Osnovni element proučavanja ogromnog broja prirodnih nauka je materija. U ovom članku ćemo razmotriti pojam, vrste materije, oblike njenog kretanja i svojstva.
Šta je bitno?
Vekovima se koncept materije menjao i poboljšavao. Tako ga je drevni grčki filozof Platon vidio kao supstrat stvari, koji se suprotstavlja njihovoj ideji. Aristotel je rekao da je to nešto večno što se ne može ni stvoriti ni uništiti. Kasnije su filozofi Demokrit i Leukip definisali materiju kao neku vrstu fundamentalne supstance koja čini sva tela u našem svetu i u Univerzumu.
Savremeni koncept materije dao je V. I. Lenjin, prema kojem je ona nezavisna i nezavisna objektivna kategorija izražena ljudskom percepcijom, senzacijama, može se kopirati i fotografisati.
Atributi materije
Glavne karakteristike materije su tri karakteristike:
- Space.
- Vrijeme.
- Kretanje.
Prva dva se razlikuju po metrološkim svojstvima, odnosno mogu se kvantitativno mjeriti posebnim instrumentima. Prostor se mjeriu metrima i njegovim derivatima, a vrijeme u satima, minutama, sekundama, kao i u danima, mjesecima, godinama itd. Vrijeme ima i još jedno, ne manje važno svojstvo - nepovratnost. Nemoguće je vratiti se na bilo koju početnu vremensku tačku, vremenski vektor uvijek ima jednosmjerni smjer i kreće se iz prošlosti u budućnost. Za razliku od vremena, prostor je složeniji koncept i ima trodimenzionalnu dimenziju (visina, dužina, širina). Dakle, sve vrste materije se mogu kretati u prostoru tokom određenog vremenskog perioda.
Oblici kretanja materije
Sve što nas okružuje kreće se u prostoru i komunicira jedno s drugim. Kretanje se odvija kontinuirano i glavno je svojstvo koje imaju sve vrste materije. U međuvremenu, ovaj proces se može odvijati ne samo tokom interakcije nekoliko objekata, već i unutar same supstance, uzrokujući njene modifikacije. Razlikuju se sljedeći oblici kretanja materije:
Mehaničko je kretanje objekata u prostoru (jabuka pada s grane, zec trči)
- Fizički - javlja se kada tijelo promijeni svoje karakteristike (na primjer, stanje agregacije). Primjeri: snijeg se topi, voda isparava, itd.
- Kemijska - modifikacija hemijskog sastava supstance (korozija metala, oksidacija glukoze)
- Biološki - odvija se u živim organizmima i karakteriše vegetativni rast, metabolizam, reprodukciju, itd.
- Društveni oblik - procesidruštvena interakcija: komunikacija, održavanje sastanaka, izbori, itd.
- Geološki - karakterizira kretanje materije u zemljinoj kori i utrobi planete: jezgro, plašt.
Svi gore navedeni oblici materije su međusobno povezani, komplementarni i zamjenjivi. Oni ne mogu postojati sami i nisu sami sebi dovoljni.
Svojstva materije
Drevna i moderna nauka pripisivale su mnoga svojstva materiji. Najčešći i očigledniji je kretanje, ali postoje i druga univerzalna svojstva:
- Ona je nestvoriva i neuništiva. Ovo svojstvo znači da bilo koje tijelo ili supstancija postoji neko vrijeme, razvija se, prestaje postojati kao izvorni objekt, međutim, materija ne prestaje postojati, već se jednostavno pretvara u druge oblike.
- Ona je vječna i beskonačna u svemiru.
- Stalno kretanje, transformacija, modifikacija.
- Predodređenost, ovisnost o generirajućim faktorima i uzrocima. Ovo svojstvo je svojevrsno objašnjenje nastanka materije kao posledica određenih pojava.
Osnovne vrste materije
Savremeni naučnici razlikuju tri fundamentalna tipa materije:
- Supstanca koja ima određenu masu u mirovanju je najčešći tip. Može se sastojati od čestica, molekula, atoma, kao i njihovih jedinjenja koja formiraju fizičko tijelo.
- Fizičko polje je posebna materijalna supstanca, koja je dizajnirana da osigura interakciju objekata (supstanci).
- Fizički vakuum - je materijalno okruženje sa najnižim nivoom energije.
Dalje, pogledajmo detaljnije svaki od tipova.
Supstanca
Supstancija je vrsta materije, čije je glavno svojstvo diskretnost, odnosno diskontinuitet, ograničenost. Njegova struktura uključuje najmanje čestice u obliku protona, elektrona i neutrona koji čine atom. Atomi se kombinuju da formiraju molekule, formirajući materiju, koja zauzvrat formira fizičko telo ili fluidnu supstancu.
Svaka supstanca ima niz individualnih karakteristika koje je razlikuju od drugih: masa, gustina, tačka ključanja i topljenja, struktura kristalne rešetke. Pod određenim uslovima, različite supstance se mogu kombinovati i mešati. U prirodi se javljaju u tri agregatna stanja: čvrstom, tečnom i gasovitom. U ovom slučaju, specifično stanje agregacije odgovara samo uslovima sadržaja supstance i intenzitetu molekularne interakcije, ali nije njena individualna karakteristika. Dakle, voda na različitim temperaturama može poprimiti tečni, čvrsti i gasoviti oblik.
Fizičko polje
Vrste fizičke materije takođe uključuju takvu komponentu kao što je fizičko polje. To je vrsta sistema u kojem materijalna tijela međusobno djeluju. Polje nije samostalan objekt, već nosilac specifičnih svojstava čestica koje su ga formirale. Dakle, impuls koji se oslobađa od jedne čestice, ali ne apsorbuje druga, predstavlja atributpolja.
Fizička polja su stvarni nematerijalni oblici materije koji imaju svojstvo kontinuiteta. Mogu se klasifikovati prema različitim kriterijumima:
- U zavisnosti od naelektrisanja koje stvara polje, postoje: električna, magnetna i gravitaciona polja.
- Po prirodi kretanja naelektrisanja: dinamičko polje, statističko (sadrži naelektrisane čestice koje su stacionarne jedna u odnosu na drugu).
- Po fizičkoj prirodi: makro- i mikropolja (nastala kretanjem pojedinačnih nabijenih čestica).
- U zavisnosti od okruženja postojanja: eksterno (koje okružuje naelektrisane čestice), unutrašnje (polje unutar materije), istinito (ukupna vrednost spoljašnjih i unutrašnjih polja).
Fizički vakuum
U 20. veku, termin "fizički vakuum" pojavio se u fizici kao kompromis između materijalista i idealista za objašnjenje nekih fenomena. Prvi su mu pripisivali svojstva materijala, dok su drugi tvrdili da vakuum nije ništa drugo do praznina. Moderna fizika je opovrgla sudove idealista i dokazala da je vakuum materijalni medij, koji se naziva i kvantno polje. Broj čestica u njemu jednak je nuli, što, međutim, ne sprečava kratkoročno pojavljivanje čestica u međufazama. U kvantnoj teoriji, energetski nivo fizičkog vakuuma uslovno se uzima kao minimum, odnosno jednak nuli. Međutim, eksperimentalno je dokazano da energetsko polje može poprimiti i negativne i pozitivne naboje. Postoji hipoteza daUniverzum je nastao upravo u uslovima pobuđenog fizičkog vakuuma.
Struktura fizičkog vakuuma još nije u potpunosti proučavana, iako su mnoga njegova svojstva poznata. Prema Diracovoj teoriji rupa, kvantno polje se sastoji od pokretnih kvanta sa identičnim nabojem, a sastav samih kvanta ostaje nejasan, čiji se klasteri kreću u obliku valnih tokova.
