物質所具有的一種物理屬性。品質分為慣性品質和引力品質。自然界中的任何物質既有慣性品質又有引力品質。這裏所說的“物質”是自然界中的宏觀物體和電磁場、天體和星系、微觀世界的基本粒子等的總稱。
品質是物理學中的一個基本概念,它的含義和內容隨著科學的發展而不斷清晰和充實。最初,I.牛頓把品質說成是物質的數量,即物質多少的量度。
在牛頓力學中,給定的物體具有一定的慣性質質量(用字母表示),它作為一個與時間和空間位置無關的常數出現在牛頓力學第二定律之中:f=ma(物體加速度的大小a與所受力的大小f成正比,比例系數m就稱為該物體的慣性質量)。慣性質量是物體慣性的量度:對於m越大的物體,就越難改變其運動狀態(速度)。在牛頓力學中,沒有慣性質量等於零的物體存在。
在狹義相對論中,慣性質量又細分為靜質量、動質量、相對論質量(總質量)。
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狹義相對論的質能關系(E=mc2)把慣性質量與物質的另一個物理屬性(能量)在數量上聯系起來:具有一定慣性質量的物質必定具有相應數量的能量。相應於靜質量、動質量、相對論質量(總質量)有靜能量、動能、總能量;動能等於總能量減去靜能量,它在低速近似下就是牛頓力學中物體的動能m0v2/2。
在粒子物理學的理論中,有裸質量和物理質量之分。基本粒子是場的元激發;基本粒子周圍其他量子場與基本粒子的相互作用會影響它的質量。不計這些相互作用時,自由粒子(孤立粒子)的質量稱為裸質量;把這些相互作用的影響包含在內的質量稱為基本粒子的物理質量,也就是在基本粒子實驗中測得的質量。
引力質量是引力相互作用的源,分為主動引力質量和被動引力質量。
主動引力質量是引力場的源;引力場的強度與主動引力質量成正比;如果引力質量較小、運動速度較低,相應的引力場為弱引力場。一個靜止質點產生的弱引力場的場強近似為牛頓萬有引力定律給出的場強:
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被動引力質量是使物質得以感受外來引力場的作用的物理量,它在外部弱引力場中所受的牛頓引力為:
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實驗至今沒有發現這兩種引力質量的差別;所以,對於任何給定的物質,其主動引力質量等於被動引力質量。因此,一般不區分它們。
弱等效原理(伽利略等效原理)是說,物質的慣性質量與它的引力質量相等;各種不同類型的實驗檢驗都沒有發現這個原理的破壞。因此,當說到物質的質量時,或是指它的慣性質量,或是指它的引力質量,這將視場合不同而異。
A.愛因斯坦以等效原理為基礎而建立起來的廣義相對論的場方程在線性近似下可以寫成麥克斯韋方程組的形式,其中物質的靜質量是電型引力場(牛頓引力場)的源,物質的動質量(相應於動能)是磁型引力場的源。引力波(引力子)的靜質量也是零,其運動速度是真空光速。
質量的單位是克(g)或千克(kg)。