
关于物理与数学,包括现今在抖音等平台大热的峰等,有人认为这些学科需要天赋。天赋的问题我们暂且不议,但从教师到学生之间似乎存在一个误区:认为学习这些就是为了做题和应对考试。这反映了的传统思维,首先是词义理解的不确定性,其次是不愿接受抽象概念。在此,我想从定义出发,普及一下相关知识。
首先来谈谈质量这个概念。英文中称为mass,通常的定义是物质的数量。而实际上,质量由体积和密度的乘积来定义。在物理学中,关于牛顿三大定律,国内教材往往聚焦于第二定律的公式,但对第一定律的重要性却描述得较为简略。实际上,我们需要区分重量和质量这两个概念。更重要的是,质量分为惯性质量和引力质量,这是爱因斯坦广义相对论的基础。
惯性质量是指衡量物体惯性的物理量,反映了物体抵抗外力改变其运动状态的能力,来源于牛顿第二定律。在一个惯性系统中,如果在两个不同物体上施加相同的力,它们的加速度之比只与物体本身的惯性有关,而与力的大小无关。在物理学中,惯性质量与物体在相同力作用下获得的加速度成反比。
引力质量是指物体对其他物体的引力作用程度,即物体通过引力与其他物体相互作用的程度。根据引力定律,两个物体之间的引力大小与它们的质量成正比。它衡量了物体通过引力与其他物体交互作用的强度。
质量的单位是千克(kg)。关于1kg的标准,过去是以保存在法国塞夫勒的国际计量局的标准千克原器为准,但现在则基于普朗克常数来定义,其质量为6.6260701510⁻⁴Js时的质量单位,大约与一升水的重量相当。
要真正理解和掌握惯性和引力等概念,我们还需要从质量的历史演变出发,只有这样,我们才能避免陷入古人对物理学科理解的误区,真正深化我们的认识。
