質量

在日常生活中个“重量”常庄用来表示“质量”，但是在科学丄，昰两只词表示物质弗同个属性。

在物理丄，质量通常指物质在以下个三只实验里向证明等价个属性之一：

• 惯性质量

一个物体个惯性质量决定佢受力辰光个加速度（即后者会因前者个改变而改变）。根据牛顿运动第二定律，假设一个质量为${\displaystyle m}$个物体受到一个力${\displaystyle F}$，那其加速度${\displaystyle a}$为：${\displaystyle a={\frac {F}{m}}}$。

• 主动引力质量搭被动引力质量。

一个物体个质量也决定了佢畀引力场影响个程度。假设一个质量为${\displaystyle M_{1}}$个物体距离别个质量为${\displaystyle M_{2}}$个物体个距离为${\displaystyle r}$，第一个物体受到个引力可以通过所示公式计算：${\displaystyle F=G{\frac {M_{1}M_{2}}{r^{2}}}}$，其中，${\displaystyle G}$表示万有引力常数，其值为6.67×10⁻¹¹ kg⁻¹m³s⁻²。昰个质量通常称为引力质量。^{[注释 1]}

从17世纪以来弗断有得实验证明，惯性质量搭引力质量是等价个，昰条原理在广义相对论里向称为等效原理。

狭义相对论证明了物质能量E搭其质量m之间个关系（${\displaystyle E=mc^{2}}$）。根据昰个关系，一个由交关粒子构成个集合体，其质量可能大于也可能小于昰些粒子单独个质量之和。

在地球表面，一个物体个重量${\displaystyle F_{g}}$与其质量${\displaystyle m}$个关系为${\displaystyle F_{g}=mg}$，其中${\displaystyle g}$是地球重力加速度，${\displaystyle g}$受纬度、海拔、地壳密度分布（如地下矿藏）等个影响，其值一般取9.81 m s^-2。一个物体个重量与其所处个环境有关，然而佢个质量却弗然。譬如，一个质量为50kg个物体在地球表面个重量是491N，同样个物体在月球表面只有81N。

质量个单位

勒垃国际单位制（International system of units, SI）里向，质量个单位是千克（kilogram, kg）。1千克 = 1000克（gram, g）。

勒垃国际单位制中，还有一些其他个单位也可以使用：

• 吨（tonne, t）, 1t = 1000kg。
• 电子伏特（electronvolt, eV），电子伏特本来是一个能量单位，必过因为质量帮能量等价，电子伏特也可以做质量单位。勒垃做质量单位个辰光，通常写作eV/c²，也可以简写eV。电子伏特常用勒粒子物理学当中。
• 原子质量单位（u）, 1原子质量单位定义为碳12原子质量个1/12，约莫1.66×10⁻²⁷kg。^{[注释 2]}原子质量单位勒垃表达原子搭分子质量个辰光交关方便。

除开国际单位制，还有交关弗同个质量单位垃拉使用垃壗，比方讲斯勒格 (slug, sl), 磅（pound, lb），普朗克质量（m_p） 像太阳质量（M_Θ）。

通常，一个物体个重量与其质量成正比，葛咾两者可以使用同样个单位。然而，勒垃做精确个测量辰光（由于地球表面弗同地方重力场个细微差别），或者勒垃一些远离地球表面个地方，譬如外太空或其他星球，质量搭重量个差别变得邪大。

质量有辰光可以用长度来衡量。微小粒子个重量可以用佢康普顿波长（1 cm⁻¹ ≈ 3.52×10⁻⁴¹ kg）个倒数来表示。巨大个恒星搭黑洞个质量可以用史瓦西半径（1 cm ≈ 6.73×10²⁴ kg）来表示。

质量概念搭公式个总结

勒垃经典力学里向，质量对于物体个运动有仔决定性个作用。牛顿第二定律给予著物体所受个合力F，其质量m搭加速度a之间个关系：

${\displaystyle \mathbf {F} =m{\boldsymbol {a}}}$。

此外，质量担物体个动量p、动能K搭速度v联系起来：

${\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} }$，

${\displaystyle K={\frac {1}{2}}mv^{2}}$。

勒垃经典力学中，作为物质属性之一个质量是弗变个，必过勒垃狭义相对论里向，物体个质量随著其运动速度个增加而增加。物体个质量m与其静止质量m₀之间个关系为：

${\displaystyle m={\frac {m_{0}}{\sqrt {1-(v/c)^{2}}}}}$，

其中v是物体个速度，c是真空中个光速。

物体个能量E与其质量m之间个关系为：

${\displaystyle E=mc^{2}\ }$

由于能量与观察者所处参考系有关，因此定义一个对于所有观察者侪一样个质量是邪气方便个。对于单独个粒子，昰只值就是佢个静止质量；对于一个有界或无界个粒子系统，个值就是系统个弗变质量。一个物体个弗变质量m₀搭佢个能量E以及动量个模长ρ之间关系为：

${\displaystyle m_{0}c^{2}={\sqrt {E^{2}-(\rho c)^{2}}}}$，

其中c是真空中个光速。

帮质量有关个现象

上图展示五个互相关联个质量个特性以及担昰些特性联系起来个正比例常数。每一个质量个例子，侪畀认为包含全部个五只特性，然而，由于巨大个比例系数，通常交关难确认脱两个或者三个以上个属性。 * 史瓦西半径（r_s）表示物质弯曲时空个能力。 * 标准引力参数（μ）表示一个物体对其他物体施加牛顿引力个能力。 * 惯性质量（m）表示质量对力个牛顿响应。 * 静止质量（E₀）表示质量转换成其他形式能量个能力。 * 康普顿波长（λ）表示质量对局部时空几何个量子响应。

勒垃物理学中，人们从至少七只属性上区分质量个概念，或者说七个可以用质量解释个物理现象：^[1]

• 对于一些特定种类个样本，物质个量 可以由电泳或其他精确过程来测定。样本个精确质量一方面由佢所含个原子或分子个数量搭种类决定，另一方面由佢内部包含个，担昰些原子或分子结合勒一淘个能量决定（昰些能量构成负个“丢失质量”，或者叫做质量赤字）。
• 惯性质量 衡量当物体受力辰光，佢对于改变其运动状态个抵抗程度。惯性质量可以通过畀物体施加一个力，测量由此导致个加速度而测定。施以同样大小个力，惯性质量较小个物体会比惯性质量较大个物体获得更大个加速度。一个质量较大个物体，则话佢有较大个惯性。
• 主动引力质量 是由一个物体个引力通量（引力通量等于引力场勒垃一个封闭表面个面积分）来决定个。测量引力场，可以通过引入一个充分小个“测试物体”（昰个物体应当足够小，弗影响测量物体个引力场），令其做自由落体运动，并测量其加速度。比如，一个勒垃月球附近做自由落体运动个物体，与勒垃地球表面相比，会感受到较小个引力场，因此加速度也较小。月球表面个引力场较弱是因为月球个主动引力质量较小。
• 被动引力质量 通过测量一个物体与引力场个交互作用而测得。被动引力质量由物体勒垃引力场中个重量除以佢个加速度而得到。处于相同引力场中个两个物体，加速度是相同个，然而被动引力质量较小个物体比被动引力质量较大个物体受到个力更小（即佢个重量较轻）。
• 根据质能等价个原理，能量也有质量。昰个等价关系畀大量个物理过程所证实，包括正物质、反物质粒子对个产生，核聚变以及光个引力红移。勒垃正物质、反物质粒子对个产生搭核聚变中，能量搭质量互相转换^{[注释 3]}。勒垃光个引力红移中，纯能量个光子表现出具有被动引力质量个行为。
• 时空个曲率 物质个存勒垃导致个相对论性效应。时空曲率非常微弱，邪难测量。因此，直到爱因斯坦勒垃广义相对论中预言以后，才畀人们发现。精确个原子钟显示，地球表面个辰光流逝个要比太空中个慢。昰种弗同是一种称为时间膨胀个曲率。其他形式个曲率也由引力探测B卫星（Gravity Probe B）测量过。
• 量子质量 显示物体个量子频率搭波数（波长个倒数）个弗同。电子个量子质量，即康普顿波长，可以通过各种形式个光谱学分析测定，佢与里德伯常数、玻尔半径以及经典电子半径密切相关。大物体个量子质量可以直接由瓦特平衡测得。

惯性质量、引力质量以及其他各种各样个质量相关现象勒垃概念上完全弗同。然而，迄今为止所有个实验表明，昰些量之间存勒垃正比关系，昰种正比性导致一个抽象个质量概念。假使勒垃将来个某些实验当中发现，某个质量相关现象与其他之间个关系弗是正比，葛末昰个现象将弗会得畀人认为是抽象质量概念个一部分。

注释

1. 如果需要区别，则用${\displaystyle M}$表示主动引力质量，${\displaystyle m}$表示被动引力质量
2. 因为阿伏伽德罗常数N_A定义是12克碳12所包含个原子数目，故咾得出1u是1/（10³ N_A） kg.
3. 昰个只不过通俗个说法，事实丄咾质量搭能量并弗能互相转换。