
牛顿写的《自然哲学之数学原理》里对物质的量的定义在定义1:物质的量是物质的度量,可用它的密度和体积共同求出[1][2]。
牛顿在《原理》中,对质量的定义是建立在原子论的物质观念上的:所有物质由原子组成。原子是运动变化的不变单体。物质是由原子排列的疏密来决定物质含量的。密度概念被解释为用单位体积粒子数确定的。牛顿以上质量定义是没有测量意义的。若质量概念到此为止,则质量定义只是空洞的同语反复。
“物质固有的力,就是每个物体按其一定的量而存在于其中的一种抵抗能力。在这种力的作用下,物体保持其原来的静止状态或者在一直线上等速运动的状态。”牛顿作了这样一个重要的假设:“这种力总是同具有这种力的物质的量成正比。”在牛顿看来,惯性是原子的固有的普遍特性。物质惯性的大小,应由物质含量的多少决定。这个假设指出,物质含量即质量的多少,可以用惯性大小来量度。从而把两个完全不同的概念,质量与惯性统一起来了,使质量的概念成为可测量值。从测量意义上讲,用惯性来量度的质量叫惯性质量。即由物体的相对加速度来测量的惯性质量。在一定的力的作用下,有 , 选择的是单位质量的物体。通过加速度测量,真正能测量的是物体的惯性。通过牛顿的假设,才是惯性等同于质量:
万有引力的发现,使牛顿认为引力亦是原子的普遍属性,是同惯性完全不同的属性。惯性仅是物体的固有性质,它与其他物体无关。而引力与其他物质有关,是物质之间存在相互作用的一种性质。物质的这种属性,犹如电荷一样,我们则叫它“引力荷”(即引力质量),用Q表示,如图所示[3]:
万有引力定律应表述为: ,
毫无疑问,引力荷的测量,可用力的大小衡量: ,
选择单位引力荷 ,则任一物体的引力荷应是 ,引力荷是一个可观测量。
直到后面发现 ,这是由实验归纳出米的引力质量与惯性质量成比例的规律,我们把它称为等价原理。这个定律把两种截然不同的性质:引力与惯性统一起来了。直至现在,还未发现这条自然定律有失效的地方。
为什么最后会发现惯性质量与引力质量是相等的,这可能是因为质量是物质运动状态改变的难易程度的度量,所以两个质量最终会相等。另外,能量则是物质运动能力强弱的度量。
化学里物质的量指的是分子、原子等微观粒子的数量。物质的量是一个物理量,它表示含有一定数目粒子的集体,符号为n,其大小可用物质所含微粒数(N)与阿伏加德罗常数( )的比值计算得到,即n=N/。
物质的量的单位为摩尔,简称摩,符号为mol。国际上规定,1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg¹²C(碳12)中含有的碳原子数相同,也就是阿伏伽德罗常数的数值(约为6.02×10²³)。
