质量 （物理学术语）

简介

质量的国际单位制基本单位是千克（kg）。在物理学中，质量与重量不同，尽管质量通常是通过使用弹簧秤测量物体的重量而不是天平直接与已知质量进行比较来确定的。在月球上，物体的重量会因为较低的重力而减轻，但它的质量仍然相同。这是因为重量是一种力量，而质量是决定这种力量强度的属性（与重力一起）。

质量是一个多义词，具有丰富的含义。在物理学中，质量表示物体所含物质的多少，也用于描述物体的惯性和物体对其他物体的引力大小。在管理学中，质量指的是产品的适用性，或者是“产品符合规定要求的程度”。质量是物理学的七个基本单位之一，符号为m。质量概念的建立得益于伽利略、开普勒、胡克、牛顿等人的重要贡献。现代物理学中存在两种质量概念：惯性质量和引力质量。物体的质量通常可以用天平来测量，而重量则用弹簧秤来称量，质量和重量是完全不同的概念。

概述

质量，英译：Mass 或Quality。它有多种含义，具体含义如下：

1. 资质器量。三国魏刘劭《人物志·九徵》记载：“凡人之质量，中和最贵矣。中和之质，必平淡无味。” 　　

2. 事物、产品或工作的优劣程度。譬如，杨世运等人的著作《从青工到副教授》中写道：“磷肥车间的生产记录本上，每天都记有几项质量分析数据，各数据相互制约，影响着产品质量。

3. 事物的优劣程度和数量。阿英的《小品文谈》：“从那时起，小品文是更加精炼。在质量双方，都有很大的开展。” 　　

4. 物体中所含物质的多少，亦即物体惯性的大小。

5. 耐用程度的高低好坏。

在物理上，质量常指物质的惯性质量、主动引力质量或被动引力质量。日常生活中，质量常常被用来表示重量，但在科学上，这两个词表示物质不同的属性。质量的国际单位是千克，其它常用单位有吨、克、毫克等，一般用天平来称。同一物体的质量通常是一个常量，不因高度或纬度而改变。但根据爱因斯坦的相对论所阐述，同一物体的质量会随速度的变化而变化。 　　

一个物体的惯性质量决定它受力时的加速度。根据牛顿运动第二定律，假设一个质量为m的物体受到一个大小为F的力，那么它的加速度为

一个物体的质量也决定了它被重力场影响的程度。假设一个质量为

式中，G表示万有引力常数，其值为

狭义相对论证明了物质能量E和其质量m之间的关系（

在地球表面，一个物体的重量W与其质量m的关系为

其中，g是地球重力加速度，其值为

相关定义

初中物理教材中，质量定义为：物体所含物质的多少。

质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置变化无关。不同物体含有的物质的多少不一定相同。物体所含物质的多少叫做物体的质量（mass）。质量的单位不同于重量。

质量是质的属性，是实质化的量，能量是量化的量。能量和质量可以相互转化，但是它们是不同的量。质量可以理解为质（量、可转化的能）的多少。

质量大，物体含有物质多；质量小，物体含有的物质少。

高中物理教材中，质量被定义为描述物体惯性的物理量。近些年来的一种新见解认为：质量是物体呈电中性时所含有的正负电子总数。

质量是决定物体受力时运动状态变化难易程度的唯一因素。

现在管理质量的仪器存放在巴黎。物理学中的质量指物体含有物质的多少。质量不随物体的形状和空间位置的改变而改变，是物质的基本属性之一，通常用m表示。在国际单位制中，质量的单位是千克，即kg。

要强调的是，在现代物理学中有两种质量的概念：惯性质量和引力质量。惯性质量[1]表示的是物体惯性大小的度量，而引力质量表示的是物质引力相互作用的能力的度量。事实上，通过无数精确的实验表明，这两个质量是严格相等的，是不同场景下的同一个物理量。

爱因斯坦在相对论中提出能量与质量是等价的，可以通过

产品的质量

代表性的定义有：

（一）朱兰的定义

美国著名的质量管理专家朱兰（J.M.Juran）博士从顾客的角度出发，提出了产品质量就是产品的适用性。即产品在使用时能成功地满足用户需要的程度。用户对产品的基本要求就是适用，适用性恰如其分地表达了质量的内涵。

（二）美国质量专家的质量定义

美国质量管理专家克劳斯比从生产者的角度出发，曾把质量概括为“产品符合规定要求的程度”；美国的质量管理大师德鲁克认为“质量就是满足需要”；全面质量控制的创始人菲根堡姆认为，产品或服务质量是指营销、设计、制造、维修中各种特性的综合体。

这一定义有两个方面的含义，即使用要求和满足程度。人们使用产品，总对产品质量提出一定的要求，而这些要求往往受到使用时间、使用地点、使用对象、社会环境和市场竞争等因素的影响，这些因素变化，会使人们对同一产品提出不同的质量要求。因此，质量不是一个固定不变的概念，它是动态的、变化的、发展的；它随着时间、地点、使用对象的不同而不同，随着社会的发展、技术的进步而不断更新和丰富。

用户对产品的使用要求的满足程度，反映在对产品的性能、经济特性、服务特性、环境特性和心理特性等方面。因此，质量是一个综合的概念。它并不要求技术特性越高越好，而是追求诸如：性能、成本、数量、交货期、服务等因素的最佳组合，即所谓的最适当。

质量概念

（1）牛顿以前人们对质量概念的认识

在很早以前，人们在研究物体的惯性运动时，就曾探讨过打破惯性运动时外来原因与运动变化的关系问题。伊壁鸠鲁就认为：快慢现象的产生，是由于有还是没有发生碰撞。这样，就把原子在虚空中运动的方向和速度的改变与作用力联系起来，当然这还只是一种定性的思辨性思想，但这里也已孕育着质量概念的有关思想。伽利略在否定亚里士多德将速度与力相联系的错误观点后，首次提出了加速度的概念，从而把加速度与作用力直接联系起来。他指出，作用力按物体运动的速度的变化而成正比例地增加，这里伽利略已具有静质量的概念，即物体含有原子数量的多少。但伽利略时代还不能区分质量与重量这两个概念，常把二者混用，而且还没有明确地提出质量的概念。

最早提出质量概念的是弗兰西斯·培根。他在1620年出版的《新工具》一书中，把质量定义为“物体所含物质之量”，并提出“作用力依赖于质量”，从而把质量与作用力联系起来。

（2）静质量概念的形成

牛顿在接受了从古原子论者直至伽利略和培根关于静质量概念的论述，他在《自然哲学之数学原理》中明确定义了物体的静质量，即质量是“物质之量”，是由其密度和大小（体积）共同量度。也即质量是指物体含有物质的多少。在这里牛顿用密度和体积来定义质量，而不像今天我们是用质量和体积来定义密度，因为在牛顿时代，密度和体积是比质量更为简单的物理量。按照牛顿这种定义，说明物质是由不变的、不可入的、不可分割和具有惯性的原子组成的；质量就是物体包含的原子数量的量度；物体的体积愈大，原子的排列愈密，它所包含的原子数愈多，其质量就愈大。

（3）惯性质量概念的建立

牛顿在《自然哲学之数学原理》中引入了惯性质量的概念。定义为：“物质固有的力，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静止状态或者匀速直线运动状态。”在解释时，牛顿指出： “这种力总是同具有这种力的物质的量成正比的。”这样牛顿就把惯性质量的概念引入了物理学。在牛顿总结出的牛顿第二定律中更有具体的体现，由牛顿第二定律

（4）引力质量概念的建立

质量的另一属性是量度物体引力作用的大小，具有这一属性的质量通常称为引力质量。引力质量的概念是牛顿在发现万有引力定律的过程中形成与建立起来的，从万有引力定律出发可定义引力质量。通常引力作用包括施力和受力两方面。根据牛顿的万有引力定律，任何两物体之间都有引力作用着，引力的方向沿两物体（视为质点）的连线上，大小与两物体的质量

其中，G为万有引力常数，质量

（5）惯性质量与引力质量的关系

从以上的叙述可知，惯性质量是出现在牛顿第二定律中，引力质量是出现在万有引力定律中，这二者是分别出现在两个基本的而且相互独立的定律中，显然，它们在物理本性上是完全不同的。爱因斯坦曾生动地以地球和石头间的引力为例来说明这一点，他说：“地球以重力吸引石头而对其惯性质量毫无所知。地球的 ‘召唤’力与引力质量有关，而石头所‘回答’的运动则与惯性质量有关。”因此，就出现了这样的一个问题：物体的引力质量与惯性质量是否是一回事？物体的惯性和引力这两种外表上完全不同的物理现象之间是否有深刻的联系？这一问题在物理学的发展历史上曾有过许多争论和探索。在物理学发展史上，牛顿首先从自由落体实验和单摆实验中论证了今天所说的引力质量与惯性质量的等价问题。牛顿的实验设计思想是这样的：由于地球的自转，地球上的物体所受到的重力与万有引力是不一致的。我们可以把重力看作是万有引力与惯性质量有关的惯性离心力二者的合力。这样，重力既与引力质量有关，也与惯性质量有关。进而可得这样的结论：对于同一位置上的不同物体，如果每一物体的m引与m惯不等或不成比例，则不同物体的g将不同。因此，实验就归结为验证不同物体的g是否严格一致。若一致，则m引与m惯相等或成正比；若不一致，二者则不等或不成比例。

在牛顿时代，要用实验精确测定g是很困难的，主要是难以精确测量下落的时间间隔。为此，牛顿设计采用了观测单摆的振动，根据长度相同的单摆的摆动周期来间接测定不同物体的重力加速度g。牛顿测得，惯性质量与引力质量成正比例的准确性达到

后来，贝塞尔运用牛顿的方法曾用各种不同物质做成的单摆进行实验，得到这两种质量成正比例的结果精确到

所有实验结果都可以简单表述为，在仪器测量精度范围内，引力质量除以惯性质量等于常数，适当选取单位可使常数数值等于1（如选取引力常数

（6）动质量和质能关系

在经典力学中，物体的质量是个不变的量，而在相对论力学中，物体的质量不是一个恒量，物体质量与运动速度之间有一定的函数关系，即质速关系：当静止质量为m的物体以速度v运动时，其质量为：

式中c为真空中的光速。这就是相对论的质速关系，m称为相对论质量，又称为动质量。m与

随着质量概念的进一步发展，现代物理学已明确质量与能量之间的内在联系，这就是根据爱因斯坦狭义相对论推导出的质能关系式：

单位换算

质量是物理学中的七个基本量纲之一，符号m。

在国际单位制中，质量的基本单位是千克，符号kg。最初规定

有关公式

密度计算公式：密度=质量/体积（

质量计算公式：质量=密度*体积（

重力计算公式：

牛顿第二定律计算公式：

质能公式：

测量方法

实验室中

天平是测质量的常用工具。天平使用时被测物体的质量不能超过称量。向盘中加减砝码时要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿弄脏，潮湿的物品和化学用品不能直接放到天平的盘中。

天平的使用步骤：1）水平放置；2）游码归零；3）调节平衡螺母，使天平水平平衡。

无重力环境

离心法（人造重力法）：

挂在弹簧称上，让待测物体以指定速度作匀速圆周运动，读出弹簧称示数，计算。

质量常数

在计算质量亏损和核能以及结合能时通常需要用到微观粒子的具体质量。

以下都是一些微观粒子的具体静止质量。其中符号左边的数代表质量数，右边的数代表核电荷数，有些直接表示该粒子，E代表科学记数法，即*10的某次方 　　

引力质量

主动引力质量是质量的一个属性，一个物体在它周围的空间产生引力场，这些引力场支配着宇宙的大尺度结构。引力场将星系聚在一起。它使得星云和星际尘埃聚集成恒星和行星。它产生足够的压力，使得恒星内部可以进行核聚变。它决定了太阳系各种天体的轨道。由于引力的效应无处不在，因此很难指出人类第一次发现引力质量的确切日期。

开普勒引力

约翰内斯·开普勒第一个给出了行星轨道的精确描述，并据此首次描述了引力质量。1600年，开普勒为第谷·布拉赫工作，并因此得以接触到一批比以前任何资料都精确的天文观测资料。通过研究第谷的火星观测资料，开普勒意识到传统的天文学方法的预测并不精确，接下来他花了5年时间发展自己的方法，来刻画行星的运动轨迹。

在开普勒最终的行星模型中，他成功地描述了行星的轨道：行星的轨道是1个以太阳为焦点的椭圆。主动引力质量的概念是开普勒第三行星运动定律的直接推论。开普勒发现每个行星的轨道周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比，等价地，两者之比对于太阳系所有的行星来说，都是常数。这个常数的比值直接衡量了太阳的主动引力质量，其单位为：距离(R)的三次方除以时间(t)的平方。

以下为开普勒定律计算的太阳系行星的运行轨道和运行周期。

半长轴  轨道周期

水星  0.387099AU（天文单位）  0.240 842恒星年（year）

金星  0.723332AU  0.615 187恒星年

地球  1AU   1恒星年

火星  1.523662AU  1.880 816恒星年

木星  5.203363AU  11.861 776恒星年

土星  9.53707AU  29.456 626恒星年

1609年，开普勒发表了他的“开普勒行星运动三定律”，解释了行星在太阳的影响下，是如何按照椭圆轨道运行的。同年8月25日，伽利略·伽利莱第一次向一些威尼斯商人展示了他的望远镜。在1610年1月初，伽利略在木星周围发现了4个暗淡的天体，他将它们误认为恒星。然而，经过几天的观察，伽利略意识到这些“恒星”实际上在绕着木星做轨道运动。这4个卫星(后来为了纪念发现者，被命名为伽利略卫星)是第一批被发现的绕着其他天体，而不是太阳或地球做轨道运动的天体。在接下来的18个月里，伽利略继续观测这些卫星，到1611年中期的时候，他对它们的周期已经有了相当精确的估计。不久，每个卫星的半长轴也被估计出来，这使得木星的引力质量可以由其卫星的轨道计算出来。木星的引力质量大约是太阳引力质量的

以下为四颗伽利略卫星的运行轨道和运行周期

半长轴  轨道周期

艾奥·木卫一  0.002 819AU  0.004 843恒星年

欧罗巴·木卫二  0.004486AU  0.009722恒星年

盖尼米得·木卫三  0.007155AU  0.019589恒星年

卡里斯托·木卫四  0.012585AU  0.045694恒星年

伽利略引力场

1638年前的一段时间里，伽利略将注意力转向了物体受地球引力场作用而下落的现象，他积极地尝试着去描述这类运动。伽利略不是第一个研究地球引力场的人，也不是第一个准确描述其基本特性的人。然而，伽利略的依赖科学的实验构建物理原理的信念对于此后几代物理学家都有着深远的影响。伽利略使用很多科学实验来描述自由落体运动。现在并不清楚这些实验仅仅是用来说明概念的理想实验，还是真的由伽利略做过，不过这些实验的结果是真实可信的。在伽利略的学生温琴佐·维维亚尼所写的传记中记载，伽利略曾经在比萨斜塔让两个材料相同但质量不同的小球落下，来演示它们的下落时间与其质量无关。为了支持这个结论，伽利略提出了如下的理论论据：如果将两个质量不同，下落速度也不同的物体用绳子拴起来，那么这个联合的系统是因为它有更加重的质量而下落地更加快了呢，还是因为轻物体拖住了重物体而下落地更加慢？这个问题的唯一可信的答案就是，两个物体下落一样快。

在1638年出版的《论两种新科学》里描述了另一个实验。伽利略虚构的一个人物，萨尔维亚蒂，描述了一个用铜球和木质斜面所做的实验。这个木斜面长12腕尺（cubit），宽半腕尺，三指厚，上面有一个光滑无摩擦的直凹槽。凹槽内衬有羊皮纸，绝对光滑无摩擦。凹槽内有一个硬的，光滑的，非常圆的铜球。斜面可以以不同的角度倾斜，来减慢铜球的加速度，使得时间可以测量。令铜球从一个已知的距离处滚下，测量铜球滚落的时间。铜球滚落的时间用下面描述的水钟测量：

“在高处放置一大容器的水，容器下接一个细管，水从细管流出，每次实验都在下方用一个小玻璃杯子将水收集起来。实验结束后，在精确的天平上，称量收集的水的重量。不同重量的比就代表了不同时间长度的比。这个方法非常精确，即使实验被一次又一次地重复，结果仍然没有可觉察的误差。”伽利略发现对于一个自由落体的物体，下落的距离总是跟时间的平方成正比。

1642年1月8日，伽利略在意大利佛罗伦萨附近的阿塞蒂里（Arcetri）去世。伽利略证明了在地球引力场的作用下，做自由落体运动的物体的加速度是常数。与伽利略同时代的约翰内斯·开普勒证明了，在太阳引力质量的作用下，天体沿着椭圆轨道运行。然而，在伽利略一生中，伽利略引力场和开普勒引力质量的关系并没有被理解。

牛顿引力质量

1674年，罗伯特·胡克发表了他的引力概念，里面写道：“所有的天体，无论它是什么，都有一种指向其自己中心的吸引力或者引力”，“它们也吸引它们作用范围内的其他天体”。他进一步说明，引力随着物体中心之间的距离的减小而增加。1679~1680年期间，罗伯特·胡克曾给艾萨克·牛顿写信提出了猜想：两物体间的引力与他们之间的距离平方成反比。

胡克力劝微积分发展的先驱牛顿，完成开普勒轨道的数学细节，来证明胡克的猜想是正确的。牛顿本人的研究证实胡克是对的，但牛顿却没有把这个结果透露给胡克。直到1684年，牛顿才告诉他的朋友爱德蒙·哈雷，说他已经解决了引力轨道的问题。在哈雷的鼓励下，牛顿发表了他的发现。1684年11月，艾萨克·牛顿给爱德蒙·哈雷发了一份文件。哈雷将牛顿的发现呈送给伦敦皇家学会，并承诺随后即有全面的说明。牛顿后来将他的想法写到了一本三卷的书集当中，标题为Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica（自然哲学的数学原理）。第一卷于1686年4月28日被皇家学会接受，第二卷是1687年3月2日，第三卷是1687年4月6日。皇家学会在1687年5月由牛顿自费出版了这本书的全集。

艾萨克·牛顿架起了开普勒引力质量和伽利略引力加速度之间的桥梁，给出了物体引力质量和引力场之间的精确关系。就这样，牛顿有了测量引力质量的一种新的方法：地球的质量用开普勒的方法测定（通过月球的轨道），或者也通过测量地球表面的重力加速度，然后将这个数值乘以地球半径的平方来测定。该方法测量的结果是：地球的质量大约为太阳质量的百万分之三。直到现在，还没有发现其他测量引力质量的精确手段。

万有引力

牛顿的理论说明了地球引力质量和引力场的关系；然而还是有很多模棱两可之处。罗伯特·胡克在1674年断言：“所有的天体，无论它是什么，都有一种指向其自己中心的吸引力或者引力”，但是胡克既没有解释为什么只有天体才有引力的吸引，也没有解释为什么引力指向天体的中心。

为了回答这个问题，牛顿引入了一个全新的概念即引力质量是“一般的（万有的）”：任何物体都有引力质量，因此，任何物体都产生引力场。牛顿进一步假设每个物体引力场的强度都随着离该物体距离的平方而衰减。按照这个假设，牛顿计算了非常多小物体构成一个大的球体时整体的引力场。牛顿发现一个巨大的球体（像地球或太阳，给定半径处具有大致相同的密度），其引力场正比于物体的总质量，反比于离物体中心距离的平方。

一个苹果感受到指向地球各处的引力场；然而，这些场加起来产生了一个单独的强大的指向地球中心的引力场。可以想象，地球的每个部分都有引力质量，都产生一个指向它的引力场。然而，这些引力场的总效应等价于一个单独的强大的指向地球中心的引力场。苹果表现出的行为就好像一个单独的强大的引力场把它向地球中心加速。

牛顿的万有引力质量概念使得引力质量和传统的重量、质量概念有着相同的立足点。例如，古罗马人使用角豆树种子作为重量标准。罗马人将一个未知重量的物体放到天平的一侧，然后在天平另一侧放角豆树种子，增加种子的数量，直到天平平衡。如果一个物体的重量与1728个角豆树种子相等，这个物体的重量就是1罗马磅。

惯性引力质量

虽然惯性质量，被动引力质量和主动引力质量在概念上并不一样，然而没有任何实验明确地显示他们之间有任何的不同。在经典力学当中，牛顿第三定律意味着主动引力质量和被动引力质量必须总是相同（或至少成正比），但经典理论当中没有任何令人信服的原因表明引力质量必须与惯性质量相等。他们的相等仅仅是个经验性的事实。

阿尔伯特·爱因斯坦基于这样一个假设发展了他的广义相对论：惯性质量和（被动）引力质量之间的关系并非巧合，没有任何实验可以区分出这两者（弱等效原理)。然而，在这样的理论当中，引力不再是一个力，因此也不遵守牛顿第三定律，所以“惯性质量和主动引力质量相等仍然是个谜”。

惯性质量衡量

惯性质量用物体对加速度的抵抗程度衡量的质量。

为了理解什么是物体的惯性质量，我们先从经典力学和牛顿运动定律开始。然后，再来看，当把狭义相对论考虑进来时，经典的质量定义应当如何修改，使其比经典力学更加精确。然而，狭义相对论并没有从本质上改变“质量”的含义。

根据牛顿第二定律，我们说一个物体的质量是m，如果在任何瞬间，其遵循如下的运动方程

现在，我们先把什么是“施加在物体上的力”这个问题的确切答案放到一边。

这个方程说明了质量是如何和惯性联系在一起的。考虑两个质量不同的物体。如果我们对其施加相同的力，质量较大的物体的加速度较小，而质量较小的物体的加速度较大。我们可以说质量较大的物体在响应力的作用时，对于改变其运动状态表现出较强的“抵抗性”。

然而，施加“相同的”力的说法迫使我们回到事实中来：我们还没有真正定义过什么是力。我们可以用牛顿第三定律来回避这个困难，牛顿第三定理说，如果一个物体给另一个物体施加一个力，那么第一个物体就会受到一个大小相同方向相反的力。更精确一点，如果我们有两个物体A和B，它们有着不变的惯性质量

其中

这就是原则上我们如何测量物体的惯性质量。我们选择一个“参考”物体，定义它的质量为（譬如说）1千克。然后我们就可以通过测量与参考物体碰撞的加速度来测量宇宙中的一切物体的质量。

牛顿引力阐述

牛顿引力质量的概念定义在牛顿引力定律之上。假设我们有两个物体A和B，距离为r。引力定律说如果A和B分别具有引力质量

其中G是万有引力常数。上面的方程式可以重新表达如下：

如果g是参考物体在引力场中给定位置处的加速度，那么一个引力质量为M的物体受到的引力为：

这是质量可以用重量表达的基础。在弹簧秤上，譬如说，力F正比于称重盘下面弹簧的形变，根据胡克定律，校正称，将重力加速度g考虑进来，使得物体的质量M可以直接读出。天平测量物体的引力质量，只有弹簧秤测量物体的重量。

狭义相对论

在狭义相对论里，质量常常指物体的静止质量，即一个与物体相对静止的观察者所测量的牛顿质量。对于单个粒子，不变质量是静止质量的另一个名字。然而，广义的不变质量可以应用在相对运动的粒子系统上，因此不变质量通常只用在包含分离的高能粒子的系统上。一个系统的不变质量对于所有的观察者和惯性系都相同，只要系统是封闭的，就不能被消灭，因此是守恒的。在这里，“封闭”的意思是系统有一个理想的边界，任何质量/能量都不允许穿过这个边界。

就像在相对论中一个封闭系统的能量是守恒的，它的质量也是守恒的：这意味着质量不随时间变化，即使不同重量的粒子之间相互转换。对于任何观察者，任何系统的质量都分别守恒，不随时间变化，正如能量也分别守恒，不随时间变化一样。一个流行的错误观点是，在相对论里质量可以转换成为（无质量的）能量，因为某些物质粒子有时可以转化为非物质的能量（譬如光、动能以及电磁场或其他场中的势能）。然而，这混淆了物质和质量。即使不被视为“物质”，在相对论里所有类型的能量仍然显示出质量。因此，质量和能量并不是互相转换的，实际上，它们是同一个事物的两个不同的名字，质量和能量都不能脱离对方单独出现。相对论里，“物质”粒子在反应当中可能不守恒，但是封闭系统的质量总是守恒的。

举一个例子，一颗核弹在一个理想的超级坚硬的盒子里，这个盒子放在一个称上面，理论上，爆炸以后质量不会有任何变化（虽然盒子内部变得更热）。这样的一个系统，只有允许能量，譬如光或热从盒子里逃逸出来，盒子的质量才会改变。然而，这样的话，逃走的能量也带走了它对应的质量。让热量离开这个系统实际上就是让质量离开这个系统。因此，质量，像能量一样，不能被消灭，只能从一个地方转移到另一个地方。

在束缚系统里，结合能必须从非束缚系统的质量里减掉，因为这部分能量也具有质量，当能量被释放时，这部分质量必须被从系统里扣除，这时系统就是束缚的了。在这个过程中质量是守恒的，因为在结合的过程中系统不是封闭的。一个类似的例子是原子核的结合能，当原子核形成时能量以伽马射线等其他形式出现，能量释放后生成的原子核的质量小于自由粒子质量之和。

相对论性质量可表示为物体或系统的总能量除以