光速为什么受到多普勒效应（光速达到30万公里每秒）

生活常识告诉我们，要想让一个物体运动速度更快（也就是不断加速），必须给这个物体持续施加动力。最直接的例子就是我们平时开的汽车，要想让汽车速度更快，必须加油让汽车发动机转得更快才行。

万事万物看起来都是如此，但唯独一个例外，它就是光！光生下来就以光速30万公里每秒的速度飞行，而且不需要任何加速过程，瞬间达到光速，也不需要任何动力。

光，为何如此特殊？

首先我们需要了解质量的本质：质量到底是什么？

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，静质量不为零的物体永远不会达到光速，而静质量为零的物体（比如说光子）能且只能以光速飞行。那么问题来了：什么是质量？什么是静质量？

牛顿的经典力学告诉我们，质量是衡量物体惯性大小的物理量，物体的质量越大，惯性就越大。

但是这种定义是相当模糊的，也是很抽象的，毕竟“惯性”这个东西也是看不见摸不着的，并没有明确说明质量的本质。

研究质量的本质，我们需要深入到微观世界一探究竟。

万物都是由原子组成的，而原子由原子核和核外电子构成，组成原子核的质子和中子由夸克组合。

如此来看，原子的质量应该等于夸克与电子的质量总和。

但科学家们的研究结果表明并非如此：夸克与电子的质量总和只占了原子质量的不到1%，那么剩下的99%的质量去哪里了？

爱因斯坦的质能方程告诉了我们答案：E = mc ^ 2。通俗来讲，质能方程告诉我们，质量和能量其实是一回事（但更本质的是能量），就像一个事物表现出两个方面一样，能量和质量可以相互转换。

质子和中子都是由三个夸克组成的，这三个夸克之间通过强作用力束缚在一起。我们都知道强作用力非常强，强相互作用提供的强大束缚能紧紧地把三个夸克束缚在一起，这种束缚能其实就是刚才所说的99%的质量，因为根据爱因斯坦质能方程，能量可以表现为质量。

但是还有个问题：夸克和电子组成的1%的质量到底是什么呢？

这里就需要提到著名的希格斯机制，也就是希格斯场和希格斯玻色子。

希格斯机制告诉我们，宇宙充满了希格斯场。微观粒子的速度本应该都是以光速飞行，但正是因为希格斯场的存在，让某些微观粒子发生了减速。因为微观粒子穿过希格斯场的时候，会与希格斯场发生作用，从而发生减速，同时让微观粒子获得质量。

不过某些粒子，比如说光子并不会与希格斯场发生作用，没有质量（静质量），所以只能以光速飞行。

希格斯机制面临的一个必须解决的问题是：如何证明希格斯场的存在？需要找到希格斯玻色子才可以。希格斯玻色子是希格斯场受到扰动产生的。

2012年，科学家终于在大型离子对撞机中找到了希格斯玻色子的存在，也证明了希格斯场的确存在，希格斯本人也因此获得了诺贝尔物理学奖。

通俗地讲，正是因为希格斯场的存在，让本来应该以光速飞行的基本粒子速度变慢，从而获得质量，而希格斯场不会与光子发生作用，不会放慢光子的速度，因此光子会始终保持光速飞行。