A természettudományok túlnyomó többségének tanulmányozásának alapvető eleme az anyag. Ebben a cikkben megvizsgáljuk az anyag fogalmát, típusait, mozgásának formáit és tulajdonságait.
Mi az az anyag?
Sok évszázadon át az anyag fogalma változott és fejlődött. Így az ókori görög filozófus, Platón a dolgok szubsztrátumának tekintette, ami ellenkezik elképzelésükkel. Arisztotelész azt mondta, hogy ez valami örökkévaló, amit nem lehet sem teremteni, sem elpusztítani. Később Démokritosz és Leukipposz filozófusok úgy határozták meg az anyagot, mint egyfajta alapvető szubsztanciát, amely a világunkban és az Univerzumban minden testet alkot.
Az anyag modern fogalmát V. I. Lenin adta, miszerint ez egy önálló és független tárgyi kategória, amelyet az emberi érzékelés, érzetek fejeznek ki, másolható, fényképezhető is.
Az anyag tulajdonságai
Az anyag fő jellemzője három jellemző:
- Space.
- Idő.
- Mozgás.
Az első kettő metrológiai tulajdonságaiban különbözik, vagyis speciális műszerekkel mennyiségileg is mérhető. A teret mérikméterben és származékaiban, az idő pedig órákban, percekben, másodpercekben, valamint napokban, hónapokban, években stb. Az időnek van egy másik, nem kevésbé fontos tulajdonsága is - a visszafordíthatatlanság. Egyetlen kezdeti időponthoz sem lehet visszatérni, az idővektor mindig egyirányú, és a múltból a jövőbe mozog. Az idővel ellentétben a tér összetettebb fogalom, és háromdimenziós dimenziója van (magasság, hosszúság, szélesség). Így mindenféle anyag mozoghat a térben egy bizonyos ideig.
Az anyag mozgásformái
Minden, ami körülvesz bennünket, mozog a térben és kölcsönhatásba lép egymással. A mozgás folyamatosan történik, és ez a fő tulajdonság, amellyel minden típusú anyag rendelkezik. Eközben ez a folyamat nemcsak több objektum interakciója során, hanem magában az anyagban is végbemehet, annak módosulását okozva. Az anyag mozgásának következő formáit különböztetjük meg:
A mechanikus tárgyak mozgása a térben (egy alma leesik az ágról, egy nyúl fut)
- Fizikai – akkor fordul elő, amikor a test megváltoztatja jellemzőit (például az aggregáció állapotát). Példák: elolvad a hó, elpárolog a víz stb.
- Kémiai – egy anyag kémiai összetételének módosítása (fémkorrózió, glükózoxidáció)
- Biológiai - élő szervezetekben játszódik le, és jellemzi a vegetatív növekedést, anyagcserét, szaporodást stb.
- Társadalmi forma – folyamatoktársadalmi interakció: kommunikáció, találkozók tartása, választások stb.
- Geológiai - jellemzi az anyag mozgását a földkéregben és a bolygó beleiben: mag, köpeny.
Az anyag összes fenti formája összefügg egymással, kiegészíti egymást és felcserélhető. Önmagukban nem létezhetnek, és nem önellátóak.
Az anyag tulajdonságai
Az ókori és a modern tudomány számos tulajdonságot tulajdonított az anyagnak. A leggyakoribb és legnyilvánvalóbb a mozgás, de vannak más univerzális tulajdonságok is:
- Létrehozhatatlan és elpusztíthatatlan. Ez a tulajdonság azt jelenti, hogy bármely test vagy anyag egy ideig létezik, fejlődik, megszűnik eredeti tárgyként létezni, azonban az anyag nem szűnik meg létezni, hanem egyszerűen más formákká alakul.
- Örök és végtelen a térben.
- Állandó mozgás, átalakulás, módosulás.
- Predesztináció, függőség a generáló tényezőktől és okoktól. Ez a tulajdonság egyfajta magyarázata az anyag eredetének bizonyos jelenségek következményeként.
Az anyagok alapvető típusai
A modern tudósok három alapvető anyagtípust különböztetnek meg:
- A nyugalmi állapotban meghatározott tömegű anyag a leggyakoribb típus. Állhat részecskékből, molekulákból, atomokból, valamint ezek vegyületeiből, amelyek fizikai testet alkotnak.
- A fizikai mező egy speciális anyagi anyag, amelyet arra terveztek, hogy biztosítsa a tárgyak (anyagok) kölcsönhatását.
- A fizikai vákuum – a legalacsonyabb energiaszintű anyagi környezet.
Ezután nézzük meg közelebbről az egyes típusokat.
Substance
A szubsztancia egyfajta anyag, melynek fő tulajdonsága a diszkrétség, vagyis a megszakítottság, a korlátozottság. Szerkezete magában foglalja a legkisebb részecskéket protonok, elektronok és neutronok formájában, amelyek az atomot alkotják. Az atomok egyesülve molekulákat képeznek, így anyagot képeznek, amely viszont fizikai testet vagy folyékony anyagot képez.
Bármely anyagnak számos egyéni jellemzője van, amelyek megkülönböztetik a többitől: tömeg, sűrűség, forrás- és olvadáspont, kristályrács szerkezet. Bizonyos körülmények között különböző anyagok kombinálhatók és keverhetők. A természetben három halmazállapotban fordulnak elő: szilárd, folyékony és gáz halmazállapotúak. Ebben az esetben egy adott aggregációs állapot csak az anyag tartalmi feltételeinek és a molekuláris kölcsönhatás intenzitásának felel meg, de nem egyedi jellemzője. Tehát a különböző hőmérsékletű víz folyékony, szilárd és gáznemű formát ölthet.
Fizikai mező
A fizikai anyag típusai közé tartozik egy olyan összetevő is, mint a fizikai mező. Ez egyfajta rendszer, amelyben az anyagi testek kölcsönhatásba lépnek. A mező nem független objektum, hanem az azt alkotó részecskék sajátos tulajdonságainak hordozója. Így az egyik részecske által felszabaduló, de egy másik részecske által fel nem nyelt lendület egy tulajdonságmezők.
A fizikai mezők az anyag valódi, megfoghatatlan formái, amelyek a folytonosság tulajdonságával rendelkeznek. Különféle kritériumok szerint osztályozhatók:
- A mezőképző töltéstől függően léteznek elektromos, mágneses és gravitációs mezők.
- A töltések mozgásának jellege szerint: dinamikus mező, statisztikai (egymáshoz képest álló, töltött részecskéket tartalmaz).
- Fizikai természeténél fogva: makro- és mikromezők (egyedi töltött részecskék mozgása által létrehozva).
- A létezés környezetétől függően: külső (amely körülveszi a töltött részecskéket), belső (az anyagon belüli mező), igaz (a külső és belső mezők összértéke).
Fizikai vákuum
A 20. században a „fizikai vákuum” kifejezés a materialisták és idealisták közötti kompromisszumként jelent meg bizonyos jelenségek magyarázatára. Előbbi anyagi tulajdonságokat tulajdonított neki, míg utóbbi amellett érvelt, hogy a vákuum nem más, mint az üresség. A modern fizika megcáfolta az idealisták ítéleteit, és bebizonyította, hogy a vákuum anyagi közeg, más néven kvantumtér. A benne lévő részecskék száma nullával egyenlő, ami azonban nem akadályozza meg a részecskék rövid távú megjelenését a köztes fázisokban. A kvantumelméletben a fizikai vákuum energiaszintjét feltételesen minimumnak tekintjük, azaz egyenlő nullával. Kísérletileg bebizonyosodott azonban, hogy az energiamező negatív és pozitív töltéseket is felvehet. Van egy hipotézis, hogyAz Univerzum pontosan gerjesztett fizikai vákuum körülményei között keletkezett.
A fizikai vákuum szerkezetét még nem vizsgálták teljesen, bár számos tulajdonsága ismert. Dirac lyukelmélete szerint a kvantumtér azonos töltésű mozgó kvantumokból áll, maguknak a kvantumoknak az összetétele tisztázatlan marad, amelyek halmazai hullámáramlások formájában mozognak.
