光子是用什么“动力”瞬间达到光速的？

日常生活中，如果我们要让一个物体的运动速度变快，我们就需要给它加速，在这个过程中会做功。比如：开车时，要让车子加速，就得踩油门，发动机拼命工作让车速提升，做功的就是发动机。

但是，我们知道，宇宙中信息、物质、能量的最快传播速度是光速，这是光传播的速度（真空中约为3*10^8m/s）。但是并没有什么给光加速，为什么光的速度就可以这么快呢？

质量之谜

要了解这个问题，我们就得先搞清楚：光和常规的物质之间有什么区别？

它们最大的区别就在于：静止质量。光子的静止质量为0，而物质的静止质量并不为0。爱因斯坦通过理论推导就得出一个结论：静止质量不为0的物质，速度是无法达到光速的。无论我们如何给整个物质加速，它的速度只能接近光速，但永远无法达到光速。

那为什么静止质量不为0的物体无法达到光速呢？

要了解这个问题，我们就得搞清楚：质量到底是什么？

在牛顿的理论体系中，质量的定义是：量度物体平动惯性大小的物理量。举个例子，汽车突然刹车，会向前滑行，在相同的条件下，汽车的质量越大，向前滑行的距离越远，这其实就是因为惯性更大。但是这个定义是一种宏观的体现，并没有说出质量的本质。

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我们都知道，万物都是由原子构成的，而原子又是由电子和原子核构成的，原子核又是由质子和中子构成的，质子和中子又是由夸克构成的。那是不是意味着，物体的质量就等于电子+夸克的质量？

答案是否定的，因为“电子+夸克”的质量仅仅占据了整个物质总质量的1%，那剩余的99%哪去了呢？

爱因斯坦在1905年的下半年发表了一篇论文，这篇论文名为：质能等价，是狭义相对论的补充。在这篇论文当中，爱因斯坦统一了质量和能量，他认为质量和能量实际上是一码事，是一个东西的两个面，也就是一体两面。一个东西对应多少能量，就同时具有一定的质量，这个能量和能量的等价关系是E=mc^2。

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通过质能等价理论，我们可以发现，上文说中说到的物体质量问题，并不能直接抛开粒子之间的相互作用力，因为相互作用力也提供能量，这部分能量是有质量的。不过，这其中的电磁力和弱力相对于强力而言都太小了，也就是说，剩余的99%的质量，实际上都是把夸克束缚在质子和中子的强力提供的。其他的作用力所提供的能量对应的质量几乎可以忽略不计。

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1%的质量之谜与希格斯机制

因此，一个物体的质量=“电子+夸克”的质量（占1%）+强相互作用提供的能量所对应的质量（占99%）。那么问题就来了，电子和夸克的质量是从哪里来？

整个问题一开始真的难倒了很多著名的物理学家。后来，有科学家就提出，在我们所处的宇宙当中，存在着一种希格斯场，它遍布整个宇宙各处。一般来说，粒子的传播速度都是光速，有些粒子穿过时，希格斯场会对其进行减速，使得这些粒子被赋予质量，而另外一些粒子穿过时，希格斯场是不与其发生作用，不会起到减速作用，因此，还是具有光速。

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而在众多粒子当中，光子的传播速度之所以是光速，就是因为希格斯场并不与光子发生作用，不会对其减速，因此，光子的静止质量为0。而除了传递强相互作用的胶子之外，剩余的粒子都会被希格斯场所减速，因此，静止质量也不为0了，但也因此无法再获得光速的传播速度，而只能永远低于光速。那这个理论靠谱吗？

如果要证明这个理论，那就得找到希格斯场存在的证据。欧洲原子能委员会的LHC大型强子对撞就在2012年对外公布了，他们通过对撞机找到了希格斯场存在的证据。

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这个结果很快被学术圈所认同，提出理论的科学家还因此获得了2013年的诺贝尔物理学奖。

总结

由于希格斯场的存在，各种粒子都会因此被减速，从而获得质量，这个代价就是粒子构成的物质永远无法达到光速。而光子由于在希格斯场中不会发生作用，也就不会被减速，因此，光子的传播速度就可以一直保持着光速。