Το θεμελιώδες στοιχείο της μελέτης του συντριπτικού αριθμού των φυσικών επιστημών είναι η ύλη. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε την έννοια, τα είδη της ύλης, τις μορφές της κίνησης και τις ιδιότητές της.
Τι είναι η ύλη;
Για πολλούς αιώνες η έννοια της ύλης έχει αλλάξει και βελτιωθεί. Έτσι, ο αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος Πλάτωνας το είδε ως το υπόστρωμα των πραγμάτων, που αντιτίθεται στην ιδέα τους. Ο Αριστοτέλης είπε ότι είναι κάτι αιώνιο που δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Αργότερα, οι φιλόσοφοι Δημόκριτος και Λεύκιππος όρισαν την ύλη ως ένα είδος θεμελιώδους ουσίας που αποτελείται από όλα τα σώματα στον κόσμο μας και στο Σύμπαν.
Η σύγχρονη έννοια της ύλης δόθηκε από τον V. I. Lenin, σύμφωνα με την οποία είναι μια ανεξάρτητη και ανεξάρτητη αντικειμενική κατηγορία που εκφράζεται από την ανθρώπινη αντίληψη, τις αισθήσεις, μπορεί επίσης να αντιγραφεί και να φωτογραφηθεί.
Ιδιότητες της ύλης
Τα κύρια χαρακτηριστικά της ύλης είναι τρία χαρακτηριστικά:
- Space.
- Ώρα.
- Movement.
Τα δύο πρώτα διαφέρουν ως προς τις μετρολογικές ιδιότητες, δηλαδή μπορούν να μετρηθούν ποσοτικά με ειδικά όργανα. Ο χώρος μετριέταισε μέτρα και τα παράγωγά του, και ο χρόνος σε ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα, καθώς και σε ημέρες, μήνες, χρόνια κ.λπ. Ο χρόνος έχει επίσης μια άλλη, όχι λιγότερο σημαντική ιδιότητα - τη μη αναστρεψιμότητα. Είναι αδύνατο να επιστρέψουμε σε οποιοδήποτε αρχικό χρονικό σημείο, το διάνυσμα του χρόνου έχει πάντα μονόδρομη κατεύθυνση και κινείται από το παρελθόν στο μέλλον. Σε αντίθεση με τον χρόνο, ο χώρος είναι μια πιο σύνθετη έννοια και έχει τρισδιάστατη διάσταση (ύψος, μήκος, πλάτος). Έτσι, όλα τα είδη ύλης μπορούν να κινούνται στο διάστημα για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο.
Μορφές κίνησης της ύλης
Ό,τι μας περιβάλλει κινείται στο χώρο και αλληλεπιδρά μεταξύ τους. Η κίνηση συμβαίνει συνεχώς και είναι η κύρια ιδιότητα που έχουν όλα τα είδη ύλης. Εν τω μεταξύ, αυτή η διαδικασία μπορεί να προχωρήσει όχι μόνο κατά την αλληλεπίδραση πολλών αντικειμένων, αλλά και μέσα στην ίδια την ουσία, προκαλώντας τις τροποποιήσεις της. Διακρίνονται οι ακόλουθες μορφές κίνησης της ύλης:
Μηχανική είναι η κίνηση των αντικειμένων στο διάστημα (ένα μήλο που πέφτει από ένα κλαδί, ένα κουνέλι τρέχει)
- Σωματική - εμφανίζεται όταν το σώμα αλλάζει τα χαρακτηριστικά του (για παράδειγμα, η κατάσταση συσσώρευσης). Παραδείγματα: λιώνει το χιόνι, το νερό εξατμίζεται κ.λπ.
- Χημική - τροποποίηση της χημικής σύνθεσης μιας ουσίας (διάβρωση μετάλλων, οξείδωση γλυκόζης)
- Βιολογικά - λαμβάνει χώρα σε ζωντανούς οργανισμούς και χαρακτηρίζει τη βλαστική ανάπτυξη, το μεταβολισμό, την αναπαραγωγή κ.λπ.
- Κοινωνική μορφή - διαδικασίεςκοινωνική αλληλεπίδραση: επικοινωνία, διεξαγωγή συναντήσεων, εκλογές κ.λπ.
- Γεωλογικό - χαρακτηρίζει την κίνηση της ύλης στον φλοιό της γης και στα έγκατα του πλανήτη: πυρήνας, μανδύας.
Όλες οι παραπάνω μορφές ύλης είναι αλληλένδετες, συμπληρωματικές και εναλλάξιμες. Δεν μπορούν να υπάρξουν από μόνα τους και δεν είναι αυτάρκεις.
Ιδιότητες της ύλης
Η αρχαία και σύγχρονη επιστήμη απέδιδε πολλές ιδιότητες στην ύλη. Η πιο κοινή και προφανής είναι η κίνηση, αλλά υπάρχουν και άλλες καθολικές ιδιότητες:
- Είναι άφθαρτη και άφθαρτη. Αυτή η ιδιότητα σημαίνει ότι οποιοδήποτε σώμα ή ουσία υπάρχει για κάποιο χρονικό διάστημα, αναπτύσσεται, παύει να υπάρχει ως αρχικό αντικείμενο, ωστόσο, η ύλη δεν παύει να υπάρχει, αλλά απλώς μετατρέπεται σε άλλες μορφές.
- Είναι αιώνια και άπειρη στο διάστημα.
- Σταθερή κίνηση, μεταμόρφωση, τροποποίηση.
- Προορισμός, εξάρτηση από παράγοντες παραγωγής και αιτίες. Αυτή η ιδιότητα είναι ένα είδος εξήγησης της προέλευσης της ύλης ως συνέπεια ορισμένων φαινομένων.
Βασικοί τύποι ύλης
Οι σύγχρονοι επιστήμονες διακρίνουν τρεις θεμελιώδεις τύπους ύλης:
- Μια ουσία που έχει μια ορισμένη μάζα σε ηρεμία είναι ο πιο κοινός τύπος. Μπορεί να αποτελείται από σωματίδια, μόρια, άτομα, καθώς και από τις ενώσεις τους που σχηματίζουν ένα φυσικό σώμα.
- Το φυσικό πεδίο είναι μια ειδική υλική ουσία, η οποία έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει την αλληλεπίδραση αντικειμένων (ουσιών).
- Φυσικό κενό - είναι το υλικό περιβάλλον με το χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας.
Στη συνέχεια, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε κάθε έναν από τους τύπους.
Ουσία
Η ουσία είναι ένα είδος ύλης, η κύρια ιδιότητα της οποίας είναι η διακριτικότητα, δηλαδή η ασυνέχεια, ο περιορισμός. Η δομή του περιλαμβάνει τα μικρότερα σωματίδια με τη μορφή πρωτονίων, ηλεκτρονίων και νετρονίων που αποτελούν το άτομο. Τα άτομα συνδυάζονται για να σχηματίσουν μόρια, σχηματίζοντας ύλη, η οποία με τη σειρά της σχηματίζει ένα φυσικό σώμα ή ρευστή ουσία.
Κάθε ουσία έχει μια σειρά από μεμονωμένα χαρακτηριστικά που τη διακρίνουν από άλλες: μάζα, πυκνότητα, σημείο βρασμού και τήξης, δομή κρυσταλλικού πλέγματος. Υπό ορισμένες συνθήκες, διαφορετικές ουσίες μπορούν να συνδυαστούν και να αναμειχθούν. Στη φύση, εμφανίζονται σε τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης: στερεά, υγρά και αέρια. Σε αυτή την περίπτωση, μια συγκεκριμένη κατάσταση συσσωμάτωσης αντιστοιχεί μόνο στις συνθήκες του περιεχομένου της ουσίας και στην ένταση της μοριακής αλληλεπίδρασης, αλλά δεν είναι το μεμονωμένο χαρακτηριστικό της. Έτσι, το νερό σε διαφορετικές θερμοκρασίες μπορεί να πάρει υγρές, στερεές και αέριες μορφές.
Φυσικό πεδίο
Τύποι φυσικής ύλης περιλαμβάνουν επίσης ένα τέτοιο συστατικό όπως ένα φυσικό πεδίο. Είναι ένα είδος συστήματος στο οποίο αλληλεπιδρούν τα υλικά σώματα. Το πεδίο δεν είναι ένα ανεξάρτητο αντικείμενο, αλλά μάλλον ένας φορέας των ειδικών ιδιοτήτων των σωματιδίων που το σχημάτισαν. Έτσι, η ορμή που απελευθερώνεται από ένα σωματίδιο, αλλά δεν απορροφάται από ένα άλλο, είναι μια ιδιότηταπεδία.
Τα φυσικά πεδία είναι πραγματικές άυλες μορφές ύλης που έχουν την ιδιότητα της συνέχειας. Μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια:
- Ανάλογα με το φορτίο που σχηματίζει πεδίο, υπάρχουν: ηλεκτρικά, μαγνητικά και βαρυτικά πεδία.
- Από τη φύση της κίνησης των φορτίων: δυναμικό πεδίο, στατιστικό (περιέχει φορτισμένα σωματίδια που είναι ακίνητα μεταξύ τους).
- Από φυσική φύση: μακρο- και μικροπεδία (δημιουργούνται από την κίνηση μεμονωμένων φορτισμένων σωματιδίων).
- Ανάλογα με το περιβάλλον ύπαρξης: εξωτερικό (το οποίο περιβάλλει φορτισμένα σωματίδια), εσωτερικό (πεδίο μέσα στην ύλη), αληθινό (συνολική τιμή εξωτερικών και εσωτερικών πεδίων).
Φυσικό κενό
Τον 20ο αιώνα, ο όρος «φυσικό κενό» εμφανίστηκε στη φυσική ως συμβιβασμός μεταξύ υλιστών και ιδεαλιστών για να εξηγήσει ορισμένα φαινόμενα. Οι πρώτοι του απέδιδαν ιδιότητες υλικού, ενώ οι δεύτεροι υποστήριξαν ότι το κενό δεν είναι παρά κενό. Η σύγχρονη φυσική έχει αντικρούσει τις κρίσεις των ιδεαλιστών και απέδειξε ότι το κενό είναι ένα υλικό μέσο, που ονομάζεται επίσης κβαντικό πεδίο. Ο αριθμός των σωματιδίων σε αυτό είναι ίσος με μηδέν, κάτι που όμως δεν εμποδίζει τη βραχυπρόθεσμη εμφάνιση σωματιδίων σε ενδιάμεσες φάσεις. Στην κβαντική θεωρία, το ενεργειακό επίπεδο του φυσικού κενού λαμβάνεται υπό όρους ως το ελάχιστο, δηλαδή ίσο με μηδέν. Ωστόσο, έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι το ενεργειακό πεδίο μπορεί να λάβει τόσο αρνητικά όσο και θετικά φορτία. Υπάρχει μια υπόθεση ότιΤο Σύμπαν προέκυψε ακριβώς στις συνθήκες ενός διεγερμένου φυσικού κενού.
Η δομή του φυσικού κενού δεν έχει ακόμη μελετηθεί πλήρως, αν και πολλές από τις ιδιότητές του είναι γνωστές. Σύμφωνα με τη θεωρία των οπών του Dirac, το κβαντικό πεδίο αποτελείται από κινούμενα κβάντα με πανομοιότυπα φορτία, η σύνθεση των ίδιων των κβαντών παραμένει ασαφής, οι συστάδες των οποίων κινούνται με τη μορφή ροών κυμάτων.
