Что такое материя определение физика. Материя во Вселенной. Материя, вещество, поле, частицы. Физика материи. Движение, пространство, время как основные формы существования материи

Материя - объективная реальность, данная нам В ОЩУЩЕНИЯХ….

Материя несотворима, неуничтожима, вечна и бесконечна.

Типы материальных систем, известные современной науке:

1) элементарные частицы

4) молекулы

5) макроскопические тела

6) геологические системы

Этим и другим материальным системам соответствуют структурные уровни организации материи (материя структурирована и систематизирована)

Атрибут - неотъемлемое свойство материи .

1) Структурность материи проявляется в су­ществовании бесконечно многообразных материальных образований, каждое из которых представляет собой специфические единичные вещь, процесс, ко­торые локализованы в пространстве и времени: Вселенная, галактика, звезда, планета, молекула, атом, элементарная частица и др. Вместе с тем они тесно взаимосвязаны между собой, так как одни материальные образования явля­ются составными частями других, то есть входят в их структуру в качестве эле­ментов.

2) Системность материи появляется во взаимосвязи вещей и процессов, в регулярном пересечении структурных уровней организации материального мира, в постоянном нарушении автономии, «параллелизма» микро- , макро- и мегамиров, живого и неживого. Основная проблема здесь заключается в не­решенности вопроса перехода от неживой природы к живой в едином эволю­ционном процессе.

Материя - это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю. Неотъемлемое свойство материи - движение.

Движение материи - любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия.

Материя не существует в бесформенном состоянии, из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложностей.

Для естествоиспытателей представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения.

В современном естествознании различают 3 вида материи:

1. Вещество - основной вид материи, обладающий массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы, многочисленные образовавшиеся из них материальные объекты. В химии вещества подразделяются на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные (химические соединения). свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул. Это и обуславливает различные агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное + плазма при сравнительно высокой температуре) переход вещества из одного состояния в другое можно рассмотреть как один из видов движения материи.

2. Физическое поле - особый вид материи, который обеспечивает физическое взаимодействие материальных объектов и систем.

Физические поля:

· Электромагнитное и гравитационное

· Поле ядерных сил

· Волновые (квантовые) поля

Источник физических полей - элементарные частицы. Направление для электромагнитного поля - источник, заряженные частицы

Физические поля, которые создаются частицами переносят взаимодействие между этими частицами с конечной скоростью.

Квантовые теории - взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.

3. Физический вакуум - низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов.

Среднее число частиц (квантов поля) вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы, то есть частицы в промежуточном состоянии, существующие короткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы.

Принято считать, что не только вещество, но и поле и вакуум имеют дискретную структуру. Согласно квантовой теории поле, пространство и время в очень малых масштабах образуют пространственно-временную среду с ячейками. Квантовые ячейки настолько малы (10 -35 -10 -33), что их можно не учитывать при описании свойств электромагнитных частиц, считая пространство и время непрерывными.

Вещество воспринимается как непрерывная сплошная среда. для анализа и описания свойств такого вещества в большинстве случаев учитывается только его непрерывность. Однако, то же вещество при объяснении тепловых явлений, химических связей, электромагнитных излучений рассматривается как дискретная среда, которая состоит из взаимодействующих между собой атомов и молекул.

Дискретность и непрерывность присущи физическому полю, но при решении многих физических задач принято считать гравитационное, электромагнитное и другие поля непрерывными. Однако в квантовой теории поля предполагается, что физические поля дискретны, следовательно, для одних и тех же видов материи характерна прерывность и непрерывность.

Для классического описания природных явлений достаточно учитывать непрерывные свойства материи, а для характеристики различных микропроцессов - дискретные.

Непрерывность и дискретность - неотъемлемые свойства материи.

В окружающей нас природе встречаются самые разнообразные вещества: вода, песок, дерево, сталь, камень и т. п. По-другому все вещества часто называют материей. Материя может находиться в одном из трех состояний это твердое, жидкое и газообразное состояние. Хотя имеется и четвертое состояние – плазма (ионизированный газ). Но мы не будем углубляться в теорию.

Но при изучении электротехники, как и многих других наук, возникает вопрос о строении самого вещества . Не зная строения вещества, нельзя глубоко уяснить основных явлений электротехники, радиотехники, ядерной физики и др. Исследования строения вещества были начаты тысячи лет назад и продолжаются до сих пор. Ученые все глубже проникают в «тайны» строения вещества, используя их на благо человечества.

В природе встречаются простые и сложные вещества.

Простые вещества, называемые химическими элементами, является кирпичиком в «постройке» материи. То есть элемент не делится на более простые субстанции химическим путем. На сегодняшний день известно 118 элементов, хотя в природе существует 94 (24 получены искусственным путем). Все эти элементы вы можете наблюдать в Периодической системе Д. И. Менделеева.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Простым веществом называется такое вещество, которое не может быть химически разложено.

Сложное вещество или соединение - это комбинация более двух химических элементов, которая может быть разделена химическим способом. Примером здесь можно привести воду, которая состоит из кислорода и водорода.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Сложное вещество - это такое вещество, которое можно химическим путем разложить на составляющие его простые вещества.

Когда простые вещества входят в состав сложного, то они теряют свои характерные химические свойства. Вода, например, резко отличается по своим свойствам от газов водорода и кислорода, из которых она состоит.

Все вещества, простые и сложные, состоят из атомов и молекул. Что же значат все эти определения?

Молекула - эго наименьшая частица вещества, которую можно отделить от тела и которая обладает всеми свойствами, присущими данному телу.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Молекула – это комбинация двух и более атомов.

Молекула простого вещества состоит из одинаковых атомов. Примерами простых веществ могут служить: медь, железо, кислород и т. д.

Молекула сложного вещества состоит из нескольких различных по своему строению атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Молекулы любого вещества находятся в постоянном хаотическом движении. В зависимости от степени связи между молекулами мы различаем твердые, жидкие и газообразные вещества.

Наиболее тесную связь имеют молекулы твердого вещества, а наименее тесную - молекулы газообразного вещества.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Атом – это наименьшая элементарная частица, сохраняющая свойства элемента, в который она входит.

В атоме любого вещества количество электронов и протонов одинаковое, а значит, общий отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра. Эти заряды уравновешиваются, и сам атом никаких электрических свойств не проявляет, или, как говорят, электрически нейтрален.

Если атом (или молекула) по какой-либо причине потеряет несколько электронов (при столкновении с другими атомами, при нагревании и т. д.), то он окажется положительно заряженным. Такой атом (или молекула) называется положительным ионом.

Наоборот, если у атома (или молекулы) окажется избыток электронов, то он станет отрицательно заряженным. Отрицательно заряженный атом (или молекула) называется отрицательным ионом.

Разноименно заряженные ионы притягиваются друг к другу и образуют электрически нейтральную частицу вещества.

Наполняет пространство и служит главной составляющей всех живых и неживых элементов. Две, казалось бы, несовместимые области знаний, такие как наука и философия, согласны лишь в одном - в том, что материя выполняет главенствующую роль в жизни микро- и макромиров. Из чего состоит материя, которая нас окружает и из которой мы сделаны? Почему она принимает такие странные формы, многие из которых для нас еще даже не раскрыты? Попробуем в этом немного разобраться.

Как этот термин понимали великие люди?

О том, из чего состоит материя, и как она настолько кардинально меняет свои формы, люди начали думать еще со времен античности. В те годы не было микроскопов и телескопов, и даже самые мудрые философы не могли изучить какой-либо человеческий орган или просто деревяшку, из которой сбит стул, до атомного уровня. Однако античные знатоки четко знали, что такое пространство-время и как в нем ведут себя все элементы. Именно они составили трактовку, которая дошла до наших дней. Материя была поделена на две половины: вещи наполняли пространство, а события - время. Из-за постоянного хода последнего все предметы и живые объекты могли менять свою форму. Человек рождался, старел и умирал, дерево осыпалось, металл ржавел. В 17 веке физик и математик Лейбниц определил материю как субъект, определяющий свойства времени и пространства. В дальнейшем его труды проявились в теории относительности Эйнштейна.

Разглядывая что-либо под микроскопом

Если мы обратимся за помощью к биологической оптике, то своими глазами сможем увидеть, что материя состоит из атомов. Это простейшая характеристика данного термина, которая не имеет опровержений и не требует дальнейших доказательств. Атомами именуются малейшие частицы всего, что нас окружает, и нас самих. Структура каждого из них идентична. Но при этом в атомах каждого отдельного элемента нашего мира, будь то метановое облако в атмосфере Юпитера или печень собаки, закодирована информация о свойствах объекта-носителя. Атом состоит из ядра, которое всегда заряжено положительно, и электронов. Когда число протонов и электронов совпадает, данная частица становится нейтральной с точки зрения Если равновесие нарушается, то атом превращается в ион, который имеет положительный или отрицательный заряд.

Во что выливаются атомы?

Из скопления двух и более атомов образуется молекула. В ней помимо информации о носителе содержится также немалая доля соединительного вещества. Благодаря ему молекулы способны образовывать ту самую материю, о которой мы говорим. Такие соединения передают информацию от разных атомов друг через друга и создают тем самым неразрывное вещество. Самое интересное то, что группироваться могут молекулы изначально разных компонентов. Самым ярким примером тут послужит вода: в ней присутствует водород и кислород в определенном процентном соотношении. Получается, чтобы понять, из чего состоит материя, нам нужно лишь изучить элементы периодической таблицы Менделеева и найти их в тех или иных предметах, которые нас окружают.

Что видим мы невооруженным глазом?

Отодвинув в сторону телескоп, мы, получив определенные знания, видим, что материя состоит из вещества. Благодаря своему строению, которое можно рассмотреть через оптику, оно способно принимать одно из четырех агрегатных состояний: газообразное, жидкое, твердое и плазматическое. Первые три из них мы можем легко представить на примере той же воды, которая, будучи жидкой, может превратиться в лед или в газ. Некоторые другие элементы могут существовать лишь в одном из этих четырех состояний. Углубляясь в античную философию, невозможно не провести аналогию с четырьмя стихиями. Мудрецы выделяли среди них воду, землю, воздух и огонь. Очевидно, что плазме, которая была обнаружена совсем недавно, соответствует именно пламя.

Что излучает любое вещество?

Тем, кто учил в школе физику, известно, что материя состоит из энергии ровно так же, как и из вещества. Сами атомы и их мельчайшие частицы, двигаясь и сталкиваясь, излучают поля с индивидуальными частотами. Они преобразуются в электромагнитные, квантовые и в зависимости от свойств атомов конкретного вещества. Так как подобное взаимодействие и излучение происходит повсеместно, то есть и в теле человека, и в вакууме, и в вся наша материя наполнена энергией. Каждый объект обладает индивидуальным полем, которое имеет особенные свойства. Получается, что на мы все обмениваемся информацией, которую бессознательно воспринимаем и обрабатываем.

Обратная сторона медали

Мы кратко рассмотрели, из чего состоит материя и какими полями она может обладать. Теперь рассмотрим такой аспект, как Ученые полагают, что из нее состоит 85 % всей Вселенной. Темное вещество не излучает никаких полей, не имеет собственной гравитации, однако от него исходит энергия. Из-за того что невозможно зафиксировать электромагнитные волны, исходящие от темной материи, мы не можем ее поймать и понять ее природу. Возможно, в тайном составе античастиц кроется тайна сотворения Вселенной и всех нас.

Большинство людей могут легко назвать три классических состояния материи: жидкое, твердое и газообразное. Те, кто хотя бы немного интересовался физикой, добавят к этому списку плазму. Но на самом деле сегодня учёные существенно расширили список возможных состояний материи. Сегодня их, как минимум, десять.

1. Аморфные тела

Аморфное твердое вещество находится на полпути между этими двумя состояниями материи. Во время процесса, известного как витрификация, жидкость охлаждается и его вязкость повышается до такой степени, что она больше не течет подобно жидкости, но ее молекулы остаются неупорядоченными и не образуют кристаллическую структуру, как у нормального твердого вещества. Наиболее распространенным примером аморфного твердого вещества является стекло.

2. Сверхкритические флюиды

3. Вырожденное вещество

Известны два основных типа вырожденного вещества: электронно-вырожденное вещество и нейтронно-вырожденное вещество. Электронно-вырожденная материя существует в основном в звездах типа белый карлик, при условии, если масса звезды меньше в 1,44 раза, чем масса нашего Солнца. Если звезда массивнее этого предела (известного как предел Чандрасекара), она просто сколлапсируется в нейтронную звезду или черную дыру. А в черной дыре вещество преобразуется в нейтронно-вырожденную форму. Свободные нейтроны (не связанные в атомном ядре), как правило, имеют период полураспада 10,3 минуты, а в ядре нейтронной звезды нейтроны существуют вне ядра, образуя нейтронно-вырожденное вещество.

4. Сверхтекучее вещество

Также вещество в данном состоянии имеет очень странные свойства. Сверхтекучая жидкость, помещенная в пробирку, начинает ползти вверх по бокам пробирки, казалось бы, нарушая законы гравитации и поверхностного натяжения. При это жидкий гелий удержать невероятно сложно, поскольку он просачивается через малейшие поры. К примеру, из стандартного термоса, он "загадочно исчезнет" буквально за считанные минуты.

5. Конденсат Бозе-Эйнштейна

Бозон - частица с целым значением спина, а несколько бозонов могут принимать одинаковое квантовое состояние. К бозонам относятся любые частицы с зарядом энергии (например, фотоны). В 1920-х годах Альберт Эйнштейн, основываясь на работах индийского физика Бозе, предположил существование новой формы материи, основу которой составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю. (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля).

Конденсаты Бозе-Эйнштейна очень похожи на сверхтекучее вещество, но имеют свои собственные уникальные свойства. Самым шокирующим является то, что БЭК может замедлить скорость света от его нормальной скорости в 300 000 метров в секунду. В 1998 году Гарвардский исследователь Лене Хау смог замедлить свет до всего лишь 60 километров в час, выстреливая лучом лазера сквозь сигарообразный образец БЭК. В ходе более позднего эксперимента, команда Хау смогла полностью остановить свет в БЭК.

6. Металл Яна-Теллера

Подобное вещество исследователям удалось успешно создать только в 2015 году. Если их эксперименты подтвердятся другими лабораториями, то это может изменить мир, поскольку метал Яна-Теллера обладают свойствами как изолятора, так и сверхпроводника одновременно. В металле, который был назван в честь эффекта Яна-Теллера, давление может преобразовывать геометрическую форму молекул в новые электронные конфигурации. Проще говоря, получившееся вещество может легко менять свое состояние на проводник, изолятор, металл и магнитный материал. Свойства подобного материала изменяются в зависимости от расстояния между атомами в кристаллической решетке. Расстояние же меняют с помощью давления, но не обычного механического, а химического.

7. Фотонная материя

8. Неупорядоченная гипероднородность

При попытках перевести вещество в новое состояние материи, ученые смотрят на структуру вещества, а также на его свойства. В 2003 году Сальваторе Торквато и Фрэнк Стиллинжер из Принстонского университета предложили новое состояние материи, названное неупорядоченной гипероднородностью. Что самое интересное, они открыли новое состояние вещества после внимательного изучения глаза цыпленка.

Оказалось, что клетки в сетчатке куриного глаза располагаются хаотично, но при этом равномерно. Вещество в подобном состоянии проявляет свойства жидкости и кристалла одновременно. Казалось бы, подобное возможно только в состоянии плазмы, но природа оказалась хитрее. Предполагается, что подобное открытие может помочь в разработке принципиально инновационных устройств для передачи света.

9. Струнно-сетевая жидкость

Еще в середине 90-х годов группа ученых заявила о возможности существования так называемых "квази-частиц", поскольку в ходе эксперимента электроны проходили между двумя полупроводниками. Это вызвало настоящий переполох, так как квазичастицы действовали так, как будто они имели дробный заряд, что считалось невозможным в физике. На основании этих данных команда предположила, что электрон не является фундаментальной частицей Вселенной, а также что существуют более фундаментальные частицы, которые люди еще не обнаружили. Их работа получила Нобелевскую премию, но позднее было обнаружено, что результаты были вызваны ошибкой в эксперименте.

Идея "квази-частиц" была опровергнута. Но некоторые исследователи не отказались от нее полностью. Вэнь Цзябао и Левин продолжили работу над "квази-частицами" и предположил существование нового состояния материи, известного как струнно-сетевая жидкость, основным свойством которой является квантовая запутанность. В своих работах, Вэнь Цзябао и Левин заявили, что космос заполнен струнными сетями запутанных субатомных частиц.

10. Кварко-глюонная плазма

В течение этого периода времени Вселенная полностью состояла из горячей кварко-глюонной плазмы. Кварко-глюонная плазма− состояние материи, в которой высвобожденные цветные кварки и глюоны образуют непрерывную среду (хромоплазму), а также могут распространяться в ней как квазисвободные частицы. Возникает так называемая "цветопроводимость", которая аналогична электропроводимости, возникающей в обычной электронно-ионной плазме.

Одним из недавних открытий является стала в созвездии Лебедя.

Материя" - одно из фундаментальнейших поня­тий философии. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, харак­терно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рас­сматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. Для того, чтобы превратиться в реальность, в ней должна воплотить­ся какая-нибудь идея.

У последователя Платона, Аристотеля, материя тоже существует лишь как возможность, которая превращается в действительность только в результа­те соединения ее с формой. Формы же в конечном итоге берут свое начало от Бога.

У Г. Гегеля материя проявляется в результате дея­тельности абсолютной идеи, абсолютного духа, Именно абсолютный дух, идея порождают материю.

Материя - философская категория для обозначения объективной реальности, кот. дана ч-ку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается, нашими ощущениями, существующая независимо от них. В этом определении выделено 2 признака материи: 1) Признание первичности материи по отношении к сознанию (объективность ощущения) 2) Признание принципиальной познаваемости мира. Ленин разграничивает философское понимание материи и естественнонаучные знания о существующем мире. Ленин способствовал преодолению кризиса в физике, связанного с включением принципа структурности материи и делимости атомов в научную картину мира.

МАТЕРИЯ (по Ленину) – есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана ч-ку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется нашими чувствами, существуя независимо от них. Материя – это субстанция нашего мира. Субстанция – субстрат (некая основа, носитель) + его св-ва. Если раньше материя отождествлялась с атомом, то сейчас открыт электрон и материя относительна, природа бесконечна.

Виды материи : 1) Вещество – вид материи, имеющий массу покоя. Твердое, жидкое, газообразное, плазма. 2) Поле – не имеет массы покоя. Форма материи – совокупность различных материальных объектов и систем, обладающих единой качественной определенностью, проявляющ в общих св-вах и специфич для данной формы материи способов существования. Формы: 1) Социальная (ч-к, человеч общ-во, труд). 2) Биологическая (живая природа). 3) Химическая (атомы). 4) Физическая (низший – атомы, молекулы, поля).

В современной науке широко используется метод структурного анализа , при котором учитывается си­стемность исследуемых объектов. Ведь структурность - это внутренняя расчлененность материаль­ного бытия, способ существования материи. Струк­турные уровни материи образованы из определенно­го множества объектов какого-либо вида и характе­ризуются особым способом взаимодействия между составляющими их элементами. Применительно к трем основным сферам объективной действительно­сти эти уровни выглядят следующим образом:

Изучение проблем, связанных с философским анализом материи и её свойств является необходимым условием формирования мировоззрения личности, независимо от того, окажется ли оно в конечном счёте материалистическим или идеалистическим.

В свете изложенного достаточно очевидно, что очень важна роль определения понятия материи, понимания последней как неисчерпаемой для построения научной картины мира, решения проблемы реальности и познаваемости объектов и явлений микро- и мегамира.

Разумно такое определение: "...Материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении"; "Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них". (В первом случае речь идет о материи как категории бытия, онтологической категории, во втором - о фиксирующем ее понятии, категории гносеологической).