საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების დიდი რაოდენობის შესწავლის ფუნდამენტური ელემენტია მატერია. ამ სტატიაში განვიხილავთ მატერიის კონცეფციას, ტიპებს, მისი მოძრაობის ფორმებს და თვისებებს.
რა არის მატერია?
მრავალი საუკუნის განმავლობაში მატერიის კონცეფცია შეიცვალა და გაუმჯობესდა. ამრიგად, ძველი ბერძენი ფილოსოფოსი პლატონი მას ხედავდა როგორც საგნების სუბსტრატს, რომელიც ეწინააღმდეგება მათ იდეას. არისტოტელემ თქვა, რომ ეს არის რაღაც მარადიული, რომლის შექმნა და განადგურება შეუძლებელია. მოგვიანებით, ფილოსოფოსებმა დემოკრიტემ და ლეუკიპუსმა განსაზღვრეს მატერია, როგორც ერთგვარი ფუნდამენტური სუბსტანცია, რომელიც ქმნის ყველა სხეულს ჩვენს სამყაროში და სამყაროში.
მატერიის თანამედროვე კონცეფცია მოგვცა ვ.ი.ლენინმა, რომლის მიხედვითაც ის არის დამოუკიდებელი და დამოუკიდებელი ობიექტური კატეგორია, რომელიც გამოხატულია ადამიანის აღქმით, შეგრძნებებით, ასევე შესაძლებელია მისი კოპირება და გადაღება.
მატერიის ატრიბუტები
მატერიის ძირითადი მახასიათებლები სამი თვისებაა:
- ფართი.
- დრო.
- მოძრაობა.
პირველი ორი განსხვავდება მეტროლოგიური თვისებებით, ანუ მათი რაოდენობრივი გაზომვა შესაძლებელია სპეციალური ხელსაწყოებით. სივრცე იზომებამეტრებში და მის წარმოებულებში, ხოლო დრო საათებში, წუთებში, წამებში, ასევე დღეებში, თვეებში, წლებში და ა.შ. დროს ასევე აქვს სხვა, არანაკლებ მნიშვნელოვანი თვისება - შეუქცევადობა. შეუძლებელია ნებისმიერ საწყის დროში დაბრუნება, დროის ვექტორს ყოველთვის აქვს ცალმხრივი მიმართულება და წარსულიდან მომავლისკენ მოძრაობს. დროისგან განსხვავებით სივრცე უფრო რთული ცნებაა და აქვს სამგანზომილებიანი განზომილება (სიმაღლე, სიგრძე, სიგანე). ამრიგად, ყველა სახის მატერიას შეუძლია სივრცეში გადაადგილება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში.
მატერიის მოძრაობის ფორმები
ყველაფერი, რაც ჩვენს ირგვლივ მოძრაობს სივრცეში და ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან. მოძრაობა ხდება განუწყვეტლივ და არის მთავარი თვისება, რაც აქვს ყველა სახის მატერიას. იმავდროულად, ეს პროცესი შეიძლება გაგრძელდეს არა მხოლოდ რამდენიმე ობიექტის ურთიერთქმედების დროს, არამედ თავად ნივთიერების შიგნითაც, რამაც გამოიწვიოს მისი ცვლილებები. განასხვავებენ მატერიის მოძრაობის შემდეგ ფორმებს:
მექანიკური არის ობიექტების მოძრაობა სივრცეში (ვაშლი ვარდება ტოტიდან, კურდღელი დარბის)
- ფიზიკური - ხდება მაშინ, როდესაც სხეული ცვლის თავის მახასიათებლებს (მაგალითად, აგრეგაციის მდგომარეობას). მაგალითები: თოვლი დნება, წყალი აორთქლდება და ა.შ.
- ქიმიური - ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის მოდიფიკაცია (ლითონის კოროზია, გლუკოზის დაჟანგვა)
- ბიოლოგიური - ადგილი აქვს ცოცხალ ორგანიზმებში და ახასიათებს ვეგეტატიურ ზრდას, ნივთიერებათა ცვლას, გამრავლებას და ა.შ.
- სოციალური ფორმა - პროცესებისოციალური ინტერაქცია: კომუნიკაცია, შეხვედრების გამართვა, არჩევნები და ა.შ.
- გეოლოგიური - ახასიათებს მატერიის მოძრაობას დედამიწის ქერქში და პლანეტის ნაწლავებში: ბირთვი, მანტია.
მატერიის ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ფორმა ურთიერთდაკავშირებულია, ავსებენ და ურთიერთშემცვლელნი არიან. ისინი ვერ იარსებებს დამოუკიდებლად და არ არიან თვითკმარი.
მატერიის თვისებები
ძველი და თანამედროვე მეცნიერება მატერიას მრავალ თვისებას მიაწერდა. ყველაზე გავრცელებული და აშკარაა მოძრაობა, მაგრამ არსებობს სხვა უნივერსალური თვისებები:
- ის შეუქმნელი და ურღვევია. ეს თვისება ნიშნავს, რომ ნებისმიერი სხეული ან ნივთიერება არსებობს გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, ვითარდება, წყვეტს არსებობას, როგორც ორიგინალური ობიექტი, თუმცა მატერია არ წყვეტს არსებობას, არამედ უბრალოდ სხვა ფორმებად იქცევა.
- ის არის მარადიული და უსასრულო სივრცეში.
- მუდმივი მოძრაობა, ტრანსფორმაცია, მოდიფიკაცია.
- წინასწარმეტყველება, გენერირების ფაქტორებზე და მიზეზებზე დამოკიდებულება. ეს თვისება არის მატერიის წარმოშობის ერთგვარი ახსნა გარკვეული ფენომენების შედეგად.
მატერიის ძირითადი ტიპები
თანამედროვე მეცნიერები განასხვავებენ მატერიის სამ ფუნდამენტურ ტიპს:
- ნივთიერება, რომელსაც აქვს გარკვეული მასა მოსვენებულ მდგომარეობაში, ყველაზე გავრცელებული ტიპია. ის შეიძლება შედგებოდეს ნაწილაკებისგან, მოლეკულებისგან, ატომებისგან, ისევე როგორც მათი ნაერთებისგან, რომლებიც ქმნიან ფიზიკურ სხეულს.
- ფიზიკური ველი არის სპეციალური მატერიალური ნივთიერება, რომელიც შექმნილია ობიექტების (ნივთიერებების) ურთიერთქმედების უზრუნველსაყოფად.
- ფიზიკური ვაკუუმი - არის მატერიალური გარემო ენერგიის ყველაზე დაბალი დონით.
შემდეგი, მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ თითოეულ ტიპს.
სუბსტანცია
ნივთიერება არის ერთგვარი მატერია, რომლის მთავარი თვისებაა დისკრეტულობა, ანუ უწყვეტობა, შეზღუდულობა. მისი სტრუქტურა მოიცავს უმცირეს ნაწილაკებს პროტონების, ელექტრონების და ნეიტრონების სახით, რომლებიც ქმნიან ატომს. ატომები გაერთიანდებიან და წარმოქმნიან მოლეკულებს, ქმნიან მატერიას, რაც თავის მხრივ ქმნის ფიზიკურ სხეულს ან თხევად ნივთიერებას.
ნებისმიერ ნივთიერებას აქვს მთელი რიგი ინდივიდუალური მახასიათებლები, რომლებიც განასხვავებს მას სხვებისგან: მასა, სიმკვრივე, დუღილის და დნობის წერტილი, კრისტალური მედის სტრუქტურა. გარკვეულ პირობებში შესაძლებელია სხვადასხვა ნივთიერებების შერწყმა და შერევა. ბუნებაში, ისინი გვხვდება აგრეგაციის სამ მდგომარეობაში: მყარი, თხევადი და აირისებრი. ამ შემთხვევაში, აგრეგაციის სპეციფიკური მდგომარეობა მხოლოდ შეესაბამება ნივთიერების შემცველობის პირობებს და მოლეკულური ურთიერთქმედების ინტენსივობას, მაგრამ არ არის მისი ინდივიდუალური მახასიათებელი. ასე რომ, წყალმა სხვადასხვა ტემპერატურაზე შეიძლება მიიღოს თხევადი, მყარი და აირისებრი ფორმები.
ფიზიკური ველი
ფიზიკური მატერიის ტიპები ასევე მოიცავს ისეთ კომპონენტს, როგორიცაა ფიზიკური ველი. ეს არის ერთგვარი სისტემა, რომელშიც მატერიალური სხეულები ურთიერთქმედებენ. ველი არ არის დამოუკიდებელი ობიექტი, არამედ არის ნაწილაკების სპეციფიკური თვისებების მატარებელი, რომლებიც ქმნიან მას. ამრიგად, ერთი ნაწილაკისგან გამოთავისუფლებული იმპულსი, მაგრამ არ შეიწოვება მეორეს მიერ, არის ატრიბუტიველები.
ფიზიკური ველები არის მატერიის რეალური არამატერიალური ფორმები, რომლებსაც აქვთ უწყვეტობის თვისება. ისინი შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით:
- ველის წარმომქმნელი მუხტის მიხედვით გამოირჩევა: ელექტრული, მაგნიტური და გრავიტაციული ველები.
- მუხტების მოძრაობის ბუნებით: დინამიური ველი, სტატისტიკური (შეიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს, რომლებიც ერთმანეთთან შედარებით სტაციონარულია).
- ფიზიკური ბუნებით: მაკრო და მიკროველები (შექმნილი ცალკეული დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობით).
- არსებობის გარემოდან გამომდინარე: გარე (რომელიც გარშემორტყმულია დამუხტულ ნაწილაკებს), შიდა (ველი მატერიის შიგნით), ჭეშმარიტი (გარე და შიდა ველების ჯამური მნიშვნელობა).
ფიზიკური ვაკუუმი
მე-20 საუკუნეში ტერმინი „ფიზიკური ვაკუუმი“გამოჩნდა ფიზიკაში, როგორც კომპრომისი მატერიალისტებსა და იდეალისტებს შორის ზოგიერთი ფენომენის ასახსნელად. პირველი მას მატერიალურ თვისებებს მიაწერდა, მეორენი კი ამტკიცებდნენ, რომ ვაკუუმი სხვა არაფერია, თუ არა სიცარიელე. თანამედროვე ფიზიკამ უარყო იდეალისტების მსჯელობა და დაამტკიცა, რომ ვაკუუმი არის მატერიალური საშუალება, რომელსაც ასევე უწოდებენ კვანტურ ველს. მასში ნაწილაკების რაოდენობა ნულის ტოლია, რაც, თუმცა, ხელს არ უშლის ნაწილაკების ხანმოკლე გაჩენას შუალედურ ფაზებში. კვანტურ თეორიაში ფიზიკური ვაკუუმის ენერგეტიკული დონე პირობითად მიიღება როგორც მინიმალური, ანუ ნულის ტოლი. თუმცა, ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ ენერგეტიკულ ველს შეუძლია მიიღოს როგორც უარყოფითი, ასევე დადებითი მუხტი. არსებობს ჰიპოთეზა, რომსამყარო წარმოიშვა ზუსტად აღგზნებული ფიზიკური ვაკუუმის პირობებში.
ფიზიკური ვაკუუმის სტრუქტურა ჯერ კიდევ არ არის ბოლომდე შესწავლილი, თუმცა მისი მრავალი თვისება ცნობილია. დირაკის ხვრელების თეორიის მიხედვით, კვანტური ველი შედგება მოძრავი კვანტებისგან იდენტური მუხტებით, თავად კვანტების შემადგენლობა გაურკვეველი რჩება, რომელთა გროვები მოძრაობენ ტალღის ნაკადების სახით..
