Pagrindinis daugelio gamtos mokslų studijų elementas yra materija. Šiame straipsnyje aptarsime sampratą, materijos rūšis, jos judėjimo formas ir savybes.
Kas yra materija?
Daugelį amžių materijos samprata keitėsi ir tobulėjo. Taigi senovės graikų filosofas Platonas laikė jį dalykų substratu, o tai prieštarauja jų idėjai. Aristotelis sakė, kad tai yra kažkas amžino, kurio negalima nei sukurti, nei sunaikinti. Vėliau filosofai Demokritas ir Leukipas apibrėžė materiją kaip pagrindinę substanciją, kuri sudaro visus mūsų pasaulio ir Visatos kūnus.
Šiuolaikinę materijos sampratą pateikė V. I. Leninas, pagal kurią tai savarankiška ir nepriklausoma objektyvi kategorija, išreikšta žmogaus suvokimu, pojūčiais, ją taip pat galima kopijuoti ir fotografuoti.
Materijos atributai
Pagrindinės materijos savybės yra trys:
- Space.
- Laikas.
- Judėjimas.
Pirmieji du skiriasi metrologinėmis savybėmis, tai yra, jas galima kiekybiškai išmatuoti specialiais prietaisais. Erdvė matuojamametrais ir jo dariniais, o laikas valandomis, minutėmis, sekundėmis, taip pat dienomis, mėnesiais, metais ir pan.. Laikas turi ir kitą, ne mažiau svarbią savybę – negrįžtamumą. Neįmanoma grįžti į jokį pradinį laiko tašką, laiko vektorius visada turi vienpusę kryptį ir juda iš praeities į ateitį. Skirtingai nuo laiko, erdvė yra sudėtingesnė sąvoka ir turi trimačius matmenis (aukštis, ilgis, plotis). Taigi, visų rūšių materijos tam tikrą laiką gali judėti erdvėje.
Materijos judėjimo formos
Viskas, kas mus supa, juda erdvėje ir sąveikauja tarpusavyje. Judėjimas vyksta nuolat ir yra pagrindinė visų rūšių medžiagų savybė. Tuo tarpu šis procesas gali vykti ne tik kelių objektų sąveikos metu, bet ir pačioje substancijoje, sukeldamas jos modifikacijas. Skiriamos šios materijos judėjimo formos:
Mechaninis – tai objektų judėjimas erdvėje (nuo šakos nukritęs obuolys, bėgantis triušis)
- Fizinis – atsiranda, kai organizmas keičia savo charakteristikas (pavyzdžiui, agregacijos būseną). Pavyzdžiai: tirpsta sniegas, išgaruoja vanduo ir kt.
- Cheminis – cheminės medžiagos sudėties keitimas (metalo korozija, gliukozės oksidacija)
- Biologinis – vyksta gyvuose organizmuose ir apibūdina vegetatyvinį augimą, medžiagų apykaitą, dauginimąsi ir kt.
- Socialinė forma – procesaisocialinė sąveika: bendravimas, susirinkimų rengimas, rinkimai ir kt.
- Geologinis – apibūdina materijos judėjimą žemės plutoje ir planetos viduriuose: šerdyje, mantijoje.
Visos aukščiau nurodytos materijos formos yra tarpusavyje susijusios, viena kitą papildo ir keičiamos. Jie negali egzistuoti patys ir nėra savarankiški.
Materijos savybės
Senovės ir šiuolaikinis mokslas materijai priskyrė daug savybių. Dažniausias ir akivaizdžiausias yra judėjimas, tačiau yra ir kitų universalių savybių:
- Ji nesukuriama ir nesunaikinama. Ši savybė reiškia, kad bet koks kūnas ar substancija kurį laiką egzistuoja, vystosi, nustoja egzistuoti kaip pirminis objektas, tačiau materija nenustoja egzistuoti, o tiesiog virsta kitomis formomis.
- Ji yra amžina ir begalinė erdvėje.
- Nuolatinis judėjimas, transformacija, modifikacija.
- Predestinacija, priklausomybė nuo generuojančių veiksnių ir priežasčių. Ši savybė yra tam tikras materijos kilmės, kaip tam tikrų reiškinių pasekmė, paaiškinimas.
Pagrindinės medžiagos rūšys
Šiuolaikiniai mokslininkai išskiria tris pagrindinius medžiagos tipus:
- Medžiaga, kurios ramybės būsenoje turi tam tikrą masę, yra labiausiai paplitusi rūšis. Jį gali sudaryti dalelės, molekulės, atomai, taip pat jų junginiai, kurie sudaro fizinį kūną.
- Fizinis laukas yra speciali materiali medžiaga, skirta užtikrinti objektų (medžiagų) sąveiką.
- Fizinis vakuumas – tai materiali aplinka su mažiausiu energijos lygiu.
Toliau pažvelkime į kiekvieną tipą atidžiau.
Medžiaga
Substancija yra tam tikra materija, kurios pagrindinė savybė yra diskretiškumas, tai yra nenuoseklumas, ribotumas. Jo struktūra apima mažiausias daleles protonų, elektronų ir neutronų pavidalu, sudarančius atomą. Atomai jungiasi į molekules, sudarydami medžiagą, kuri savo ruožtu sudaro fizinį kūną arba skystą medžiagą.
Bet kuri medžiaga turi keletą individualių savybių, išskiriančių ją iš kitų: masė, tankis, virimo ir lydymosi temperatūra, kristalinės gardelės struktūra. Tam tikromis sąlygomis galima derinti ir maišyti skirtingas medžiagas. Gamtoje jie būna trijų agregacijos būsenų: kietos, skystos ir dujinės. Šiuo atveju konkreti agregacijos būsena atitinka tik medžiagos turinio sąlygas ir molekulinės sąveikos intensyvumą, bet nėra jos individuali charakteristika. Taigi skirtingos temperatūros vanduo gali įgauti skystą, kietą ir dujinę formą.
Fizinis laukas
Fizikinės materijos rūšys taip pat apima tokį komponentą kaip fizinis laukas. Tai savotiška sistema, kurioje sąveikauja materialūs kūnai. Laukas nėra savarankiškas objektas, o veikiau jį suformavusių dalelių specifinių savybių nešėjas. Taigi impulsas, išsiskiriantis iš vienos dalelės, bet nesugertas kitos, yra atributaslaukai.
Fiziniai laukai yra tikros neapčiuopiamos materijos formos, turinčios tęstinumo savybę. Juos galima klasifikuoti pagal įvairius kriterijus:
- Priklausomai nuo lauką sudarančio krūvio, yra: elektrinis, magnetinis ir gravitacinis laukai.
- Pagal krūvių judėjimo pobūdį: dinaminis laukas, statistinis (yra įkrautų dalelių, kurios yra nejudančios viena kitos atžvilgiu).
- Pagal fizinę prigimtį: makro ir mikrolaukai (sukuriami judant atskiroms įkrautoms dalelėms).
- Priklausomai nuo egzistavimo aplinkos: išorinė (kuri supa įkrautas daleles), vidinė (laukas materijoje), tiesa (bendra išorinių ir vidinių laukų vertė).
Fizinis vakuumas
XX amžiuje terminas „fizinis vakuumas“fizikoje atsirado kaip kompromisas tarp materialistų ir idealistų, paaiškinančių kai kuriuos reiškinius. Pirmasis jai priskyrė materialines savybes, o antrasis teigė, kad vakuumas yra ne kas kita, kaip tuštuma. Šiuolaikinė fizika paneigė idealistų sprendimus ir įrodė, kad vakuumas yra materiali terpė, dar vadinama kvantiniu lauku. Dalelių skaičius jame lygus nuliui, tačiau tai netrukdo trumpalaikiam dalelių atsiradimui tarpinėse fazėse. Kvantinėje teorijoje fizinio vakuumo energijos lygis sąlyginai laikomas minimumu, tai yra lygus nuliui. Tačiau eksperimentiškai įrodyta, kad energijos laukas gali įgauti tiek neigiamą, tiek teigiamą krūvį. Yra hipotezė, kadVisata atsirado būtent sužadinto fizinio vakuumo sąlygomis.
Fizikinio vakuumo struktūra dar nėra iki galo ištirta, nors žinomos daugelis jo savybių. Remiantis Dirako skylių teorija, kvantinį lauką sudaro judantys kvantai su identiškais krūviais, o pačių kvantų sudėtis lieka neaiški, kurių sankaupos juda bangų srautų pavidalu.
