물체의 관성(慣性)의 크기를 나타내는 양. 물체에 힘을 작용시켰을 때, 그 운동상태를 바꾸기 어려운 정도, 즉 관성의 크기를 나타내는 물리량이다.

〔관성질량과 중력질량〕뉴튼은 저서《프린키피아》(1687)에서 질량을「물질의 양」이라 하고, 밀도와 부피의 곱으로 정의했다.

그러나 현재는 밀도를 질량과 부피로 정의하므로 이 정의는 적합하지 않다.

그런데 보통 E. 마흐의 방식에 따라 뉴튼의 제3법칙이 질량을 정의하고 있다고 생각한다.

제3법칙을「두 물체를 작용시켰을 때, 두 물체의 가속도는 항상 반대방향이며, 그 크기의 비는 두 물체에 고유한 양이 된다」고 해석하고, 이 법칙에 따라 기준물체를 결정하면 그 밖의 물체의 질량이 그 몇 배라는 식으로 정해진다.

일상생활에서는 질량을 재는 데 저울을 사용하는 것이 대부분이다.

이것은 질량이 관계하는 법칙이 뉴튼의 법칙 외에도 여러 가지가 있기 때문이다.

저울은 무게가 질량에 비례한다는 사실(즉, 만유인력의 법칙)을 이용해 질량을 측정하는 장치이다.

따라서 운동의 법칙에 따라 정의되는 질량을 관성질량, 만유인력의 법칙에 의해 정의되는 질량을 중력질량이라고 구분한다.

이것은 뉴튼역학에서는 운동법칙과 만유인력법칙이 독립된 것이기 때문이다.

그러나 실험에 의하면 관성질량과 중력질량은 대단히 높은 정밀도로 비례한다.

이것은 1896년에 R. 외트뵈시의 실험으로 확인되었으며, 지금은 의 정밀도까지 확인된다.

관성질량과 중력질량의 일치는 아인슈타인에 의해 일반상대성이론 도출의 시발점이 되었다.

〔상대론적 질량〕고전역학에서는 질량을 상수로 취급하지만, 특수상대성이론에 의해 질량 m은 상수가 아니며, 과 물체의 속도 v에 의해 변화한다는 것이 밝혀졌다.

여기서 c는 광속, 는 정지계에서의 질량을 나타내는 정지질량이다.

만일 v가 c에 비해 훨씬 작으면, 질량은 그 변화를 무시할 수 있으므로 상수로 취급해도 된다.

에너지 E가 E=이라는 식으로 질량에 관련된다는 사실도 특수상대성이론에 의해 밝혀졌다.

이 식은 에너지와 질량이 등가라는 사실을 나타내며, 그 환산계수 이 대단히 크다는 것은, 질량을 에너지로 고치면 막대한 에너지를 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

예컨대 1g의 질량을 에너지로 환산하면 다음과 같다.

〔질량의 단위와 크기〕질량의 크기를 결정하는 표준 물체로는 미터 조약에 의해 제조되어 1889년의 국제 도량형 총회에서 지정된 킬로그램 원기(原器 ; 재료는 백금 90%, 이리듐 10%)가 사용되며, 이 원기의 질량을 1kg으로 정했다.

저울로 잴 수 없는 아주 큰 물체나 아주 작은 물질의 질량을 재는 데는 특별한 연구가 필요하다.

예컨대 태양인 경우에는 케플러의 법칙이 이용되고, 원자세계에서는 질량분석계나 질량분석기가 사용된다.

물질의 구성요소인 소립자(素粒子), 특히 양성자와 전자의 질량은 물리학에서는 중요한 물리상수의 하나이다.