尽管地球上的大象与蚂蚁相比重得多，星系与原子之间的大小差异也显得天差地别，然而一些物理学家开始提出一个传统的观点：物质的“长度”和“质量”其实可能并非宇宙中最基本的特性。这些物理学家认为，描述宇宙规律的最基本理论并不依赖于“长度”与“质量”这类概念，甚至在自然法则的最深层次，或许根本就没有这些概念的存在。
标准模型的难题
当科学家们试图根据标准模型进行推算时，他们发现了一个令人困惑的现象。根据现有理论，当希格斯粒子与其他基本粒子相互作用时，希格斯粒子的质量会逐渐增加，并且这种相互作用还会引发其他粒子质量的上升。简单来说，这种量子效应似乎推动所有粒子的质量趋向一致，最终使得它们具有相同的质量。
问题并不仅仅停留在这一点。物理学家还提出，在宇宙中存在一个被称为“普朗克质量”的质量上限，约为质子质量的千亿亿倍（10克）。这个量级的质量相当于一粒尘埃的质量，而一旦粒子的质量超过这个上限，引力会迅速作用，将其压缩成一个。按照标准模型的推理，希格斯粒子的相互作用应当使所有粒子的质量逐步接近这一普朗克质量，但奇怪的是，现实中并没有出现这样的现象。相反，似乎有某种未知的机制在制约着这些粒子，阻止它们向普朗克质量靠拢。
面对这一难题，标准模型显得束手无策，部分科学家因此提出了一个大胆的想法：如果去掉现有方程中的“长度”和“质量”概念，会发生什么样的变化？
打破尺度对称
这个想法的理论基础来源于“尺度对称性”这一原理。尺度对称性指的是，当物体的某些物理量（例如长度、能量等）发生增减时，物体的性质依旧保持不变。虽然在我们的日常生活中，绝大多数物体都不遵循这一原则，但有一个经典的例子却完现了尺度对称性——那就是分形图像。例如，海岸线的形状就是分形的，不管我们如何放大或缩小，它的结构特征始终保持不变。
一些物理学家推测，宇宙的最深层结构可能根本不区分尺度。基于这一假设，科学家们提出了一种理论：描述无质量粒子的基本方程中，粒子仅具备一些最基本的特性，如它是粒子还是反粒子，具有正电还是负电等。这些粒子通过相互作用，类似于多米诺骨牌般引发连锁反应，最终导致尺度对称性的破裂，进而使质量“自发地产生”。
实际上，宇宙中大约99%的质量，正是通过这种效应得以产生的。例如，质子和中子虽然由三个夸克构成，但它们的质量远远大于夸克本身的质量，这主要归因于夸克之间相互作用所产生的束缚能量，这部分能量在质量上相当于夸克质量总和的100倍左右。尽管部分质量是通过与希格斯粒子相互作用形成的，物理学家们认为，这并不是质量产生的根本原因。相反，更为根本的解释应该是尺度对称性的。也就是说，所有粒子的质量——包括希格斯粒子的质量——都应该源自于尺度对称性的自发性破缺。
这一理论靠谱吗？
最近，意大利比萨大学的物理学家们提出了一种“无尺度引力”理论，这一理论试图将所有尺度下的物理定律整合为一个统一的框架，被认为是目前对尺度对称性最为完善的解释。根据这一理论，希格斯粒子的质量和普朗克质量是由不同的机制所决定的，因此希格斯粒子的质量并不会随着时间的推移而增大。更有意思的是，这一理论还能够为宇宙提供解释。按照理论的推测，宇宙大之后，尺度对称性的破缺会导致空间发生指数级膨胀，从而触发现象。
尽管这一理论引人入胜，但它依然面临着一个巨大的难题——它要求存在一些类似“幽灵”粒子的实体。这些粒子要么拥有负能量，要么具备负概率，这与量子力学的基本原则发生冲突。理论的提出者认为，只有当这些幽灵粒子与其他粒子不发生任何相互作用时，这一理论才可能成立。虽然这一缺陷尚未完全得到解决，但他们相信这只是一个技术性难题，未来可以得到修正。
与此其他研究团队也提出了不同版本的尺度对称性理论，虽然这些理论的细节各不相同，但它们都有一个共同点——了一些超出标准模型的粒子。这些新粒子是否真实存在，或许不久后，随着大型强子对撞机的实验进展，科学家们将能够一探究竟。