Monien luonnontieteiden tutkimuksen peruselementti on aine. Tässä artikkelissa tarkastellaan käsitettä, ainetyyppejä, sen liikemuotoja ja ominaisuuksia.
Mikä on aine?
Aineen käsite on muuttunut ja parantunut vuosisatojen ajan. Näin ollen antiikin kreikkalainen filosofi Platon näki sen asioiden alustana, mikä vastustaa heidän ajatustaan. Aristoteles sanoi, että se on jotain ikuista, jota ei voida luoda eikä tuhota. Myöhemmin filosofit Demokritos ja Leukippos määrittelivät aineen eräänlaiseksi perusaineeksi, joka muodostaa kaikki kehomme maailmassamme ja universumissa.
Modernin aineen käsite on V. I. Leninin antama, jonka mukaan se on itsenäinen ja itsenäinen objektiivinen luokka, joka ilmaistaan ihmisen havainnolla, aistimilla, sitä voidaan myös kopioida ja valokuvata.
Aineen ominaisuudet
Aineen pääominaisuudet ovat kolme ominaisuutta:
- Space.
- Aika.
- Liike.
Kaksi ensimmäistä eroavat metrologisilta ominaisuuksiltaan, eli ne voidaan mitata kvantitatiivisesti erikoislaitteilla. Tilaa mitataanmetreinä ja sen johdannaisina ja aika tunteina, minuutteina, sekunteina sekä päivinä, kuukausina, vuosina jne. Ajalla on myös toinen, ei vähemmän tärkeä ominaisuus - peruuttamattomuus. On mahdotonta palata mihinkään alkuperäiseen aikapisteeseen, aikavektorilla on aina yksisuuntainen suunta ja se liikkuu menneisyydestä tulevaisuuteen. Toisin kuin aika, avaruus on monimutkaisempi käsite ja sillä on kolmiulotteinen ulottuvuus (korkeus, pituus, leveys). Siten kaikenlaiset aineet voivat liikkua avaruudessa tietyn ajan.
Aineen liikemuodot
Kaikki, mikä meitä ympäröi, liikkuu avaruudessa ja on vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Liikettä tapahtuu jatkuvasti ja se on kaikentyyppisten aineiden pääominaisuus. Samaan aikaan tämä prosessi voi edetä ei vain useiden esineiden vuorovaikutuksen aikana, vaan myös itse aineessa aiheuttaen sen muutoksia. Seuraavat aineen liikkeen muodot erotetaan:
Mekaaninen on esineiden liikettä avaruudessa (oksasta putoava omena, juokseva kani)
- Fyysinen - tapahtuu, kun keho muuttaa ominaisuuksiaan (esimerkiksi aggregaatiotilaa). Esimerkkejä: lumi sulaa, vesi haihtuu jne.
- Kemia - aineen kemiallisen koostumuksen muuttaminen (metallin korroosio, glukoosin hapettuminen)
- Biologinen - tapahtuu elävissä organismeissa ja luonnehtii vegetatiivista kasvua, aineenvaihduntaa, lisääntymistä jne.
- Sosiaalinen muoto - prosessitsosiaalinen vuorovaikutus: viestintä, kokousten pitäminen, vaalit jne.
- Geologinen - kuvaa aineen liikettä maankuoressa ja planeetan sisäosissa: ydin, vaippa.
Kaikki edellä mainitut aineen muodot ovat yhteydessä toisiinsa, täydentävät toisiaan ja ovat keskenään vaihdettavissa. He eivät voi olla olemassa yksinään eivätkä ole omavaraisia.
Aineen ominaisuudet
Antiikin ja nykyaikainen tiede katsoi aineelle monia ominaisuuksia. Yleisin ja ilmeisin on liike, mutta on muitakin universaaleja ominaisuuksia:
- Hän on luomaton ja tuhoutumaton. Tämä ominaisuus tarkoittaa, että mikä tahansa ruumis tai aine on olemassa jonkin aikaa, kehittyy, lakkaa olemasta alkuperäisenä esineenä, mutta aine ei lakkaa olemasta, vaan yksinkertaisesti muuttuu muihin muotoihin.
- Hän on ikuinen ja ääretön avaruudessa.
- Jatkuva liike, muunnos, muunnos.
- Predestinaatio, riippuvuus synnyttävistä tekijöistä ja syistä. Tämä ominaisuus on eräänlainen selitys aineen alkuperälle tiettyjen ilmiöiden seurauksena.
Aineiden perustyypit
Nykyajan tiedemiehet erottavat kolme perusainetyyppiä:
- Aine, jolla on tietty massa levossa, on yleisin tyyppi. Se voi koostua hiukkasista, molekyyleistä, atomeista sekä niiden yhdisteistä, jotka muodostavat fyysisen kehon.
- Fysikaalinen kenttä on erityinen materiaaliaine, joka on suunniteltu varmistamaan esineiden (aineiden) vuorovaikutus.
- Fyysinen tyhjiö - on materiaalinen ympäristö, jossa on alhaisin energiataso.
Katsotaan seuraavaksi kutakin tyyppiä tarkemmin.
Aine
Substanssi on eräänlainen aine, jonka pääominaisuus on diskreetti, eli epäjatkuvuus, rajoitus. Sen rakenne sisältää pienimmät hiukkaset protonien, elektronien ja neutronien muodossa, jotka muodostavat atomin. Atomit yhdistyvät muodostaen molekyylejä, jolloin muodostuu ainetta, joka puolestaan muodostaa fyysisen kehon tai nestemäisen aineen.
Jokaisella aineella on useita yksilöllisiä ominaisuuksia, jotka erottavat sen muista: massa, tiheys, kiehumis- ja sulamispiste, kidehilarakenne. Tietyissä olosuhteissa eri aineita voidaan yhdistää ja sekoittaa. Luonnossa ne esiintyvät kolmessa aggregaatiotilassa: kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa. Tässä tapauksessa tietty aggregaatiotila vastaa vain aineen sisällön olosuhteita ja molekyylien vuorovaikutuksen voimakkuutta, mutta ei ole sen yksilöllinen ominaisuus. Joten eri lämpötiloissa oleva vesi voi ottaa nestemäisen, kiinteän ja kaasumaisen muodon.
Fyysinen kenttä
Fyysisen aineen tyyppeihin kuuluu myös sellainen komponentti kuin fyysinen kenttä. Se on eräänlainen järjestelmä, jossa aineelliset kappaleet ovat vuorovaikutuksessa. Kenttä ei ole itsenäinen kohde, vaan sen muodostaneiden hiukkasten erityisominaisuuksien kantaja. Siten yhdestä hiukkasesta vapautuva liikemäärä, jota toinen ei absorboi, on ominaisuuskentät.
Fyysiset kentät ovat todellisia aineettomia muotoja, joilla on jatkuvuuden ominaisuus. Ne voidaan luokitella eri kriteerien mukaan:
- Riippuen kentän muodostavasta varauksesta, on olemassa: sähkö-, magneetti- ja gravitaatiokenttiä.
- Varausten liikkeen luonteen mukaan: dynaaminen kenttä, tilastollinen (sisältää varautuneita hiukkasia, jotka ovat paikallaan suhteessa toisiinsa).
- Fysikaalisesti: makro- ja mikrokentät (joita syntyy yksittäisten varautuneiden hiukkasten liikkeestä).
- Olemassaoloympäristöstä riippuen: ulkoinen (joka ympäröi varautuneita hiukkasia), sisäinen (kenttä aineen sisällä), tosi (ulkoisten ja sisäisten kenttien kokonaisarvo).
Fyysinen tyhjiö
1900-luvulla termi "fyysinen tyhjiö" esiintyi fysiikassa materialistien ja idealistien välisenä kompromissina joidenkin ilmiöiden selittämiseksi. Edellinen piti materiaalin ominaisuuksia, kun taas jälkimmäinen väitti, että tyhjiö ei ole muuta kuin tyhjyyttä. Moderni fysiikka on kumonnut idealistien arviot ja osoittanut, että tyhjiö on aineellinen väliaine, jota kutsutaan myös kvanttikentällä. Siinä olevien hiukkasten lukumäärä on nolla, mikä ei kuitenkaan estä hiukkasten lyhytaikaista ilmaantumista välivaiheissa. Kvanttiteoriassa fysikaalisen tyhjiön energiataso otetaan ehdollisesti minimiksi, eli nollaksi. On kuitenkin kokeellisesti todistettu, että energiakenttä voi ottaa sekä negatiivisia että positiivisia varauksia. On olemassa hypoteesi, ettäUniversumi syntyi juuri kiihtyneen fyysisen tyhjiön olosuhteissa.
Fysikaalisen tyhjiön rakennetta ei ole vielä täysin tutkittu, vaikka monet sen ominaisuuksista tunnetaan. Diracin reikäteorian mukaan kvanttikenttä koostuu liikkuvista kvantteista, joilla on identtiset varaukset, itse kvanttien koostumus jää epäselväksi, joiden klusterit liikkuvat a altovirtojen muodossa.
