質量是人類人為定義的物體基本物質含量的測定標準,是有一個千克質量的標準物體的。人們要想知道什麼物體質量有多少,就必須用相關的物體與標準質量物體進行力學對比,最簡單有效的辦法就是等背槓桿對比法(即天平),其次是比例槓桿對比法(槓桿秤)。彈簧秤是沒法有效測定物體質量的,彈性儀器只能在極有限的地球表面上下近似地測量物體的質量。彈性儀器越精密,在不同的地方測定出來的同一物體的質量差別越明顯,而槓桿法比較出來的質量根本就沒有什麼變化。不用標準質量體進行力學對比法測定出來的質量都與物體的實際質量無關,環境變化的影響也越大,因此,任何非對比性儀器都是不能用於測定任何物體質量的。
明確了質量這個概念的意義和衡量方法後,下面我們來分析一下「引力質量」和「慣性質量」這兩個「質量怪胎」。
引力質量也稱重力質量,是用重力來衡量的物體質量概念。用力來衡量物體質量是必須的,但是對於質量的衡量必須要與標準質量體進行同樣的力學對比才能獲得相關物體的質量。現代的彈簧秤、電子秤能衡量物體質量嗎?方法正確了也能,方法不正確就不能,那就要看是否使用標準質量的砝碼,有砝碼就有對比,沒有砝碼就沒有對比,沒有對比就只是單純的重力,任何物體的重力都會隨著環境位置的改變而發生相應的改變,而同一物體的質量不會隨著環境位置的改變而隨意發生改變。特別是接近星體質心時,任何物體的重力都將趨於「零」而與星體表面上下的重力形成絕對的差別。在星體質心用重力對比法也是很難測定物體質量的。
慣性質量是以相應的力加速一定質量的物體實現的加速度值來衡量的物體質量。即以物體抵抗外力的能力來衡量物體的質量,用抵抗物體重力的力衡量的質量就是前面所說的引力質量。地球表面大約9.8牛頓力就是1千克物體質量,在月球表面大約1.7牛頓力是1千克物體質量,很明顯這是同一物體在不同星體表面上受到的引力發生了改變而非物體的質量發生了改變,就是用水平加速法或離心加速法測定,這種差別都是一樣的,這種加速物體測定質量的方法卻不會在星體內部表面、近距離產生趨於「零」質量的情況,但是在遠離各種星體星系時就會產生趨於「零」質量的情況,這是此前的力學認識沒有認識到的。因此慣性質量同樣是不確定的。
前面我們已經對「引力質量」和「慣性質量」進行了概念定義和測定方法上的分析,已經發現它們都是不穩定的「質量」概念,因此它們都只能算是作用力概念,並非是質量概念。質量守恆是因為基本物質數量守恆,而不是基本物質結合形式和運動狀態的不同的相互作用強度的守恆,因此單純作用力是無法測定任何物體質量的,只有用標準質量體進行對比才能測定相關物體的質量。「引力質量」、「慣性質量」之所以不穩定,是因為同一物體的慣性強度在發生著絕對的變化,並非同一物體的質量在不同的位置會產生什麼變化。在物理學上引入「慣性強度」才可能正確認識自然。「慣性強度」是同一物體在不同環境和不同物體都有的不同的抵抗外力的強度的力學現象,是客觀存在的物理現象。任何客觀存在的物理現象都是不可否認的,我們只能想方設法去正確認識,想方設法進行有效的度量。慣性強度與物體質量的關係也只是在同一物理環境或有限的物理環境關係密切,範圍拓展後就沒有緊密的聯繫了。
慣性強度可以有效地取代「引力質量」和「慣性質量」這兩個力學概念。我們必須堅定地維護「物體的質量是物體所含基本物質的數量」這個質量的原始定義,質量是正確認識自然的基礎概念之一。
有效地在各種環境下測定物體質量的方法就是必須用標準質量體進行作用力對比。這樣就不容易受空間環境或位置的影響了,當然標準質量體應該保證不與外界任何物質物體產生化學反應,標準質量體最佳的形狀是球形。為了方便人類進行太空探索或深入星體地下的探索,最好設計並使用慣性強度測定儀器,簡稱慣性強度儀。慣性強度儀的用處非常廣泛,目前沒有這樣的儀器,我斷定未來的人類必將廣泛使用「慣性強度儀」探索太空和星體內部。