先从一件谁都经历过的小事说起。 操场上停着一辆空自行车，你伸手一推，它就走了，不怎么费劲。 旁边再停一辆装满砖头的三轮车，你铆足了劲推，它才慢吞吞地挪一点，停下来之后你想再让它动，还得接着使劲。 同样是推，为什么一个轻松一个费劲？ 中学物理课本给过你一个词，叫惯性。 惯性大的东西难推，惯性小的东西好推，惯性的大小用质量来衡量。 老师还会补一句：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，这就是惯性。 到这儿，课本的任务基本就算完成了。 可你要是多问一句，事情就卡住了：物体凭什么要保持原来的运动状态？惯性这东西，到底是从哪儿冒出来的？为什么有的东西惯性大，有的东西惯性小？ 这个问题，牛顿当年也没回答上来。 1713年，《自然哲学的数学原理》出第二版，牛顿在书里专门谈到引力是怎么来的，最后留下一句特别有名的话：我不编造假说。 说白了，他只负责把现象描述清楚、用数学算明白，至于背后更深一层的原因，他不瞎猜。 所以你现在卡住的地方，别觉得是自己笨，物理学史上一堆大人物，当年也卡在同一个地方。 不过有一点得先掰扯清楚。 牛顿第一定律在课本里看起来只是在讲现象，其实它还有个特别重要的用处，只是很多人没注意到：它是用来挑参考系的。 先搞懂一件事：第一定律其实是在给力学"挑房子"。 你肯定坐过正在刹车的公交车。 车一减速，地板上那瓶矿泉水没人碰，自己就往前滚。 你坐在座位上，身体也会不由自主地往前倾。 在这辆正在刹车的车里看，瓶子明明不受向前的力，却自己往前跑，牛顿第一定律在这里就不成立了。 反过来，在地面上看，瓶子是因为自己想保持原来的速度，才跟着往前滑的，第一定律成立。 这就分出了两类参考系：第一定律成立的，叫惯性系；第一定律不成立的，叫非惯性系。 牛顿第二定律、第三定律，全都得在惯性系里才能老老实实地用。 所以第一定律不只是一句"物体保持原状"，它更像是整个力学大厦的地基，先帮你把能用后面几条定律的房间挑出来。 但地基归地基，它依然没回答那个最根本的问题：物体为什么非得保持原状？ 先插一句题外话。 为什么课本非要把第一定律单独列出来，不直接融进第二定律里？ 道理就在刚才那辆公交车上：第二定律说F=ma，可你得先确认自己站在惯性系里，这个公式才成立。 换句话说，第一定律是在给第二定律站岗放哨。 把这一点想明白，整个力学的顺序就理顺了。 接下来三百多年，物理学家就顺着这个问题，一层一层往下挖。 每挖一层，确实搞清楚了一些事情，可每搞清楚一层，下面又会冒出一个更深的问题。 咱们不按课本的顺序来，先从你最有体感的那件事讲起：为什么东西有轻有重，推起来难度差这么多。 先别着急问"为什么停不下来"，先想想"为什么推起来有阻力"。 很多人聊惯性，一上来就纠结"不受力的物体为什么会匀速直线运动"。 其实换个角度，从"推东西为什么会遇到阻力"入手，反而更容易摸到门道。 你推一辆车，车不是立刻就跑起来的，它要先抵抗你这一下，然后才慢慢加速。这种抵抗，就是惯性最直观的表现。 惯性到底有多大，物理上用质量来量。 那问题就变成了：质量又是哪儿来的？ 这件事上，最关键的一步是爱因斯坦迈出去的。 1905年9月，爱因斯坦写了一篇论文，标题就很直白，叫《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》。 他给出的答案是：有关。 一个物体以辐射的形式放出能量L，它的质量就会减少L除以c平方。再往一般化说，物体的质量，其实就是它身上所含能量多少的一种量度。 这就是大家耳熟能详的E=mc²。 换成大白话：能量本身也是有惯性的。 你不要把"质量"和"能量"想成两种完全不相干的东西，它们其实是同一枚硬币的两面。 能量攒到一块儿、被束缚在一个很小的范围内，对外表现出来的那股"推不动"的劲儿，就是质量。 打个不太精确但好懂的比方：一屋子人安安静静坐着，对外是一整团；要是里面每个人都在疯狂乱跑，这团东西对外也照样有"体积感"和"重量感"，哪怕跑的人本身没多少分量。质子内部大概就是这么个情况。 举个特别小、但很真实的例子。 把1千克水加热1摄氏度，大概要吸收4186焦耳的热量。拿这个数去除以光速的平方，水的质量会增加大约4.7×10的负14次方千克。 这个数字有多小呢，小到世界上没有哪台秤能称出来，但它是真实存在的。 也就是说，同样一壶水，热水比凉水重那么一丁点，推起来也会多那么一丁点阻力。 只是这一丁点，在日常生活里完全感觉不到罢了。 把这个思路挪到原子核里面去，结果就有点颠覆常识了。 你身体里几乎所有的质量，都来自质子和中子。 质子和中子又是由夸克组成的，夸克被认为是最基本的粒子，它们自己的质量来自希格斯机制。可是算一笔账你就明白了：一个质子的质量大约是939MeV，希格斯机制只贡献了其中大约9MeV，也就是1%左右。 剩下那99%的质量去哪儿了？ 答案是：来自夸克在质子里面的快速运动，以及把这些夸