Ποιος είναι ο ορισμός της «Ύλης» στη Φυσική;
Η ύλη έχει πολλούς ορισμούς, αλλά ο πιο συνηθισμένος είναι ότι είναι κάθε ουσία που έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο. Όλα τα φυσικά αντικείμενα αποτελούνται από ύλη, με τη μορφή ατόμων, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια.
Η ιδέα ότι η ύλη αποτελείται από δομικά στοιχεία ή σωματίδια προήλθε από τους Έλληνες φιλοσόφους Δημόκριτο (470-380 π.Χ.) και Λεύκιππο (490 π.Χ.).
Παραδείγματα ύλης (και τι δεν είναι ύλη)
Η ύλη είναι δομημένη από άτομα. Το πιο βασικό άτομο, το ισότοπο του υδρογόνου γνωστό ως πρωτίου, είναι ένα μοναδικό πρωτόνιο. Έτσι, αν και τα υποατομικά σωματίδια δεν θεωρούνται πάντα μορφές ύλης από ορισμένους επιστήμονες, θα μπορούσατε να θεωρήσετε ότι το Protium είναι η εξαίρεση. Μερικοί άνθρωποι θεωρούν ότι τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια είναι επίσης μορφές ύλης. Διαφορετικά, κάθε ουσία που αποτελείται από άτομα αποτελείται από ύλη. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:
- Άτομα (υδρογόνο, ήλιο, καλιφόρνιο, ουράνιο)
- Μόρια (νερό, όζον, αέριο άζωτο, σακχαρόζη)
- Ιόντα (Ca, SO4 )
- Πολυμερή και μακρομόρια (κυτταρίνη, χιτίνη, πρωτεΐνες, DNA)
- Μείγματα (λάδι και νερό, αλάτι και άμμος, αέρας)
- Σύνθετες φόρμες (μια καρέκλα, ένας πλανήτης, μια μπάλα)
Ενώ τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια είναι τα δομικά στοιχεία των ατόμων, αυτά τα σωματίδια βασίζονται τα ίδια σε φερμιόνια. Τα κουάρκ και τα λεπτόνια συνήθως δεν θεωρούνται μορφές ύλης, αν και ταιριάζουν σε ορισμένους ορισμούς του όρου. Στα περισσότερα επίπεδα, είναι απλούστερο να δηλώσουμε απλώς ότι η ύλη αποτελείται από άτομα.
Η αντιύλη εξακολουθεί να είναι ύλη, αν και τα σωματίδια εξαφανίζουν τη συνηθισμένη ύλη όταν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Η αντιύλη υπάρχει φυσικά στη Γη, αν και σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες.
Έπειτα, υπάρχουν πράγματα που είτε δεν έχουν μάζα είτε τουλάχιστον δεν έχουν μάζα ηρεμίας. Πράγματα που δεν έχουν σημασία περιλαμβάνουν:
- Φως
- Ήχος
- Θέρμανση
- Σκέψεις
- Όνειρα
- Συναισθήματα
Τα φωτόνια δεν έχουν μάζα, επομένως αποτελούν παράδειγμα για κάτι στη φυσική που δεν που αποτελείται από ύλη. Επίσης, δεν θεωρούνται "αντικείμενα" με την παραδοσιακή έννοια, καθώς δεν μπορούν να υπάρχουν σε ακίνητη κατάσταση.
Φάσεις της ύλης
Η ύλη μπορεί να υπάρχει σε διάφορες φάσεις:στερεή, υγρή, αέρια ή πλάσμα. Οι περισσότερες ουσίες μπορούν να μεταβούν μεταξύ αυτών των φάσεων με βάση την ποσότητα θερμότητας που απορροφά (ή χάνει το υλικό). Υπάρχουν επιπλέον καταστάσεις ή φάσεις της ύλης, συμπεριλαμβανομένων των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein, των φερμιονικών συμπυκνωμάτων και του πλάσματος κουάρκ-γλουονίων.
Ύλη έναντι Μάζας
Σημειώστε ότι ενώ η ύλη έχει μάζα και τα μαζικά αντικείμενα περιέχουν ύλη, οι δύο όροι δεν είναι ακριβώς συνώνυμοι, τουλάχιστον στη φυσική. Η ύλη δεν διατηρείται, ενώ η μάζα διατηρείται σε κλειστά συστήματα. Σύμφωνα με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας, η ύλη σε ένα κλειστό σύστημα μπορεί να εξαφανιστεί. Η μάζα, από την άλλη, μπορεί να μην έχει δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί ποτέ, αν και μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια. Το άθροισμα μάζας και ενέργειας παραμένει σταθερό σε ένα κλειστό σύστημα.
Στη φυσική, ένας τρόπος διάκρισης μεταξύ μάζας και ύλης είναι να ορίσουμε την ύλη ως μια ουσία που αποτελείται από σωματίδια που εμφανίζουν μάζα ηρεμίας. Ακόμα κι έτσι, στη φυσική και τη χημεία, η ύλη εμφανίζει δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου, επομένως έχει ιδιότητες τόσο των κυμάτων όσο και των σωματιδίων.
