Temeljni element proučavanja ogromnog broja prirodnih znanosti je materija. U ovom članku ćemo razmotriti pojam, vrste materije, oblike njenog kretanja i svojstva.
Što je materija?
Mnogim stoljećima koncept materije se mijenjao i poboljšavao. Tako ga je starogrčki filozof Platon vidio kao supstrat stvari, što se suprotstavlja njihovoj ideji. Aristotel je rekao da je to nešto vječno što se ne može ni stvoriti ni uništiti. Kasnije su filozofi Demokrit i Leukip definirali materiju kao neku vrstu temeljne supstance koja čini sva tijela u našem svijetu i u Svemiru.
Moderni koncept materije dao je V. I. Lenjin, prema kojem je ona samostalna i neovisna objektivna kategorija izražena ljudskom percepcijom, senzacijama, može se kopirati i fotografirati.
Atributi materije
Glavne karakteristike materije su tri značajke:
- prostor.
- Vrijeme.
- Pokret.
Prva dva se razlikuju po mjeriteljskim svojstvima, odnosno mogu se kvantitativno mjeriti posebnim instrumentima. Prostor se mjeriu metrima i njegovim izvedenicama, a vrijeme u satima, minutama, sekundama, kao i u danima, mjesecima, godinama itd. Vrijeme ima i još jedno, ništa manje važno svojstvo – nepovratnost. Nemoguće je vratiti se u bilo koju početnu vremensku točku, vremenski vektor uvijek ima jednosmjerni smjer i kreće se iz prošlosti u budućnost. Za razliku od vremena, prostor je složeniji pojam i ima trodimenzionalnu dimenziju (visina, duljina, širina). Dakle, sve vrste materije se mogu kretati u prostoru određeno vrijeme.
Oblici kretanja materije
Sve što nas okružuje kreće se u prostoru i međusobno djeluje. Kretanje se događa kontinuirano i glavno je svojstvo koje imaju sve vrste materije. U međuvremenu, ovaj se proces može odvijati ne samo tijekom interakcije nekoliko objekata, već i unutar same tvari, uzrokujući njezine 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 kemijskog sastava tvari (korozija metala, oksidacija glukoze)
- Biološki - odvija se u živim organizmima i karakterizira vegetativni rast, metabolizam, razmnožavanje, itd.
- Društveni oblik - procesidruštvena interakcija: komunikacija, održavanje sastanaka, izbori, itd.
- Geološki - karakterizira kretanje materije u zemljinoj kori i utrobi planeta: 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 znanost materiji su pripisivale mnoga svojstva. Najčešće i očito je kretanje, ali postoje i druga univerzalna svojstva:
- Ona je nestvoriva i neuništiva. Ovo svojstvo znači da bilo koje tijelo ili tvar postoji neko vrijeme, razvija se, prestaje postojati kao izvorni objekt, međutim, materija ne prestaje postojati, već jednostavno prelazi u druge oblike.
- Ona je vječna i beskonačna u svemiru.
- Stalno kretanje, transformacija, modifikacija.
- Predodređenost, ovisnost o generirajućim čimbenicima i uzrocima. Ovo svojstvo svojevrsno je objašnjenje nastanka materije kao posljedica određenih pojava.
Osnovne vrste materije
Moderni znanstvenici razlikuju tri temeljne vrste materije:
- Tvar koja ima određenu masu u mirovanju je najčešći tip. Može se sastojati od čestica, molekula, atoma, kao i njihovih spojeva koji tvore fizičko tijelo.
- Fizičko polje je posebna materijalna tvar, koja je dizajnirana da osigura interakciju objekata (supstancija).
- Fizički vakuum - materijalno je okruženje s najnižom razinom energije.
Dalje, pogledajmo pobliže svaku od vrsta.
Tvar
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 spajaju u molekule, tvoreći materiju, koja zauzvrat tvori fizičko tijelo ili fluidnu tvar.
Svaka tvar ima niz individualnih karakteristika koje je razlikuju od drugih: masa, gustoća, vrelište i talište, struktura kristalne rešetke. Pod određenim uvjetima, različite tvari se mogu kombinirati i miješati. U prirodi se javljaju u tri agregatna stanja: čvrstom, tekućem i plinovitom. U ovom slučaju, specifično stanje agregacije odgovara samo uvjetima sadržaja tvari i intenzitetu molekularne interakcije, ali nije njegova individualna karakteristika. Dakle, voda na različitim temperaturama može poprimiti tekući, čvrsti i plinoviti oblik.
Fizičko polje
Vrste fizičke materije također uključuju takvu komponentu kao što je fizičko polje. To je svojevrsni sustav u kojemu međusobno djeluju materijalna tijela. Polje nije samostalan objekt, već nositelj specifičnih svojstava čestica koje su ga formirale. Dakle, impuls koji se oslobađa od jedne čestice, ali ne apsorbira druga, je atributpolja.
Fizička polja su stvarni nematerijalni oblici materije koji imaju svojstvo kontinuiteta. Mogu se klasificirati prema različitim kriterijima:
- Ovisno o naboju koji stvara polje, postoje: električna, magnetska i gravitacijska polja.
- Prema prirodi kretanja naboja: dinamičko polje, statističko (sadrži nabijene čestice koje miruju jedna u odnosu na drugu).
- Po fizičkoj prirodi: makro- i mikropolja (nastala kretanjem pojedinačnih nabijenih čestica).
- Ovisno o okruženju postojanja: vanjsko (koje okružuje nabijene čestice), unutarnje (polje unutar materije), istinito (ukupna vrijednost vanjskih i unutarnjih polja).
Fizički vakuum
U 20. stoljeću, izraz "fizički vakuum" pojavio se u fizici kao kompromis između materijalista i idealista za objašnjenje nekih fenomena. Prvi su mu pripisivali materijalna svojstva, dok su drugi tvrdili da vakuum nije ništa drugo nego praznina. Moderna fizika opovrgnula je prosudbe idealista i dokazala da je vakuum materijalni medij, koji se naziva i kvantnim poljem. Broj čestica u njemu jednak je nuli, što, međutim, ne sprječava kratkotrajnu pojavu čestica u međufazama. U kvantnoj teoriji energetska razina fizičkog vakuuma uvjetno se uzima kao minimalna, odnosno jednaka nuli. Međutim, eksperimentalno je dokazano da energetsko polje može poprimiti i negativne i pozitivne naboje. Postoji hipoteza daSvemir je nastao upravo u uvjetima pobuđenog fizičkog vakuuma.
Struktura fizičkog vakuuma još nije u potpunosti proučena, iako su mnoga njegova svojstva poznata. Prema Diracovoj teoriji rupa, kvantno polje se sastoji od pokretnih kvanta s identičnim nabojima, a sastav samih kvanta ostaje nejasan, čiji se skupovi kreću u obliku valnih tokova.
