磅和公斤换算(质量和重量一样吗？他们怎么转换？)

在我们的白话里，“质量”和“重量”是经常无缝互换的术语，但从技术上讲，它们绝不是双胞胎。在科学术语中，“重量”和“质量”代表着清晰又严格的定义。那么…他们有什么区别呢？

“质量”定义为物体所含质量的多少，但“重量”表示单纯在重力影响下一个有质量物理施加在另一个物体上的力，质量不受重量影响，重量是重力本身的体现。

图解 : 用来测量物体重量的弹簧秤。

质量

质量定义为物体所含质量的多少，但是由于物质本身的定义的模糊不清，这个定义受到了很多质疑，定义质量的一种更简洁和公认的方法是用惯性来定义它。

一个物体的惯性可以定义为抵抗外力使自身加速、移动，或是保持运动状态直到其运动受到另一外力阻挡。

图解：公元前六世纪前后的古希腊官方青铜器（标示重量用），展示于雅典的古代亚哥拉博物馆。

质量越大，就越难移动或阻止物质的轨迹——大块岩石不仅难推难举，比起更小更轻的石头它还需要更多的力来限制其运动。

质量的一个特别特性就是无论在空间的哪个位置，它都是恒定不变的。万有引力告诉我们两个物体相互吸引，它们之间的引力与质量成正比，但是这个力本身对与质量大小没有影响。地球一块60kg的砖在火星、金星或者宇宙一个不知名的遥远角落里还是60kg。

杠杆秤 图源：Pixabay

当然，我没有考虑狭义相对论的影响，在狭义相对论中，当物质或能量的速度接近光速时，由于多余物质或能量的增加，质量往往会增加。深入研究这些问题超出了本文的范围。

重量

传统观点认为物体的重量表明它有多重，这就是我们为什么总看到质量和重量被同义用于一般或日常生活。然而，技术上来说，重量表示单纯在重力影响下一个有质量物理施加在另一个物体上的力。

质量不受重力的影响，而重量则是重力本身的体现。它是一个物体被拉向另一个物体的引力的大小。因为重量是一种力，所以它的测量单位是标准的力单位：牛顿（N）。从更好的角度看，重量是我们的质量对地球施加的力。

图：这里G是引力常数

M1是物体1（我们就说是地球吧）的质量

M2是物体2 （你自己）的质量

R是重力加速度

上述结果将万有引力定律简化为牛顿第二运动定律：F=ma。每一个质量为m的物体以加速度g不断地落向地球，它表示由于地球引力而产生的加速度；这个数值是每平方秒9.8米。

不同天体的加速度大小不同，因为它取决于物体的质量。例如，月球的重力加速度是每平方秒1.620米，这就是为什么物体在月球上的重量是地球上重量的六分之一。

所以，一个质量90kg的宇航员在地球上重量为90×9.8=882牛，但在月球上则为90×1.620=145.8牛。同样地，如果一个物体放在较重的天体，例如木星或土星上，它的质量会变大。

地球和月球上的宇航员质量重量计算

注意到宇航员的质量在整个奇特的实验中保持不变即（90kg），但是他所携带的称重器却不这么认为，在月球上它会产生非常不准的结果…为什么呢？

我们怎样从重量中获得质量？

称重秤是测量物体质量的仪器，它通过测量地球对我们施加的相等和相反的力来反应我们站在物体表面时对它施加的力。在科学术语中，这种力被称为支持力。

称重秤测量地球产生的支持力，但它们是这样校准的——把这个力除以9.8，这样就给出我们质量的近似值(m=f/g）。

因此，拿着一个以地球引力校准的称重秤会在火星或月球上产生错误的结果。这种机制也使它们在自由落体或真空中无用，因为自由落体迫使秤以与我们相同的速度下落，也就没有支持力，秤的指针保持不变。

同样，在没有任何表面的空间中漂浮会导致指针直竖在数字0的下方。

空中、地面和空间中的重量

另一个测量质量的仪器是杠杆秤，它巧妙而高度简单的机制是无论在空间中的位置如何，它都可以用来测量质量。然而，由杠杆秤描述的质量仍然是不客观的。

从某种意义上说，可以得出这样的结论：与称重秤类似，杠杆秤只能通过与已知质量（它被校准为固定的已知质量）进行比较来发现未知质量。事实上，标准的质量单位是1千克，相当于法国一个高度安全的金库中放的物体。

千克复制品原型 图源：Japs 88 / Wikimedia Commons

几位科学家推测了某些新的方法来定义千克并客观地测量质量的可能性。最吸引人的，尽管极具挑战性的想法是计数构成一个物体质量的单个原子，并得到它们质量的算术和！

所以，下次你沉溺于闲聊，有人低声说“我重90磅”时，高兴于你的科学知识，把这节新学的课带入你的意识中，深呼吸，带起和善的笑容，不论这听起来有多么居高临下，纠正这个人，毕竟，知识是一个人所能给予的最好礼物，然后目睹你被赶出聚会。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-赵丁丁

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