质量问题（the mass problem）

你周围的一切都有质量——它们抵抗被推动，也有重量。所以你大概会以为，给物质的微小积木赋予质量，应该是物理学里很容易的部分。奇怪的是，这反而成了最难的问题之一。几十年来，描述各种力的最优美的理论，总是预言出本应质量恰好为零的粒子，而实验却清清楚楚地显示它们并非如此。「质量问题」就是这个谜题的名字：既然我们最好的理论框架似乎禁止粒子拥有质量，那么基本粒子的质量究竟从何而来？

麻烦来自一个叫规范对称性（gauge symmetry）的深层原理，正是这个思想让电磁力和弱相互作用如此成功。规范对称性是我们描述某种力时的一种数学冗余，而理论只有在方程里略去某些项时才保持自洽。结果是：你为了给粒子（无论是传力的W、Z玻色子，还是电子和夸克）赋予质量而写下的那一项，恰恰是这种对称性拒绝允许的项。硬把质量塞进去，理论的预言就会崩坏成毫无意义的结果（出现无法驯服的无穷大）。于是方程要求每个基本粒子都没有质量、都以光速运动——而这显然是错的。

这并不是一个小小的技术瑕疵；它几乎要让整个统一各种力的纲领沉船。20世纪60年代提出、直到2012年才被证实的解决办法是：对称性确实存在，但被隐藏了起来——粒子不是从直接写进方程的质量项获得质量，而是从一个充满整个空间的场的相互作用中获得质量。那个场就是希格斯场，这套机巧叫做希格斯机制。一个重要的诚实之处：这解释的是电子、夸克等基本粒子的质量，但日常物质（原子里的质子和中子）的大部分质量，其实来自把夸克束缚在一起的强相互作用能量，而非来自希格斯。