我们时常能看到的力是万有引力和磁场力。我们现在之所以站在地面上，地球为什么围着太阳转等，都因为万有引力的作用。磁场力也在存在于我们生活的方方面面，手机、电灯以及电磁炉等都是磁场力的作用。因此只要我们解开一种力的奥秘，都能够让我们的文明实现更高一阶的跨越。

除了重力与磁场力，其实我们宇宙当中还存在两种力，强力与弱力，如果要解释这两种力，就必须要提及“上帝粒子”。上帝粒子又称为希格斯玻色子，它是由彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒等在内的6位物理学家，在1964年提出的。

在他们提出这种粒子之后的48年，科学家们一直在寻找这种粒子，直到所有的科学家崩溃，著名诺贝尔物理学奖得主莱德曼，他在书中把这种粒子称为“该死的粒子”，英文就是Goddamn。当然这句粗话不能被传播，否则会教坏小朋友的，因此编辑就把词尾的damn去掉，简写成为God，这也是上帝粒子的由来。其实这和上帝没有半毛关系。

但是这名字也为这项科学的传播提供了便利，之前美国议会否决了建造超级加速器的计划，就因为“希格斯玻色子”这个名字太陌生了，而且还要花费100多亿美元。当有“上帝粒子”称呼之后，欧洲在通过加速器建造的时候，就顺利多了，大家觉得这和上帝有关系，就觉得这是一份神圣的事业，也就物超所值了。

什么是强力与弱力

强力与弱力不是外星人隔空取物，一个“响指”毁灭世界，它是我们时常所见的万有引力以及电磁力之外，宇宙当中普遍存在的另外两种力。

当物理科学来到20世纪，自从科学家们发现了原子的存在之后，就发现原子原来也不是世界的最小单元，原子还包括原子核和它周围的电子。原子核是由质子与中子组成的，中子不带电，质子带正电。

这么多带正电的质子挤在一起，物理老师不是说带同种电会相互排斥吗？为什么这些带正电的质子没有相互弹开呢？那么这其中肯定有一种不为我们所熟知的力，这种力比电磁力还要强，强到这些带电的质子都无法离开，科学家把这种未知强大的力称之为“强力”。

发现强力之后，科学家们又发现了另外一种力，它的强度比电磁力还要弱，它能够造成原子产生放射性。比如放射性元素镭，它的原子核就会不断放出射线，然后会裂变成为其他的原子，之所以会有这样的变化，科学家们把这种力称之为“弱力”。

于是科学家们发现，除了引力与电磁力以外，宇宙还存在着强力与弱力。前两种力不用说了，它们是我们人类文明走到今天的主要原因。看过《三体》的，或许对书中有一个情节印象深刻，那就是外星文明通过质子破坏人类的粒子对撞机，让我们无法发现宇宙当中强力与弱力，之后科学水平的差异比我们拿着枪对准原始人还要恐怖。我们甚至都没有见到敌人，整个地球就会被压成像锡箔纸一样的薄片。

科幻小说绝对不是耸人听闻，它是有科学根据的。没有了强力，质子根本不可能聚在原子堆里，我们现在的所有物质也不可能形成。至于弱力，我们现在太阳之所以持续燃烧，为地球生命提供源源不断的能量，所依赖的就是弱力。

太阳之所以一直燃烧是因为内部在产生核聚变，太阳中的质子聚在一起变成了氦原子核，同时会释放出能量。在这个过程中，两个质子都是带正电的，按道理说是很难撞在一起的，幸好有弱力的作用，一个质子会偶然变成中子，这样它就能够和质子相结合了，走出核聚变的第一步。

也是因为弱力非常之“弱”，才会让这种转变慢慢发生，太阳有了长达100多亿年的寿命，不至于“嗖一下”就烧完了。所以说，宇宙当中缺少任何一种力，这个世界都不会存在。

在我们宇宙当中，这些质子和中子组成了宇宙当中绝大部分的质量，原子的质量几乎都集中在原子核当中。如果不算上暗物质的话，我们宇宙的质量是由质子和中子组成的。

后来科学家们发现，这些质子与中子也不是最基本的物质，这些质子与中子是由一种叫做“夸克”基本粒子组成的。而且不论是质子还是中子，都是由3个不同夸克组成的。但是科学家们随后发现这些质子与中子质量之和，并不等于3个夸克的质量，而且仅占1%的质量。

这就令人匪夷所思了，那99%的质量从哪儿来的呢？来自于强力，这种强力是质子和中子99%质量的由来。根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量和能量是能够相互转换的。人们于是解决了99%质量问题，可是这1%质量如果按照科学家计算，压根就不应该存在，也就是说无论质子还是电子，它们的质量应该是0。

上帝粒子

不要小看这1%的差异，很多科学的发现，都是因为很小的“误差”才得以发现的，比如我们的伦琴射线，按道理说它的发现就是一个意外，还有生物科学当中的青霉素等等。

那么为什么认为这些质子与电子等没有质量呢？科学家们认为我们所有的物理学都可以用一种理论来解释，不再是解释重力用牛顿力学，解释量子力学用爱因斯坦相对论，在这个理论框架里，只要设置不同的参数就可以解释自然界当中的不同力。

这套理论最大的致命缺陷就是，无法解释这些基本粒子有质量，科学家们认为各种力，其实就是某些粒子，扔来扔去造成的。比如电磁力是电子之间扔来扔去，而强力则是“胶子”扔来扔去，这些胶子像胶水一样，把夸克粘在一起。而弱力则是将W和Z玻色子扔来扔去。

既然大家的原理都差不多，只是对应的粒子不同而已，电磁力所扔的光子，是一种静质量为0的粒子；弱力所扔的玻色子，质量也应该是0。但是事实并非如此，在弱力中被扔来扔去的玻色子是有质量的，而且质量还不小。也正是这个原因，弱力没有办法传递的很远，它只有近距离才会发生作用，而不像电磁力一样，可以远距离传播。

难道是规范场理论出问题了吗？因此科学家们猜测，极有可能还有一种神秘的场，各种粒子与这个场发生作用，于是就产生了不同的质量，这个场就被称为“希格斯场”。

这个“希格斯场”为何对不同粒子还“态度”不一样呢？就好像一个大胖子，和一条小鱼，当面对“希格斯场”这个游泳池的时候，小鱼能够自由穿行，而大胖子则寸步难行。而静质量为0的光子就好比是一条小鱼，它可以自由穿梭。而电子和夸克就相当于不同的大胖子，当它穿越游泳池的时候就产生了“质量”，如果这个胖子越胖，那么他们在这个游泳池当中的“质量”就会越大。

不同的游泳池对不同的胖子阻力还是不一样的，于是人们把泳池当中的这些水称之为希格斯玻色子，也就是通常所说的“上帝粒子”，如果我们能够发现这些上帝粒子，就能够直接证明希格斯场的存在。这也是欧洲人建造大型粒子对撞机的原因。

20世纪60年代之后，科学家们提出了“对称性自发破缺”，当游泳池当中没有水的时候，可能这些胖子大家行走速度都是差不多的，当水池当中瞬间有了水，这些胖子就有了差异，人们把宇宙当中瞬间来水的时刻叫做对称性自发破缺。于是这些粒子开始区别对待，有些粒子可以和希格斯场发生反应，就被赋予了质量，有些粒子一直被冷淡对待。这就造成了各种基本粒子的不同。

也就是说在对称性自发破缺发生之前，电磁力和弱力实际上并没有区别，它们根本就是同一种东西。这也就第一次实现了，自然界当中的四种力，其中有两种其实一回事，只是由于希格斯场的对称性自发破缺，才变成了看起来不同的两种东西。

之后科学家们相信，宇宙实际上只有一种力，只是随着时间的流逝，才逐渐分化成为我们今天看上去的四种力。于是科学家们就有了终极目标，那就是找到那个可以统一所有力的理论，解答我们宇宙的终极奥秘。

在统一了电磁力和弱力之后，科学家逐渐开始把强力也拉到这个框架里来。我们前面说过了，这三种力都可以用一种叫作规范场的理论框架来描述，只不过各自需要设定不同的参数。

在电弱统一理论的基础上，人们把三种不同的参数联合起来，得到了一个可以同时描述三种力的模型，叫作“粒子标准模型”。这个模型可以精准地预言，在我们的宇宙里，一共存在着61种基本粒子。其中物理学家已经发现了60种，而剩下的那最后一种，就是“上帝粒子”。

所以我们现在明白，为什么2012年，当欧洲核子研究中心宣布上帝粒子存在的时候，会成为爆炸性新闻，因为它证实了希格斯场的存在，解释了万事万物质量的来源。

但是离大一统还差一步，那就是我们对于引力依然束手无策，还没有很好地把它和其他三种力彻底结合起来。所以如果有一天，我们把这四种力统一在一起，我们也就解决了宇宙当中终极奥秘，也能够让我们的文明实现阶梯型的跨越。