질량

컴퓨터 그래픽으로 재현한 질량의 단위를 나타내는 킬로그램 국제 원기.

질량(質量, mass)은 물리학에서 물질이 가지고 있는 고유한 양을 일컫는 말이다. 질량의 SI 단위킬로그램(kg)이다. 질량의 개념은 고대 그리스의 여러 철학자들의 물질이나 물질관에 대한 토론으로부터 비롯되었다. 질량은 일반적으로 다음 세 가지 방법으로 정의된다.

  • 관성질량
  • 능동적 중력질량
  • 수동적 중력질량

관성질량은 에른스트 마흐의 방식에 따라 뉴턴의 운동법칙으로 정의된다. 뉴턴의 작용-반작용 법칙에 가속도의 법칙을 적용해 "두 물체를 작용시켰을 때, 두 물체의 가속도는 항상 반대 방향이며, 그 크기의 비는 두 물체에 고유한 양이 된다."라고 해석하고, 물체의 질량을 기준물체의 질량에 대한 배수로 정의한다. 즉 물체의 관성질량이 m이고 이 물체에 F의 힘이 작용하면, 가속도 a는 F/m으로 주어진다.

맥스웰의 고전전자기학 이론에서부터 전자기적 질량과 상대론적 질량을 유도할 수 있다. 전자기적 질량에서는 전하를 띤 물체가 유전체를 통과할 때 발생하는 변위 전류에 의해 물체가 저항을 받아 물체가 질량을 가지는 것으로 인식한다. 전자기적 질량은 전자기장의 운동량 보존의 한 표현으로, 관성질량에 해당한다. 막스 아브라함은 전자의 질량을 전자기적 질량으로 표현하였다. 카우프만은 실험을 통해 전자의 질량이 온전히 전자기적 질량으로 표현됨을 보였으나 반박되었다.

상대론적 질량은 기준계의 운동과 관계없이 맥스웰 방정식이 동일한 형태로 유지되도록 로런츠 변환을 적용하는 과정에서 등장하였다. 로런츠 변환을 적용할 때 운동량 보존 법칙이 성립하려면 물체의 질량이 속도에 의존하는 값이 된다. 운동량 보존 법칙에서 유도된 상대론적 질량 또한 관성질량이다. 상대론적 질량은 물체가 기준계에 대해 불변량이 정지해 있을 때의 질량으로 나타내지며, 이를 고유 질량 또는 정지 질량이라고 한다. 전자의 비전하에 대한 실험 결과 전자기적 질량이 틀린 이론이고 상대론적 질량이 옳은 이론임이 확인되었다. 특수 상대성 이론에서 질량-에너지 동등성을 유도된다. 쌍생성, 쌍소멸의 경우와 같이 질량과 에너지는 남김없이 변환될 수 있다.

능동적 중력질량과 수동적 중력질량은 뉴턴의 중력법칙으로 질량을 정의한다. 전자는 물체가 주위에 만드는 중력장의 크기의 비로 질량을 정의하고, 후자는 중력장을 만드는 물체에서 같은 거리만큼 두 물체가 떨어져 있을 때, 두 물체에 작용하는 중력의 크기의 비로 질량을 정의한다. 즉, 지구 표면에서 지구가 물체에 작용하는 힘의 크기를 Fg, 중력가속도의 크기를 g라 하면, 물체의 수동적 중력질량은 Fg/g가 된다. 관성질량과 수동적 중력질량은 실험적으로 높은 정밀도로 확인되어 있으며, 능동적 중력질량과 수동적 중력질량의 동등성은 작용 반작용의 법칙에서 유도된다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서는 관성질량과 수동적 중력질량이 같은 것으로 가정되므로 세 가지 질량의 정의가 이론적으로 동등하다.

목차

En otros idiomas
Afrikaans: Massa
Alemannisch: Masse (Physik)
አማርኛ: ግዝፈት
aragonés: Masa
العربية: كتلة
অসমীয়া: ভৰ
asturianu: Masa
башҡортса: Масса
Boarisch: Massn
беларуская: Маса
беларуская (тарашкевіца)‎: Маса
български: Маса
বাংলা: ভর
brezhoneg: Mas
bosanski: Masa
буряад: Масса
català: Massa
Mìng-dĕ̤ng-ngṳ̄: Cék-liông
کوردی: بارستە
čeština: Hmotnost
Cymraeg: Màs
Ελληνικά: Μάζα
English: Mass
Esperanto: Maso
español: Masa
eesti: Mass
euskara: Masa
estremeñu: Massa
suomi: Massa
français: Masse
Nordfriisk: Mase
Gaeilge: Mais
贛語: 質量
Gàidhlig: Tomad
galego: Masa
Avañe'ẽ: Mba'era'ã
ગુજરાતી: દ્રવ્યમાન
Gaelg: Glout
客家語/Hak-kâ-ngî: Tsṳt-liông
עברית: מסה
हिन्दी: द्रव्यमान
Fiji Hindi: Mass
hrvatski: Masa
Kreyòl ayisyen: Mas inèsi
magyar: Tömeg
հայերեն: Զանգված
Bahasa Indonesia: Massa
Ilokano: Masa
Ido: Maso
íslenska: Massi
italiano: Massa (fisica)
日本語: 質量
Patois: Mas
Basa Jawa: Massa
ქართული: მასა
Kabɩyɛ: Hɩlɩmɩyɛ
қазақша: Масса
Ripoarisch: Masse
kurdî: Bariste
Кыргызча: Масса
Latina: Massa
Lëtzebuergesch: Mass (Physik)
Lingua Franca Nova: Masa
Limburgs: Massa
lumbaart: Massa
lingála: Libóndó
lietuvių: Masė
latviešu: Masa
македонски: Маса
മലയാളം: പിണ്ഡം
монгол: Масс
मराठी: वस्तुमान
Bahasa Melayu: Jisim
မြန်မာဘာသာ: ဒြပ်ထု
Plattdüütsch: Masse (Physik)
नेपाली: पिण्ड
norsk nynorsk: Masse
norsk: Masse
Novial: Mase
occitan: Massa
ਪੰਜਾਬੀ: ਪੁੰਜ
Piemontèis: Massa (fìsica)
پنجابی: وزن
português: Massa
Runa Simi: Wisnu
română: Masă
русский: Масса
русиньскый: Маса
sicilianu: Massa
Scots: Mass
srpskohrvatski / српскохрватски: Masa
සිංහල: ස්කන්ධය
Simple English: Mass
slovenčina: Hmotnosť
slovenščina: Masa
chiShona: Huremu
Soomaaliga: Cuf
shqip: Masa
српски / srpski: Маса
Seeltersk: Masse
Basa Sunda: Massa
svenska: Massa
Kiswahili: Masi
ślůnski: Masa
தமிழ்: திணிவு
తెలుగు: ద్రవ్యరాశి
тоҷикӣ: Масса
ไทย: มวล
Tagalog: Masa
Türkçe: Kütle
татарча/tatarça: Massa
українська: Маса
اردو: کمیت
oʻzbekcha/ўзбекча: Massa
vèneto: Masa
Tiếng Việt: Khối lượng
Winaray: Masa
吴语: 質量
ייִדיש: מאסע
中文: 质量
Bân-lâm-gú: Chit-liōng
粵語: 質量