一、全面介绍：基本相互作用、核力、色荷、渐近自由与夸克禁闭
基本相互作用（Fundamental Interaction），是指物质间最基本的相互作用，常被称为——宇宙的基本力，或自然界的基本力。
而迄今为止，观察到的所有关于物质的物理现象，在物理学中，都可借助基本相互作用的机制——得到解释和描述。
本部分，将会详细介绍和解读，基本相互作用的概念、形成和原理，以及与之相关的发生在原子核内部的——物理作用和现象，如：夸克禁闭与渐近自由。
基本相互作用力
目前，已知的基本力有四种——强力、弱力、电磁力、引力。这些力是由不同的规范玻色子——胶子、W和Z玻色子、光子、引力子——来传递的，其方式是交换（即发射和吸收）规范玻色子，其中：
- 强力——也称核力或强核力，是使核子结合成原子核的力，由胶子（自旋为1，有8种）传递。
- 弱力——也称弱核力，是粒子衰变过程中的力，会影响所有的费米子，由W和Z玻色子（自旋为1，有3种）传递。
- 电磁力——是带电粒子在电磁场中产生的力，由光子（自旋为1，有1种）传递。
- 引力——也称重力子，是具有质量的物体之间的力，由引力子（自旋为2，有1种，未证实）传递。
需要说明的是，交换玻色子，即是在发射和吸收玻色子，而玻色子又具有波粒二象性，那么更准确的说，交换玻色子——其实是在发射和吸收“概率云”，因此称之为“相互作用”比“力”更为贴切，这也是关于微观作用力很重要的一个物理图像。
那么在微观尺度上，强力是最强的相互作用，其次是电磁力，然后是弱力，最弱的就是引力——弱到几乎可以忽略不计。
具体来看，强力是电磁力的10^3倍，是弱力的10^13倍，是引力的10^39倍。也就是说，电磁力不足强力的百分之一，弱力大概比电磁力还弱一千倍，而引力只是弱力的一千亿亿亿亿（即10^35）分之一。
最后，还有一个特殊的基本相互作用，即：简并压力，它表现出互斥作用，但它不是一种力，后面会介绍。
强力
它维系着原子核的稳定，这是构成底层物质结构的基础，过程是夸克之间通过交换胶子产生的强相互作用而结合在一起，形成稳定的复合粒子，即核子——构成原子核的粒子，如质子、中子。
事实上，正是由于强力比电磁力强很多，才能把很多同样带正电的质子，强行聚集在原子核里，否则带正电的质子，会因为电磁斥力而相互远离。但强力是短程力，一旦核子之间的距离大于2×10^-15m，强力就会迅速下降消失。
弱力
它则是复合粒子（如核子）自发衰变的原因，即放射性表现。在衰变过程中，复合粒子会通过交换W和Z玻色子（W+带正电荷，W-带负电荷，Z0无电荷），从而衰变成其它粒子。
例如，中子的三个夸克是——“上下下”，质子的三个夸克是“上上下”。自由的中子是不稳定的，它会在负β衰变中通过弱相互作用——其中一个下夸克，发射W-玻色子，成为上夸克，即夸克味变——衰变为质子，接着W-玻色子迅速衰变成，一个电子（β粒子）和一个反中微子。
而这个中子衰变是可逆的过程，在一定条件下，质子会在正β衰变中通过弱相互作用——其中一个上夸克，吸收能量，发射W+玻色子，成为下夸克——衰变为中子，接着W+玻色子迅速衰变成，一个正电子和一个中微子。
以上两个衰变过程简述为：
- 负β衰变是——下夸克 = 上夸克 + 电子 + 反中微子
- 正β衰变是——上夸克 + 能量 = 下夸克 + 正电子 + 中微子
β衰变——原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变，其中：
- 放出电子的衰变过程称为β-负衰变。
- 放出正电子的衰变过程称为β+正衰变。
由此可见，中子和质子可以看作是同一种粒子（核子）的两个不同的量子状态，它们之间的相互转变，相当于核子从一个量子态跃迁到另一个量子态，在跃迁过程中放出了电子和中微子。而引起β衰变的，正是电子与中微子场，同原子核的弱相互作用，即弱力。
那么，弱力之所以称为“弱”，是因为弱力发生的概率，要比强力和电磁力小几个数量级。也就是说，交换W和Z玻色子的发生概率，要远远小于交换胶子和光子的概率。而W和Z玻色子中的W是Weak（弱）的意思，Z是Zero（Z0电荷）的意思。
最后，在太阳的核聚变中，弱力有着至关重要的作用，因为它能够让质子衰变成中子，从而让两个原子核中质子和中子聚合——完成氢聚变成氦（这是太阳核聚变链条的第一步），否则质子同电性相斥，原子核之间难以聚合。
电磁力
它是带电粒子在电磁场中，交换光子所产生的力。在量子电动力学中，电磁场被认为是量子化的光子场，正反带电粒子对可以湮没而转化为光子，同样正反带电粒子，也可以在电磁场中产生。
而电磁力，也是电力和磁力的统称，通过电磁场，它能够让——原子核和电子粘合成原子，原子粘合成分子（化学键），分子粘合成物体（固液气、生物非生物）——如果没有电磁力，很多宏观物体都会四分五裂，并且要想参加化学反应，也必须有电磁力才行。
事实上，化学键就是电磁场形成的物质，化学反应就是电磁场能量的吸收与释放——而电磁场没有质量，所以化学反应前后质量守恒。
可见，电磁力贡献了宏观的——化学键的作用力、分子间作用力、表面张力、静电力等等——可以说，生命及其运作，包括绝大部分的能量转化，其实都是依赖电磁力的作用。
引力
目前看来，它是一种宏观力，在微观忽略不计。而引力子，就是一种假想的规范玻色子（自旋2），就像其它规范玻色子一样，在微观可以通过交换引力子来产生引力——就像其它三种力（强弱电）一样。
显然，在宏观引力与质量成正比，而在微观，粒子质量都极小，并且三种微观力（强弱电）都比引力强太多，所以微观粒子的“可观测”引力，都“弱小”到了忽略不计的程度。
但如果引力，是来自于引力子的作用，那引力场的吸引力（如光线弯曲），就不再需要（广相的）时空弯曲（以形成路径弯曲）来解释，而是可以解释为，引力子和其它粒子（如光子）之间的相互作用，只不过目前引力子并没有被证实存在。
而假想出引力子，就是因为量子论在各方面都非常成功，完美解释了其它三种力及其作用机制，自然人们就希望量子论可以解释引力——从而可以完美解释自然界的所有四种力（强弱电引）。
于是，就引出了量子引力理论和引力子，但是量子场论的重整化数学计算，其结果都不能完整并自洽的对引力进行量子化描述——这种问题只有在普朗克尺度下才会明显表现出来。
量子场论——是狭义相对论（质能转换）、量子力学（概率和不确定性）、以及经典场论（相互作用的场模型），三者相结合的产物，又称相对论量子场论。
原因就在于，当试图引入“虚拟”的引力子，进行引力场的量子化计算时，因为引力子会相互吸引，而把所有的吸引力累加起来，总会得到许许多多的无限大数值，且通过任何数学技巧，都无法抵消掉这些无限大的数值。
后来，物理学家才意识到，无限大结果的出现，说明我们把理论运用到了，超越它应用范围的地方，同时这也说明，目前的理论不够“通用”。
简并压力（Degeneracy Pressure）
这是由于，泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）指出——在费米子组成的系统中，不能有两个或两个以上的费米子，处在相同的量子态。
费米子——是自旋为半奇数粒子的统称，有复合粒子与基本粒子，如电子、质子。
所以，在费米子系统中，两个全同费米子，永远都不能占据同一个位置。
例如，在原子中，核外电子就不能都挤在，同一个层级的轨道上，否则就会出现相同量子态的费米子电子。
虽然不相容原理，的确可以让费米子的位置排列，表现出一种“互斥力”的样子，但简并压力并不是一种力——因为力有大小，而简并压力没有大小。
规范玻色子与希格斯玻色子
光子、引力子——都没有质量，所以它们的速度都是光速。又因为，光子在电磁场中传递，引力子在引力场中传递，所以电磁场和引力场的传播速度，都是光速。同时，没有质量意味着，它们的传递没有阻力（惯性力），传递距离可以是无限远，所以电磁力和引力，都是长程力。
胶子——也没有质量，在胶子场中传递，有一种叫做色荷属性。我们知道具有色荷的夸克，会因为交换胶子，而产生强力被束缚在一起。所以具有色荷的胶子之间，也会交换（即发射和吸收）胶子，并产生强力。
事实上，因为胶子没有质量，所以理论上它应该是光速，并且其潜在的传递距离也是无限远。但色荷属性，束缚了它的传递距离与速度，也就是说，胶子无法抵达光速，并且传递距离也有限，所以强力是一种短程力。
W和Z玻色子——具有很大的质量（是质子质量的100倍，比铁原子还要重），因此质量带来的阻力（惯性力）限制了它的传递距离，所以弱力是短程力。
而弱电统一理论（Unified Electroweak Theory），统一了弱力与电磁力，这意味着弱力与电磁力，是同一个相互作用的不同表现而已。所以，W和Z玻色子——既参与弱力，也参与电磁力。
弦理论专家——布赖恩·格林（Brian Greene），在《宇宙的琴弦》一书中指出：
“乔基、奎恩和温伯，发现了一个重要的事实——他们证明，当把这些沸腾的量子效应都仔细考虑进来时，结果是引力之外的三种力将走到一起来。他们认为，这些在当前技术所及的尺度上迥然不同的力，实际上是微观的量子薄雾，所产生的不同影响的结果。他们的计算表明，如果不是在寻常尺度上，而是穿过云雾，在十万亿亿亿分之一厘米（10^-29厘米，只是普朗克长度的一万倍）的距离看这三种力，它们的强度会变得完全相同。”
微观大统一理论认为——强、弱、电相互作用，可以统一成一种相互作用，而目前弱电统一理论，已经获得实验证实。
希格斯粒子——具有很大的质量（比W和Z玻色子还重），极不稳定，生成后会立刻衰变（平均寿命为1.56×10^−22秒）。而希格斯粒子所在的希格斯场，可以通过耦合作用，把质量赋予规范玻色子（W和Z玻色子）和费米子（夸克与轻子）。
色荷与核力
首先，关于色荷，可以类比于电荷。
电荷只有一种类型有正负之分，而色荷有三种类型，所以用三原色RGB来命名，并且三原色可以混合出无色（也称色中性），即色荷为0，就像电荷的电中性一样。
类比来看，电子携带电荷，可以发射和吸收光子，电子之间通过交换光子，来传递电磁力；而夸克携带色荷，可以发射和吸收胶子，夸克之间通过交换胶子，来传递强力。
不同的是，光子本身不带电荷，所以光子之间就没有相互作用（电磁力），而胶子本身带色荷，所以胶子之间有相互作用（强力）——这也可以看成是胶子场的自相互作用。而夸克在交换胶子的时候，还会改变自身的色荷，即色荷的颜色。
显然，色荷性质比电荷性质要复杂的多，而色荷还产生了——渐近自由与夸克禁闭。
另外，我们可以将电荷、磁荷、色荷，或者别的什么更一般的荷，统称为——力荷（Force Charge），即：粒子具有的，对某种力的作用产生一定响应的性质。
例如，粒子的电荷决定了它对电磁力的反应，粒子的色荷决定了它对强力的反应。
其次，核力是使核子（如质子、中子）组成原子核的力，属于强力，也是短程力。可见，强力除了胶子在夸克之间传递，还出现在了核力之中。
事实上，核力来自于复合粒子——核子，显然核子色荷为0，不能够通过胶子来传递，于是在介子理论中，由汤川势来描述核力，即：由有质量的派介子（π介子，140MeV）来传递。
汤川势——又称Yukawa势，是日本物理学家汤川秀树，20世纪30年代在他的介子理论中提出用以描述核子之间的，短程相互作用。
但有趣的是，使用派介子来传递核力，只是一种与实验结果一致的简单近似模拟，核力的最终来源还是核子中，胶子产生的强力。因为，虽然胶子无法在核子之间传递核力，但核子中的强力过剩，残存的复合强力，通过类似范德瓦尔斯力的机制，构成了核力。
范德瓦尔斯力（Van Der Waals Force）——又称分子间作用力，是存在于中性分子或原子之间的一种弱碱性的电性吸引力。
渐近自由与夸克禁闭
渐近自由与夸克禁闭——揭示了夸克之间的相互作用与组成形式。
所谓渐近自由，就是说携带色荷的夸克之间，如果距离越近，那么耦合常数就越小，即强力越小，而当距离任意小时，强力可以任意小，此时每个夸克几乎处在了“自由”不受强力的状态。
耦合常数（Coupling Constant）——是量子论中，相互作用强度的一种度量。例如，电荷就正比与电磁力的耦合强度，而电磁力的耦合强度使用「精细结构常数」来表示。
那么夸克禁闭，是说携带色荷的夸克无法单独存在，只能两三个组合成复合粒子（即强子），使得色荷为0。其原因就在于，夸克之间的距离增加，胶子之间的强力也会增加，最终使得多个夸克，只能被束缚在一个狭小的空间内——形成“禁闭”。
而如果强行分离“禁闭”中的夸克，那么在这个过程中，就需要提供足够的能量，来对抗越来越大的强力，直到这个能量足以从真空中激发出新的夸克的时候，被分离的夸克就会与新夸克结合，形成新的粒子——继续保持夸克禁闭。所以，夸克与胶子都无法独立存在。
综上可见，渐近自由——揭示了夸克距离接近的情况，而夸克禁闭——则揭示了夸克距离较远的情况。
那么，结合这两种现象，我们可以想象这样的物理图像：
夸克之间在传递交换胶子，同时胶子之间也在发射和吸收胶子，这相当于胶子在夸克之间传递的过程中，多个胶子之间在相互“强力牵拉”。
于是，这就像是在夸克之间，构建了一条“弹性力线”，如果夸克之间距离接近，那么胶子数量减少，“弹性力线”就松软，即受力减小，而如果夸克之间远离，那么胶子数量增多，“弹性力线”就紧绷，即受力增大。
后记：力的传播速度
无论是宏观还是微观，相互作用的传播速度，显然都不能超过光速。
乔治·伽莫夫（George Gamow）在《从一到无穷大》一书中，就指出：
“虽然通常称为「光速」，但其实还有更好的表述，即「物理相互作用的传播速度」。因为任何作用在物质体之间的力，不论是电吸引力还是重力，都是以相同的速度在空间中进行传播的。”
但在宏观上，由于力的传播速度相对于感觉来说足够快，以至于我们下意识地觉得，力的传播不需要时间。
例如，小石子击中小木板，小木板会被击飞，而如果换成子弹，小木板则会被击穿，并不会被击飞，这是为什么呢？
这就是因为，子弹击中小木板的瞬间，力的传播需要时间，所以导致小木板产生受力不均匀，而这个“力差”又非常的大，结果就产生了结构的撕裂。
那么，对于小石子的力，虽然也会在瞬间产生受力不均匀，但这个“力差”不足以让结构撕裂，所以待到力传播至整体，就会令小木板整个运动起来。
于是同理，为什么门“轻轻一推”就可以关上，但是“重重一击”却只能听到撞击声？
这就是因为，“轻推”给与了力传播的时间，而“重击”却没有给与这个时间。
二、宏观质量：引力、惯性力、加速度、参考系与等效原理
本部分，首先将会围绕着，惯性质量与引力质量的意义、作用与关系，从牛顿定律、到惯性系惯性力、到等效原理、再到相对论（包括狭相与广相），介绍诸多的相关概念与物理图像。
然后，将会从一个不同的视角，去重新审视质量、力、加速度与物质之间的关系，并会从微观角度解构宏观质量之源。
最终，我们将会对宏观质量，有一个全面清晰又与众不同的认知。
惯性质量
首先，牛顿提出了牛顿第二定律，并定义了惯性质量——就是物体改变运动状态难易程度的度量。
也就是说，质量越大，越难以改变运动状态，质量越小，越容易改变运动状态。
换言之，质量存在一种惯性，并且质量越大惯性越大。而惯性，就像是质量所表现出的“惰性”，或说是对加速度的“抗性”，因为它总是试图保持原有的运动状态，即静止或匀速直线运动。
后来发现运动状态，可由动量变化描述，运动状态不变，即是动量不变，也就是没有加速度。
在此可见，惯性质量与参考系无关，是物体内在所固有的一种性质。因此，它在性质上等同于，静质量（Rest Mass，或译作剩余质量），又称不变质量（Invariant Mass）。
引力质量
接着，牛顿发现了万有引力，于是就有了引力质量——就是物体相互之间吸引力大小的度量。
也就是说，质量越大吸引力越大，质量越小吸引力越小。这种吸引力产生了，重力和重力加速度，而重力即是在地球上测量出来的重量大小。
质量为1千克的物质，受到外力9.8牛顿时所产生的重量——称为1千克重。一般常用质量单位来代替重量，隐含乘以重力加速度（mg）。
后来发现，引力由引力场产生，引力质量产生引力场，并且引力场在空间上并不均匀，会产生引力差——而这就是产生潮汐力的原因。
在此可见，引力质量其实充当了“引力的荷”，相当于是宏观的力荷，类似于微观的如电荷、磁荷、色荷等，即：引力质量决定了物体对引力的反应强度。
力荷（Force Charge）——是指粒子具有的，对某种力的作用产生一定响应的性质。例如，粒子的电荷决定了它对电磁力的反应，粒子的色荷决定了它对强力的反应。
惯性质量与引力质量
至此，我们可以看到，惯性质量（m = F / a）需要通过动量变化才能测得，静止的物体就没法测出惯性质量；但引力质量（m = F / g）就算静止（如在地球表面），也可以通过重力与重力加速度（常量），测出引力质量。
然而，通过实验发现，引力质量和惯性质量成正比例关系。
虽然，这两种质量描述的角度不同，一个是产生吸引力的能力，一个保持运动状态的能力，但如果两者的比例对一切物体相同，那么就可把它们当做同一个量来对待，因为选取一个合适的单位，就可以令比例常数为1，即：惯性质量与引力质量相等。
物理学家厄缶，改进了卡文迪许的扭秤设计，证明了引力质量和惯性质量是相等的，为等效原理铺下基石。
这说明了，在引力场中，物体的加速度与其质量无关，只与引力场有关。
因为物体在引力场中，受到的吸引力就是它所受的外力，结合牛顿第二定律与万有引力（mg = GMm / r^2），那么两个公式中，物体的惯性质量与引力质量相互抵消，就只剩下了与引力场有关的加速度（g = GM / r^2）。
这可以理解为，物体的引力质量越大，等效的惯性质量就越大，而惯性质量代表着对加速度的“抗性”，所以无论物体的引力质量多大，其相关的加速度，都会被“抗性”抵消，最终在引力场中，保持重力加速度恒定。
而从受力角度来看，物体在引力场中产生的万有引力（GMm / r^2），来自两个部分：一个是物体的引力质量（m），一个是引力场的引力质量（M）。
但物体的引力质量，被其自身的惯性质量给抵消了，所以物体的加速度，只与引力场的引力质量（M）有关。
不过，如果物体的引力质量增加，万有引力（GMm / r^2）会因为引力质量（m）增加而增加——显然，万有引力不包含惯性质量（抵消引力质量）的“反作用”。
所以，物体在引力场中，其引力质量（m = F / g）与其受力（万有引力F）成正比——这也是测量引力质量的原理所在。
那么可见，引力场——能够让一切物体的加速度相同，即反应了：惯性质量与引力质量相等的事实。
惯性系与非惯性系
运动是相对的，所以运动需要参照物，参照物可以是一个物体，可以是一个区域，还可以包含相对运动的物体在其内部，最主要的是可以在参照物上建立坐标系，所以参照物又称为——参考系。
参考系分为两种：惯性系与非惯性系。
- 惯性系，顾名思义，就是符合惯性定律的参考系，即物体在其中的维持其惯性状态，即静止或匀速直线运动。
- 非惯性系，显然就是不合符惯性定律的参考系，即相对于惯性系，有加速度的参考系。
那身处在一个参考系的内部，如何知道这个参考系有没有加速度呢？换言之，就是如何知道所在的参考系，是惯性系还是非惯性系呢？
最有效的办法，就是做实验，验证参考系中物体的运动，是否符合惯性定律——而这就是，在局部视角中，判断惯性系与非惯性系的关键。
惯性力
在非惯性系中，物体的运动不符合惯性定律，即会有加速度。
然而，根据牛顿第二定律，有加速度必然就会受力，但在局部视角中，我们看不到这个力的来源，只能看到加速度的真实存在。
例如，在加速行驶的汽车中，车上的小球会自发地加速向车尾运动；或者突然刹车，车上的小球会突然加速向车头运动；这两种情况，小球的加速度，在车内找不到施力源。
然而，从全局视角来看，物体（如小球）相对非惯性系（如汽车）有加速度，非惯性系（如汽车）相对惯性系（如地面）有加速度，这两个加速度——大小相同、方向相反。
于是，物体（如小球）的加速度刚好就“抵消”了非惯性系（如汽车）的加速度，令其在惯性系（如地面）中保持惯性状态。
例如，在加速的汽车外观察，车上的小球会静止不动，直到小球撞击到车尾阻挡物，才会“被迫”和汽车一起做加速运动。
所以，在非惯性系中，物体的加速度是源于物体的惯性，即：惯性质量对非惯性系加速度的“抗性”，也就是在惯性系中，惯性质量对自身加速度的“抗性”。
因此，在非惯性系中，物体加速度的施力源就是——惯性质量，而这个力就称之为——惯性力。
并且，惯性力与惯性质量成正比，因为物体的加速度，始终与非惯性系的加速度大小相等，那么加速度恒定，惯性质量越大，物体的受力（F = ma）即惯性力，也就会越大。
同理，如果惯性质量恒定，非惯性系的加速度越大，物体的惯性力也会越大——于是，仅从惯性力的大小，是无法区分惯性质量与加速度的，或说两者等效。
例如，拉动一辆静止的车，和拉动同一辆反向加速的车，会感觉后者的惯性质量更大，因为加速度对应的力，会增加惯性力的效果，从而就像拉一辆惯性质量更大的车。
显然，惯性力——是一种假想的不存在的力，因为在宏观上，惯性力不是由相互作用产生的，而是惯性质量本身的惯性性质。
但惯性力的效用——却是真实的存在，其代表着阻止惯性质量运动状态改变的力，或说是保持惯性质量运动状态不变的力。
那么，综上可见，惯性力需要在非惯性系，才能体现出来，或说是在非惯性系，需要引入惯性力才能应用牛顿第二定律，否则加速度找不到施力源。
事实上，我们可以看到，非惯性系自身的受力与加速度才是真实发生的，物体在非惯性系中的惯性力与加速度，都是相对的。
因为从全局视角来看，物体在非惯性系中，发生碰撞之前是处在惯性状态的，而在碰撞之后，产生接触受力，物体的惯性力和惯性状态就会消失。
弱等效原理
那么，在引力质量等效于惯性质量的视角之上，经过一番思想实验，爱因斯坦提出了，弱等效原理——就是在局域，引力与惯性力，无法区分。
这里隐含的一个条件就是，引力在距离远近上并不均匀，而惯性力则是均匀的，但在无穷小的时空范围内，引力的不均匀可以近似等于均匀。
那么，与之对应的一个思想实验，就是：
- 在引力场中静止的飞船，其中的物体会受到引力，在太空中加速的飞船，其中的物体会受到惯性力，而通过适当调整飞船的加速度，就可以让惯性力等于引力。
- 于是在飞船中，通过力学实验就无法区分，物体受到的是引力还是惯性力，也就无法区分，飞船是在引力场中静止，还是在太空中加速。
可见在局域，引力场可以用一个加速场抵消，因为加速场即是非惯性系，它会产生与加速度反向的惯性力，从而抵消掉引力场的引力。
所以，弱等效原理，也可以描述为——在局域，引力场与加速场，无法区分力学效应。
当然，在非局域（即广域或全域），引力场不均匀，加速场均匀，两者是可以通过力学实验区分的，如只有引力场才具有潮汐力。
接下来，更进一步的一个思想实验，就是：
- 在引力场中，飞船做自由落体运动，此时飞船中物体会受到向下的引力，同时飞船是一个向下加速的非惯性系，这个非惯性系中的物体会受到一个向上的惯性力，并且这个惯性力与引力相等，于是物体的引力与惯性力相互抵消，处在了失重的状态。
- 而在另一个场景里， 飞船悬浮在太空之中，构成了一个惯性系，飞船中的物体同样也处在失重状态。
- 结果在飞船之中，就无法区分，飞船是在引力场中自由下落，还是在太空中悬浮。
由此可以看出，在引力场中自由落体的参考系，是一个加速场，也是一个非惯性系，于是引力场与这个加速场就相互抵消了，所以这个非惯性系中的物体，就相当于处在了惯性系的失重状态。
那么，弱等效原理，还可以描述为——在局域，引力场与惯性场（即惯性系），无法区分力学效应。
也就是说，在引力场中，通过选取一个合适的参考系（如自由落体的非惯性系），就可以抵消引力，令引力场在局域等效于惯性场。
需要指出的是：
- 引力与惯性力等效，这个惯性力来自物体，因为它处在非惯性系。
- 引力场与加速场等效，这个加速场来自物体，所处在的非惯性系。
- 引力场与惯性场等效，这个惯性场来自物体，自身建立的参考系。
然而，在引力场中自由落体，也可以等效于在非惯性系中自由落体，因为引力场等效加速场，加速场是非惯性系。
于是可以想象，在非惯性系中，仅受惯性力的物体，从全局视角来看，其必然是处在惯性状态的——因为物体的加速运动，其实是相对非惯性系的，它并没有真正的加速度，而非惯性系本身才具有真正的加速运动。
因此，弱等效原理，又可以描述为——在局域，非惯性系与惯性系，无法区分力学效应。
也就是说，在非惯性系中（如无引力加速向上的电梯），通过选取一个合适的参考系（如电梯中自由落体的非惯性系），就可以让两个惯性力相互抵消，令外层非惯性系（即电梯中）在局域（即自由落体）等效于惯性系。
事实上，奥地利物理学家——马赫，曾指出：
“加速物体会受到惯性力，是由于它相对全宇宙所有物质加速，这相当于全宇宙的物质相对它做反向加速，从而对该物体施加一个作用，就是惯性力。”
爱因斯坦把这个思想称为——“马赫原理”，并从中得到了巨大的（构建相对论的）直觉性启发。
强等效原理
更进一步，爱因斯坦假设了，强等效原理——就是在局域，引力场与惯性场，无法区分物理学效应。等价的描述有：
- 在局域，引力场与加速场，无法区分物理学效应。
- 在局域，非惯性系与惯性系，无法区分物理学效应。
那么，“强弱-等效原理”的区别在于：
- 弱等效原理——是引力与惯性力在无穷小时空等效，即力的等效，被引力质量与惯性质量等效试验，所直接证实。
- 强等效原理——是引力场与惯性场在无穷小时空等效——不仅仅是力，而是参考系内的一切物理规律等效。
由此可见，弱等效原理——不能代表时空等效，而强等效原理——则可以代表在无穷小处的时空等效。
那么，如果无穷小的时空等效，由无穷小的时空组成的全域时空，也就是等效的。也就是说，局域惯性系组合起来等效于全域非惯性系。或说，局域惯性系组成了全域非惯性系。
因此，时空中只有一个非惯性系——它由无穷小的惯性系组成。
所以，一切坐标系都是平权的，即客观的物理规律，应该在任意坐标系下均有效，且应是协变的——这就是“广义协变性原理”，也称为“广义相对性原理”。
于是，惯性系的物理规律——由狭义相对论描述，也就可以应用于非惯性系与引力场。这就是惯性系、非惯性系、引力场的“平权”，也是物理规律的普适性，或说“对称性”。
事实上，强等效原理的深刻洞见还在于：在引力场中，通过选取合适的加速参考系，就可以抵消引力，从而让引力在局域消失，并最终在全域消失。
试想在引力场中，以具有惯性力（如自由落体）的物体建立参考系，这个物体处在了失重状态的惯性系，说明了什么？
其实这说明了，在每个局域的引力与惯性力都抵消了，从而在由局域组成的全域，物体也就不再受力了。
可是从全局视角来看，物体仍在引力场中做匀加速运动，是何解？
要知道，全域是由多个局域组成，每个局域都是惯性系（即没有力与加速度），那么全域的引力与加速度，是如何从多个局域惯性系之中涌现而来的呢？
此时，爱因斯坦的想象力发挥了作用，他认为引力根本就不存在，引力场是时空几何结构弯曲的产物，物体的自由落体运动，其实就是在时空弯曲结构中，沿着测地线不受力的自由运动，而这就是处在了——四维时空的惯性系。
测地线——是空间中两点的最短路径，是在流形上加速度为0的曲线，是时间流逝最快的路径，是时间流逝量最多的路径，是时空中世界线最长、固有时最大的路径，是物体衰老最快的路径，是光运动的路径。
如此可见，在四维时空，引力就是弯曲，直线就是曲线——只受引力的匀加速直线运动，就相当于是在平直时空，不受力的匀速直线运动——所以引力效应（即引力是弯曲的效应），其实是物体沿着时空结构的“凹痕”自由“滑动”的结果。
那么，从时空弯曲的角度来看，在无穷小的时空范围内（即惯性系中），时空曲率为0，也就是引力不存在。接下来，每个时空质点都不存在引力，而时空质点构成的几何结构，最终就涌现出了，引力的宏观表现。
时空曲率——意味着几何结构无法在二维平面展开，如球面、马鞍等，而像圆柱则可以在二维平面展开。
值得一提的是，围绕地球匀速圆周运动的飞船，会出现失重状态，这和自由落体是一样的，这说明加速度抵消了地球引力，飞船在地球弯曲的时空中，沿着测地线自由滑动。
这里的关键在于，匀速圆周运动并不匀速，它的速率不变但方向一直在变，是引力产生的向心变向加速度，在不断改变速度方向，而飞船有了向心加速度，就是一个非惯性系，其中物体的惯性力与向心加速度反向并抵消了引力，于是飞船中的一切，就处在了匀速率的失重状态。
这相当于，把自由落体速度大小的变化（方向不变），转化成了自由圆周速度方的变化（大小不变）——前者重力势能转化成了动能，后者的重力势能则抵消了动能（没有势能会飞走，没有动能会坠落）。
时空弯曲
顺理成章，爱因斯坦在强等效原理之上，构建了广义相对论——其核心就是，物质决定时空如何弯曲，时空决定物质如何运动。
也就是说，物质的引力质量，决定时空的弯曲程度，时空的弯曲程度，决定物质的运动轨迹。
由此可见，引力质量——就变成了时空弯曲程度的度量。而引力质量和惯性质量等效，所以惯性质量也会与引力质量一样，对时空产生弯曲的影响。
事实上，在狭相中，只有惯性质量，并没有引力质量，但在广相中，由于引力质量等效于惯性质量，所以就消除了质量的前缀——“引力”与“惯性”，只剩下一个“质量”，并重新定义了惯性系，令其组成了非惯性系，于是狭相通过局域连接到了全域，这相当于把引力和惯性力，都转移到了时空弯曲上，而时空弯曲源于——无差别的“质量”。
那么，广相所描述的宏观世界——质量弯曲时空，时空指引运动——其实还代表着，宏观的不确定性。
因为，时空和质量是相互影响的关系，所以在物理过程发生之前，我们并不能预先知道时空的几何结构，这导致时空结构和物理过程，就变成了相互纠缠并不断变化的不确定性关系。
换言之，时空不是绝对的——因为我们的运动会“扰动”时空的变化，但时空的变化却是绝对的——这就是力的效用、加速度的表现。
例如，行星椭圆轨道的长轴，在行星每转一圈后，会有一个小小的偏移，即椭圆长轴会随着行星运动有一个慢慢转动，这称之为——“进动”，而如果是一颗恒星绕着黑洞旋转，这种在极端引力场里的轨道偏移，则被称为——“史瓦西进动”。
那么“进动”，就很好的说明了，宏观运动在“扰动”时空的变化，从而影响了时空的“测地线”，进而影响了宏观运动的轨迹，接着宏观运动又再次“扰动”时空，以此循环——最终表现出来的，就是椭圆轨道长轴的不断变化。
最后，有了时空弯曲的视角，我们就可以重新看待时空——从强等效原理可知，时空中只有一个非惯性系，而非惯性系可以等效引力场，引力场可以等效时空弯曲，所以现在的结论是——时空中只有时空弯曲——它由无穷小的惯性系组成。
换言之，时空中所有的非惯性系，都要被时空弯曲取代，因为非惯性系与引力场等效，两者只能统一选择一个出现。
另外，需要指出的是，爱因斯坦只提出过等效原理——“强弱”是后来的区分。
因为显然，弱等效原理已经被直接验证了，但强等效原理一直都无法被直接验证——目前依然是一个假设。原因就在于，弱等效验证力等效——比较容易，但是强等效验证一切物理规律等效——并不好设计试验。
但有趣的是，强等效原理是广相的基础，随着广相不断的被验证正确——这反而支撑了，强等效原理的正确性。
再看牛顿定律
牛顿定律，它只是一种宏观、弱场、低速、小尺度下的近似定律。
而相对论与牛顿定律，在视角上（以及我们的直觉上）最大的区别就在于：相对论认为，只有那些感觉不到力的物体，才能真正地说它们处在静止状态，并且这个静止状态，就是加速度的参考系。
换言之，自由落体是基准观察者，而加速度是相对于基准观察者的——自由落体是失重不受力，其加速度是把参考系设定为地球的结果，把参考系设置成自由落体（即基准观察者），就没有加速度。
例如，自由落体，直觉上是在加速运动，但其实处在失重不受力的状态（感受不到引力），所以这是静止的（引力与惯性力抵消了）；相反坐在地面或板凳上，直觉上是静止的，但其实处在受力状态（感受到支撑力），所以这（在受力方向上）不是静止的，它相对于自由落体那个参考系具有加速运动。
因此，不是苹果砸中了牛顿，而是牛顿加速撞上了苹果。
也就是说，自由落体具有相对加速度——就像静止在加速汽车里的小球（汽车有速度但与小球还没接触）；而地球具有绝对加速度——就像有加速度受力的汽车（把汽车看成静止就是小球在加速运动）。
可见，受力产生加速场，质量产生引力场，受力与质量——前者是宏观的相互作用，后者是微观的相互作用——两者的关系与加速场和引力场是一样的，只不过直觉上，受力加速场是在运动，质量引力场是在静止，但不要忘了，运动静止是相对的（有关参考系的选择），而受力与质量是绝对的（无关参考系的选择）。
从另一个角度说，自由落体意味着在时空弯曲中滑动，而时空弯曲来源于质量，绝对加速度相对于自由落体，就是相对于宇宙中所有质量所决定的时空弯曲。
换言之，你从加速度中所感受到的受力，实际上是宇宙中所有质量的一种累加效果，即：你相对于整个宇宙变化，并受到了反作用力，这是整个宇宙的绝对变化。
那相对论，为什么要把不受力没有加速度的状态，设定为静止参考系？
因为不受力没有加速度，就没有绝对性，一切都是相对的，而受力有加速度，就会有绝对效应，如绝对时间膨胀。
最后，相对论与牛顿定律，在引力模型上的关键区别，就在于：
- 前者认为，引力传递需要时间——因为时空涟漪的传递需要时间，类似石头在水面产生的涟漪；
- 后者认为，引力传递不需要时间——但引力波已经证明了相对论模型的准确性。
不过，对于牛顿模型的实用性，就如著名理论物理学家——杰弗里·韦斯特（Geoffrey West），在《规模》一书中，所指出：
“只有当探究原子级的微小距离，或光速级的高速成为可能时，才会发现牛顿定律的预测存在重大偏差。这便促进了描述微观世界的量子力学的革命性发现，也促进了描述堪比光速的高速的相对论的出现。在这两个极端领域之外，牛顿定律依然可以适用，而且是正确的。”
力与加速度：相对性与绝对性
显然，力是绝对的，不具有对称性。因为力是相对于宇宙中所有物质的，而不是相对参考系的。这可以理解为，力的作用是改变自身的运动状态，而自身的运动状态，是一种与宇宙整体状态相关的绝对变化。
那么，受力就会产生加速度，加速度即是运动状态的改变，所以加速度也具有不对称性。
例如，A受力有加速度B静止，并不等同于，A静止B有相对加速度——因为A受力是相对宇宙整体的，而B相对宇宙整体始终不受力——因此，A会产生绝对时间膨胀，B则不会。
然而，加速度的相对性，需要分两种情况来看：
第一，相对于惯性系，加速度是绝对的。
也就是说，惯性系中有加速度的物体，相对于匀速物体——无论速度是多少，加速度都是绝对的，即：速度的变化量是恒定的。
显然，这是因为惯性系中的物体，受力才会产生加速度，而力是绝对的。
第二，相对于非惯性系，加速度是相对的，但受力效用是绝对的。
也就是说，加速度之间是相对的，但只有真正受力的，才具有绝对加速度，不受力的具有相对加速度。
这也可以理解为，加速度是相对于场的（场无处不在并与宇宙整体状态相关），而不是相对于任意参考系的，这和光速不变是类似的（光速没有参考系，只相对于场运动）。
那么，加速度是相对还是绝对，可以通过参考系内的力学实验测量得出。
例如，在有加速度的飞船中——相对加速度是惯性系，绝对加速度是非惯性系——进行力学实验很容易区分。
不过，绝对加速度的受力，必须是真实存在的力，而不能是——赝力，如惯性力。
例如，在非惯性系的自由落体运动，惯性力产生的加速度，就是相对加速度，因为此时物体依然保持惯性状态，其加速度是相对于参考系的相对加速度，而参考系受力产生的是绝对加速度。
当然，如果认可了时空弯曲，那么引力就是——赝力，因为在引力场自由落体运动，物体处在惯性状态，其重力加速度是相对于引力场的——相对加速度，而引力场是时空弯曲的绝对效应，其等效于多个局域加速场的——绝对加速度。
事实上，加速度的不对称性，也可以从等效原理看出，即：
只要我们把加速度用引力场等效替换，那么拥有加速度的观察者，就相当于处在引力场中，而没有加速度的观察者，则没有处在引力场中——这显然体现出引力场的不对称性。
最后，加速度其实可以分解为，无加速度的切换参考系。
其原理就在于，把加速度分解成无穷多个，瞬时速度的组合，此时这些瞬时速度所在的参考系，就没有受力没有加速度，但每个参考系的速度都不同。于是加速度运动，就可以看成是，在这些参考系之间的切换，即不停地换系，而每次换系，相对速度都会变化。
那么，在此视角下，就是去除了加速度，只剩下了一系列的相对速度。这背后的意义就在于，换系会产生不同的相对速度，这在历史变化中，就一定出现过受力与加速度，否则一切都是相对静止的。
例如，宇宙源于质点的大爆炸，接着时空加速膨胀，这个过程必然就会经历，所有物质的相对静止，到不同的加速度，再到不同的相对速度。
由此，我们也可以看出——时空的变化是绝对的，这就是力的效用、加速度的表现。
综上可见，我们可以说——速度是相对的具有对称性，而加速度有相对性也有绝对性，但不具有对称性。
重新审视：宏观质量
现在，我们需要明确一个重要的概念，即：质量、力、加速度这三个量的关系，是谁决定了谁？
- 首先，力与加速度，显然是有力才有加速度，并且力越大加速度就越大——是力决定了加速度。
- 其次，质量越大引力就越大，没有质量就没有引力——显然是质量决定了引力。
但实际上，我们会发现，无论是引力质量还是惯性质量，都是通过力去测量的，即：通过引力去测量——引力质量，通过惯性力去测量——惯性质量。
例如，在地球上静止不动，就无法测量惯性质量，但可以通过电子秤测量引力质量；在外太空无法测量引力质量，但可以通过力与加速度，去测量惯性质量。
那么显然，没有力，就不能测出质量，因而我们可以说，引力质量——度量了引力的大小，惯性质量——度量了惯性力的大小。
所以，质量其实度量了力。
于是，质量弯曲了时空，也就可以说是——质量度量的力弯曲了时空。
而时空弯曲相当于，是时间与空间的几何结构一起“被拉长”（即几何畸变），从而产生了时间膨胀与引力场。
那么，加速度来自于受力，而力又可以由质量体现，所以加速度会对应质量产生的时空弯曲。
但需要指出的是，加速场是均匀的——惯性力处处相同，引力场是不均匀的——引力处处不同。所以，加速场并不完全等于引力场，于是两者的时间膨胀也是不同，对应的时空弯曲也不尽相同。
而我们可以把加速场看成是一种——均匀的引力场，因此引力场对应的时空效应，加速场都应该存在。
事实上，引力场与加速场，体现的是力场在空间中的分布，而力场在质点上表现出的相互作用，则就是引力与惯性力——由此可见，质量所度量的力，其实是力场相互作用的宏观合力。
那么，力来自于什么呢？
显然，如果物质没有变化，就不会有力，也不会有加速度。要知道，任何一个相互作用力，都会来源于一个前置的物质变化来产生，并且物质变化，最终都会来自于微观的运动。
而如果我们认可了，时间和空间都依附于物质的变化，并构成了紧密联系不可分割的时空。那么，物质与时空也就是不可分割的整体，不会存在没有物质的时空，或是没有时空的物质。
因此，物质变化，就必然会同时体现在，质量和时空之上。也就是说，质量刻画了物质变化的一个侧面，时空刻画了物质变化的另一个侧面，而两者刻画的则是同一个物质本质。
更准确地说：
- 质量和能量——是物质的两面，即：物质总能量守恒，质量和能量可以相互转化，就像水可以在液态和气态之间相互转化。
- 时间和空间——是物质的一面，即：在质量的一面，时间空间一同变化，就像时空弯曲，代表着时间和空间的一同弯曲，也就是，空间曲率越大，时间流逝越慢。
于是，物质变化——不仅带来了力，也同时让质量与时空一起变化。所以，质量可以度量时空变化，即时空曲率，也可以度量物质变化带来的相互作用，即引力与惯性力。
可见，引力、惯性力、时空其实都是物质变化，透过质量的体现。
那么可以想象，引力质量等效惯性质量——是因为两者背后，对应了物质相同的微观变化，然后产生了不同的宏观表现，即是引力与惯性力。
解构宏观质量之源
事实上，引力和惯性力，只是一种宏观力，在微观的物质变化，还会产生其它的微观力，如强力与弱力，电磁力则贯穿了宏观与微观。所以，如果说质量度量了力，那么这个力不仅在于宏观力，也在于微观力。
那么，在质量的统一视角下，宏观力与微观力可以统一看成——相互作用。而相互作用又可以产生——势能，它是相互作用的物体所共有的能量。
因此，质量就是势能，其度量了存储在相互作用中的能量，即：质量 = 势能 = 宏观势能 + 微观势能，其中：
- 宏观势能——就是宏观相互作用，如：重力势能、弹性势能、电势能、磁势能。
- 微观势能——就是微观相互作用，如：原子能（粒子势能）、分子能（分子势能）、电磁能（带电粒子势能）。
对于微观势能，原子能——就是原子中粒子的相互作用，分子能——就是分子的相互作用，电磁能——就是原子中带电粒子与电磁场的相互作用（带电粒子的运动会产生电磁场），而这三者的总能量又被称为——内能。
换言之，质量 = 宏观势能 + 内能。
需要指出的是，势能可以和动能相互转化（即能量守恒），在内能之中，会存在粒子与分子的动能，这些动能在运动被束缚的时候（如夸克禁闭的强力束缚），就会转化成势能。
例如，分子随机运动的动能，会在撞击的时候转化成势能，接着势能又赋予分子加速度，再将势能转化为动能。
那么，从内能角度来看：
- 原子能——可以通过衰变和裂变聚变释放。
- 分子能——可以通过化学能和热传递释放。
- 电磁能——可以通过原子能和分子能释放。
对于电磁能的释放，即产生电磁辐射：
- 如果原子能释放——原子中带电粒子的数量就会减少，那么电磁能就会释放。
- 如果分子能释放——原子中核外电子的运动就会改变，这对应了电磁能释放。
显然，宏观物体的原子结构与分子结构非常稳定，所以其内能十分稳定，而就算分子能与电磁能释放，也仅占其内能总量极小的一部分，其方式主要有以下两种：
- 第一，分子化学键断裂，这是核外电子运动的改变，其数量没变，但会释放电磁能。
- 第二，热传导与热辐射，这是原子分子的动能改变，其数量没变，但会释放电磁能，因为原子分子内部带电粒子（如电子、质子和离子）的运动会改变。
事实上，分子间所有形式的相互作用，其底层都是来自带电粒子与电磁场的相互作用，所以释放电磁能——就相当于通过传递电磁场，将内能转化为（空气及其它物体的）分子动能，即传递了分子运动——这在宏观上就是释放热能。
也就是说，分子能的本质也是电磁能。
然而，释放热能前后，原子分子的总数并没有减少，所以物质的质量不变——可见，化学反应之所以质量守恒，就是因为其过程只是电磁能的吸热与放热，并不涉及原子能的裂变与聚变。
不过，内能的确是减少了分子能与电磁能，只不过相比于原子能，这个能量是极其微小到忽略不计的——所以物质释放电磁能后的质量，其实是“近似不变”，化学反应也只是近似质量守恒。
那么，内能其实就等价于微观势能，也就是静质量，而静质量对应的能量，又被称为——静能。
换言之，微观势能 = 内能 = 静能 = 原子能 + 电磁能，质量 = 宏观势能 + 静能。
事实上，这里的电磁能，就是化学能与热传递（包括热传导、热对流、热辐射，不包括真空声子传热）的能量，又被称为——自由能，它代表着内能中可以利用的能量，也就是内能对外做功的能力。
例如，人体对外做功需要体能，体能就是人体的内能，其使用过程是生化反应，其吸收过程也是生化反应，其来源就是食物中的自由能——既是化学能也是电磁能。
换言之，微观势能 = 内能 = 静能 = 原子能 + 自由能。
显然，原子能被极其稳定地封装在原子核之中，通常情况下是无法被利用的，除非是特殊场景下的核裂变与核聚变，才可以将原子能转化为自由能使用（即质量转化为光子），其结果就是质量的减少（如太阳辐射）。
需要强调的是，虽然极其微弱，但自由能也贡献了系统的静质量，因为它增加了系统中粒子（包括原子分子甚至更大微粒）之间的势能——从范围来看，自由能在原子核之外，原子能在原子核之内，而原子核之内的质子、中子、以及基本粒子，它们并没有自由能，它们静质量来自它们与场的势能。
那么，再从宏观角度来看，有力就有势能与加速度，而这个力的来源一定是施力物的内能，也就是说，势能是来自内能的转化。
- 具体来说，势能可以来自电磁能转化的——化学能、电势能、磁势能等；也可以来自静能转化的——原子能与引力能。
- 简单来说，就是物体可以通过——化学燃料、核燃料、电场、磁场、引力场等，来获得势能与加速度。
可见，宏观势能其实是来自微观势能的转化，并且如果转化的是电磁能或引力能，这相当于把内能中的自由能（即除了原子能的部分）转化成了宏观势能。
不要忘了，电磁场和引力场，都是没有质量可以光速传递的能量，而这个能量（电磁能与引力能）可以转化为势能——事实上，引力能在微观的来源目前并不明确（引力子未被确认），其宏观表现就是引力势能，在地表附近等于重力势能，即：重力是引力的分力，引力 = 重力 + 自转向心力。
换言之，质量 = （转化的）宏观势能（电磁能、引力能）+（固有的）微观势能。
事实上，如果物体不受力，那么其质量就等于静能，但无法测量这个静能，而一旦物体受力，其静能就会抵抗加速度，表现出的就是惯性力，而物体在引力场中，其静能对引力场的反应，表现出的就是引力。
可见，惯性质量与引力质量，就是静能的宏观体现。
那么，对于一个受力物体来说，它不仅有静能，还有由力产生的势能，这个势能通常是来自施力物的电磁能或引力能，于是这个电磁能或引力能，就会体现在质量之中。
换言之，质量 = 电磁能 + 引力能 + 静能，前两者是宏观势能，后者是微观势能。
例如，物体离开地面获得重力势能，这个势能来自引力能，相当于增加了质量（即质量 = 引力能 + 静能），但要获得这个势能，需要将物体带离开地面，这就需要向物体输入能量，通常是电磁能，所以增加的质量相当于来自电磁能（即质量 = 电磁能 + 静能）。
当然，如果势能通过加速度转化成了动能，虽然能量守恒，但势能对应的质量就转化为了能量，此时并不相当于增加了质量。
例如，汽车消耗化学能获得加速度，相当于受力获得势能——化学反应用自由能转化了电磁能，同时几乎不减少静质，即：质量 = 电磁能（势能）+ 静能——但汽车的势能转化为了动能，所以质量先是增加，再逐渐转化成动能——不过，增加的质量会越来越大，因为动能越大，加速需要的势能（化学能）就越大，从而连续来看，质量是在加速过程中，持续增加的——直到停止加速，势能消失，质量恢复到静能。
事实上，尽管势能与动能，都可以让物体的运动状态更难以改变，如向左加速运动（势能）或匀速运动（动能）都会增大向右运动的难度——但两者却有着本质的区别。
因为，势能是绝对的与参考系（及速度）无关，而动能是相对的与参考系（及速度）有关，即：相对静止时，势能可以不同，但动能一定相同。
- 例如，两个相同质量的铁钉和木钉，同时静止在一块磁铁之上，那么铁钉有磁势能，表现出的质量就更大。
- 例如，两个相同的橡皮筋，相对静止但有一个被拉长，那么被拉长的具有弹性势能，表现出的质量就更大。
事实上，这也是质量与能量的区别所在——可以说“质量-势能”存储了“能量-动能”——而只要将“能量-动能”限制束缚在特定的空间内，它就相当于被存储起来，即转化成“质量-势能”。
那么，光子没有“质量-势能”只有“能量-动能”，但它可以将“能量-动能”通过相互作用，传递给其它粒子，这即是电磁能。
在此，需要更清晰说明的是：
第一，受力越大加速度越大，这个宏观力消耗在了微观粒子的动能到势能的转化上——就像用力压缩空气，气体分子运动会受限——而这个势能再次转化为动能的过程，就体现出了宏观的加速度。
所以，受力与加速度的固定比例（m = F / a），可以体现出全体微观粒子对力的加速反应，即：全体粒子当前状态的加速反应积累起来，就是固定不变的质量。
然而，宏观加速度越大，则意味着微观粒子的加速度也越大，即：微观势能（包括电磁能与静能）越大——也就是说，受力加速度的大小，改变了电磁能与静能能的大小，即：加速度越大、质量越大、粒子动能越小、时间流逝越慢——但加速度需要能量，这相当于把能量转化成了质量（势能），然后又转化为了动能。
例如，物体静止在引力场中，引力加速度让物体的微观势能增大（来自引力能），时间变慢；同理，物体静止在加速场中，受力加速度让物体的微观势能增大（来自电磁能），时间变慢。
可以想象，微观粒子的势能增大、动能减小，其状态变化速度就会减小，这即是时间变慢，而状态变化速度越快，时间流逝就越快——那么，如果状态变化过快，就会释放电磁能以降低自身的动能，这相当于释放了微观势能，也就是时间的“移除”，对应了质量的转移（减少电磁能）或移除（减少静能）。
这也就是为什么，加速度可以增大惯性质量与引力质量，产生时间膨胀与空间弯曲的——微观原因所在。
第二，受力不一定有加速度，有加速度也不一定受力，只有具有绝对加速度，才会增加势能，即增加质量。
例如，物体水平受力，但被隔板挡住无法运动（即没有加速度），此时受力与隔板反作用力抵消（合力为0），物体没有增加势能——这可以理解成，在隔板的接触面，电磁力相互抵消，物体内部粒子状态没有改变，势能也就不会改变——但如果隔板带动物体一起加速度运动，则物体处在加速场中，所以会增加势能。
例如，物体远离地面静止，会增加宏观势能（重力势能）与微观势能（重力加速度），因为引力场是空间分布，所以虽然物体合外力为0，但内部粒子状态具有加速度。
例如，物体自由落体，重力势能转化为动能，引力场与加速场抵消，处于失重状态，只具有相对加速度——在广相中，这是不受力的静止状态——所以没有增加微观势能，但宏观势能在减小。
综上可见，质量就是势能，而电磁能与引力能都可以增加势能——能量产生加速度，可以增加微观势能，能量不转化为动能，可以增加宏观势能——这两种势能是等价的质量，可以转化为能量。
关键是，如果没有（绝对）加速度，电磁能与引力能会相互抵消，也就是受力会相互抵消，此时势能（包括宏观与微观）并不会增加。
那么显然，电磁能与引力能，相比原子能是极其微小的，所以由它们转化的质量，也是极其微小的，由质能方程（m = E / c^2）就可以看出。
所以，通常我们都是把质量看成“不变量”，然后围绕着质量来计算——力（F = ma）、加速度（a = F / m）与能量（E = mv^2 / 2）——质量都被封装成了“不可分割”的原子能。
但试想，如果是核能或黑洞带来的势能与加速度，其结果则肯定会，显著地增加质量——前者是原子能的转移，后者是引力能的转移，但这两者最终都是来自静能——可见，能量守恒，只能转移。
最后，生命及其运作都在分子层面，也就是化学反应的电磁能，并不涉及原子能，所以对生命来说，其质量只是在以原子能封装的形式转移，除非处在巨大的引力场或加速场之中。
例如，生命的繁衍复制，只是由电磁能驱动的分子尺度以上的排列组合，其原子分子中封装的质量并没有发生改变——换言之，生命的生长增殖，只是由能量驱动的“质量单元”的排列组合。
再看加速度与时空弯曲
质量会弯曲时空，这个由广义相对论保证，弯曲的时空（即时空曲率不为0）会产生引力场，而根据等效原理，在局域引力场等效加速场，那么加速度会产生时空弯曲吗？
事实上，这个问题简单地回答——是或否，都不能体现出其背后的——物理逻辑，其实前文的论述已经包含了这个问题各个层面的图景，现在我们需要将零散的图景拼接起来，从六个方面，来清晰地回答这个问题。
第一，从理论模型的角度来看。
如果没有引力，就是平直时空（闵氏时空，曲率为0），此时可以应用狭相；如果存在引力，就是弯曲时空（黎曼时空，曲率不为0），此时可以应用广相。
从几何角度地说，曲率代表了弯曲的程度，弯曲越大向量平行转一小圈回到起点的变动就越大，没有弯曲则没有变动。
那么，在平直时空用狭相处理加速度——就是切换瞬时参考系（洛伦兹变换）；在弯曲时空用广相处理加速度——就是计算曲线长度（度规张量变换）。
度规张量（Metric Tensor）——简单说，就是度量空间中曲线长度的二阶张量，如果是平直时空，这个张量就是坐标处处相等的常量，如果是弯曲时空，这个张量就是与坐标相关的变量，而这个变量就是用来计算对应坐标的时空曲率的。
度规（Metric）——简单说，就是度量几何长度所需要的一组参数，其对应的几何性质与坐标系无关（显然长度与坐标系无关），但将其变换到不同的坐标系下，会有不同的数值表示（即不同的参数），称之为度规分量（用这些分量计算的长度是一致的），事实上度规只能以某个分量的形式呈现，那么如果度规参数是矩阵（即二维数组），它就是一个二阶度规张量。
张量（Tensor）——简单说，就是多维数组，如：零阶张量是标量（即零维数组，只有一个元素），一阶张量是向量（即一维数组），二阶张量是矩阵（即二维数组，数组的元素是向量），三阶张量是三维数组（即数组的元素是矩阵），四阶张量是四维数组（即数组的元素是三阶张量），以此类推到n维；但不管是几维数组，其作用就是存储数据，以供计算，仅此而已。
换言之，有加速度应用狭相——就是平直时空，有引力应用广相——就是弯曲时空，这是应用理论模型的前提约定。
在此别忘了，在广相视角下，并没有引力只有弯曲，因为引力被惯性力抵消了，也就是引力场被加速场抵消了，而只有在非惯性系才有惯性力与加速度，因此——只有弯曲，没有引力与加速度，也没有引力场与加速场。
可见，弯曲与引力、加速度同时存在，但在概念上，前者取代了后两者，即：弯曲时空不能定义非惯性系。
所以，在弯曲时空就不会有加速度，在平直时空有加速度，也不会有时空弯曲——这是概念的定义，而弯曲时空与平直时空的定义，就被看成——背景时空，其决定了加速度的定义存在性。
然而，弯曲即是有曲率，曲率和引力是对应关系，那么加速度与曲率是什么关系呢？
第二，从等效原理的角度来看。
加速场是均匀的，引力场是不均匀的，所以加速度只能在局域等效引力，在广域或全域上两者并不等效——如加速场就没有潮汐力。
但，如果加速度不能完全抵消引力，那引力就不能完全替换成弯曲，广相的模型就不能成立，这是怎么回事呢？
事实上，在局域无穷小的范围内，弯曲时空可以无穷接近平直，所以加速度就可以抵消引力，接着无穷多个加速度抵消无穷多个引力，就可以在无穷大的范围内，让引力消失。
可见，在较大的范围内，一个加速场当然不能抵消一个引力场，而是需要有一定数量的加速场，才可以抵消一个引力场了——但显然，以目前的技术，我们无法创造出一个“多重加速场”，来完全模拟一个引力场。
由此来看，惯性质量与引力质量，无论是在局域还是在全局都是等效的——因为，惯性力源于惯性质量无穷小有效部分的积累，引力源于引力质量无穷小有效部分的积累，两种质量都源于物质本身，其空间分布是相同的——不像引力场与加速场的空间分布不同。
那么，引力场和加速场，都可以产生绝对时间膨胀，这种时间变慢是等效的吗？
第三，从时间流逝的角度来看。
不可否认，力、加速度、曲率、弧长都具有绝对性，即它们都是不随参考系变化的绝对量，并且它们都可以带来——绝对时间膨胀。
在几何图像上，平直时空中加速度对应了曲线（没有加速度是直线），弯曲时空中直线就是曲线（没有曲率是直线）——曲线的弧长，具有与参考系无关的绝对大小，这就是绝对性的体现，两端点相同时曲线比直线要长，这就是绝对时间膨胀的体现。
在微观图像上，全体粒子对力的加速反应，就呈现了宏观的加速度，这个加速反应令每个粒子的势能增加动能减小，从而状态变化的速度减小，这就是宏观的时间变慢，即绝对时间膨胀的体现——虽然引力场（不均匀）与加速场（均匀）的空间分布不同，但场中的粒子都会受力，从而产生加速反应。
所以，时间长度 = 时间总量 / 时间速度——而加速度（受力加速度与引力加速度），可以减少时间速度（即粒子状态变化速度），令时间长度变长，也就是时间变慢——可见相同的寿命，有加速度则衰老的更慢——当然由于空间分布不同，引力场与加速场在相同强度下，对应时间速度减少的程度，肯定会有所不同。
例如，光经过太阳的引力场会发生偏折，如果将引力场看成是均匀的加速场，其计算结果是利用广相几何弯曲计算的一半，也就是说，把不均匀的引力场等价成均匀的加速场，光的偏折角度会有2倍的误差。
第四，从加速度的角度来看。
事实上，加速度与质量，都是来自相互作用的产物，而相互作用是贯穿宏观与微观的，所以加速度与质量从宏观到微观都存在，但引力在微观则不存在。
别忘了，在无穷小的时空，广相是失效的，即：在量子尺度，没有连续的几何结构、没有引力、没有弯曲——这也是目前量子力学与广相不兼容的地方，但量子力学与狭相兼容，所以加速度的理论存在范围，是超越了引力与弯曲的。
那么，把引力场看成一个不均匀的加速场，把引力场对应的时空效应，看成是引力加速度的原因，这可能是更本质的微观视角——微观，是最可能统一所有相互作用的视角。
第五，从物理现象的角度来看。
静止或匀速的黑洞无法产生引力波，有巨大加速度的黑洞，才可能产生引力波，而引力波就是时空弯曲的涟漪——会以光速传递时空曲率，并且只要加速度一直存在，引力波就会不断产生。
事实上，质量会产生曲率，质量的位移必然会带来曲率的位移，但没有加速度，曲率就不会以引力波的形式传递，原因就在于，加速度对应的势能，会以引力波的形式释放能量。
可见，引力波传递的是曲率，也就是质量效应——这是源于产生加速度的势能。
那么，另一个与加速度有关的有趣现象，就是——安鲁效应（Unruh Effect），即：
一个加速观察者，可以观察到惯性观察者无法看到的“热浴”，如黑体辐射——换言之，有加速度的观察者，会觉得宇宙背景是温暖的，或说有加速度的温度计，会记录到加速度贡献的非零温度。
在微观上，安鲁效应也会导致，加速度粒子的衰变率与惯性粒子不同，如：当具有足够高的加速度时，电子可能有一定的概率跃迁到更高质量的状态。
所以，加速度对应了——宏观的时空变化，微观的状态变化——这变化就在于能量的大小。
第六，从能量转化的角度来看。
回到问题，有加速度就会产生时空曲率吗？
答案是并不一定，这不仅在于能量的大小，还在于能量的来源。
例如，飞船利用化学燃料获得加速度，但化学能的能量有限，很难对时空产生显著影响，而如果是核燃料，虽然会有较大的能量来影响时空，但核燃料自身会减少质量，从而减少相应的时空影响（质量对应曲率）。
那么加速度的关键——是它不能凭空产生，一定要来自能量转化（即动能转化到势能），而它背后的能量（即势能）才是时空影响的来源。
例如，双黑洞合并的过程，是两个黑洞在彼此的时空弯曲中相互绕转靠近（即轨道衰减），加速的能量来自势能转化，这个势能十分巨大，除了转化成黑洞的动能，还有一部分就会以引力波的形式释放，而当黑洞合并之后，减少的质量（即微观势能），也会以引力波的形式释放。
事实上，引力波还需要运动不对称性——不能球形对称（如球体的膨胀或收缩），或旋转对称（如圆盘或球体的旋转）——才能产生，因为不对称性会带来运动阻力，从而令势能无法转化为动能，进而转化为引力波，才能保持能量守恒。
在此别忘了，能量是相对的也就是对称的，质量是对称性破缺的产物，而势能与加速度、曲率与引力波——都不具有对称性，并且质量与势能——都存储了能量。
所以，质量表现出——曲率与引力波，其实是能量不对称（不均匀），并试图趋向对称（均匀）的表现——这会带来相互作用，即势能与加速度。
回到广相，一个质点具有加速度，那么说明与这个质点相互作用的能量，在时空上分布不均匀，这则意味着时空不平直。
结语
从某种角度看，狭义相对论——是关于电磁力的模型，广义相对论——是关于引力的模型。
对比来看，电磁力来自电磁场——电磁场的传递是电磁波，引力来自引力场——引力场的传递是引力波，电磁波与引力波的传递都是光速。
两者的区别在于，电磁波是在时空中传递，引力波是时空本身的传递——形象地说，如果时空是画布，那么电磁波就是画布上线条的传递，而引力波是画布本身的传递（如抓着一端抖动）。
那么，从能量角度来看，引力波可以传递势能，电磁波可以传递动能，而光速不能有质量，所以引力波和电磁波都没有质量，但质量也是势能，它和引力波传递的势能是什么关系呢？
这可以理解成，势能 = 宏观势能 + 微观势能，如果前者不能转化为后者，就会转化为引力波，而后者就是粒子的势能，也就是质量。
换言之，如果势能无法转化为动能，也无法转化为静能，就会转化为引力波，也就是把势能存储到时空之中。
形象地说，向时空中抛一重物，时空就会泛起波澜，即质量的振动会产生时空的振动，而就是因为产生质量振动的势能，无法完全转化为动能（质量的运动）与静能（粒子的运动），就只能转化为引力波（否则能量就会不守恒）。
再换个角度来看，电磁波与引力波，都是光速都无法静止，是因为它们没有质量，也就无法存储静止的能量（即静能），但它们存储能量的方式，却是不同的，这体现在：
- 电磁波的能量是动能，它通过相互作用将能量传递给物体，所以会出现无法穿过的情况。
- 引力波的能量是势能，它通过时空曲率将能量传递给物体，所以可以穿过一切不可阻挡。可以想象，物体所在的时空发生振动，物体只能跟随这个振动获得势能。
可见，时空的变化是绝对的，这就是力的效用、加速度的表现，也是质量与势能的结果，即曲率及其运动。
那么试想，没有质量的时空会是怎么样的？
要么是平直时空——能量以电磁波的光速形式存在，要么是波动时空——能量以引力波的光速形式存在，也可能时空在平直与波动之间相互转化，也就是在电磁波与引力波之间相互转化。
而所有光子全同没有时间流逝，所以电磁波时空就会——没有距离收缩成一个质点，引力波时空则会——充满波澜却空无一物，那么两者的转化，即收缩与膨胀，在无数次的循环中，就可能意外地开启——“创世纪闪光”，接着在膨胀的过程中，能量并未转化成时空的波澜（宏观势能），而是转化成了时空中的质量（微观势能）。
三、微观质量：上帝粒子、希格斯机制、自发对称性破缺、及光子的奥秘
微观粒子的质量，到底是从何而来？为什么费米子、W玻色子、Z玻色子具有质量，而光子、胶子的质量为零？
本部分，将会详细介绍和解读——上帝粒子是什么，微观质量（即静质量）如何形成，以及在质能转化中，光子的作用和意义。
上帝粒子是什么
上帝粒子，其实是一个“艺名”，它的本名称为——希格斯粒子，或希格斯玻色子（Higgs Boson）——它是标准模型里的一种基本粒子，也是一种玻色子，自旋为零，宇称为正值，不带电荷色荷，极不稳定（平均寿命为1.56×10^−22秒），生成后会立刻衰变成其它粒子。
以下，把希格斯粒子简称为“希子”。
那么，之所以称希子为上帝粒子，是因为寻找到它异常困难（极不稳定容易衰变），而一旦证明了它的存在，就证明了微观质量产生机制的正确性，并且它当时还是标准模型的预言中，最后一个还未被发现的粒子（2013年已经被证实存在）。
于是，为了凸显希子的重要性与发现的困难性，有人就将它戏称为了——上帝粒子。
诺贝尔物理学奖得主——利昂·莱德曼（Leon Lederman ）在《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么是问题？》一书中指出，本来想给令物理学家头疼的希格斯粒子起个外号叫“Goddamn Particle”（该死的粒子），但出版商觉得不太好，随即改为了“上帝粒子”（God Particle）。
微观质量的来源
简单来说，微观质量最根本的来源，是由希格斯场（Higgs Field）产生的。
具体一些就是，在希格斯场中，基本粒子——规范玻色子（W和Z玻色子）和费米子（夸克与轻子）会与希格斯场发生耦合（即持续地相互作用），从而获得质量。这一过程的作用机制，就被称为——希格斯机制（Higgs Mechanism）。
耦合作用（Coupling）——是两个或多个物理量之间，产生了持续地相互作用，代表着“成为一对”。这个相互作用，是物理上可以测量的效应，这个效应的强弱可以用耦合常数来表示。那么，力是相互作用，也就是耦合作用，于是力的强弱可以用耦合常数来表示。
耦合常数（Coupling Constant）——是量子论中，相互作用强度的一种度量。例如，电荷就正比与电磁力的耦合强度，而电磁力的耦合强度使用“精细结构常数”来表示。
精细结构常数——是一个数字，表示电子在第一玻尔轨道上，其运动速度和真空中光速的比值（近似为1 / 137），其含义是，电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或简单说是，电磁相互作用的强度。
并且同时，希子也会从希格斯场的振动中，被量子化激发，通过自耦合而获得质量。
量子化激发——根据量子场论，所有万物都是由一个或多个量子场制成，每一种基本粒子是其对应量子场的微小振动，就如同：光子是电磁场的微小振动，电子是电子场的微小振动，夸克是夸克场的微小振动，等等。
由此可见，如果希子被证实存在，则希格斯场也就应该存在，同时希格斯机制也就可以被确定基本无误了。
所以，上帝粒子——希子的确认，其最重要的意义，就是对希格斯场与希格斯机制的确认——就是对微观质量（即静质量）起源之谜的最终解答。
那么，根据标准模型理论（Standard Model），宇宙空间中的各处都充满了希格斯场，并且希格斯场是源于——希格斯机制应用了自发对称性破缺，才使基本粒子获得了质量。
自发对称性破缺
那到底什么是，自发对称性破缺呢？
自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）——是指某些物理系统，遵守自然规律的某种对称性，但是其系统本身却不具有这种对称性，这是一种自发性过程（Spontaneous Process）。
举一个简单的例子：
一个抛硬币系统，正反面是等概率的——这是自然规律（即由数学描述）的对称性，而一旦抛出硬币落地，正反面就确定了——此时系统本身（即物理现实）的概率就不对称了。
那么，抛硬币系统，就是遵守自然规律的对称性，但系统本身运作却不具有这种对称性。也可以理解为，数学（描述物理系统）上的对称性，在物理现实中，可能会不具有这种对称性。
可见，自发对称性破缺——是确定性，从概率的对称性中，随机显现出来，形成不对称性的过程——这就像是一个特定的现实，从数量巨大的一系列的可能性中，随机选择拼凑而来，接着可能性转变为真实性，开放的未来变成了确定的过去，如同上帝掷出的骰子，形成了我们所说的时间之流。
然而，无限次抛硬币的统计结果，正反面又会是对称的了。
因此，我们的世界——是对称中有不对称，不对称中有对称，这完全取决于整体与局部的相对视角，即：从不对称的局部，上升到整体就会对称，再继续上升到局部，就又会不对称，如此随着视角的上升——整体与局部的不断变化——而如此往复。
但显然，宏观系统并不会，真正违背微观系统的对称性，而是表现出（对称性）破缺，因为在整体破缺的状态下，系统各部分保持的关系，对能量的要求更低，从而就会更加稳定，以在宏观普遍的存在。
例如，在生命体中，19种氨基酸惊人一致地全部呈现左旋型——除了极少数低级病毒，含有右旋型氨基酸——可见，生命对左旋型有着强烈的偏爱，而正是这种不对称，才产生了如今的生命形式。
为什么生命偏爱左手性？
1，通常认为，左右旋型，代表着两种能量的高低，而左旋型能量较低，也较稳定，容易形成生命。
2，另有观点认为，宇宙射线中的粒子，其衰变受控于弱力，而弱力是唯一与镜面不对称的基本力，于是衰变后的粒子都具有相同的左手性磁性取向，于是在长达千百万年的反复撞击下，它们使得地球早期的生命化合物，偏向了左手性。
事实上，在温度降低时，许多物理系统的相变，都会使原有系统的对称性，产生破缺。
相变——就是从一种形式转化为另一种形式，就像水能以固体（冰）形式存在，也能以液体（液态水）和气体（蒸汽）形式存在，这些都是水的相。
例如，相变会降低水分子所表现出的对称性。因为，从任何角度看，液态水看起来都是一样的——这具有旋转对称性，但固态冰具有晶体的结构，在不同方向有不同的表现——这意味着旋转对称性降低了。
物理学家（诺贝尔物理学奖得主）朗道发现：相变的本质，其实就是序和对称性的改变。
换言之，有序对称性就低，无序对称性就高，自发对称性破缺——就是结构自发从无序到有序的变化过程。
例如，铁块赋予磁性，就是让其内部增加了某种“有序”，从而出现了磁力属性，同时铁块的对称性就会下降，因为磁性具有方向，降低了旋转对称性。
那么反之，如果对称性增加，也就是从有序到无序，也就是有序下降，这就会导致结构属性的减少，因为属性来自于结构中的“有序”——而这对应了质量产生机制的逆过程。
例如，原子减少质子数和电子数，就会减少其物理属性与化学属性。
场与粒子
事实上，在量子力学里，真空并不是没有任何物质的空间，而是充满了场与虚粒子的。
其中，虚粒子是无质量、无法直接观测到的粒子，但它会持续地随机生成，或湮灭于空间的任意位置，产生可观测效应，即量子效应。
需要指出的是，观测效应是相互作用的结果，直接观测是相互作用的本身——只要能够直接观测到，就是实粒子。
而场，理论上它是充满了整个宇宙的量，可以用数学上的一个函数描述——可见它并不是时空，是定义在时空上的函数。
对应到现实，场有不可观测的时候，但由于量子涨落，它又会出现可以观测的时候（即通过相互作用来呈现）。所以，场充满了宇宙，其实是充满了，可观测和不可观测状态的叠加状态，并会随机的展现出一个状态。
量子涨落——是指在空间任意位置，能量的暂时变化，也称量子真空涨落。从海森堡的不确定性原理，可以推导出这个结论。具体表现为，瞬间涨落得到的能量，将通过质能方程转化为，瞬时的粒子和反粒子对，然后它们很快湮灭，结果能量在平均意义上仍然没有改变。
那么，量子真空，就可以理解为场的真空态——是场能量最低的状态，此时场是不可观测的，而可观测的状态，也就是有粒子的状态——称之为场的激发态。
由此可见，场的激发态产生了（实）粒子，所以可观测，场的真空态只有虚粒子，所以不可观测。而所有场和粒子，可以分为两类：
- 一类是物质场与物质粒子，如电子场与电子。
- 一类是规范场与规范粒子，如电磁场与光子。
于是，场就可以看成是，同类型粒子的集合，而场中的微小振动（即量子化激发），就产生了一类粒子，就如：
- 光子是电磁场的微小振动，
- 电子是电子场的微小振动，
- 希子是希格斯场的微小振动。
这可以形象的理解成，向平静的湖面，扔下一个小石子，结果湖面波纹涟漪，于是平静的湖面从能量最低态（即基态）中被激发了。
希格斯机制的应用
在温度（能量）特别高，即超过大统一温度的时候，宇宙中充满遍布了——四种无质量规范玻色子和一个希格斯场。
大统一温度——大约是10^29K，对比起来，太阳中心温度仅为10^7K。
而希格斯场的能量性质和形式，由希格斯势（函数）描述——它就像一个墨西哥草帽，在草帽顶部能量最大——具有旋转对称性，在草帽底部能量最小——不具有旋转对称性。
旋转对称性——是指物理学定律与观测的角度无关，也是说，物理学定律认为所有的方向都是平等的。例如，你可以做一个实验，然后将所有仪器转一个角度再做一次，它们都遵从同样的定律。
想象，墨西哥草帽的帽顶有一个圆球，此时圆球具有旋转对称性——对于绕着帽子中心轴的旋转，圆球的位置不变。而圆球滚落至帽底的任意位置，不具有旋转对称性──对于绕着帽子中心轴的旋转，圆球的位置会改变，除非旋转2π（即360度）的整数倍。
如果说草帽——是希格斯势，那么圆球——就是希格斯场，即：圆球的能量分布是一个草帽的形状。并且如图，圆球处在帽顶，能量最大，无质量；圆球处在帽底，能量最小，有质量。
显然，如果希格斯场能量足够大，圆球就可以维持在顶部——具有对称性，但如果希格斯场能量不足够，圆球就会很容易滚落到底部——具有不对称性。
换言之，能量越大，对称性越大，质量越小（小到没有）——圆球在帽顶；能量越小，对称性越小，质量越大（大到产生）——圆球在帽底。
于是，当温度（能量）下降，直到低于大统一温度的时候，希格斯场的能量（如草帽），就很容易自发的下降（如圆球的滑落），而在能量最低的时候（如圆球来到草帽底部），希格斯场不具有对称性（如圆球不具有旋转对称性）。
因此，我们可以说，希格斯场在帽顶，此时希格斯势描述的物理系统，具有对称性——这代表着自然规律的对称性；而希格斯场在帽底，此时希格斯势描述的物理系统，其对称性就被打破了。
需要指出的是，在帽底希格斯场具有不对称性，此时希格斯场与粒子场的相互作用会增大（因为不对称性带来运动阻力），而在微观场的相互作用就可以看成是一种势能，所以质量越大，也就是势能越大。
那么在物理现实中，随着温度下降，希格斯场总会趋向最低能量态，即自发抵达量子真空态。以数学来表述，希格斯场的量子真空态——就是在数学表达上的真空期望值（场可以用数学函数描述）。
希格斯场的真空期望值——就是希格斯场在最低能量态的平均值。
显然，希格斯场的量子真空态并不唯一，就如圆球可以来到帽底的任意位置——这对应了无穷多个（具有相同能量）简并的最低能量态，但在这无穷多个的可能性中，只有一个最低能量态会被随机到。
简并（Degenerate Energy Level）——是指对于一个物理体系处于一个能级，所对应的可能的状态和相应波函数，并不是唯一的。
而一旦最低能量态被随机到，希格斯场（如圆球）的旋转对称性就会被打破——造成自发对称性破缺。
那么，重要的是，最低能量态（只要时间足够长）就一定会被随机到，因为温度下降，高能量（低势能）会自然趋向低能量（高势能），如圆球的滑落——而这以数学来表述，就是希格斯场的真空期望值不等于0。
由此可见，是温度下降到一个特定值，让希格斯场的真空期望值不等于0，从而导致了自发对称性破缺的发生。
也就是说，理论上存在无数个可能的量子真空态，并且这些真空态在整体上是对称的，但物理现实只能选择一个，成为局部态，从而让量子真空的整体态，出现对称性破缺。
那么，在对称性破缺之后，希格斯场在希格斯势上的能量分布，即圆球在草帽上的运动模式，就会有两种：
- 第一，圆球在帽底内沿旋转，因为帽底都是最小能量态，所以这种运动不消耗能量，这被称为——南部-戈德斯通模式（Nambu-Goldstone Mode），这种模式的运动会影响整个系统，也就是场内的粒子会出现集体协调的行为，以实现场在帽底内沿地不对称旋转。
- 第二，圆球从帽顶到帽底或反之，需要减少或增加能量，受温度控制，这被称为——希格斯模式（Higgs Mode）。
而场能量的波动就是粒子（波粒二象性），于是南部-戈德斯通模式对应了——戈德斯通粒子（无质量），希格斯模式对应了——希子（有质量），但戈德斯通粒子并不真实存在，通过希格斯机制的相位设定，可以将其消除。
换言之，自发对称性破缺，意味着什么呢？
从随机到确定，概率给出结果，可能性变成现实，虚幻从虚无中涌现，即：希格斯场可以与粒子产生耦合作用了，而正是耦合作用，让粒子获得了质量。
其过程就是，希子就从希格斯场的振动中，被量子化激发，通过自耦合获得质量，而四种无质量的规范玻色子，其中一个继续保持无质量——就是光子，另外三个会与希格斯场耦合，产生了W和Z玻色子，即：W+、W-、Z0三个有质量的规范玻色子。
由此可见，规范玻色子——胶子和光子没有质量，是因为它们与希格斯场不耦合。
与此同时，无质量的费米子（夸克与轻子），也会通过与（无处不在且真空期望值不等于0的）希格斯场，发生汤川耦合，从而获得质量。
汤川耦合（Yukawa's Interaction）——在粒子物理学中，用来描述标量场与狄拉克场之间相互作用的量。
并且，汤川耦合是不同于，W和Z玻色子的耦合机制的（注意汤川耦合提出的时候，希子还没被发现）。
希格斯机制，可以促使其他种费米子获得质量。对于为什么每一种费米子，都有其特定的汤川耦合常数，希格斯机制并没有给出任何说明。标准模型里的自由参数，大多数都是汤川耦合常数。
最后，希子的自耦合，又是不同于前两种耦合的——因为希子是唯一不依赖于希格斯机制，来获得质量的。
质量与希格斯场
为什么粒子与希格斯场耦合，就会获得质量？
试想，在希格斯场具有对称性，还没有激发出希子的时候，场里充满了虚粒子，不可观测也不会与任何粒子耦合。而希格斯场的对称性被打破，希子激发于场的微小振动，此时虚粒子涌现了可观测的——奥妙又玄妙的量子效应。
奥妙——复杂到难以理解。
玄妙——复杂到难以想象。
那么此时，希格斯场就可以与其它粒子产生耦合作用了。
显然，耦合有大小，即强度，称为耦合强度——可以理解为一种类似于电荷与色荷的东西，其大小与相互作用粒子的性质、类型、末态相空间等因素相关。
耦合强度可以使用耦合常数及多种因素一起来度量，其结果呈现了一种概率，即：耦合概率越大，耦合强度就越大。
相空间——在数学与物理学中，是一个用以表示出一系统所有可能状态的空间；系统每个可能的状态都有一相对应的相空间的点。
由此可见，处在希格斯场中的粒子，如果可以与场发生耦合，就会源源不断的发生相互作用——就像在水中运动的物体，会受到水分子的阻力一样，并且物体质量越大，运动受到的水阻力就越大，此时水阻力带来的就像是，物体的惯性质量一样，是阻碍物体运动状态的度量。
于是，宇宙中的遍布的希格斯场——就像是“粘稠的浓汤”，把质量以概率（即耦合强度）的形式，赋予其中的——规范玻色子（W和Z玻色子）和费米子（夸克与轻子），然后这些粒子复合构建了上层的一切物质。
也就是说，质量最根本的来源，是希格斯场通过希格斯机制源源不断——“用概率生成的”。
并且，这个概率越大（即耦合强度越大），质量就越大，概率越小质量就越小。显然，不同基本粒子的质量不同，就是因为与希格斯场的耦合概率（即耦合强度）不同。
那么，在标准模型里，如果温度足够高（超过大统一温度），物理系统的弱电对称性没有被打破，则所有基本粒子都不具有质量。
也就是说，只有能量的高温系统，是不具有质量的——这就是大爆炸的时刻。
此时，弱电作用力与强作用力会统一为电核作用力（Electronuclear Force），传递弱电作用力的玻色子（光子）与传递强作用力的玻色子（胶子）的任何特征性质也都烟消云散，它们的物理行为完全一样。
而如果温度低于一个临界值（即大统一温度），希格斯场就会变得不稳定，随即发生跃迁至最低能量态（即量子真空态）；接着，整个物理系统的连续对称性因此被自发打破，从而W和Z玻色子、费米子就会获得质量——这就是大爆炸之后的冷却时刻。
此时，不同的粒子与（不同强度的）希格斯场相互作用，而粒子的质量，就是由这相互作用（即耦合强度）所决定。这样W和Z玻色子、夸克与轻子等等，分别获得其特定的质量，而光子、胶子也因此不拥有质量。
弦理论专家——布莱恩·格林，在《宇宙的琴弦》中，说道：
“格拉肖、萨拉姆和温伯格从根本上证明，在足够高的能量和温度下——如在大爆炸后的千分之一（0.01）秒内——电磁场和弱力场熔化在一起，表现出不可分辨的特征，应该更准确地叫弱电场。当温度下降（到10^15K），电磁力与弱力便结晶似地分离开来（分离的过程实际从大爆炸时就开始了），具有与高温下不同的形式——这样一个过程就是有名的「对称性破缺」”。
由此可见，在最初的时候，宇宙里其实只有一种力，它可以称之为——“大统一超对称力”，或简称——“超力”，但随着温度下降，它逐渐分化（破缺）成了四种看上去不同的力。
显然，降温就会令物理系统产生——对称性破缺，不对称就会产生质量。
所以，可以说，高温是能量，低温是质量，从高温到低温的冷却过程——就是从能量到质量的转化过程，不过在温度未抵达临界值的时候，此时温度下降的过程不会产生质量。
至此，我们会发现，“质量”——可以不再被看成是粒子的某种属性，而被看成是“宇宙场”对称性破缺的结果，因此“引力子”或许根本就是不存在的，而引力其实是“宇宙场”的宏观统计效应。
复合粒子的质量
事实上，像质子、中子这类复合粒子的质量，只有约1%是归因于——将质量赋予夸克的希格斯机制，剩余约99%则是——夸克的动能与胶子的能量。
例如，三个夸克被胶子组合在一起，构成了一个质子，其中胶子负责传递强核力，没有质量。但我们会发现，三个夸克的质量加起来约5MeV，却远远小于一个质子的质量约938MeV，可见大约只占5%的比例。
eV（Electron Volt）——称为电子伏特，是能量单位，代表一个电子经过1V（伏特）的电位差加速后，所获得的动能。MeV是eV的一百万倍，1eV = 10^-36kg，MeV = 10^-30kg。
那么，质子除了夸克贡献的质量以外，其它95%的质量来自何处呢 ？
答案就是来自于，各种运动产生的——动质量，即：运动的能量等价的质量。换言之，能量就是运动，能量等价质量，运动产生动质量。
- 第一，夸克和胶子、胶子和胶子在强相互作用（胶子质量为0），即是胶子的发射与吸收，这个运动过程产生的能量，贡献了一部分动质量（约36%）。
- 第二，夸克和胶子自身的运动（如自旋角动量），贡献了一部分动质量（约36%）。
- 第三，夸克和胶子由于夸克禁闭，被困在在狭小的空间内，根据不确定性原理——位置可能性越小，动量可能性就越大——于是这些动量产生的动能，又贡献了剩下的动质量（约23%）。
另外在实验中，还发现同样是由三个夸克组成的质子，其质量约是1232MeV，这比结构相同的一般质子质量938MeV多出了很多，这多出来的质量是从哪里来的呢？
后来发现，夸克之间的强相互作用，具有渐近自由的性质，即越远作用越强，于是这多出来的质量，就是夸克相距较远时，强相互作用增加的能量，减去夸克禁闭（空间变大）减少的能量，之后剩下的能量，也是动质量。
最后，光子的质量，100%都是动质量，其本身没有静止时的质量。
重新审视：微观质量
我们可以看到，W和Z玻色子、夸克与轻子——拥有最根本的“希格斯质量”，其中：夸克参与四种力（强、弱、电、引）的相互作用，轻子参与了三种力（弱、电、引）的相互作用。
然后，粒子的衰变有——α衰变、β衰变、γ（伽马）衰变，其中：
- α衰变——是强力的作用，粒子质量减少。
- β衰变——是弱力的作用，粒子质量减少。
- γ衰变——是电磁力的作用，粒子质量不变，通常在α与β衰变后发生，辐射高频电磁波，即高能光子，显然这些光子的能量，是来自于α与β衰变产生的质量减少。
而夸克只能通过弱力（W玻色子），来进行衰变，即味变。
另外，弱力还会影响希子，是除引力外唯一对中微子有效的相互作用，还是唯一能令宇称不守恒的相互作用——这是一种对称性破缺（质量也是诞生于一种对称性破缺）。
宇称——是一种空间变换性质，可简单理解为“左右对称”或“镜像对称”。
宇称不守恒——是指在弱相互作用中，互为镜像的物质的运动不对称。
宇称守恒——是指在任何情况下，任何粒子的镜象与该粒子除自旋方向外，具有完全相同的性质。
由此可见，夸克和轻子（属于基本粒子）的衰变——产生质量减少， 主要是因为弱力。因为电磁力相关的衰变，没有质量减少，而强力相关的衰变，主要在于强子之间，强子是复合粒子，不是基本粒子，如质子、中子。
日本超级神冈（Super-Kamiokande）切伦科夫辐射探测器实验，提供了质子半衰期的一个下限为6.6×10^33年。
接着，弱电统一理论（ Unified Electroweak Theory）表明——弱力和电磁力，是同一个相互作用的不同表现。其中弱力关联着W和Z玻色子，关联着质量减少，电磁力关联着光子，而光子又没有质量。
要知道，对称性破缺带来了质量，也使得弱力与电磁力分离，那么这个逆过程，就是在弱电统一的相互作用中，W和Z玻色子与光子，共同完成了质量的转化——从有到无。
于是我们看到，希子带来的质量赋予了W和Z玻色子、轻子、夸克，然后轻子和夸克又与W和Z玻色子通过弱力，衰变为无质量的光子。
事实上，除了核衰变，核裂变与核聚变的过程，其实也都是质量转化为能量的过程。这其中：
- 衰变——是自发的进行的。
- 裂变——自发进行的概率很低，在一定条件下，人类可以控制激发。
- 聚变——只有在超高温和高压（如太阳内部）的条件下才能进行，人类难以控制激发。
但只要微观粒子质量减少，就一定会伴随着不同频率的光子产生，而光子无质量，其能量可由E=hv（h是普朗克常数，v是电磁波频率）计算。
至此，我们可以发现，其实是W和Z玻色子“剥夺”（或说占用）了夸克与轻子的质量——这就像是质量按照“某种概率”下的比例，在进行自发转化。
因为在希格斯场中，是W和Z玻色子以耦合概率（即耦合强度）的形式，把本应该赋予给夸克与轻子的质量——“剥夺”，然后通过弱电相互作用（即弱力与电磁力），转化成了光子，从而完成了——从质量到能量的转化路径。
换言之，希格斯场本来和费米子相互作用，使其获得质量，但希格斯场偶然也会和W和Z玻色子相互作用，把本来赋予费米子的质量，转给了W和Z玻色子，接着W和Z玻色子衰变成了光子。
所以，只要有弱力参与，那么粒子的质量，最终就会转化为——光子所代表的能量。
最后，我们知道，是费米子构成了宏观物质的结构，如果费米子中的基本粒子——夸克与轻子，它们的质量消失（转化为光子），那么上层的一切物质结构，就都会一同消失。
再看光子与质量
有质量就无法抵达光速，质量越小就越可以接近光速——如中微子，而没有质量就可以抵达光速——如光子。
现在我们知道，光子与胶子不和希格斯场耦合，所以没有质量，而其它费米子有质量，因为它们与希格斯场耦合。并且，微观粒子有弱力相互作用，就会减少质量，发射无质量的光子。
而关于光子，还有如下的观测事实：
- 首先，电子向更小的不同轨道跃迁，会发射不同频率的光子。
- 其次，原子吸收不同的能量，会发射不同频率的光子。
- 接着，光子不同频率的能量（E = hv），等同于电子轨道差的能量。
- 然后，物质内部的原子，它们不同轨道的电子，时刻都在辐射出光子，这些光子组成了物质独一无二的光谱（Spectrum），这个过程也被称为——热辐射。
- 最后，光能其实是，电磁力传递的光子，激发物质内部原子的电子跃迁后，产生的能量。
另外，粒子都具有对称性，即：每一种粒子都有一种反粒子，而反粒子构成了反物质，与正物质相对。
反粒子——是质量、寿命、自旋与对应粒子相同，但其它所有性质（如电荷）会尽可能的相反，即大小相同符号相反。
然后，正反粒子相遇就发生湮灭，发射出光子，即：质量转化成了能量。
而如果湮灭不完全（质量残留），则还会产生其它粒子——如介子。那么相反，两个高能光子碰撞时，则有可能产生一对新的正反粒子，即：能量也可以转化成质量。
在“电子-正电子”碰撞中产生的光子是虚光子，所以必然会在短时间内“归还”能量，分裂成“电子-正电子”对。
事实上，如果正反物质总是成对的产生与湮灭，就不会有今天的正物质世界，但出于某种未知原因（由前文判断，可能是因为低温），物理学发现，每10亿对正反夸克湮灭，就会有一个正夸克幸存，从而最终构成了如今的正物质世界。
但，光子没有反粒子，或说光子的反粒子还是光子，即：光子是正反物质的平衡点，或说是物质的“最终形态”。
综上可见，光子承载的能量，即是质量转化的能量，而从质能方程中（E=mc^2），也能看出，质量与能量之间的关系纽带，就是光速。
能量——是一个守恒量，可以在不同形式之间转化，由运动划分为势能和动能（以及两者的混合），势能是运动的潜力，动能是运动的度量，也就说势能存储了动能的能量，这两类可以描述所有形式的能量。那么利用能量，就是释放势能中的能量，或说转化势能为动能，也就是降低能量差。
通常可利用的能量，也被称为自由能（如化学能、热能），其代表了将内能转化为对外做功的能力，而内能中不自由的能量是核能（一般难以利用），而增加或减少自由能，几乎不影响物质的质量（但实际仍有极小的影响）。
因此，我们可以把光子看成是——来到运动极限形式的“纯能量”，只要有质量，能量就“不纯”，质量就会拖累（或说抵抗）运动，使其无法抵达极限形式，而把质量释放掉，即转变成运动，那么就可以成为“纯能量”。
最后，那漫天的星光，就是数不尽正在“燃烧”的恒星（如太阳），它们消耗自身的质量，释放亿万光子，照亮了深邃黑暗又无垠的宇宙——这就是当前质量转化为能量的宇宙进程。
可见，“纯能量”的世界，最终就是充满光子的汪洋，或说是“光子海”，或“光子汤”——此时，宇宙没有了时间，也就没有了距离，因为距离依赖时间才能测量，那么没有距离的宇宙，就如同一个质点（所有全同光子可视为一个），这就为一个“新宇宙”的诞生，做好了准备。
整理自：@scottcgi
