現(xiàn)代物理學(xué)大廈有兩大基石：相對(duì)論和量子力學(xué)，分別統(tǒng)治著宏觀世界和微觀世界。

其中相對(duì)論與愛(ài)因斯坦幾乎是“等價(jià)”的，而量子力學(xué)也有愛(ài)因斯坦不可磨滅的功勞，足以可見(jiàn)愛(ài)因斯坦有多偉大！

在19世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦相繼提出了偉大的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。其中狹義相對(duì)論表明，光速是宇宙的極限速度，也是任何信息，物質(zhì)和能量傳播的最快速度。

一開(kāi)始，“光速限制”這個(gè)思想很難被大眾接受，畢竟在人們的固有印象里，只要給一個(gè)物體不斷施加作用力，物體就會(huì)一直加速，這也是牛頓力學(xué)體系的其中一個(gè)精髓。

不過(guò)，在狹義相對(duì)論誕生之后，光速限制不斷被科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證，因此也逐漸被大眾接受。

但這里就有一個(gè)疑問(wèn)，光速為何如此特殊？光是如何達(dá)到光速飛行的？而且是瞬間達(dá)到光速的？光子以光速飛行的動(dòng)力到底是什么？

要想弄清楚以上問(wèn)題的答案，我們需要深入到微觀世界一探究竟。

正式開(kāi)始之前，先強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，其實(shí)光速并非指“光的速度”，光速是四維時(shí)空的固有速度，只與四維時(shí)空本身有關(guān)，可以認(rèn)為是因果律傳遞的速度。只是人們一開(kāi)始就用光的速度定義光速，因此這個(gè)習(xí)慣就延續(xù)下來(lái)了。除了光子之外，還有很多速度也是光速，比如說(shuō)膠子，引力波等。當(dāng)然，光在真空中的速度等于光速，并非偶然，也是必然的。

回到正題，要想弄清楚“光子為何必須以光速飛行”這個(gè)問(wèn)題，首先我們需要了解粒子標(biāo)準(zhǔn)模型。

粒子標(biāo)準(zhǔn)模型中，有很多基本粒子，這些基本粒子經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間才被發(fā)現(xiàn)的，最初的發(fā)現(xiàn)來(lái)自于盧瑟福的著名實(shí)驗(yàn)“阿爾法粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓我們更清晰地了解了原子模型。

之后物理學(xué)家們就“照葫蘆畫(huà)瓢”，不斷利用粒子之間的對(duì)撞，尋找新的基本粒子。結(jié)果也確實(shí)發(fā)現(xiàn)了很多基本粒子，多達(dá)上百種。

問(wèn)題就來(lái)了，這么多的粒子感覺(jué)太混亂了，如何進(jìn)行有效分類(lèi)呢？物理學(xué)家們經(jīng)過(guò)深入探索，終于建立了粒子標(biāo)準(zhǔn)模型，把看起來(lái)異常混亂的基本粒子進(jìn)行了詳細(xì)分類(lèi)。

簡(jiǎn)單來(lái)講，所有基本粒子都屬于兩大類(lèi)：費(fèi)米子和玻色子。費(fèi)米子其實(shí)就是我們平時(shí)所講的基本粒子，比如說(shuō)電子，夸克等。而玻色子就是把費(fèi)米子粘結(jié)在一起的基本粒子，作用就像膠水一樣。

打個(gè)比方，基本粒子就像磚頭，而玻色子就像水泥，磚頭通過(guò)水泥粘結(jié)在一起，就可以組建起高樓大廈，也就是我們平時(shí)看到的宏觀物體。

玻色子有四種，都屬于規(guī)范玻色子，分別是膠子，光子，玻色子和引力子，分別是強(qiáng)力，電磁力，弱力和引力的傳播子，這四種力也是自然界的四種基本作用力。四種規(guī)范玻色子就像膠水一樣粘結(jié)著各種費(fèi)米子，而四種基本作用力就是靠這四種玻色子來(lái)傳遞的。強(qiáng)調(diào)一下，引力子目前還只是假象概念，并沒(méi)有找到引力子存在的證據(jù)。

具體來(lái)講就是，質(zhì)子和中子等核子就是通過(guò)膠子來(lái)傳遞強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）粘結(jié)在一起的，形成原子核。而原子核和電子通過(guò)光子傳遞電磁力構(gòu)成原子。

看到這里，伙伴們對(duì)微觀粒子的構(gòu)成應(yīng)該有個(gè)大致了解了，但這一切與光子以及光速又有什么關(guān)系呢？

關(guān)系很大！如果你深入思考，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)致命的問(wèn)題：這么多的基本粒子，質(zhì)量是從哪里來(lái)的呢？也就是說(shuō)，到底是什么東西賦予了基本粒子質(zhì)量呢？

根據(jù)粒子標(biāo)準(zhǔn)模型，所有的基本粒子應(yīng)該都沒(méi)有質(zhì)量，都應(yīng)該以光速飛行。但實(shí)際上并非如此。

物理學(xué)家們通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的質(zhì)量99%都來(lái)自強(qiáng)力，也就是強(qiáng)相互作用。三個(gè)夸克通過(guò)強(qiáng)相互作用粘結(jié)起來(lái)形成中子和質(zhì)子，質(zhì)子和中子也是通過(guò)強(qiáng)相互作用粘結(jié)起來(lái)形成原子核，而原子核的質(zhì)量幾乎等同于原子的質(zhì)量，電子的質(zhì)量太小了，幾乎可以忽略不計(jì)。

強(qiáng)相互作用是通過(guò)膠子傳遞的，具體是如何傳遞的呢？打個(gè)比方，就相當(dāng)于夸克把膠子扔來(lái)扔去，在這個(gè)過(guò)程中可以表現(xiàn)出巨大的能量，也可以理解為把夸克或者質(zhì)子中子束縛在一起的能量，這種能量其實(shí)就是核能。

按照愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，能量也可以表現(xiàn)為質(zhì)量，因此物體99%的質(zhì)量其實(shí)都源于能量。但問(wèn)題是剩下的1%質(zhì)量，到底是什么呢？

理論上分析，肯定是基本粒子本身！因?yàn)榱Ｗ訕?biāo)準(zhǔn)模型中，除了基本粒子，就是基本粒子之間的相互作用。而粒子之間的強(qiáng)相互作用構(gòu)成了物質(zhì)99%的質(zhì)量，那么剩下的1%的質(zhì)量肯定來(lái)自基本粒子。

但是剛剛也提到了，粒子標(biāo)準(zhǔn)模型表明，基本粒子本應(yīng)該是沒(méi)有質(zhì)量的，為什么又有質(zhì)量的呢？這些質(zhì)量又是如何來(lái)的呢？

物理學(xué)家們提出了著名的希格斯機(jī)制，認(rèn)為自然界還存在另外一種玻色子，標(biāo)量玻色子，也就是希格斯玻色子，正是這種玻色子賦予了基本粒子質(zhì)量。

什么是希格斯玻色子？簡(jiǎn)單來(lái)講，宇宙中充滿(mǎn)了希格斯場(chǎng)，而希格斯場(chǎng)的擾動(dòng)就會(huì)形成希格斯粒子。可以這么通俗理解，希格斯場(chǎng)就像是波瀾不驚的汪洋大海，而當(dāng)大海受到擾動(dòng)就會(huì)變得洶涌澎湃，也就濺起小水珠，而那些小水珠就相當(dāng)于希格斯粒子。

希格斯粒子具體是如何賦予基本粒子質(zhì)量的呢？

通俗理解，絕大部分基本粒子都會(huì)與希格斯粒子發(fā)生相互作用，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生減速，并獲得質(zhì)量。也就是說(shuō)，基本粒子本應(yīng)該以光速飛行，但如今有了希格斯粒子這個(gè)“攔路虎”，基本粒子不得不慢下來(lái)，然后獲得質(zhì)量，也就是靜質(zhì)量。

但并不是所有的粒子都會(huì)受到希格斯粒子的阻攔，比如說(shuō)光子和膠子就不會(huì)，因此，光子還有膠子就保持了本來(lái)應(yīng)有的特性：光速飛行，而且一出生就以光速飛行，沒(méi)有任何加速過(guò)程，靜質(zhì)量當(dāng)然也為零。

是否與希格斯粒子發(fā)生相互作用，取決于基本粒子的固有屬性，比如說(shuō)角動(dòng)量，自旋等屬性。

當(dāng)然，空口無(wú)憑，希格斯粒子真的存在嗎？確實(shí)存在，物理學(xué)家們?cè)?012年就發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子存在的證據(jù)，而希格斯本人也因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)！