لكتلة والوزن الحجم والكثافة :

لكتلة والوزن
الوزن هو مجرّد مقياس لقوة الجذب التي يخضع لها الجسم،
ولا علاقة له بالكتلة، حتى أن وحدة القياس الرسمية له هي النيوتن وليس الجرام.
فوزن الأجسام يختلف من مكان لآخر، فهو على القمر أخف منه على الأرض، وعلى المشتري أثقل من الاثنين، وغير موجود أصلاً في الفضاء. ولكن إن كانت كتلة الجسم الذي يجذب الأجسام عليه معروفة فيُمكن قياس الكتلة بواسطة الوزن، لكن بدون معرفة كتلة الجسم الجاذب فلا يُمكن معرفة الكتلة أبداً بواسطة الوزن.

الحجم والكثافة :

لا ارتباط بين الحجم والكتلة، فالحجم هو خاصية مختلفة ومستقلة من خواص المادة.
الحجم هو مجرد الحيز الذي يشغله الجسم في الفراغ.
بغض النظر عن كمية المادة الموجودة في هذا الحيز. لكن مع الكثافة تُصبح معرفة الكتلة ممكنة، فالكثافة والحجم والكتلة مرتبطون ببعضهم البعض. حيث أنه بمعرفة اثنين من هذه الأشياء الثلاثة يُمكن معرفة الثالث.
والكثافة هي مقدار تركيز المادة في الحيز الذي تشغله من المكان.

العلاقة بين الكتلة و الطاقة :

أعطت النسبية الخاصة علاقة بين كتلة الجسم وطاقته (E = mc2). والكتلة هي كمية مصونة، أي لا يمكن خلقها أو إفناءها، ولم تغير النسبية الخاصة هذا المفهوم. ولكن النسبية أضافت حقيقة أن جميع أشكال الطاقة لها كتلة مرتبطة بها، وهذه الكتلة تضاف إلى الأنظمة عندما تضاف الطاقة، كما تطرح هذه الكتلة من الأنظمة عندما تنقص هذه الطاقة. ففي التفاعلات النووية، مثلاً، لا يصبح النظام أقل كثافة حتى تتحرر الطاقة نتيجة تفاعل يسمح للطاقة بالتبدد.

قياس كتلة الأجرام :

بما أن الوزن لا يُمكن استخدامه لقياس الكتلة ونفس الأمر مع الكثافة والحجم، فلا بُد من وجود طريقة أخرى لقياسه (طبعا يُمكن للوزن مع معطيات أخرى تحديد كتلة جرم ما، لكن المشكلة هي أن الأمر يحتاج إلى تحديد كتلة جرم آخر قبل حساب كتلة الأول). مع الأجرام السماوية، يُمكن حساب كتلتها بواسطة ما حولها من أجرام. مثلاً، إذا كنا نريد حساب كتلة الشمس، فكل ما يجب حسابه هو نصف قطر مدار الأرض وسرعة دورانها حول الشمس. وكتلة الأرض ليست ضرورية، فكتلتها لا علاقة لها بسرعة الدوران حول الشمس. وهكذا فبالإمكان الاكتفاء بحساب نصف قطر المدار وسرعة الدوران، وبواسطة معادلة لنيوتن يُمكن التوصل لقوة الجذب التي تخضع لها الأرض. وبما أن قوة الجذب هي نتيجة للكتلة فبالإمكان معرفة الكتلة منها. وهذه هي معادلة حساب الكتلة:

حيث أن:
• "M": هي كتلة الجرم المركزي.
• "G": هو ثابت نيوتن للجاذبية.
• "R": هو نصف قطر مدار الجرم الثاني.
• "V": هي سرعة دوران الجرم الثاني حول الأول (الجرم المركزي)

وحدات الكتلة :

الوحدة الرسمية لقياس الكتلة هي الجرام. كمثال، غرام هي كتلة مشبك ورق،
وكيلوجرام هي كتلة لتر من الماء. وقد تم عقد مؤتمر في عام 1960م لبحث وحدات القياس المختلفة وتوحيدها. وقد كان من النتائج أن يتم اعتماد وحدة النيوتن رسمياً لقياس الوزن وحاليا وحدات القياس الرسمية للكتلة هي:
• الطن = 1,000,000 جرام.
• الكيلوجرام = 1,000 جرام.
• الجرام = 1 جرام.
• الدِّسِجرام = 0.1 جرام.
• السنتيجرام = 0.01 جرام.
• الملليجرام = 0.001 جرام.[1][3]

القياسات الكونية للكتلة:

في القياسات الكونية هناك حاجة لاستخدام وحدات أخرى، لأن وحدة الطن تُصبح تافهة مقارنة بكتل الكواكب والنجوم.
عموماً الكواكب نوعان 1- : "الكواكب الصخرية" 2- الكواكب الغازية.
وغالباً ما تكون كتلة الأولى متدنية جداً مقارنة بالثاني. ولذلك فالأمر يحتاج إلى وحدتين مختلفتين.
تُقاس كتلة الكواكب الصخرية (داخل وخارج النظام الشمسي) بوحدة الكتلة الأرضية، وهي تساوي كتلة الأرض طبعاً، وتبلغ M = 5.9742 × 1024 كجم و0333 0.0000 من كتلة الشمس. أما الكواكب الغازية داخل وخارج النظام الشمسي فيتم حساب كتلتها بوحدة كتلة المشتري، والتي تعادل 1.8986×1027 كغم و317.83 كتلة أرضية و0.0009546 من كتلة الشمس.
وحدة كتلة المشتري لا تُستخدم لقياس كتلة الكواكب الغازية فقط، بل أيضا لنوع من النجوم. ولكنه نوع واحد فقط، تُستخدم هذه الوحدة معه لأن كتلته صغيرة جداً، وهو الأقزام البنية، والتي يُمكن أن تصل كتلتها إلى 15 كتلة مشتري فقط.
أما النجوم فيتم قياس كتلتها بوحدة الكتلة الشمسية. ولا داعي لاستخدام وحدة أكبر مع النجوم، لأن معظم النجوم تبلغ كتلتها أقل من 30 كتلة شمسية. وحتى أكبر نجم معروف كتلة على الإطلاق تبلغ كتلته 175 كتلة شمسية فقط، وهذا يجعل حساب كتلة النجوم بهذه الوحدة أمرا سهلاً. أما المجرات فكتلة الكبيرة منها لا تقل عن 100 بليون كتلة شمسية، لكن بالرغم من ذلك فلا توجد وحدات شائعة أكبر من الكتلة الشمسية.

آلية هيكز( تفسير كتلة الأجسام ):

الفكرة الأولى
تتكون الجسيمات من اهتزاز الأوتار الفائقة وهي على نوعين:
النوع الأول : أوتار خيطية يعطي اهتزازها الموجة الكهرومغناطيسية وتحملها الفوتونات
والنوع الثاني: أوتار حلقية يعطي اهتزازها الجاذبية الثقالية وتحملها الجرافيتونات
ولذا عند اتحاد موجتين بمكان ما بين أوتار خيطية وأوتارحلقية تتحول الطاقة الاهتزازية لهذه الأوتارلطاقة مركزة وتتشكل جسيمات جديدة لها كتلة وشكل جديدين , ولها أوتار حلقية لتحديد كتلتها وأوتار خيطية لتحديد نوعها وشكلها .
وتسعى التجارب بالمسرعات الذرية لفصل طاقة الموجة الجذبية للجسيم التي تتمثل بجسيمات هيكز الافتراضية عن طاقة الموجة الكهرومغناطيسية وقياسها.

الفكرة الثانية
في التحولات بين المادة والطاقة تتحول كامل المادة من كتلة لموجة كهرومغناطيسية وكأن الموجة الجذبية تتحول حركتها الاهتزازية من الأوتار الحلقية الجذبية إلى الخيطية الكهرومغناطيسية فلا نرى أثر هيكز الكتلي بل يتحول لجذب علما بأن الجرافيتونات الافتراضية وهي جسيمات نقل قوة الجذب الثقالي بين الكتل تتكون أيضاً إلي موجة جذب