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质量的本质
被称为质量的器械是什么？对那个明显简单的问题的思虑，使两位科学家获得一个激进的理论，能够说明惯性的性质，并摈弃引力，同时，仅仅是可能，导致别致的太空船推动方法。
对那个同样的问题，你可能答复：质量确实是让一个满载的购物车难于移动的器械——它的惯性。或者也许是让一袋糖或钢琴之类有重量的器械。不管若何，质量的来源是天然界藏得最深的隐秘。
一些粒子物理学家声称一种叫希格斯波色子的假设粒子使亚原子粒子如电子具有质量。客岁（2000年）的晚些时刻，在日内瓦邻近的欧洲粒子物理中间发明希格斯子存在的线索。那么，希格斯子能够说明重量和惯性？谜底可能是否定的。
等一下。当那些物理学家提出的机制不克不及说明须要说明的器械时，又若何能声称发清晰明了质量来源？然而，就像比尔克林顿所说的，这一切依附于你所付与质量的含义。
当那些粒子物理学家谈到质量时，他们不是在惯性和重量的意义上思虑。物质是一种能量集中的情势。它能够转化为其他能量情势，同时其他能量情势能够改变为物质——一种包含在爱因斯坦有名的等式E= mc2.中的等价。因此在那个意义上，亚原子粒子的质量是构造它须要的能量数量的一种度量。希格斯子能够说明这种情形，至少部分地说明（见“质量错觉”）
“但希格斯机制不克不及说明什么缘故质量，或它的能量等价，会阻碍活动或对引力产生反响，”位于帕拉阿图的加利福尼亚物理与天体物理研究所的伯纳德 海希（Bernard Haisch）评判。他信任惯性和引力，不是日常熟悉的效应，当你举起一袋土豆或推动购物车时，你感触感染的力可能是古老电磁力的出现。
力是熟悉的，但它的来源却不是。因为从海希的不雅点看，它们来自于量子真空。我们所说的真空，依照量子理论，是力场的海洋。所有这些场中，最好的明白得是电磁场，它一向阻碍着我们——我们的身材经由过程电磁力保持在一路，同时刻也是电磁场的振荡。
电磁场赓续地从真空中迸出，这反应了海森堡的不确信性道理，即进行能量测量连续的时刻越短，获得的成果就越不精确。是以，因此一段时刻真空中的平均电磁场能量为0，但在专门短的时刻标准上却有专门大年夜的涨落。真空不是空无一物，它更像一个电磁波随机涨落起伏的海洋。我们看不到或感到不到他们是因为他们弗成思议地快速显现并消掉，仅仅就在一刹时。那些飞逝的幻影被称为虚光子。
但有时刻，虚拟的会变为真实的。史梯芬·霍金发明黑洞强大年夜的引力如斯强烈地扭曲量子海洋，以至当一个虚光子显现时，它能够突变为自由光子并逃逸到空间中，成为真实和可见的通俗光子。爱因斯坦广义相对论的基来源差不多理认为引力和加快度弗成区分。是以，假如引力能够从真空中开释光子，加快度什么缘故不克不及做同样的事。1970年代中期，在泰恩（Tyne）纽凯斯特大年夜学的保罗·戴维斯（Paul Davies）和Vancouver哥伦比亚大年夜学的比尔·尤鲁（Bill Unruh）意识到在量子真空中加快的不雅察者将会洗澡在电磁辐射中。量子真空将变为真实的和可探测的器械。
1991年2月，当加利福尼亚州立大年夜学的埃尔方索·鲁达（Alfonso Rueda）在帕拉阿图洛克希德·马丁太阳天文学实验室作戴维斯-尤鲁效应的申报时，那个思路打动了海希（Haisch）。假如加快物体能够看到来自前方的辐射，海希想到，这些辐射可能产生阻力。“我是一个天文学家，”他说。“是以我对辐射，比如太阳光——能够在物体上，如彗星粒子，产生压力的工作专门清晰。”
鲁达说他要做一些运算。几个月后，他在半夜给海希的机械留下一条消息。当翌日海希重放时听到鲁达快乐地说：“我想我能够推导出牛顿第二定律。”
依照鲁达的运算，因为物体的加欢乐动而从量子真空中迸发的光子将会被物体中的电荷反弹归去，成果确实是一种和加快度成正比的阻力，就像在牛顿第二定律中定义惯性质量是感化在物体上的力和加快度的比值。1994年2月，鲁达和海希，以及他们在德克萨斯奥斯丁高等研究所的同时哈罗德·普斯夫（Puthoff），一路揭橥了他们初始研究工作（Physical Review A, vol 49, p 678）。
这种电磁拖曳专门像惯性。但运算和已知亚原子粒子的惯性相符吗？什么缘故夸克比电子重，尽管他们的电荷比电子少？还有什么缘故μ介子和τ介子比电子重，尽管他们在其他方面雷同？也许是因为他们跳着不合的跳舞。
在鲁达的推导中，他采取了一种古老的思路，这是由量子力学的前驱路易斯-维克多-德-布洛伊和埃尔文-薛定谔提出的。当低能量的光子被电子反弹时，他们被散射，就像电子是一个有限尺寸的电荷球一样。但在专门高能量的互相感化中，电子的表示实际上就像是一个点。是以德-布洛伊和薛定谔假设电子实际上是一个点电荷，并一向地在必定空间内跳动。这能够说明两种行动：在高能时，互相感化是快速的，电子看起来被冻结在一个地位；在低能时，互相感化是慢的，电子有时刻进行跳动，表示出模糊的电子云状况。
海希和鲁达信任德布洛伊和薛定谔的设法主意是精确的。电子的跳动可能是量子真空中的虚光子引起的，就像尘埃的布朗活动是空气分子轰击的成果。“真空随机的撞击弄乱了电子”海希说。
这一点是重要的，因为海希和鲁达困惑他们的惯性产活力制产生在共振频率处。与电子跳动频率雷同量子真空光子最有可能弹射粒子，是以他们操纵着惯性。
他们推断μ介子和τ介子可能是电子的某种激发态，对应着更高的共振频率。这意味着质量越大年夜，会反弹频率越高的真空光子。夸克也许以电子不合的方法共振。“假如我们明白是什么引起共振我们也许能够说明不合夸克的静止质量和电子的静止质量之间的比值，”海奇说。这种激发的缘故可能以来于弦理论，它把粒子作为微小的振动弦对待，但这仅是一种推断。
假如惯性质量是一种电磁效应，什么缘故中子表示出质量，尽管它不克不及感触感染到电磁力？这专门轻易说明。电磁场不是真空中独一存在的场。还有其他两种力场：弱核力和强核力。这两种像电磁场一样都对证量有供献。
中子仅能够感触感染到弱力，这能够说明它较小的质量。夸克能够感触感染强核力，这也阻碍他们的质量。强力的真空涨落也可能操纵着夸克和胶子的质量。因为这些力场对证量的供献比电磁感化难于处理，现在还没有人测验测验。

真空的包装
关于惯性说得许多了。但将你保持在地板上的力又若何呢？真空能说明引力质量吗？将引力和真空相接洽的思惟由俄国物理学家安德鲁-萨哈洛夫在1968年提出，比来被普斯夫成长。海希和鲁达的比来的目标是将那个思惟和他们在惯性方面的工作相联。
这专门大年夜程度上仍旧是推断，但他们认为能够将引力说明为一种电磁力效应。在一堆物质中震动的电荷阻碍真空中虚粒子电荷。这种极化真空会对其他物质块中的电荷产生感化力。以这种扭曲方法两块物质互相吸引。“这也能够说明什么缘故引力如斯微小，”海希说。“质量并不直截了当拉扯其他质量，它只经由过程真空序言。”
爱因斯坦的广义相对论差不多以物质引起时空曲折的情势，优美地说清晰明了引力，这种“几何”描述和量子真空的图像是一致的。海希指出空间的曲折只能经由过程光线路径的曲折揣摸。当光线射入和射出时，极化真空将曲折光的路径，就像一片玻璃一样。“空间的曲折可能等价于真空折射率的变更，”海希推测。“在这种方法下，广义相对论的所稀有学都保持不变，因为时空就看起来曲折了。”所有广义相对论的奇异预言，如黑洞和引力波，将表示这种极化真空。
假如他们的设法主意是对的，海希和鲁达将有一个量子引力理论——人们经久查找的将爱因斯坦的广义相对论和量子力学的结合。它最终让物理学家明白得大年夜爆炸的最初刹时和位于黑洞核心的塌缩奇点。
剩下的是静止质量，一种和能量等价的质量。依照海希的说法，说明静止质量全然不须要希格斯场。粒子的固有能量可能确实是它跳动活动的成果，由真空虚粒子的撞击引起。“一个无质量粒子，可能从中猎取能量，因而获得我们认为是静止质量的器械。”他说。假如这是事实，质量的三个方面是量子真空感化的不合方面。“它（质量）是一个简洁的包装。”
也许不存在惯性和引力质量的说明。它们也许和静止质量慎密相连。这是专门多粒子物理学家信任的。“一些人认为海希和鲁达走向了精确的轨道，别的的人认为他们在追赶一只野鹅，”加拿大年夜滑铁卢大年夜学的天体物理学家保罗-文森说。
但假如引力和惯性质量从真空中出现，也许我们能够操纵他们。也许能够撤消质量，制造出无惯性的驱动，能够将一艘太空船在瞬间间加快到接近光速。要做到这些，我们必须将真空涨落从一个物质地点的区域中清除——在真空中吹一个泡。海希不明白这是否可行。“天然不厌恶真空，”他说，“然而，它可能厌恶真空中的真空。”