物理學中，質量究竟是什麼？

01-05

我們平時的提到的質量其實是『重力』或者『引力』而已。那麼，質量究竟是什麼？

謝邀。

你（而不是我們）平時提到的質量是重力的原因是我們生活在近似勻重力加速度的環境中。相信初中老師就給你做過概念辨析了，不要扯上別人。

低速物理中的慣性質量：在相同力的作用下與加速度成反比的一個廣延量。

牛頓引力中的引力質量：產生萬有引力的荷。（廣義相對論中使時空彎曲的是能動張量而不是質量）

高速物理中的慣性質量：4動量的洛倫茲不變數，龐加萊群的Casmir運算元。

量子場的極點質量（對應在殼粒子的慣性質量）：譜函數的極點。

其時有兩種風馬牛不相關的質量，1.慣性質量，或說改變其運動狀態的困難程度，一定力作用下產生加速度的困難程度。2.萬有引力質量，一物體參與萬有引力的能力。邏輯上兩者本不必有什麼聯繫，可現實中兩者總是同比例的，拿一坨糞土測重力加速度，和一塊黃金是一樣的。說明它們兩種質量是等比例，跟材料貴賤無關。小塊的物體是這樣的比例，大塊的天體是否也這樣呢？設想構成天體的材料兩種質量比例並不統一，那麼其慣性質心，和引力質心可能就不重合，這樣的天體在軌道上運行，離心力表現在慣性質心，引力表現在引力質心，就會產生力矩，其自轉行為會有明顯的表現。

放眼望去，宇宙間兩種質量都是相同的比例，這預示兩種質量是同一個問題，這就是所謂等效應原理，是廣義相對論的基礎。相對論說引力場使時空彎曲了，使時間軸往速度軸上傾斜，在引力場中經歷時間，就如在速度軸上移動----做加速度是一樣的，所以感受到引力的大小，就如物體加速運動一樣，正比於慣性質量。到此就只有一種質量----慣性質量了。

質量是自由質點拉格朗日函數的速度二次項係數的二倍。這是我目前見過的最好答案。

質量和引力和重力都不是一個概念。

質量可以看作是物體基礎的屬性之一，比如黑洞無毛定理就提到黑洞只有三個基礎性質: 質量，電荷和角動量。在廣義相對論中，質量還可以看做是物體彎曲時空能力大小的量化體現。

引力是有質量的物體對周圍有質量物體產生的吸引力，其大小可以通過牛頓引力公式得到。在廣義相對論中引力是由質量彎曲時空產生的。

而重力則是物體在某地受到天體引力的大小。很多時候重力不只需要考慮引力大小，還要考慮物體的運動狀態。比如在軌道上繞地球運轉的空間站，其中的宇航員會受到來自地球的引力。但引力提供了宇航員圍繞地球運轉的向心力，所以宇航員處於無重力狀態。地球表面的重力不只是物體受到的引力，還要考慮物體隨地球自轉的向心力的大小和方向，重力只是引力除去向心力的分力。

質量的概念首先來自於牛頓力學。質量在牛頓力學中被認為是常數，表示物體含物質的多少，是物體不容易被加速的程度，反映了物體的一種慣性屬性。

至於質量的本質和來源，坦白來說，目前我們還不知道。

質量即相空間中的不動點。

引力質量和慣性質量相同。就是電磁作用的加速度和引力作用加速度性質相同。傳統引力測量要麼是加速度測量，要麼天平（電磁作用測量），要麼就是彈簧秤（電磁作用測量），總之就兩大類，一個是利用引力本身測量不同物體在引力作用下的比例關係，一個就是利用電磁作用間接測量比例關係，前面的就是說不同的物體在不同引力場作用下有一個固定的加速度比。後面的就只說明了電磁場和引力場有相同的加速度效應，並且引力場和電磁場可以互相抵消，就是賦予電荷質量的過程。這個質量其實就是慣性質量，和引力質量不可分，為啥不可分？不過就是賦予了電荷在引力場中的加速度的比例么，哪來什麼引力質量啊

這是個好問題！

最近也在思考這個問題，看了好多回答，感覺還是沒有說清楚！

故強答博思！

質量可以理解為運動向量，是指某一運動系統內其物質同向運動的數量！

故而，引力質量可以理解為引力運動向量，慣性質量可以理解為慣性運動向量！

太空環境物體質量趨於最小，是因其同向運動的數量無限接近零！

一個初中物理老師來講下吧，根據初中物理的定義，質量就是物質的量，描述物質多少的參數。生活中描述物質多少有很多例子，一個人，兩個蘋果，三隻雞，一打酒，但這些單位都很不嚴謹科學而且不能國際通用，還有些東西數不出來有多少的個數，比如一杯水有多少水分子，那麼就重新建立一種新的科學的全世界統一的計量單位，就是kg，注意一點kg和前面提到的一個，一隻，一打，一對等等計量單位沒有任何的換算關係，我這樣給學生講基本沒問題都能理解的，這樣就樹立起了真正的科學的世界觀

物理學中的質量：物體含有物質的多少叫質量。

質量不隨物體形狀、狀態、空間位置的改變而改變，是物質的基本屬性，通常用m表示。在國際單位制中質量的單位是千克，即kg。
不得不提及，在物理學中質量分為慣性質量和引力質量。

慣性質量表示的是物體慣性的大小，而引力質量表示收引力的大小。事實上，通過無數精確的實驗表明，這兩個質量是相等的，也就是說，他只是同一個物理量的不同方面。

相對論提出能量與質量是等價的，可以通過E＝mc^2，換算。

此外，相對論還提出，質量與速度有關，公式：m=m0/（開方（1-v^2/c^2））。

在化學反應中，質量守衡。

在物理反應（核反應）中，質量（能量）守衡。

2.工程術語中：質量是產品或服務的總體特徵和特性，基於此能力來滿足明確或隱含的需要。
3.地理學中的質量：為適合應用，對數據所要求的或可以辨別的特徵和特性的總和。
4.質量 quality
一組固有特性(3.5.1)滿足要求(3.1.2)的程度
注1：術語「質量」可使用形容詞如差、好或優秀來修飾。
注2：「固有的」（其反義是「賦予的」）就是指在某事或某物中本來就有的，尤其是那種永久的特性。

3.ISO質量體系中。質量：一組固有特性滿足明示的、通常隱含的或必須履行的需求或期望的程度。

或是這樣解釋物理質量概念的定義

物理是研究物質運動變化原理的一門學科，在物質的運動變化規律中，力學系統是判定物質運動變化最基本的系統，它的合理性與否，直接決定這個系統是否有可操作的性質以及這個系統應用的範圍。

在力學系統中，最基本的結構關係是由牛頓三定律所決定的。牛頓第一運動定律定義了慣性，它是物體所存在的固有屬性。對於物體這種屬性在物質運動變化過程中所反映出的量，我們通常採用質量來描述，即：質量是量度物體包含物質多少的物理量①。

現在的物理所發展的領域已經遠遠超出牛頓力學的範圍，同樣的，物體在運動學中表現出來的屬性也已經遠遠不是簡單的牛頓三定律可以合理解決的問題。本文主要討論質量定義在物理研究的擴展過程中的合理性問題。

質量的定義途徑

1、經典的定義

採用牛頓第一運動定律所賦予的物體慣性是物體本身固有的屬性，其實質在於給所有的物質建立一種定量的標準。我們知道一千克棉花和一千克鐵在體積和質料上是完全不同的。根據運動學或者引力場中所反映出的量的屬性給與定量。在運動學中通過牛頓第二運動定律的途徑提供了定量的依據，我們通常把它叫做慣性質量。而在引力場中通過引力場對物體所施加的作用力同物體的質量成正比的途徑提供了定量的依據，我們通常把它叫做引力質量。兩種途徑都是採用物體所受到的作用力同質量成正比。

2、兩種途徑所定義質量的內涵

從兩種定義途徑所定義的質量的形式來看，質量的定義定義了物體本身固有的慣性所反映的量同作用力的關係。然而，在物理上同時還定義了另一種含義，即物體的質與量之間的數量關係，這個關係也來自於質與量的哲學觀念。也就是物體包含物質多少。作為物理單位的質量這種意義更重一些，當然，在人們日常生活中的應用過程中，也是這種物理上的定義。人們所購買的東西也是所指的這種質、量的數量關係。

3、質量的定義在物理中應用所引起的分歧

在19世紀以前，物理學中對物體本身固有的慣性所反映的量同作用力的關係、質量是量度物體包含物質多少兩種含義是不用區分的，兩種含義都是等效的。但在19世紀相對論誕生後就打破這兩種含義等效。物體包含物質多少就變成具有非常爭議的概念了。

這種爭議的分歧來自於質量的哲學觀念。

物體本身固有的慣性所反映的量同作用力的關係，只要具有這樣特徵的關係，那麼質量的含義就可以看作不變的，依據這種定義，相對論系統無疑是滿足這樣的條件的。

質量觀念的這種相同來自於力學系統的單純的數量形式的相同。

物體包含物質多少，質與量之間的關係無疑不能滿足相對論系統。在物體的高速狀態和物體的低速狀態，物體的質是不同的。接近光速狀態的一個電子，其質量等於數倍的低速狀態電子的質量。而它們都是一個電子。而在經典（牛頓）力學中，這樣的質量定義永遠不會出現，也不具有任何的可類比性。不論是鐵原子中的一個電子還是棉花中的一個電子，它們都具有相同的質量。

質量觀念的這種不同來自於力學系統的數量關係中質的不同。

質量定義面臨的困難

對質量進行定義的形式是力學的形式，滿足單純的數與量的形式則不能滿足質與量之間的關係，不僅僅是相對論。為了迴避光速極限而建立的相對論系統，雖然可以很好的解決經典的牛頓力學對物質運動模式的普適性，但是，卻無法迴避力學基本定義系統中的質與量之間的矛盾。物理最基本概念的定義和力學的形式則會進入到兩難的局面。要麼維護力學的形式，變異物理基本概念的內涵，要麼維護物理基本概念的內涵，改變力學的關係。

從方法論上來看，解決牛頓力學在光速極限問題上所採用的方法，相對論無疑是非常保守的。除了保持牛頓運動定律在物理上的絕對權威性之外，似乎還不能找出其它的理由。物理學的發展歷史已經認可了牛頓力學的定量模式，在牛頓力學和電磁理論光速的矛盾上，顯然20世紀的物理學家沒有這個勇氣改變物質與運動之間的關係，甚至通過改變標準的參照定量系統來滿足牛頓第二運動定律。可見，在傳統的物理觀念中，物質的運動與變化之間的關係，是多麼的根深蒂固！也包括相對論。

我們不能說哪一種定義的標準是真理，而只能採用哪一種定義的標準對於描述物質的運動變化更為合理！從方法論上我們不能找到真理的標準，對所有物質運動變化的描述，只在於哪一種描述更為合理，更符合作為物質運動變化的描述系統。方法上的選擇不僅需要物理的邏輯，還需要方法上的選擇。

給一個單位質量的物體，施加一個單位的作用力，這個單位質量的物體獲得一個單位的加速度。這個牛頓第二運動定律所制定的物質的運動與變化之間的默認規範，和物質存在屬性的本身以及標準的定量系統，那一個更為重要呢？我想這是交給21世紀人們進行選擇的一個科學方法問題。我們需要面對這個難題！

質量的定義方法

質量是力的對象的主體，跳出牛頓力學所定義的質量的範圍，這是物理髮展到微觀世界的現階段所需要考慮的問題，不僅僅是相對論為了滿足牛頓力學的適用性所可以涵蓋的，還可能包括很多未知的現象，或者我們曾給與的表象的解釋。比如原子核反應中的質量虧損採用質能守恆來解釋。

對於物質世界，物體總是以特定的質的形式而存在，我們所建立的質量的概念就是為了給物體的存在給於定量。物體含有質的量的多少應該是物體質的存在屬性，而不是物體的受力過程中所反映出來的屬性。即牛頓第一運動定律所反映出來的慣性屬性必須滿足牛頓第二運動定律所表達的適用於所有運動的力學形式。當然，在牛頓力學對物體運動變化的描述上，仍然要遵守牛頓第二運動定律的規則，這是由歷史的學科所決定。也是建立在宏觀物體運動基礎上的經驗來決定。

質量不但是物體存在形式的，質的量的單位；也是物體存在的，量的質的形式。消除掉質與量之間的形式，那麼就只剩下數與量之間的形式。對於物理的基礎定義系統，則造成這種漏洞和缺陷。

我認為，保留質量物質屬性的物理定義模式對於物理而言是非常重要的，質量作為物質運動變化的客體是物理描述形式所描述的對象，對物質的運動變化描述所採用的手段和方法則應該歸入到工具的行列。物質的存在屬性是第一性的，是我們需要首先確定的屬性，也是作為物理系統基本概念最基本的。對於物質存在屬性狀態描述的兩種量——時間和空間，它們依賴於物質存在屬性的定義。

質量及相關關聯量的定義

脫離開物體質量的力學屬性，那麼如何對質量進行定義呢？

採用物體運動變化的力學屬性來定義質量，不能反映物體存在的質的量的屬性。那麼，只能從物體的存在上來定義物體的質量了。作為對物體含有物質多少的單位質量，應選用物體存在的一個微小單元物體來作為一個標準的質量單位。這種質量的定義模式和原子領域原子量的單位有點相類似的。但不同的是原子量是一種關於原子質量的相對量。我個人認為採用電子作為微小的質量單元是比較方便的。用這個標準的微小單元的質量去度量其它的基本粒子乃至常規的質量單位。

這樣定義的結果和傳統的對質量的定義模式存在著本質的不同，這種不同在於它是採用電子的存在屬性來定義的，它不依賴於力學屬性。它只表示一個電子的物質所具有的質量為一個電子質量單元。用這個電子質量單元去組建標準的質量單位。

描述物體狀態的另一個量則是空間，傳統對空間長度標準單位的定義，一個是1875年的米原器，另一個則是1960年後採用原子輻射波長的原子米，現在是1983年「米使光在真空中，在1/299792458秒的時間間隔內運行距離的長度」②。這是我們所採用的米制定義。傳統的米制單位制中存在這樣的缺陷，米原器受制於米原器的材料的結構力學屬性，要定義溫度等環境力學因素。採用原子米制單位以及光在真空中運行的長度，無法建立一種絕對的長度單位，都是一種相對的長度單位。和參照系的關係會使問題複雜化。

我建議的長度單位採用電子的直徑作為一個標準的長度單元。用這個長度單元去組建標準的長度單位。這是建立在電子存在屬性上的長度單位制定方法。

它具有這樣的優越性：由於電子對外作用的各向同性，因此，在任何一個慣性參照系中，電子的力學結構可以作為一個標準的球體。它不依賴於參照系統的所導致的力學屬性。③

當然採用別的基本粒子作為存在屬性長度的定量單元也是可以的。

從最微觀的角度給質量進行定義，在目前實際的可操作性並不是很大。電子質量測定的精確性這一點在目前也是不能做到的。但它可以提供一種理論的意義。

定義存在質量的意義

採用物體的存在來定義物體的質量，是將物體質量的質與量的存在屬性關係同牛頓第一運動定律中定義的物體的慣性的力學屬性及牛頓第二運動定律定義的質量的力學關係區別開來。這樣可以使物體的質量脫離質量的力學定義屬性。

截止到目前，我們對物質的運動所採用的描述範式都是採用質量的力學屬性，其特徵是物質質量依賴於力學的屬性，反映在物體的運動狀態變化上，嚴格遵守牛頓第二運動定律的規範。不妨將這段對物質屬性定性的時期叫做物質質量屬性的力學時期。

物理的描述系統從開始由牛頓建立這種牛頓力學範式，20世紀初被愛因斯坦的相對論進行了進一步的引申和發展。我想，把物質質量觀念的力學屬性時期叫做牛頓-愛因斯坦對物質屬性定性的時期也是合適的。質量作為對物體所含物質多少的度量，是採用物質質量的力學屬性，還是採用物質質量的存在屬性，在物理科學所選擇的物質屬性定性方法上出現分歧。同樣也會導致在描述模式上的分歧。

樓上說了蠻多，就不狗尾續貂了。說個沒有的

質量是物質的一種存在形式，另一種形式是能量。平時見到的實物都是質量形式存在的物質，場一類的是能量形式存在的物質（場也是物質這個應該是高中物理的內容）。

兩種形式可以藉由愛因斯坦著名的質能方程相互轉化。

兩個角度理解質量：

首先感謝愛因斯坦，質量即能量。

另外，質量早年間又稱為慣量，表達的是物體具有阻礙運動變化的能力，且在形式上有E=P^2/2m。類似的，轉動慣量有E=M^2/2I

m是質量，I為轉動慣量，均表述阻礙運動狀態改變的物理量。

質量僅僅是能量存在的一種形式而已~

《朗道物理學理論力學卷》里引入質量的方式自然，可以給題主一個解惑的角度。

質量是存在的一種物理表現，質量是感覺一種實在。質量的本質是能量，它是能量的一種表現形式。質量確切定義是：質量是空間時間在運動上積累。

只是一種描述事物的定義。

慣性的量度。由於慣性質量與引力質量之比為1，所以你永遠無法知道你處在一個運動參考系中還是一個引力場。

所含物質的多少

屬性是用來描述物體是如何與環境作用的概念。

你為什麼會覺得「我們」平時提到的質量會是一種力呢……