היסוד הבסיסי של חקר המספר המכריע של מדעי הטבע הוא החומר. במאמר זה נשקול את המושג, סוגי החומר, צורות תנועתו ותכונותיו.
מה זה חומר?
במשך מאות שנים מושג החומר השתנה והשתפר. לפיכך, הפילוסוף היווני הקדום אפלטון ראה בו את המצע של הדברים, שמתנגד לרעיון שלהם. אריסטו אמר שזה משהו נצחי שלא ניתן ליצור ולא להרוס. מאוחר יותר הגדירו הפילוסופים דמוקריטוס ולאוקיפוס את החומר כמעין חומר יסוד המרכיב את כל הגופים בעולמנו וביקום.
המושג המודרני של חומר ניתן על ידי V. I Lenin, לפיו הוא קטגוריה אובייקטיבית עצמאית ועצמאית המתבטאת בתפיסה אנושית, תחושות, ניתן גם להעתיק ולצלם.
תכונות של חומר
המאפיינים העיקריים של החומר הם שלוש תכונות:
- Space.
- Time.
- Movement.
שני הראשונים נבדלים זה מזה בתכונות המטרולוגיות, כלומר ניתן למדוד אותם כמותית עם מכשירים מיוחדים. שטח נמדדבמטרים ובנגזרותיו, ובזמן בשעות, דקות, שניות וכן בימים, חודשים, שנים וכו'. לזמן יש גם תכונה נוספת, לא פחות חשובה - אי-הפיך. אי אפשר לחזור לכל נקודת זמן ראשונית, לוקטור הזמן תמיד יש כיוון חד כיווני והוא נע מהעבר לעתיד. בניגוד לזמן, החלל הוא מושג מורכב יותר ויש לו מימד תלת מימדי (גובה, אורך, רוחב). לפיכך, כל סוגי החומר יכולים לנוע בחלל לפרק זמן מסוים.
צורות של תנועה של חומר
כל מה שמקיף אותנו נע במרחב ומקיים אינטראקציה זה עם זה. התנועה מתרחשת ברציפות והיא התכונה העיקרית שיש לכל סוגי החומר. בינתיים, תהליך זה יכול להתקדם לא רק במהלך האינטראקציה של מספר עצמים, אלא גם בתוך החומר עצמו, מה שגורם לשינויים שלו. ניתן להבחין בין צורות התנועה הבאות של החומר:
מכני היא תנועה של עצמים במרחב (תפוח נופל מענף, ארנב רץ)
- פיזי - מתרחש כאשר הגוף משנה את מאפייניו (לדוגמה, מצב הצבירה). דוגמאות: שלג נמס, מים מתאדים וכו'.
- Chemical - שינוי ההרכב הכימי של חומר (קורוזיה מתכת, חמצון גלוקוז)
- ביולוגי - מתרחש באורגניזמים חיים ומאפיין צמיחה וגטטיבית, חילוף חומרים, רבייה וכו'.
- צורה חברתית - תהליכיםאינטראקציה חברתית: תקשורת, קיום פגישות, בחירות וכו'.
- גיאולוגי - מאפיין את תנועת החומר בקרום כדור הארץ ובמעיים של כדור הארץ: ליבה, מעטפת.
כל צורות החומר הנ ל קשורות זו בזו, משלימות וניתנות להחלפה. הם לא יכולים להתקיים בעצמם ואינם עצמאיים.
מאפייני החומר
המדע העתיק והמודרני ייחס לחומר תכונות רבות. הנפוצה והברורה ביותר היא תנועה, אבל יש תכונות אוניברסליות אחרות:
- היא בלתי ניתנת ליצירה ובלתי ניתנת להריסה. מאפיין זה אומר שכל גוף או חומר קיים זמן מה, מתפתח, מפסיק להתקיים כאובייקט מקורי, אולם החומר אינו מפסיק להתקיים, אלא פשוט הופך לצורות אחרות.
- היא נצחית ואינסופית בחלל.
- תנועה מתמדת, טרנספורמציה, שינוי.
- קדמה, תלות בגורמים וגורמים מחוללים. תכונה זו היא מעין הסבר למקור החומר כתוצאה מתופעות מסוימות.
סוגים בסיסיים של חומר
מדענים מודרניים מבחינים בשלושה סוגים בסיסיים של חומר:
- חומר בעל מסה מסוימת במנוחה הוא הסוג הנפוץ ביותר. זה יכול להיות מורכב מחלקיקים, מולקולות, אטומים, כמו גם תרכובות שלהם היוצרות גוף פיזי.
- שדה פיזי הוא חומר חומרי מיוחד, שנועד להבטיח את האינטראקציה של עצמים (חומרים).
- ואקום פיזי - הוא הסביבה החומרית עם רמת האנרגיה הנמוכה ביותר.
לאחר מכן, בואו נסתכל מקרוב על כל אחד מהסוגים.
חומר
חומר הוא סוג של חומר, שעיקרו הוא דיסקרטיות, כלומר אי-רציפות, הגבלה. המבנה שלו כולל את החלקיקים הקטנים ביותר בצורת פרוטונים, אלקטרונים וניטרונים המרכיבים את האטום. אטומים מתחברים ויוצרים מולקולות, ויוצרים חומר, שבתורו יוצר גוף פיזי או חומר נוזלי.
לכל חומר יש מספר מאפיינים אינדיבידואליים המבדילים אותו מאחרים: מסה, צפיפות, נקודת רתיחה והתכה, מבנה סריג גבישי. בתנאים מסוימים ניתן לשלב ולערבב חומרים שונים. בטבע הם מתרחשים בשלושה מצבי צבירה: מוצק, נוזלי וגזי. במקרה זה, מצב צבירה ספציפי מתאים רק לתנאי התוכן של החומר ולעוצמת האינטראקציה המולקולרית, אך אינו מאפיין אינדיבידואלי שלו. לכן, מים בטמפרטורות שונות יכולים ללבוש צורות נוזליות, מוצקות וגזים.
שדה פיזי
סוגי חומר פיזיקלי כוללים גם רכיב כזה כמו שדה פיזיקלי. זוהי מעין מערכת שבה גופים חומריים מקיימים אינטראקציה. השדה אינו עצם עצמאי, אלא נושא של התכונות הספציפיות של החלקיקים שיצרו אותו. לפיכך, המומנטום המשתחרר מחלקיק אחד, אך אינו נספג על ידי אחר, הוא תכונהשדות.
שדות פיזיים הם צורות ממשיות בלתי מוחשיות של חומר שיש להן תכונה של המשכיות. ניתן לסווג אותם לפי קריטריונים שונים:
- בהתאם למטען שיוצר השדות, ישנם: שדות חשמליים, מגנטיים וכבידה.
- באופי תנועת המטענים: שדה דינמי, סטטיסטי (מכיל חלקיקים טעונים שהם נייחים זה ביחס לזה).
- באופי פיזיקלי: שדות מאקרו ומיקרו (נוצרים על ידי תנועה של חלקיקים טעונים בודדים).
- תלוי בסביבת הקיום: חיצוני (המקיף חלקיקים טעונים), פנימי (שדה בתוך החומר), אמת (ערך כולל של שדות חיצוניים ופנימיים).
ואקום פיזי
במאה ה-20, המונח "וואקום פיזי" הופיע בפיזיקה כפשרה בין מטריאליסטים ואידיאליסטים כדי להסביר כמה תופעות. הראשונים ייחסו לו תכונות חומריות, בעוד שהאחרון טען כי ואקום אינו אלא ריקנות. הפיזיקה המודרנית הפריכה את שיפוטיהם של האידיאליסטים והוכיחה שהוואקום הוא מדיום חומרי, הנקרא גם השדה הקוונטי. מספר החלקיקים בו שווה לאפס, מה שעם זאת אינו מונע הופעה קצרת טווח של חלקיקים בשלבי ביניים. בתורת הקוונטים, רמת האנרגיה של הוואקום הפיזיקלי נלקחת על תנאי כמינימום, כלומר שווה לאפס. עם זאת, הוכח בניסוי ששדה האנרגיה יכול לקבל מטענים שליליים וחיוביים כאחד. יש השערה שהיקום צמח בדיוק בתנאים של ואקום פיזי נרגש.
מבנה הוואקום הפיזיקלי עדיין לא נחקר במלואו, למרות שרבות מתכונותיו ידועות. לפי תורת החורים של דיראק, השדה הקוונטי מורכב מקוונטות נעות עם מטענים זהים, הרכב הקוונטות עצמן נותר לא ברור, צבירים שלהם נעים בצורה של זרימות גל.
