請問質量到底是什麼？怎麼定義的？

Question

如題：質量到底是什麼？國中的時候，老師跟我說質量的定義是：所含物質多寡的量稱為質量。現在到了高中，老師跟我說質量的定義是：物體抗改變運動狀態的物理量，質量愈大，愈難改變物體運動的狀態，質量較小，較易改變他的運動狀態。請問到底質量要怎麼定義才對呢？可以麻煩最好將質量的定義史(從古希臘開始到牛頓時期)說明清楚並且比較一下，感激不盡。

Answer 1

物體內含多少物質，可以用物體的質量來表示
而質量數是不會變的，這也是跟重量不同的地方
例如在地殼表面一個人的 重量是60公斤 質量也是60公斤
假設到了玉山頂因為引力減少的關係
因此重量可能變為59.99999
但是質量卻還是60
而到了太空因為引力沒了 所以重量變成了0
但是質量卻還是60 因為它的定義就是物體內含的多少物質
因此是不會變的 也就是說 只要有密度 佔有體積 就一定會有質量
愛因斯坦在狹義相對論中曾說過
"物體運動的速率越快,你看到的它的質量就會變大!"
它必須滿足一個關係式:m=m0/√(1-v2/c2),
m0是物體的靜止質量,m是運動質量,c是光速.
這是因為質量就是能量的緣故!
能量轉變成它的慣性質量,因此
任何具有質量的物體均無法超越光速
當初牛頓給質量所下的定義是"物質的量"
但是在相對論中,愛因斯坦給了質量一個新的定義,
"質量就是能量,只是表現的形式不同罷了!"
一位投手投球時, 他甩手指最高速若是 160km/h. 那他有辦法投出大於 160km/h 的球嗎?
很顯然, 不管是什麼球, 管他是大球還是小球..等等, 反正他投出去的東西, 最高最高速就是 160km/h, 不可能再高了. 力場 (相對論中的光速, 就是在指電引力場的速度)
物體被力場推時, 物體是不可能超過力場的速度. 當物體趨近於力場的速度時, 就不會再有加速度了! 這表示不管你用多大的力場, 此時的加速度都是趨近 0
因為 F=ma , 所以 m=F/a. a 趨近於 0, 慣性質量 m 當然趨近於無限大
重力質量, 分析起來比較複離, 因為需要用運動場源去推導; 如同電荷運動會多了磁場 (其實磁場就是電場.) 一樣. 同樣的, 運動質荷發出的重力場會變大.
反正運動物體的 "重力質量" 與 "慣性質量" 都會變大; 簡言之, 就是 "質量" 變大

2007-01-04 19:49:20 補充：
第一定律是慣性定律，簡單的說就是「除非有外在的力量加進去，要不然保持靜止的物體，會永遠保持靜止；沿一直線作相同速度運動的物體，也會一直持續不停的跑下去」。

就好像一顆球，你不去碰它，沒有風去吹它，它永遠不會動；但是你把它往前丟出去，如果沒有任何摩擦力、阻力，球也會一直往前跑，跑到天涯海角。

2007-01-04 19:49:58 補充：
第二定律簡單的說是「當物體受到外來的力量時，它會沿著這個力量的方向，加快速度運動，力量越大速度就越快」。

譬如：那顆球，如果你一直持續的推它，持續的把力量加給它，它是不是會越跑越快呢！

第二定律ㄉ公式:
重量×加速度＝動量

8000公斤的遊覽車×時速100公里＝800000個動量

動量、動能＝重量×加速度

至於牛頓第三定律是在說明：每一個施加於物體的力量，都會同時產生一個大小相等而且方向相反的反作用力。這定律也叫做「作用與反作用定律」

Answer 2

個人認為 "3191275" 的回答比較好

Answer 3

質量是指物體中所包含的物質的量。以牛頓第二定律所表現出的質量稱為慣性質量，以萬有引力定律所表現出的質量稱為引力質量。這兩種質量實際上在可測精度內相等，但目前尚無理論把兩者統一起來。
根據狹義相對論，對於運動狀態不發生變化的物體而言，質量是一個常量，不因物體的形狀、狀態、溫度、位置等外界情況地改變而改變。同時，對於低速宏觀物體而言，速度的少量改變對質量幾乎不發生影響，但對於高速（接近光速）宏觀物體而言，速度的少量改變對質量則有較大影響。
在日常生活中，我們普遍認為「有質量」的物體，即宏觀物體，實際上是靜止質量非零的物體。但要指出的是，這裡的「靜止」是指物體的相對靜止，而不包括物體內部的情況。在微觀世界，有很多靜止質量為零的存在，如光子，即只有運動時才有質量，換句話說，這個世界上不存在靜止的光子（實際上，低於光速也是不可能的），而其質量就等於宏觀上測定的能量。
質量的國際標準基準單位是千克。其他國際單位是克、噸、毫克、微克等。
根據相對論，一個帶質量的物體無法以超過光速的速度行進。因此當一物體對一觀察者而言逐漸接近光速時，觀察者會得到如下結論：物體的動能逐漸像無限大增加。一些特定的實驗(但非全面性的)也會顯示出物體增加的慣性，源於相對論性質量的增加。洛侖茲γ因子決定了觀察到的質量增加：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/4/9/3/4933769724bc2bfd6263b384919e0825.png

當速度v為零時，γ簡化為1，而相對論性質量縮減到靜質量，一如下面式子所描述。
當v向光速c增加時，右式分母趨近於零，因此γ趨近於無限大。相對論性質量M則可寫為：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/3/5/d/35d93f4702aca0bb85ef9d910e5b11e1.png

或


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/2/1/e/21e4542d4cb92d5d899718b5a14c318b.png

其中m是靜質量。
使用相對論性質量主要的好處是來自非相對論性力學(牛頓力學)的式子：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/9/5/0/950ae4f3e3cdf3ce533c3fe824fecd6f.png

與


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/9/f/5/9f565e84ffa87d6cc6d7250e98074f4f.png

仍維持形式，並在相對論中只要將M取代掉m就可繼續有效。第一條方程式是牛頓第二定律，第二條僅僅是動量的定義。
然而注意到：許多關係式，例如牛頓第二定律以
圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/1/b/4/1b40dff432be7e95bcd84429486bfedd.png
的正確相對論形式實際上是：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/9/2/4/924446811a329cdbd6a44a7c8e9dc9d9.png



圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/c/1/1/c11b3375eeb068cdbef9006ab8dd68e9.png



圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/e/0/d/e0d4c77840ab2f774d45c8efdf176dab.png

(此假設了速度是沿著x方向。)因此，相對論性質量概念的使用是有侷限的。
這方法的另一個不利因素在於γ和速度相依，不同慣性參考系下的觀察者會測到不同的值，而使情況變得複雜。一個更嚴重的缺陷是γ在v = c時沒有定義；換句話說，這些方程式對光子不適用。

[編輯] 動能
若M是相對論性質量而m是靜質量，以及E是總能量，則我們得到：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/b/7/a/b7aa96f89444702cc2293beaead79b05.png

相應的泰勒展開式為：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/0/8/e/08e1356471d01c50c8e78ec84c094f82.png

第一項(mc2)是靜能量。剩下的部份
圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/5/d/0/5d0c874e5247b08bcf2c11c1d11f7c43.png
。
所以在低速條件下，式子變成為「E = mc + mv」，E是相對論性能量而非牛頓能量，因為牛頓能量僅僅只有動能。
質量