尽管地球上的大象比蚂蚁重得多，星系看起来比原子大得多，但一些物理学家开始怀疑物质的长度和质量的差异仅仅是一种幻觉。他们认为描述宇宙的最基本理论不包含“长度”和“质量”的概念。自然界没有长度和质量。

标准型号的问题

今天的物理学家普遍认为基本粒子的质量来自希格斯粒子。希格斯粒子是由英国物理学家彼得·希格斯和他的同事在50多年前提出的。人们认为其他基本粒子，如电子、传递弱相互作用的粒子、夸克等。，可以通过它们与希格斯粒子的相互作用赋予质量。希格斯粒子是由希格斯场的振荡产生的。2012年，这个粒子最终在日内瓦的大型强子对撞机上被发现。

然而，物理学家发现，根据标准模型，当希格斯粒子与其他粒子相互作用时，它自身的质量很容易变得越来越大，这反过来又使其他粒子的质量变大。一般来说，这种量子效应试图使所有粒子相等，最终它们会有相同的质量。

麻烦还不止这些。物理学家还推测，宇宙中有一个所谓的“普朗克质量”，大约是质子质量的1000亿倍——10-5克，相当于一个尘埃粒子的质量。这是粒子质量的最大极限(如果它更大，重力会把粒子变成黑洞)。希格斯粒子和其他粒子之间的相互作用将使所有粒子逐渐接近普朗克质量。

但事实上，这种事情根本没有发生。相反，在自然界中似乎有一个未知的原因阻止轻质标准模型粒子变成普朗克质量的粒子。

标准模型无力处理这个问题，所以一些科学家认为，如果描述已知粒子及其相互作用的方程的长度和质量以某种方式被删除，会发生什么。

尺度对称性的破坏

这种疯狂的想法是基于比例对称的原则。比例对称是指物体的一些物理量，如长度和能量，在增加或减少后保持不变。在我们的日常生活中，大多数事物都没有观察到尺度的对称性，但是有一个著名的顺应例子，那就是分形图像。例如，海岸线是分形的，如何放大和缩小它具有相同的性质。

一些物理学家认为，自然界的底层并不区分尺度。根据尺度对称性，物理学家已经建立了一个描述一组无质量粒子的基本方程。每个粒子只有少数几个特征，即它是粒子还是反粒子，它是带正电荷还是带负电荷，等等。因为这些粒子相互吸引和排斥，它们会自发地产生多米诺骨牌效应，规模的对称性将被破坏，规模将变得有意义，质量将“增长”。

事实上，宇宙中99%的质量都是由这种效应产生的。我们知道质子和中子是由三个夸克组成的，把它们结合在一起的能量形成了一个大的束缚质量，相当于每个夸克质量总和的100倍。然而，根据之前所说的，一些质量是由与希格斯粒子的相互作用产生的。物理学家认为这不是根本原因。这应该用一个更基本的原因来解释，那就是尺度对称性的破坏。换句话说，物理学家认为包括希格斯粒子在内的所有粒子的质量应该是由尺度对称性的自发破坏引起的。

这样的理论可靠吗？

最近，意大利比萨大学的物理学家创造了一个“无标度引力”理论。这个理论将所有尺度的物理定律编织成一幅图画。这个理论可能是目前关于尺度对称性最完美的理论。这里，希格斯粒子的质量和普朗克质量是由不同的机制产生的，所以希格斯粒子的质量不能增加。此外，有趣的是，无标度引力也可以解释宇宙为什么会爆炸。根据这一理论，在大爆炸之后，尺度对称性的破坏将导致空之间的指数膨胀，然后导致通货膨胀。

然而，这个理论有一个致命的缺陷:它需要一些幽灵粒子实体的存在。这个幽灵要么有负能量，要么有负概率，这与量子力学相冲突。这些物理学家认为，只有当这些幽灵对其他粒子没有影响时，这个理论才是可行的。虽然缺陷没有被完全修复，但他们认为这并不难。

与此同时，其他研究小组也提出了其他不同的尺度对称性理论。那么这样的理论可靠吗？幸运的是，这样的理论预测了一些超出标准模型的新粒子，而且大型强子对撞机可能不久就能探测到它们的存在。