物体的质量是怎么来的？其产生机制是什么？为了回答这样的重大问题，一代又一代的物理学家付出了大量的努力。

质量和重量的区别

在日常生活中，我们通常会把质量和重量等价起来。但在物理学上，这是两种概念。物体的重量来来自于重力，在不同表面重力的星球上，同一个物体的重量是不一样的，例如，物体在月球上的重量只有地球上的六分之一。另外，宇航员到了太空中绕着地球做自由落体运动，他们还会处于失重的状态。在国际单位制度中，重量用“牛顿（N）”来表示。

另一方面，质量是物体的基本属性，不会因为物体处在不同的引力场中而发生变化。宇航员在月球上感觉自己变轻了，并不是因为自身的质量降低了，而是因为所受到的引力作用变小了。在国际单位制度中，质量用“千克（kg）”来表示。

质量的定义：惯性质量和引力质量

物理学中对于质量的定义超过7种，最常被用到的是惯性质量和引力质量。

惯性质量可以通过牛顿第二运动定律（F=ma）得到，物体的惯性质量决定了它的惯性大小，决定着它的加速度被改变的难易程度。通过测量物体所受到的力和对应的加速度，可以算出物体的惯性质量。

引力质量则是源自于引力，通过测量一个物体在引力场中所受的重力（G）以及对应的重力加速度（g），可以算出物体的引力质量（m=G/g）。

牛顿认为，惯性质量和引力质量并非是相同的东西。然而，我们在推导单摆运动的周期公式时，往往会认为惯性质量和引力质量是相等的，直接把它们消掉，由此得到如下的公式：

但如果区分惯性质量（mi）和引力质量（mg），结果会得到如下的单摆运动周期公式：

通过实验测量可知，物体的单摆周期与质量没有任何关系，只取决于摆长。从这点来看，惯性质量和引力质量之比是相等的常数，或者说这两种质量是等价的。随着实验精度的提高，这种等价关系被更精确地证实。在物理学上，通过系数调整，可以让惯性质量和引力质量变得相等。

牛顿认为，惯性质量和引力质量相等只是巧合现象。但爱因斯坦提出了不同观点，他认为均匀引力场和均匀加速度是不可区分的，这就是等效原理。基于这样的原理以及广义相对论性原理，爱因斯坦创立了广义相对论，认为引力的本质是几何效应。

量子力学中的质量

物体都是由一系列原子组成，原子又是由质子、中子和电子组成，质子和中子还由夸克组成。从目前的认知来看，电子和夸克都是基本粒子，它们都无法再分割下去。

那么，这是否意味着物体的质量都是来自于夸克和电子这两种基本粒子呢？

一个质子的质量约为1.6726×10^-27千克，其中包含了三个夸克——两个上夸克和一个下夸克。一个上夸克的质量约为4.1009×10^-30 千克，一个下夸克的质量约为8.5584×10^-30千克。两个上夸克和一个下夸克的总质量为1.6760×10^-29千克，这大约只有质子质量的1%。也就是说，质子的质量并不直接等于组成它的夸克质量总和。