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在最初研究力学的时候，人们会产生这样的印象：在这个科学分支上，一切都是简单的、基本的，并且是一直稳定的。人们几乎不会怀疑存在着一个300年来都没有人注意到的重要线索。这个被忽视的线索与力学的一个基本概念有关，那就是 质量 。
我们再次回到那个简单的理想化实验——在完全光滑道路上的手推车。如果小车最初处于静止状态，然后被推了一下，那它随后就会以一定的速度匀速移动。假设力的作用可以根据需要重复多次，推动机制以相同的方式作用，并在同一个小车上施加相同的力。然而，实验重复了多次，最终速度却没有变。但是，如果改变一下实验——之前空的手推车现在载满了物品，会怎么样呢？载物手推车的最终速度会比空的手推车小。于是，我们得出结论：如果相同的力作用于两个不同的物体，它们最初都处于静止状态，但最终的速度将不相同。我们说，速度取决于物体的质量，质量越大则速度越小。
因此，至少在理论上，我们知道如何确定一个物体的质量，或者更确切地说，一个质量比另一个质量大多少倍。用相同的力作用在两个静止的质量上，我们发现，第一个质量的速度是第二个质量的三倍，我们得出结论：第一个质量比第二个质量小三倍。这当然不是确定两个质量比的实用的方法。尽管如此，我们可以想象用这种方法或者基于惯性定律的其他类似方法来实现它。
我们如何在实践中真正确定质量呢？当然，不是用刚刚描述的那种方式。大家都知道正确答案是什么。我们通过称重来衡量。
让我们更详细地讨论一下确定质量的两种不同方法。
第一个实验与重力（即地球的吸引力）无关。在推动之后，手推车沿着完全光滑的水平面移动。重力使手推车停留在平面上，它是不变的，而且在确定质量时不起作用。这与称重完全不同。如果地球不吸引物体，如果重力不存在的话，我们就永远不会用到秤。这两种确定质量方法的不同之处在于，第一种方法与重力无关，而第二种主要基于它的存在。
我们问：如果我们用上述两种方式来确定两个质量之比，我们是否得到相同的结果呢？实验给出的答案非常明确：结果完全一样！这个结论是不可预见的，而且是基于观察的，而非理性思考。为了简单起见，我们将第一种方式确定的质量称为 惯性质量 ，第二种方式确定的称为 引力质量 。在我们的世界中，它们是等价的，但我们可以想象，还有其他的情况。于是另一个问题出现了：这两种质量的同一性是纯粹偶然的，还是具有更深层次的意义？从经典物理学的角度来看，答案是：两种质量的同一性是偶然的，不附带更深层的意义。现代物理学的答案则恰恰相反：两种质量的同一性是根本的，而且是通往更深理解的一个新的必要线索。事实上，这就是广义相对论得以发展的最重要的线索之一。
如果一个侦探故事把奇怪的事解释为偶然，那么它就不像是一个好故事。让故事的发展遵循理性的模式肯定会更令人满意。同样地，一个解释引力质量和惯性质量同一性的理论优于将它们的同一性解释为偶然的理论，当然，前提是这两种理论与观察到的事实相符。
由于惯性质量和引力质量的同一性是相对论构想的基础，我们有理由在这里对它更仔细地考察一番。哪些实验令人信服地证明了两个质量是一样的？答案已经在伽利略从塔上抛下不同质量物体的古老实验中给出了。他注意到，不同质量物体的下落时间总是一样的，也就是说，下落物体的运动与其质量无关。要想把这个简单但非常重要的实验结果与两种质量的同一性联系起来，还需要一些相当复杂的推理。
一个静止的物体受到外力的作用之后就开始运动，并达到一定的速度。它抵抗运动的程度与它的惯性质量有关。质量大时，便不容易动；质量小时，则容易动。不十分严格地说：物体对外力的响应程度取决于它的惯性质量。如果地球以同样的力吸引所有的物体，那么惯性质量最大的物体将比其他任何物体都下降的慢。然而事实并非如此：所有的物体都以同样的方式落下。这意味着地球必定以不同的力吸引不同质量的物体。现在，地球以重力吸引一块石头，对它的惯性质量一无所知。地球的“召唤”力取决于引力质量。石头的“响应”运动取决于惯性质量。由于“响应”运动始终是相同的——从同一高度下降的所有物体都以相同的方式下降，我们必然可以推出引力质量和惯性质量相等。
同样的结论，由物理学家表达，就更具学究气了：下落物体的加速度与其引力质量成比例增加，与其惯性质量成比例减小。因为所有的下落物体具有相同的恒定加速度，这两个质量必定相等。
在我们奇妙的侦探故事中，没有被完全解决的问题，也没有永远不变的问题。300年之后，我们不得不回到最初的运动问题上修改侦查程序，寻找被忽视的线索，从而得到我们周围宇宙的另一幅图景。