接下来我们说说质量,对于质量,在物理学中,人们从至少七个属性上区分质量的概念,或者说七个可以用质量解释的物理现象。
【物质的量】
质量的经典定义是,所含物质的量的多少,但各位请与化学中物理量“物质的量”区分开来。并表述时,完整阐述而不要单单解释为“物质的量”。
一个事物的的精确质量一方面由它所含的原子或分子的数量和种类决定,另一方面由它内部包含的,原子或分子的质量所决定。一个物体的质量,就是构成这一物体的粒子质量的集合。可以由电泳或其他精确过程来测定。
这个就是我们最早接触到的质量定义,但是现在看看,其将问题微分,将质量最终落到了粒子的质量上,这并没有解决根本的问题。
物质的量将质量定义为所包含的粒子质量的集合
这里的质量作为所含粒子质量的度量系数
【惯性质量】
质量另一个定义是,它是衡量惯性的物理量
当衡量物体受力时,它对于改变其运动状态的抵抗程度。表示质量对力的牛顿响应。
根据牛顿第二定律,

。
施以同样大小的力,惯性质量较小的物体会比惯性质量较大的物体获得更大的加速度。一个质量较大的物体,则说它有较大的惯性。惯性质量可以通过给物体施加一个力,测量由此导致的加速度而测定。
惯性质量将质量定义为对于改变运动状态的抵抗程度
这里的质量作为惯性的度量系数。
【主动引力质量】
是由一个物体的引力通量来决定的。引力通量等于引力场在一个封闭表面的面积分。
主动引力质量是质量的一个属性,一个物体在它周围的空间产生引力场,即所谓主动引力,与后文的被动引力质量相对应,理解为产生引力的能力。
测量引力场,可以通过引入一个充分小的“测试物体”就如同“试探电荷”,令其做自由落体运动,并测量其加速度。比如,一个在月球附近做自由落体运动的物体,与在地球表面相比,会感受到较小的引力场,因此加速度也较小。月球表面的引力场较弱是因为月球的主动引力质量较小。
主动引力质量定义为物质产生引力场的能力
这里质量作为产生引力场强度的度量系数
【被动引力质量】
被动引力质量是质量的一个属性,一个物体会对它周围的空间产生引力场响应,即所谓被动引力,与前文的主动引力质量相对应,理解为被引力吸引的能力。
被动引力质量由物体在引力场中的重量除以它的加速度而得到。
通过测量一个物体与引力场的交互作用而测得处于相同引力场中的两个物体,加速度是相同的,被动引力质量较小的物体比被动引力质量较大的物体受到的力更小(即它的重量较轻)。
被动引力质量定义为物质受到引力后响应的能力
这里质量作为响应程度的度量系数
【质能等效】
根据质能等价的原理,能量与质量产生的效果相同。质量是对物体内所含能量的度量方式。
这个等价关系被大量的物理过程所证实,包括正物质、反物质粒子对的产生,核聚变以及光的引力红移。在正物质、反物质粒子对的产生和核聚变中,能量和质量互相转换。在光的引力红移中,光子表现出具有被动引力质量的行为。
质量定义为一种度量物体内所含能量的方式
质量定义为质能转化为其他形式能量的能力。
这里质量与能量等效。
这里质量定义为质能转化为其他形式能力的度量系数
【时空曲率】
物质的存在导致的相对论性效应。即,所谓质量的存在影响时空分布。时空曲率非常微弱,很难测量。因此,直到爱因斯坦在广义相对论中预言以后,才被人们发现。精确的原子钟显示,地球表面的时间流逝的要比太空中的慢。这种不同是一种被称为时间膨胀的曲率。其他形式的曲率也由引力探测B卫星测量过。
时空曲率定义为物质弯曲时空的能力
这里质量作为弯曲时空能量的度量系数
【量子质量】
显示物体的量子频率和波数的不同。电子的量子质量,即康普顿波长,可以通过各种形式的光谱学分析测定,它与里德伯常数、玻尔半径以及经典电子半径密切相关。大物体的量子质量可以直接由瓦特平衡测得。
量子质量定义为物质量子力学下的粒子不确定性与对应物质波的波动性的对比
这里质量作为物质波动性与粒子性的表现情况的比例