質量

在日常生活中個「重量」常莊用來表示「質量」，但是在科學丄，昰兩隻詞表示物質弗同個屬性。

在物理丄，質量通常指物質在以下個三隻實驗裏向證明等價個屬性之一：

• 慣性質量

一個物體個慣性質量決定佢受力辰光個加速度（即後者會因前者個改變而改變）。根據牛頓運動第二定律，假設一個質量為${\displaystyle m}$個物體受到一個力${\displaystyle F}$，那其加速度${\displaystyle a}$為：${\displaystyle a={\frac {F}{m}}}$。

• 主動引力質量搭被動引力質量。

一個物體個質量也決定了佢畀引力場影響個程度。假設一個質量為${\displaystyle M_{1}}$個物體距離別個質量為${\displaystyle M_{2}}$個物體個距離為${\displaystyle r}$，第一個物體受到個引力可以通過所示公式計算：${\displaystyle F=G{\frac {M_{1}M_{2}}{r^{2}}}}$，其中，${\displaystyle G}$表示萬有引力常數，其值為6.67×10⁻¹¹ kg⁻¹m³s⁻²。昰個質量通常稱為引力質量。^{[注釋 1]}

從17世紀以來弗斷有得實驗證明，慣性質量搭引力質量是等價個，昰條原理在廣義相對論裏向稱為等效原理。

狹義相對論證明了物質能量E搭其質量m之間個關係（${\displaystyle E=mc^{2}}$）。根據昰個關係，一個由交關粒子構成個集合體，其質量可能大於也可能小於昰些粒子單獨個質量之和。

在地球表面，一個物體個重量${\displaystyle F_{g}}$與其質量${\displaystyle m}$個關係為${\displaystyle F_{g}=mg}$，其中${\displaystyle g}$是地球重力加速度，${\displaystyle g}$受緯度、海拔、地殼密度分布（如地下礦藏）等個影響，其值一般取9.81 m s^-2。一個物體個重量與其所處個環境有關，然而佢個質量卻弗然。譬如，一個質量為50kg個物體在地球表面個重量是491N，同樣個物體在月球表面衹有81N。

質量個單位

在國際單位制（International system of units, SI） 中，質量個單位是千克（kilogram, kg）。1千克 = 1000克（gram, g）。

在國際單位制中，還有一些其他個單位也可以使用：

• 噸（tonne, t）, 1t = 1000kg。
• 電子伏特（electronvolt, eV），電子伏特本來是一個能量單位，但是由於質量與能量個等價，電子伏特也可以作為質量單位。在用作質量單位個辰光，通常寫作eV/c²，也可以簡寫為eV。電子伏特常用在粒子物理學中。
• 原子質量單位（u）, 1原子質量單位定義為碳12原子質量個1/12,大約為1.66×10⁻²⁷kg。^{[注釋 2]}原子質量單位在表達原子搭分子質量個辰光交關方便。

在國際單位制之外，根據上下文，還有交關弗同個質量單位垃拉使用垃壗，比方斯勒格 (slug, sl), 磅（pound, lb），普朗克質量（m_p） 像太陽質量（M_Θ）。

通常，一個物體個重量與其質量成正比，葛咾兩者可以使用同樣個單位。然而，在做精確個測量辰光（由於地球表面弗同地方重力場個細微差別），或者在一些遠離地球表面個地方，譬如外太空或其他星球，質量搭重量個差別變得邪大。

質量有個辰光可以用長度來衡量。微小粒子個重量可以用佢康普頓波長（1 cm⁻¹ ≈ 3.52×10⁻⁴¹ kg）個倒數來表示。巨大個恆星搭黑洞個質量可以用史瓦西半徑（1 cm ≈ 6.73×10²⁴ kg）來表示。

質量概念搭公式個總結

在古典力學裏向，質量對於物體個運動有仔決定性個作用。牛頓第二定律給予著物體所受個合力F，其質量m搭加速度a之間個關係：

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

此外，質量擔物體個動量p、動能K搭速度v聯繫起來：

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

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

在經典力學中，作為物質屬性之一個質量是弗變個，然而在狹義相對論裏向，物體個質量隨著其運動速度個增加而增加。物體個質量m與其靜止質量m₀之間個關係為：

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

其中v是物體個速度，c是真空中個光速。

物體個能量E與其質量m之間個關係為：

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

由於能量與觀察者所處參考系有關，因此定義一個對於所有觀察者儕一樣個質量是邪氣方便個。對於單獨個粒子，昰隻值就是佢個靜止質量；對於一個有界或無界個粒子系統，箇是值就是系統個弗變質量。一個物體個弗變質量m₀搭佢個能量E以及動量個模長ρ之間關係為：

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

其中c是真空中個光速。

與質量有關個現象

上圖展示五個互相關聯個質量個特性以及擔昰些特性聯繫起來個正比例常數。每一個質量個例子，儕畀認為包含全部個五隻特性，然而，由於巨大個比例係數，通常交關難確認脫兩個或者三個以上個屬性。 * 史瓦西半徑（r_s）表示物質彎曲時空個能力。 * 標準引力參數（μ）表示一個物體對其他物體施加牛頓引力個能力。 * 慣性質量（m）表示質量對力個牛頓響應。 * 靜止質量（E₀）表示質量轉換成其他形式能量個能力。 * 康普頓波長（λ）表示質量對局部時空幾何個量子響應。

在物理學中，人們從至少七隻屬性上區分質量個概念，或者說七個可以用質量解釋個物理現象：^[1]

• 對於一些特定種類個樣本，物質個量 可以由電泳或其他精確過程來測定。樣本個精確質量一方面由佢所含個原子或分子個數量搭種類決定，另一方面由佢內部包含個，擔昰些原子或分子結合在一淘個能量決定（昰些能量構成負個「丟失質量」，或者叫做質量赤字）。
• 慣性質量 衡量當物體受力辰光，佢對於改變其運動狀態個抵抗程度。慣性質量可以通過畀物體施加一個力，測量由此導致個加速度而測定。施以同樣大小個力，慣性質量較小個物體會比慣性質量較大個物體獲得更大個加速度。一個質量較大個物體，則話佢有較大個慣性。
• 主動引力質量 是由一個物體個引力通量（引力通量等於引力場在一個封閉表面個面積分）來決定個。測量引力場，可以通過引入一個充分小個「測試物體」（昰個物體應當足夠小，弗影響測量物體個引力場），令其做自由落體運動，並測量其加速度。比如，一個在月球附近做自由落體運動個物體，與在地球表面相比，會感受到較小個引力場，因此加速度也較小。月球表面個引力場較弱是因為月球個主動引力質量較小。
• 被動引力質量 通過測量一個物體與引力場個交互作用而測得。被動引力質量由物體在引力場中個重量除以佢個加速度而得到。處於相同引力場中個兩個物體，加速度是相同個，然而被動引力質量較小個物體比被動引力質量較大個物體受到個力更小（即佢個重量較輕）。
• 根據質能等價個原理，能量也有質量。昰個等價關係畀大量個物理過程所證實，包括正物質、反物質粒子對個產生，核聚變以及光個引力紅移。在正物質、反物質粒子對個產生搭核聚變中，能量搭質量互相轉換^{[注釋 3]}。在光個引力紅移中，純能量個光子表現出具有被動引力質量個行為。
• 時空個曲率 物質個存在導致個相對論性效應。時空曲率非常微弱，邪難測量。因此，直到愛因斯坦在廣義相對論中預言以後，纔畀人們發現。精確個原子鐘顯示，地球表面個辰光流逝個要比太空中個慢。昰種弗同是一種稱為時間膨脹個曲率。其他形式個曲率也由引力探測B衛星（Gravity Probe B）測量過。
• 量子質量 顯示物體個量子頻率搭波數（波長個倒數）個弗同。電子個量子質量，即康普頓波長，可以通過各種形式個光譜學分析測定，佢與里德伯常數、玻爾半徑以及經典電子半徑密切相關。大物體個量子質量可以直接由瓦特平衡測得。

慣性質量、引力質量以及其他各種各樣個質量相關現象在概念上完全弗同。然而，迄今為止所有個實驗表明，昰些量之間存在正比關係，昰種正比性導致一個抽象個質量概念。假使在將來個某些實驗當中發現，某個質量相關現象與其他之間個關係弗是正比，葛末昰個現象將弗會得畀人認為是抽象質量概念個一部分。

注釋

1. 如果需要區別，則用${\displaystyle M}$表示主動引力質量，${\displaystyle m}$表示被動引力質量
2. 因為阿伏伽德羅常數N_A定義為在12克碳12所包含個原子數目，由此得出1 u是1/（10³ N_A） kg.
3. 昰個衹不過通俗個說法，事實丄咾質量搭能量並弗能互相轉換。