引力質量和慣性質量為何相等,它們是同一事物嗎?

2020-11-25 艾伯史密斯

從本質上說,慣性質量和引力質量有區別,在廣義相對論中,愛因斯坦把「慣性質量=引力質量」作為等效原理,建立了廣義相對論。

如果我們不加深思,可能會理所當然地認為「慣性質量」和「引力質量」是一樣的,如果我們更深入地了解這兩個物理量,就會發現這當中暗藏著更深刻的機制。

慣性質量描述的是物體慣性大小的量,體現在物體加速或者減速時對外力的抵抗能力;而引力質量,描述的是物體產生引力場的能力,或者與其他引力場相互作用的能力。

我們稍作思考,就會發現慣性質量和引力質量,完全是兩個物理概念,出現在兩個物理學定律當中(牛二定律和萬有引力定律),兩者之間除了單位一樣外,並無其他聯繫。

但是現在我們知道,引力質量和慣性質量在人類接觸的實驗範圍內,是嚴格成正比關係的,而且正比係數是「1」,相關實驗的精度已經達到了10^-12數量級。

在十九世紀,奧地利物理學家馬赫,就嚴厲地批判了牛頓的絕對運動觀念,馬赫認為事物的一切運動、加速度都是相對的,認為絕對空間並不存在,提出物體表現出來的慣性,是宇宙中其他所有物體作用的結果,這一觀念被愛因斯坦稱之為「馬赫原理」。

馬赫原理深刻地影響了愛因斯坦,並被利用在了愛因斯坦的廣義相對論中,提出了廣義相對論的等效原理「慣性質量和引力質量相等」,等效原理是廣義相對論的兩個基本假設之一(另外一個是廣義相對性原理)。

所以,廣義相對論本質上,也沒有解釋慣性質量和引力質量相等的根本原因,但是從廣義相對論的推論來看,慣性質量和引力質量肯定有著更深刻的聯繫。

在相對論中,質量和能量是統一的,而能量才是根本屬性,質量只是能量的一種表現;物體加速需要能量,那麼質量必然會增加,而且加速後的物體,所在參考系的空間尺度會發生變化(相對論尺縮效應),在引力場中,引力質量也會導致空間的彎曲。

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  • 引力質量和慣性質量為何相等,原因是引力是慣性的源泉!
    引力質量和慣性質量為何相等,原因是引力是慣性的源泉!有幾個網友留言,想讓更簡單的解釋一下:引力是慣性的源泉 這句話。所以就試著來解釋一下,希望可以解答你們的疑惑。引力是物質與物質在引力場中的作用。引力場也是這種作用的結果。而這樣的結果就如同一種空間性質。正是由於這種空間性質,才使得物質具有慣性。
  • 慣性質量和引力質量是同一種東西嗎?為什麼相等?
    質量只有一個,所謂慣性質量和引力質量其實同一個東西,當然就相等啦。讓我們來一起了解一下,這兩個質量都是怎麼來的,又是怎麼變成了統一的。一、慣性質量和引力質量是怎麼來的說起這個話題,還要回到牛頓發表了他那本著名的《自然哲學的數學原理》一書。這本書裡發表了牛頓三大定律。其中牛二(慣性定律)和牛三(萬有引力定律)定律分別給出自己的公式,即:F=ma、F=GMm/r^2。
  • 慣性質量與引力質量
    我們可以依據萬有引力定律完成質量m的操作型定義:讓單位質量的質點(比如千克原器)和某個固定質量的質點M,在固定距離R的情況下相互吸引,測量它們之間的相互作用引力;再把單位質量的質點換為任意質點,再讓這個質點和那個固定質量的質點M,依然在固定距離R的情況下相互吸引,測量它們之間相互作用的引力;設相互作用的引力與待測質點的質量成正比,則可以完成對任意質點質量的測量。
  • 慣性質量和引力質量為何不同?如果兩者不相等會怎麼樣?
    當我第一次聽說慣性質量和引力質量,是兩個不同的物理量時非常驚訝,但是稍微一深究,就會發現兩者確實存在本質的區別。1、慣性質量:描物體慣性大小的量,也可以理解為物體產生慣性大小的能力;2、引力質量:描述物體產生萬有引力大小的量,也可以理解為物體產生引力大小的能力;兩者一對比,本質就是慣性力和引力的對比
  • 引力質量、慣性質量與慣性強度
    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」。
  • 引力質量與慣性質量
    牛頓將質量定義為物體慣性大小的量度,這裡的慣性質量在實踐(試驗)中應是指物體做平動時的慣性,在地球上可以認為是物體沿地球水平線運動時的慣性質量。從人類的發展歷史看,我們用秤稱量出的物體質量為引力質量,如果套用牛二定律,由物體自由落體時所受到的重力和產生的重力加速度求出引力質量,引力質量就具有方向性——垂直地表,指向地心,與物體平動時的慣性質量互相垂直。
  • 你真的了解質量麼?引力質量VS慣性質量
    就是說我認為這兩個物理量是一樣的,大小完全相等,如果是矢量方向也得一樣才能約去。我們把左右兩邊的質量m約去了,就是說我認為物體左邊的慣性質量m跟右邊的引力質量m是完全一樣的。真的是一樣的嗎?有何憑據?誰給你的勇氣?梁靜茹也不敢吧。
  • 越是基礎的越是神秘的,引力質量與慣性質量之中蘊含的璇璣
    在自由落體實驗中,自由落下的球,不管大小和物質成分,都是同時落地。根據牛頓第二定律,我們有其中兩個質量分別為引力質量和慣性質量,由於自由落體實驗過程中物體的下落加速度等於重力加速度。在經典物理中,我們並沒有區分引力質量和慣性質量,而是自然而然地認為它們是同一個質量,從而有a=g。使自由落體實驗得到解釋。
  • 等效原理:引力質量等價慣性質量,慣性怎麼來的,叫「慣性」恰當嗎
    物體間能產生引力現象的質量就叫「引力質量」。「質量」這個概念剛開始時最簡單籠統的定義是「物質的多少」,並且引力公式中兩個引力質量必須都在同一時空背景中,這樣空間距離才能參與計算。對於牛頓來說,「物體間有引力存在」這不是問題,問題是「引力多大,如何計算,以及物體間為什麼會有引力存在」。所以在實驗觀察中,用於描述「力的作用產生加速度」和慣性現象,這種情形時的物體質量稱為「慣性質量」,而產生引力現象時的物體質量稱為「引力質量」。對處於三維空間背景中的同一個有質物體來說,引力質量和慣性質量,是同一個物體在同一空間中存在狀態的兩種表現形式。
  • 質量究竟是什麼?為什麼還有「引力質量」和「慣性質量」之分?
    引力質量和慣性質量引力質量和慣性質量的關鍵區別在於,引力質量是在引力下測量的,而慣性質量是在任何力下測量的。質量是一種物質的特性,也是它對加速度的抵抗力。有兩種質量,即引力質量和慣性質量,它們反映出了作用在物體上的不同力的類型。什麼是引力質量? 引力質量是物體由於引力而產生的質量。我們可以通過物體所受引力的強度來確定它。在這裡,物體應該處於引力場中,所受的引力用「g」來表示。通常,我們是用天平來測量它的質量的。
  • 物體是因為有質量所以有慣性,還是因為有慣性所以有質量?
    隨後,牛頓發現萬有引力定律,這個定律表明質量是物體之間吸引力大小的度量,即質量越大,它們之間的引力越大。為了區別於慣性量度,人們把這個質量稱為「引力質量」,而把慣性量度的質量稱為「慣性質量」。牛頓並沒有把兩種質量聯繫起來,他把它們看成是相互獨立的物理現象。
  • No.141 在高考範圍內,如何理解慣性質量&引力質量的區別與聯繫?
    今天咱們主要著眼於高中物理階段的質量,也就是牛頓定律中涉及到的慣性和萬有引力定律中涉及到的引力屬性。 今天錄製視頻,重點介紹慣性質量和引力質量在概念上的區別和聯繫,並列舉三個與其相關的實驗,更深層次的理解該內容。同時,在高考命題中,槓精老師覺得自由落體和單擺也可以通過編制試題,靈活考察 。
  • 兩個氫原子的質量是絕對相等的嗎?如何理解?
    嚴格地說,核子數與核外電子數相同的氫原子的靜止質量是相等的!我們比較兩個氫原子的質量,核子數與核外電子數當然要在相同的情況下比較才有意義,對於這樣的兩個原子,其靜止質量是相等的。其中的關鍵詞是「靜止質量」,相對論指出,物質運動後具有相對論質量,質量和能量是同一事物的兩面;於是,在不同狀態下的同一個原子,其相對論質量也是不同的。原子在絕對零度時,在相對靜止的參考系中的質量,既是原子的靜止質量;這時候原子結構一樣的氫原子,其質量都是一樣的,即全同粒子具有不可分辨性。
  • 質量和重量之間是什麼關係?
    我們熟悉的「質量」和「力」等概念,也是那時候確立下來的。所以,最早給「質量」下明確定義的人是牛頓,就寫在了《自然哲學的數學原理》的開頭。他是這麼描述的:物質的量是同一物質的密度和大小聯合起來的一種度量。聽起來很抽象有沒有?
  • 讓人頭痛的「質量」和「重量」
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  • 愛因斯坦沒有解釋出慣性的本質,但他深化了我們對慣性的認識!
    該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。】 它的公式是:F=(G×M1×M2)/R。我們可以從中看出萬有引力只於物體質量和物體間的距離有關。大家應該已經看出來了,質量對於慣性和引力是根本的。所以在這裡又要引出慣性質量和引力質量。
  • 物體是因為有質量所以有慣性,還是因為有慣性所以有質量的?
    其實質量和慣性是物質同一個屬性的不同叫法而已,就像隔壁王小明還有一個小名叫二狗子,不論是喊王小明還是喊二狗子都是同一個人。一起來看一下科學家們的思路,同一個屬性是怎麼從慣性過渡到質量的。後來他們從樹上下來,變成了能直立行走的人,會發現另外一個現象,草原上正在吃草的羚羊,遇到了突然衝出來的獵豹,它們會快速逃跑,從起動到跑到最大速度需要一個時間,速度是一點點快起來的。也就是說,羚羊本身有保持靜止狀態的趨勢。
  • 為什麼物體會產生質量?
    質量的定義:慣性質量和引力質量物理學中對於質量的定義超過7種,最常被用到的是慣性質量和引力質量。慣性質量可以通過牛頓第二運動定律(F=ma)得到,物體的慣性質量決定了它的慣性大小,決定著它的加速度被改變的難易程度。通過測量物體所受到的力和對應的加速度,可以算出物體的慣性質量。
  • 客觀來說,慣性成因至今是個謎題
    該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。】 它的公式是:F=(G×M1×M2)/R²。我們可以從中看出萬有引力只與物體質量和物體間的距離有關。而慣性,引力也是普遍適用的。現在我們知道慣性質量和引力質量相等是一條嚴格的定律。原來牛頓力學中無法說明的慣性質量與引力質量相等不再是游離於物理學之外的一個普遍事實,而是成為廣義相對論的基石。愛因斯坦找到了這塊基石,並由此發展了廣義相對論,這是愛因斯坦獨具慧眼、超群絕倫的偉大貢獻。
  • 質量和重量一樣嗎?他們怎麼轉換?
    在我們的白話裡,「質量」和「重量」是經常無縫互換的術語,但從技術上講,它們絕不是雙胞胎。在科學術語中,「重量」和「質量」代表著清晰又嚴格的定義。那麼…他們有什麼區別呢?「質量」定義為物體所含質量的多少,但「重量」表示單純在重力影響下一個有質量物理施加在另一個物體上的力,質量不受重量影響,重量是重力本身的體現。