質量って何ですか。

私は、質量とは、こういうものだと言うと、それは古典物理の質量だと言われます。

じゃあ、素粒子の標準理論とか、量子力学において、質量とは、どういうものなのかを教えてください。

質量を含めてあらゆる物理量は、自然に厳然と存在するものではなく、自然を人間が数学で読み解いたときに、こういう量を質量ということにしよう、というふうに人間が決めることです。そう決めたら、使い勝手がいいというだけです。

で、質量とは、何ですか。

この定義からはずれるものは質量ではない、という万人が認めた質量の定義を教えてください。

No.7 回答者： yo4da10 回答日時： 2023/05/15 08:39

質量の正確な理論はまだ解決していないと思うけれど、質量の持たないニュートリノはヒッグス粒子が無い様なので、質量はヒッグス粒子が関係している様です。

光は質量が無いとされて来ましたが、光も空気中や水中では遅くなるので質量が有ることになります。(ニュートリノはどこでも光速で移動できる。)
質量の有るものはエネルギーを持つ??
難しい問題だけれど、もっか研究実験中で、新理論は解決するかと思います。

No.6 回答者： 真魚 回答日時： 2023/05/15 04:45

質量とは何か、分かりやすい定義があればぜひ知りたいです。

答えではなくてすみません。

中学校理科の教科書で初めて「質量」という言葉が出てくるとき、学習指導要領で「重さと質量の違いにも触れる」とされています。
学習指導要領解説には、
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例えば，質量は場所によって変わらない量で，てんびんで測定することができる量であり，重さは物体に働く重力の大きさで，ばねばかりなどで測定することができる量であるとする。
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とあります。

教科書での具体的な説明として
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重さと質量（人間を例に挙げて）
・地球上　　　　重さ：約600N　質量：60kg
・月面上　　　　重さ：約100N　質量：60kg
・無重量状態　　重さ：0N　　　質量：60kg
ニュートン（N）は約100gの物体に働く地球上での重力の大きさ。より詳しくは0.98Nになる。
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中学校理科のレベルではこれで十分なのでしょう。


一方、質量の計量単位である「キログラム（kg）」の定義が2019年の国際度量衡総会（BIPM）で130年ぶりに改定されたことは、広く知られているかと思います。
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〇国際度量衡総会の決議内容
The kilogram, symbol kg, is the SI unit of mass. It is defined by taking the fixed numerical value of the Planck constant h to be 6.626 070 15 × 10^-34 when expressed in the unit J s, which is equal to kg m^2 s^-1, where the metre and the second are defined in terms of c and ΔνCs.
キログラム(記号はkg)は、質量のSI単位である。これは、単位Js(kg m2 s^-1 に等しい)による表現において、プランク定数 h を6.626 070 15 × 10^-34 とすることによって規定される。ここで、メートル及び秒は、それぞれc 及びΔCs により定義されている。
※c＝真空中の光の速さ（メートルの定義）、ΔνCs＝セシウム周波数（秒の定義）
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国際キログラム原器の質量と等しい数値になるよう決められ、原器はお役御免になりました。より詳しい情報は下記を参照。
産総研 計量標準総合センター
/ 計量標準・JCSS / 基本単位の標準/ 質量
https://unit.aist.go.jp/nmij/library/units/ma...

これは質量の表し方の定義であって、質量そのものの定義ではありませんが、質量を説明するときには使えるかと思います。


手もとの解説本にはこんな説明があります。

『ニュートン式超図解 最強に面白い!! 単位と法則】
（NEWTON PRESS、2021/6/15）
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１キログラムも、光のエネルギーがたより
＜略＞
アインシュタインの光量子仮説の式「Ｅ=ｈｖ」※1 と特殊相対性理論の式「Ｅ=ｍｃ^2」※2 から、「ｖ＝ｍｃ^2／ｈ」とあらわせます。この式を使って計算すると※3、「１キログラムは、1.35639249×10^50ヘルツ※4 の周波数を持つ光子のエネルギーに等しい質量エネルギーを持つ物体の質量」と求まります。
※1：Ｅは光の粒子1個ｋが持つエネルギー、ｈはプランク定数、ｖは光の周波数。
※2：Ｅは質量ｍの物体が制止しているときに持つエネルギー、ｃは光速。
※3：光速ｃ＝299792458m/s、プランク定数ｈ＝6.62607015×10^-34 Js、質量ｍ＝1kgを代入して計算。
※4：厳密には、299792458^2／(6.62607015×10^-34) ヘルツ
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（自分の言葉で説明できるほど理解できていません）


下記の本に、「質量とは何か」という項目があります。
（ななめ読みして放り出したので内容はよく覚えていません）

『新しい１キログラムの測り方　科学が進めば単位が変わる』
（臼田孝 著、講談社ブルーバックス、2018年04月18日）
https://bookclub.kodansha.co.jp/product?item=000 …


「キログラム（kg）」の定義変更を含むSI文書の改訂に伴い、国内の関連法令も改正されています。
一般人にはますます意味不明な内容になりました。
電気製品などのカタログや取説も、今は「重さ」ではなく「質量」と記載されるようになっていますが、肝心の「質量とは何か」がよく分からないのが残念です。

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●計量単位令（平成4年政令第357号、最新改正 令和元年政令第6号）
別表第一（第二条関係） 原文は縦書きの表
・物象の状態の量：質量
・計量単位　　　：キログラム
・定義　　　　　：プランク定数を十の三十四乗分の六・六二六〇七〇一五ジュール秒とすることによって定まる質量
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改正前の定義は「国際キログラム原器の質量」でした。130年前の定義。


キログラムの定義：国際単位系（SI）第9版（日本語訳）より　
　↓

No.5 回答者： ss2400 回答日時： 2023/05/14 23:08

質量はエネルギーが結晶化したものです。

また、エネルギーは質量の戒名ですよ。

No.4 回答者： endlessriver 回答日時： 2023/05/14 22:50

>質量の定義<

●てんこ盛りの議論ですが難しいことは抜きにして(わからないの
で)、普通の物理で考えます。

質量に限らず、慣性系、力は定義できません。100年前にマッハが
指摘して以来、議論に進展はありません(マッハ定義できると言っ
てるようだが、反作用という力を定義できず妄想です)。

アリストテレスの言う通り、「いかなる論理的学問も論証不可能な
原理から出発しなければならない」です。つまり、何かを定義する
には既知の定義からの引用となるが、力学は物理の根源なのでその
先には何もないのです。

つまり、未定義用語から出発しなければなりません。未定義なのに
? と思うかもしれませんが、対象に対する概略のイメージはあるの
で、それらの間の関係を法則として提示すればよいのです。

なお、質量は何か定義できないが、kg原器の質量を1kgとすれば、
運動の3法則を使って他の質量もわかり、計算には支障がない。

いずれにしても、根源では不確かになるので、キチキチに物事を
決めることはできず、漠然としたものにならざるを得ない。

このことは、ヒルベルトの幾何学のように「点、線、平面」は定義
出来ず、それらの間の関係だけを使って議論するのと似ています。

ちなみに、
・第一法則は慣性系の定義とか、存在を保証するものとか、第二法
則からの定理

といった言明が広く行きわたっているが、幻想です。

なお、これらは私の独善なので参考までに。m(_ _)m

No.3 回答者： ユイスマン 回答日時： 2023/05/14 21:57

「素粒子の標準理論において、質量は、ヒッグス粒子によって与えられると考えられています。

ヒッグス粒子は、物質の質量を与えることができる唯一の素粒子であり、標準理論において、物質の質量を説明するために必要なものです。

また、素粒子の標準理論において、質量は、物質そのものの量のことなので、重力の大きさが変わっても質量が変化することはありません。」

調べてみましたが、難解ですね。

No.2 回答者： ogi_3 回答日時： 2023/05/14 21:52

質量とは物質の動きにくさの度合い、つまり慣性の大きさのことです。

（それを質量と呼ぶと定義しているからです）
ですから物質の質量は地球上でも、宇宙空間でも、月面でも変わりません。
質量の単位はkgです。
重さとは、物体に作用する万有引力(重力)の大きさです。
「質量」と「重さ」とは、次元の異なる考え方です。

理解できなければ、これ以上は自分で勉強して理解を進めてください。

No.1 回答者： stomachman 回答日時： 2023/05/14 21:48

同じ力を加えても、生じる加速度がモノによって違います。

ある力を加えることでモノAの加速度がaになり、同じ力によってモノBの加速度がbになったとします。さて、モノAの加速度が2aになるような力を加えると、モノBの加速度はナント2bになる。モノAの加速度が3.5aになるような力を加えると、モノBの加速度はナント3.5bになる。そういう結果が再現性良く得られるんで、これは自然の性質に違いない。で、この関係を「モノBはモノAに比べてa/b倍の質量を持っている」と呼ぶことにする。そういう話です。