一个误区这里要先澄清一个误区，那就是不要混淆“质量”和“重量”，因为质量和重量不是一回事，它们只是有正相关关系而已。其次，要体现出重量的前提是有引力，那谁吸引地球把地球往下拉呢？其实，我们想象一下太空飞船中的宇航员就懂了，他们就是有质量，但因为引力极小，所以都可以飘起来。 质量和重量的区别其实，牛顿被认为是物理学的鼻祖，他的著作《自然哲学的数学原理》可以称得上是物理学的开山之作。 而在《自然哲学的数学原理》中，牛顿一上来就定义了质量，
具体书中的截图如下： 如果你仔细看，你会发现，牛顿甚至也区别了质量和重量，并且他还说到： 质量和重量是成比例的。 这个结论是他从“摆”的实验中得出来的。其实，我们初高中也学过物理学，其中质量的符号是m，而重量M=mg。这里g就是重力加速度。一般重量的表述形式是： 重力作用在它身上的力。 而重力其实是和引力，以及由于地球自转产生的力的合力，初高中的物理会认为这有个向心力，实际上，我们也可以看成是离心力（初高中物理不这么用），因为由于地球自转，人有离心的趋势。 所以，能够改变物体运动状态的是力，这和质量是两码事。不过，他们确实严格比例，如今科学家也做了不少这方面的实验，他们发现质量和重量的比例关系在10^-13的精度上还是保持一致的。 这里在补充一点，一般我们说重量，其实是用秤起来的重重，事实上，这里测到的是重力的反作用力。而且不同的环境重力加速不同，重量也就不同。 这里重力是地球对人的引力以及离心力的合力，到了南北极，我们可以认为重力约等于引力。这里离心力没啥可讨论的，我们就讨论引力。 在牛顿的体系中，他假设时间和空间是刚性的，独立的，引力是一种超距作用。 所谓时间和空间是刚性的和独立的含义是，1秒和1厘米对于任何人来说都是一样的，不管这个人在什么样的参考下（也就是这个人如何运动）而超距作用指的是，顺间传导，举个例子就是，太阳如果消失了，那地球就立马飞出去，毫不含糊。 引力牛顿还给出了万有引力公式，在这个公式中，牛顿其实将引力质量和惯性质量看成是等价的。这种等价其实预示着空间的属性。 如果你仔细想一想，库仑力其实也是类似于这种形式的。 而爱因斯坦就是从这个角度去深入思考，提出了广义相对论。由于在提出广义相对论之前，爱因斯坦已经提出了狭义相对论，在狭义相对论中，他已经统一了“时间”和“空间”，他认为： 时间和空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。 也就是说，运动本身是会改变“时间”和“空间”的，所以狭义相对论才会有例如：时间膨胀或者尺缩效应的结论。这和牛顿认为的时间和空间是刚性的，独立的是不同的世界观。 所以，爱因斯然基于狭义相对论，在广义相对论中提出引力的本质是时空的弯曲。 惠勒曾有一句著名的描述就是： 时空告诉物质如何运动,物质告诉时空如何弯曲。 就高度总结了广义相对论的这个结论。 如果把这个观点运用在太阳系中，那就是说，太阳压弯了周围的时空，地球其实是沿着时空的测地线在运动，所谓时空的测地线是指四维时空中两点之间的最短距离。
所以，其实地球是贴在测地线在运动，从二维上看，就好像在做圆周运动一样。
所以，地球没办法掉下去的，因为它本来就是贴着时空在动，还能往哪里掉呢？ 而爱因斯坦的广义相对论后来在爱丁顿等科学家的努力之下，获得了实验证据的支撑，并且从广义相对论出发预言的黑洞和引力波，也被科学家找到了。因此，广义相对论目前是引力本质解释的主流理论。 质量至于质量，在狭义相对论中，爱因斯坦还统一了“质量”和“能量”，这也被我们称为质能等价，还有那个著名的质能方程，就是在解释多少质量的物质含有多少能量。
不过这也只是解释了质量和能量是等价的关系，不能单独存在，是一体两面。对于质量本质的解释来自于粒子物理标准模型。
在这个理论中，物质的99%的质量来自于束缚夸克的强力所提供的能量（可以通过质能等价E=MC^2可以算出来），而1%的质量来自于基本粒子夸克、电子等与希格斯场相互作用所获得质量。
所以，你看，重力和质量压根就是两码事。 |
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