Lielākā daļa dabaszinātņu izpētes pamatelements ir matērija. Šajā rakstā mēs apskatīsim jēdzienu, matērijas veidus, tās kustības formas un īpašības.
Kas ir matērija?
Daudzus gadsimtus matērijas jēdziens ir mainījies un pilnveidojies. Tādējādi sengrieķu filozofs Platons to uzskatīja par lietu substrātu, kas iebilst pret viņu ideju. Aristotelis teica, ka tas ir kaut kas mūžīgs, ko nevar ne radīt, ne iznīcināt. Vēlāk filozofi Demokrits un Leikips matēriju definēja kā sava veida pamatvielu, kas veido visus ķermeņus mūsu pasaulē un Visumā.
Mūsdienu matērijas koncepciju ir devis V. I. Ļeņins, saskaņā ar kuru tā ir neatkarīga un neatkarīga objektīva kategorija, ko izsaka cilvēka uztvere, sajūtas, to var arī kopēt un fotografēt.
Matērijas atribūti
Matērijas galvenās īpašības ir trīs pazīmes:
- Space.
- Laiks.
- Kustība.
Pirmie divi atšķiras pēc metroloģiskajām īpašībām, tas ir, tos var kvantitatīvi izmērīt ar īpašiem instrumentiem. Telpa tiek izmērītametros un tā atvasinājumos, un laiks stundās, minūtēs, sekundēs, kā arī dienās, mēnešos, gados utt.. Laikam ir arī cita, ne mazāk svarīga īpašība - neatgriezeniskums. Nav iespējams atgriezties nevienā sākotnējā laika punktā, laika vektoram vienmēr ir vienvirziena virziens un tas virzās no pagātnes uz nākotni. Atšķirībā no laika, telpa ir sarežģītāks jēdziens, un tam ir trīsdimensiju dimensija (augstums, garums, platums). Tādējādi visu veidu matērijas var pārvietoties telpā noteiktu laika periodu.
Matērijas kustības formas
Viss, kas mūs ieskauj, pārvietojas telpā un mijiedarbojas viens ar otru. Kustība notiek nepārtraukti un ir galvenā visu veidu matērijas īpašība. Tikmēr šis process var noritēt ne tikai vairāku objektu mijiedarbības laikā, bet arī pašā vielā, izraisot tās modifikācijas. Izšķir šādas matērijas kustības formas:
Mehāniskā ir objektu kustība telpā (no zara krīt ābols, skrien trusis)
- Fiziskā - rodas, kad ķermenis maina savas īpašības (piemēram, agregācijas stāvokli). Piemēri: sniegs kūst, ūdens iztvaiko utt.
- Ķīmiskā - vielas ķīmiskā sastāva modificēšana (metāla korozija, glikozes oksidēšana)
- Bioloģiski - notiek dzīvos organismos un raksturo veģetatīvo augšanu, vielmaiņu, vairošanos u.c.
- Sociālā forma - procesisociālā mijiedarbība: komunikācija, sapulču rīkošana, vēlēšanas utt.
- Ģeoloģisks - raksturo vielas kustību zemes garozā un planētas zarnās: kodolā, apvalkā.
Visas iepriekš minētās matērijas formas ir savstarpēji saistītas, papildinošas un savstarpēji aizstājamas. Viņi nevar pastāvēt paši un nav pašpietiekami.
Matērijas īpašības
Senā un mūsdienu zinātne matērijai piedēvēja daudzas īpašības. Visizplatītākā un acīmredzamākā ir kustība, taču ir arī citas universālas īpašības:
- Viņa ir neradāma un neiznīcināma. Šī īpašība nozīmē, ka jebkurš ķermenis vai viela kādu laiku pastāv, attīstās, pārstāj eksistēt kā oriģināls objekts, tomēr matērija nepārstāj eksistēt, bet vienkārši pārvēršas citās formās.
- Viņa ir mūžīga un bezgalīga kosmosā.
- Nepārtraukta kustība, transformācija, pārveidošana.
- Predestinācija, atkarība no ģenerējošiem faktoriem un cēloņiem. Šī īpašība ir sava veida skaidrojums par matērijas izcelsmi kā noteiktu parādību sekas.
Materiālu pamatveidi
Mūsdienu zinātnieki izšķir trīs matērijas pamatveidus:
- Viela, kurai miera stāvoklī ir noteikta masa, ir visizplatītākais veids. Tas var sastāvēt no daļiņām, molekulām, atomiem, kā arī to savienojumiem, kas veido fizisku ķermeni.
- Fizikālais lauks ir īpaša materiāla viela, kas paredzēta objektu (vielu) mijiedarbības nodrošināšanai.
- Fiziskais vakuums - ir materiālā vide ar viszemāko enerģijas līmeni.
Tālāk apskatīsim katru no veidiem tuvāk.
Viela
Viela ir sava veida matērija, kuras galvenā īpašība ir diskrētums, tas ir, nekontinuitāte, ierobežotība. Tās struktūra ietver mazākās daļiņas protonu, elektronu un neitronu veidā, kas veido atomu. Atomi savienojas, veidojot molekulas, veidojot vielu, kas savukārt veido fizisku ķermeni vai šķidru vielu.
Jebkurai vielai ir vairākas individuālas īpašības, kas to atšķir no citām: masa, blīvums, viršanas un kušanas temperatūra, kristāliskā režģa struktūra. Noteiktos apstākļos dažādas vielas var apvienot un sajaukt. Dabā tie sastopami trīs agregācijas stāvokļos: cietā, šķidrā un gāzveida. Šajā gadījumā konkrēts agregācijas stāvoklis atbilst tikai vielas satura nosacījumiem un molekulārās mijiedarbības intensitātei, bet nav tās individuālā īpašība. Tātad ūdens dažādās temperatūrās var iegūt šķidru, cietu un gāzveida formu.
Fiziskais lauks
Fizikālās matērijas veidi ietver arī tādu sastāvdaļu kā fiziskais lauks. Tā ir sava veida sistēma, kurā mijiedarbojas materiālie ķermeņi. Lauks nav neatkarīgs objekts, bet gan to veidojošo daļiņu specifisko īpašību nesējs. Tādējādi impulss, kas atbrīvots no vienas daļiņas, bet nav absorbēts citā, ir atribūtslauki.
Fizikālie lauki ir reālas nemateriālas matērijas formas, kurām piemīt nepārtrauktības īpašība. Tos var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem:
- Atkarībā no lauku veidojošā lādiņa ir: elektriskie, magnētiskie un gravitācijas lauki.
- Pēc lādiņu kustības rakstura: dinamiskais lauks, statistiskais (satur lādētas daļiņas, kas ir nekustīgas viena pret otru).
- Pēc fiziskās būtības: makro un mikrolauki (radīti, kustoties atsevišķām lādētām daļiņām).
- Atkarībā no eksistences vides: ārējā (kas ieskauj uzlādētās daļiņas), iekšējais (lauks matērijā), patiess (ārējo un iekšējo lauku kopējā vērtība).
Fiziskais vakuums
20. gadsimtā termins "fiziskais vakuums" parādījās fizikā kā kompromiss starp materiālistiem un ideālistiem, lai izskaidrotu dažas parādības. Pirmais tam piedēvēja materiāla īpašības, bet otrs apgalvoja, ka vakuums nav nekas cits kā tukšums. Mūsdienu fizika ir atspēkojusi ideālistu spriedumus un pierādījusi, ka vakuums ir materiāla vide, ko sauc arī par kvantu lauku. Daļiņu skaits tajā ir vienāds ar nulli, kas tomēr neaizkavē daļiņu īslaicīgu parādīšanos starpfāzēs. Kvantu teorijā fiziskā vakuuma enerģijas līmenis nosacīti tiek pieņemts kā minimums, tas ir, vienāds ar nulli. Taču ir eksperimentāli pierādīts, ka enerģijas lauks var uzņemties gan negatīvus, gan pozitīvus lādiņus. Pastāv hipotēze, kaVisums radās tieši uzbudināta fiziska vakuuma apstākļos.
Fizikālā vakuuma struktūra vēl nav pilnībā izpētīta, lai gan ir zināmas daudzas tā īpašības. Saskaņā ar Diraka caurumu teoriju kvantu lauks sastāv no kustīgiem kvantiem ar identiskiem lādiņiem, pašu kvantu sastāvs paliek neskaidrs, kuru kopas pārvietojas viļņu plūsmu veidā.
