Care este definiția „materiei” în fizică?

Materia are multe definiții, dar cea mai frecventă este aceea că este orice substanță care are masă și ocupă spațiu. Toate obiectele fizice sunt compuse din materie, sub formă de atomi, care sunt la rândul lor compuse din protoni, neutroni și electroni.

Ideea conform căreia materia a constat în blocuri de construcții sau particule a apărut cu filosofii greci Democritus (470-380 î.Hr.) și Leucippus (490 î.Hr.).

Exemple de materie (și ce nu este important)

Materia este construită din atomi. Cel mai de bază atom, izotopul de hidrogen cunoscut sub numele de protiu, este un proton unic. Așadar, deși particulele subatomice nu sunt întotdeauna considerate forme ale materiei de către unii oameni de știință, ați putea considera Protium drept excepție. Unii oameni consideră electronii și neutronii ca fiind și forme ale materiei. În caz contrar, orice substanță construită din atomi constă din materie. Exemplele includ:

• Atomi (hidrogen, heliu, californiu, uraniu)
• Molecule (apă, ozon, azot gaz, zaharoză)
• Ionii (Ca²⁺, ASA DE₄^2-)
• Polimeri și macromolecule (celuloză, chitină, proteine, ADN)
• Amestecuri (ulei și apă, sare și nisip, aer)
• Forme complexe (un scaun, o planetă, o minge)

În timp ce protonii, neutronii și electronii sunt blocurile de formare ale atomilor, aceste particule se bazează ele însele pe fermioni. Quark-urile și leptonele nu sunt de obicei considerate forme ale materiei, deși se potrivesc anumitor definiții ale termenului. La cele mai multe niveluri, este cel mai simplu să afirmi pur și simplu că materia constă din atomi.

Antimateria este încă materie, deși particulele anihilează materia obișnuită atunci când se contactează între ele. Antimateria există în mod natural pe Pământ, deși în cantități extrem de mici.

Apoi, există lucruri care fie nu au nicio masă, fie cel puțin nu au masă de odihnă. Lucrurile care nu contează includ:

• Ușoară
• Sunet
• Căldură
• Gânduri
• vise
• emoţiile

Fotonii nu au nicio masă, deci sunt un exemplu de ceva din fizică nu cuprinsă de materie. De asemenea, nu sunt considerați „obiecte” în sensul tradițional, deoarece nu pot exista într-o stare staționară.

Faze de materie

Materia poate exista în diferite faze: solid, lichid, gaz sau plasmă. Majoritatea substanțelor pot trece de la aceste faze pe baza cantității de căldură pe care materialul o absoarbe (sau o pierde). Există stări sau faze suplimentare ale materiei, inclusiv condensate Bose-Einstein, condensate fermionice și plasma cu quark-gluon.

Materie versus masă

Rețineți că, în timp ce materia are masă, iar obiectele masive conțin materie, cei doi termeni nu sunt exact sinonimi, cel puțin în fizică. Materia nu este conservată, în timp ce masa este conservată în sisteme închise. Conform teoriei relativității speciale, materia dintr-un sistem închis poate dispărea. Masa, pe de altă parte, poate nu a fost niciodată creată și nici distrusă, deși poate fi transformată în energie. Suma de masă și energie rămâne constantă într-un sistem închis.

În fizică, o modalitate de a face distincția între masă și materie este de a defini materia ca o substanță formată din particule care prezintă masa de odihnă. Chiar și așa, în fizică și chimie, materia prezintă dualitate undă-particule, deci are proprietăți atât ale undelor cât și ale particulelor.