户晓。而爱因斯坦更是人人皆知，这四个字早已不仅仅是人名，更是智慧的化身。爱因斯坦创建了相对论，同时也是量子力学的奠基人之一，而相对论和量子力学是现代物理学大厦的两大基石。

爱因斯坦创建的相对论被无数人知晓，相对论包括狭义和广义相对论。狭义相对论是以光速不变原理和相对性原理提出来的。

同时，狭义相对论告诉我们，光速是宇宙中的速度极限，任何物体信息的传播速度都不可能超过光速。

相对论刚被爱因斯坦提出来时，并不被大众认可，因为它完全颠覆了人们对时间和空间的传统认知，甚至多数科学家都无法接受。

不过之后的一百多年时间里，越来越多的证据证明相对论的正确性，相对论也逐渐被大众接受。

不过，直到今天，仍旧有不少人不知道为什么光速是宇宙中的速度极限，还有一个问题，光是如何达到光速的？到底是什么东西让光达到光速的呢？

要弄清楚这些问题，我们首先需要了解著名的粒子标准模型。

19世纪末20世纪初，物理学家对微观世界进行了深入研究，一开始他们认为原子是组成物质的最小结构单元，原子是不可再分的。

不过著名物理学家卢瑟福做了一个简单的实验，用α粒子轰击金箔，正是这个实验让人们知道原子并非最小的微观粒子，它也有自己的结构，原子内部有一个致密内核存在，如今我们知道那是原子核。

之后，仿照卢瑟福做的α粒子轰击实验，物理学家们接连不断地做了很多类似的实验，结果不做不要紧，做过之后发现微观世界太热闹了，物理学家们发现了很多比原子更基本的微观粒子，数量达到上百种。

一时间，物理学家们也很头疼，因为他们不知道该如何对上百种微观粒子进行分类，后来经过不断分析探索，终于制定出了一套标准模型。

这就是粒子标准模型，这个模型看起来很完美，因为看似杂乱无章的上百种微观粒子在这套标准模型的安排下，变得井然有序。

具体是怎么分类的呢？实际研究起来是比较复杂的，这里就尽量用通俗简单的语言来讲述，科普的东西不需要太严谨，更需要通俗易懂。

简单来讲，宇宙万物都是由两种粒子构成的，它们分别是费米子和玻色子。

费米子是什么呢？打个比方就明白了，把一个物体无限分割下去，最后不能再分割的就是费米子，也就是不可分割的最小粒子。

费米子都遵循泡利不相容原理，也就是说，两个或多个费米子不能处于相同的量子态，这种特性让费米子之间产生斥力，让物质拥有一定的体积。

那么玻色子呢？玻色子就是“胶水”，把费米子粘结起来的胶水，这种胶水用物理学术语讲就是各种相互作用。

上面的解释可能还是有些抽象。下面再举例说明一下。组成质子和中子的夸克就是费米子，而胶子就是玻色子。

三个夸克通过胶子粘结起来，具体方式是，胶子可以在夸克之间传递强相互作用，把夸克束缚在一起。

同样地，中子和质子也是通过强相互作用粘结在一起形成原子核的，不过传播子并不是胶子，而是介子。而原子核和电子通过光子传递的电磁作用组成了原子。

自然界有四大基本作用力，分别是强力，弱力，电磁力和引力。这四种力量都有相应的传播子来传播。强力通过胶子来传递强相互作用，弱力通过弱玻色子传递弱相互作用，电磁力通过光子传递电磁作用，而引力通过引力子来传递。

无论是胶子，弱玻色子，光子还是引力子，都属于玻色子的范畴。

到这里可能你会问：你说了这么多，和光速也没有什么关系啊！别着急，重点马上来了。

粒子标准模型看起来很完美，但有一个致命问题没有解决，基本粒子的质量到底从哪里来的呢？

根据标准模型，基本粒子应该都没有质量才对。但是科学家们研究发现，基本粒子的质量99%以上都是来自强相互作用产生的束缚能，而能量和质量是等价的。但是科学家们不知道剩下的1%质量哪里去了。

一位伟大的物理学家希格斯，提出了希格斯机制，该机制表明，宇宙中充满了希格斯场，而希格斯场的扰动就会形成希格斯粒子，正是希格斯粒子赋予了粒子以质量。

到底是如何赋予质量的呢？

简单讲，通过让粒子减速获得质量。说白了，在没有任何阻拦的情况下，所有的粒子本来都应该以光速飞行，但实际上并非如此，因为大部分粒子都被希格斯粒子阻挡了，结果速度就慢了下来，并因此而获得了质量。

不过，光子是个例外，光子并不会被希格斯粒子阻拦，不会与它发生相互作用，所以光子本来的速度就是光速，而且一生下来就是光速，必须是光速，没有任何加速过程，也不需要任何能量来加速，它的静质量为零。

除了光子之外，胶子同样没有静质量，也是以光速飞行。

本文内容由小心整理编辑！