一個在地球上100公斤重的胖墩,在其它天體上的重量是多少?在月球上你的體重會變成17公斤,因為月球的重力約為地球的1/6。在冥王星表面,你的體重會進一步縮小到7公斤不到,因為冥王星的重力加速度更小。
在這裡,我們先要分清楚一個物體的質量和重量。質量是物質的物理屬性,不會因為其所在的位置不同而改變,你在火星上的質量和你在地球上的質量是相同的。
而重量則不同,重量不僅與質量有關,還與其所在位置的重力加速度相關,甚至就在地球的不同維度上,其重力加速度也有細微的差別。這會導致一個質量固定的物體,在赤道上稱出來的重量與在南極稱出來的重量有所差別。
一般來說重量=質量×重力加速度(G=mg)。而將物體的重量G除以地球的重力加速度g,就是我們今天所討論的體重,這個體重就是我們人類文明所能看到的直觀數值。
這裡,我們所說的就是一個在地球上體重為100公斤的人,在其它天體所受到的引力大小與地球重力加速度的比值。當然,這裡要排除一些極端的情況,我們的討論建立在一個理想狀態下。
我們知道,在其星球上的物體,其受到的重力大小基本上是等於它所受到的萬有引力大小的,那麼就有mg=GMm/r^2,那麼重力加速度就為g=GM/r^2。在經過轉化計算後,我們就能知道一個100公斤的人在不同的天體上的體重。
地球表面的平均重力加速度約為9.8m/s^2,那麼這個人在地球上的體重就大約是100公斤。
太陽表面的平均重力加速度比地球大得多,有274m/s^2,是地球的27.96倍,所以這個人在太陽上的體重就是2796公斤。
水星重力加速度比較小,只有3.7m/s^2,那麼這個人在水星表面的體重就只有37.76公斤。
金星的重力加速度與地球很接近,約為8.87m/s^2,他在金星表面的體重就是90.5公斤。
火星與水星從名字看上去是水火不容,但是它們的重力加速度與卻很接近,火星的重力加速度為3.71m/s^2,這個人在火星上的體重就是37.85公斤。
木星的質量巨大,比其它七大行星的質量和還要大,因此其重力加速度也很大,有24.79m/s^2,那麼這個人在木星上的體重就是253公斤。
土星的重力加速度與地球接近,只大一點點,約為10.44m/s^2,這個人在土星的體重為106.5公斤。
天王星的重力加速度與金星的重力加速度基本上是相等的,也為8.87m/s^2,他在天王星表面的體重也為90.5公斤。
海王星是距離最遠的行星,其重力加速度約為11.15m/s^2,他在海王星表面的重量約為113.8千克。
那這是不是意味著,長得胖的人換個星球就不用減肥了呢?這明顯是想多了,前面我們說了,質量是固定的,是不會隨著空間位置的改變而改變的,太空人在完全失重的太空中體重是0,但是他們的質量是沒有變化的。
質量是物體所具有的一種物理屬性,是物質的量的量度。現代物理學認為,物質之所以具有質量,是因為組成物質的粒子受到了希格斯場的作用,而希格斯場是由希格斯玻色子(上帝粒子)產生的,質量是微觀粒子在希格斯場作用下的宏觀體現。如果不受希格斯場作用,就沒有質量,就會以光速運動,比如光子。