우리는 종종 체중에 주의를 기울이며, 특히 체중 변화에 대해 매우 걱정하는 뷰티 애호가를 위해 주의를 기울입니다. 몸무게가 얼마인지 아세요? 일상 생활에서 우리는 일반적으로 체중을 측정하기 위해 고양이를 사용하는데, 예를 들어 체중이 100 고양이인 경우 여기서 "고양이"는 실제로 질량 단위입니다. 그러나 이 측정은 엄격하지 않은데, 왜냐하면 우리는 실제로 우리의 진정한 특성이 아니라 지구가 우리에게 가하는 중력을 측정하고 있기 때문입니다. 지구의 중력은 위치에 따라 조금씩 변하기 때문에 다른 위치에서 체중을 측정하면 다른 결과를 얻을 수 있지만, 그렇다고 해서 질량이 실제로 변한다는 의미는 아니라 힘이 다르다는 의미입니다.

물리학에서 질량은 물체가 가지고 있는 질량을 말하며, 이는 어떤 상황에서도 동일하게 유지됩니다. 또한 질량은 관성 질량으로 정의할 수도 있으며, 이는 물체의 관성 크기를 측정하는 물리량입니다. 그러나 품질에 대한 이러한 정의는 종종 모호하고 추상적으로 보이며 명확한 답이 없습니다. 아인슈타인의 상대성 이론이 등장하기 전까지는 질량의 본질에 대해 더 깊이 이해하지 못했습니다. 아인슈타인은 질량-에너지 방정식을 통해 질량과 에너지는 서로 바꿔 쓸 수 있으며, 이 둘은 동전의 양면과 같다는 것을 밝혔습니다.

그렇다면, 질량 에너지는 무엇일까요? 말하자면 대중 과학의 관점에서 말이죠. 그러나 더 깊이 파고들면 이 질문에는 더 깊은 수수께끼가 있습니다. 품질이 무엇인지 진정으로 이해하려면 먼저 품질이 생성되는 방식을 이해해야 합니다. 우주의 모든 것이 기본 입자로 구성되어 있다는 점을 감안할 때, 거시적 물체의 질량은 그것을 구성하는 미시적 입자의 질량의 합과 같아야 합니다. 예를 들어, 인간은 원자로 구성되어 있고, 원자는 핵과 전자로 구성되고, 원자는 다시 양성자와 중성자로 구성되며, 이는 쿼크로 구성됩니다. 양성자는 두 개의 상위 쿼크와 하나의 하위 쿼크로 구성되는 반면 중성자는 그 반대입니다. 글루온을 통한 쿼크 사이의 강한 상호 작용은 접착제의 효과와 유사하게 단단히 결합되어 있습니다.

흥미롭게도, 양성자나 중성자의 질량은 그것을 구성하는 쿼크의 총 질량과 같아야 하지만, 과학자들은 이 셋의 총 질량이 양성자 질량의 99%에 불과하다는 것을 발견했다. 그것은 마치 큰 돌을 세 개의 작은 돌로 나누는 것과 같으며, 총 질량은 같아야 하지만 실제로는 세 개의 작은 돌의 합이 큰 돌의 0%에 불과합니다. 그렇다면 질량의 나머지 0%는 어디로 갈까요?

그 답은 쿼크 사이의 강한 상호작용에 의해 형성된 "결합 에너지"에 있다. 이 강력한 에너지는 쿼크에만 국한되지 않고 핵자 사이에도 유사한 "결합 에너지"가 있으며, 이 에너지는 핵융합 중에 방출되는 거대한 에너지와 같은 핵 에너지의 원천이며, 이는 본질적으로 핵자 사이의 "결합 에너지"입니다. 아인슈타인의 질량-에너지 방정식에 따르면 에너지는 질량으로 표현될 수 있습니다. 다른 말로 하면, 우리 질량의 99%는 강한 상호작용에 의해 야기된 에너지로 인해 실제로 생산된다.

그렇다면 질량의 나머지 1%는 어디에서 오는 것일까요? 이것은 힉스 필드 및 힉스 입자와 관련이 있습니다. 힉스장은 우주의 배경장이며 우주 전역에서 발견됩니다. 전자와 쿼크와 같은 기본 입자는 힉스 입자와 상호 작용하여 질량을 얻습니다. 입자와 힉스 입자의 상호 작용은 감속을 일으키고 그 과정에서 질량을 얻습니다. 따라서 힉스 입자는 "신의 입자"라고 불립니다.

예를 들어, 여러분이 거리를 달리고 있다고 상상해 보세요. 평범한 사람이라면 방해받지 않고 달릴 수 있지만, 슈퍼스타라면 팬들에 둘러싸여 방해가 되고 궁극적으로 "품질"을 "향상"시킬 것입니다. 마찬가지로, 광자 및 글루온과 같은 입자는 힉스장과 상호 작용하지 않으므로 항상 빛의 속도로 움직입니다.

또 다른 주제가 있습니다: 전자와 광자와 같은 기본 입자는 정확히 무엇으로 구성되어 있습니까? 현재 과학계에서는 이를 나눌 수 없는 기본 입자로 간주하며 실제로는 "에너지 패킷"으로 간주될 수 있습니다. 양자장 이론에서 우주는 모든 종류의 자기장으로 채워져 있으며, 이 장이 교란될 때 기저 상태에서 여기 상태로 바뀌어 입자가 형성됩니다. 예를 들어, 전자기장이 바닥 상태에서 방해를 받으면 광자가 생성되어 전자기파를 전달합니다. 전체적으로 볼 때, 우주의 본질은 에너지이며, 질은 에너지의 한 가지 표현일 뿐이다.