Materie, materielle Substanz, die das beobachtbare Universum ausmacht und zusammen mit Energie die Grundlage aller objektiven Phänomene bildet.
Auf der grundlegendsten Ebene besteht Materie aus Elementarteilchen, bekannt als Quarks und Leptonen (die Klasse der Elementarteilchen, die Elektronen enthält). Quarks verbinden sich zu Protonen und Neutronen und bilden zusammen mit Elektronen Atome der Elemente des Periodensystems wie Wasserstoff, Sauerstoff und Eisen. Atome können sich weiter zu Molekülen wie dem Wassermolekül H2O verbinden.Große Gruppen von Atomen oder Molekülen bilden wiederum den Hauptbestandteil des Alltags.,
Je nach Temperatur und anderen Bedingungen kann Materie in einem von mehreren Zuständen auftreten. Bei gewöhnlichen Temperaturen ist Gold beispielsweise ein Feststoff, Wasser eine Flüssigkeit und Stickstoff ein Gas, wie es durch bestimmte Eigenschaften definiert wird: Feststoffe behalten ihre Form, Flüssigkeiten nehmen die Form des Behälters an, in dem sie sich befinden, und Gase füllen einen ganzen Behälter. Diese Zustände können weiter in Untergruppen eingeteilt werden., Feststoffe können beispielsweise auf der Grundlage der Arten von Bindungen, die die konstituierenden Atome zusammenhalten, in solche mit kristallinen oder amorphen Strukturen oder in metallische, ionische, kovalente oder molekulare Feststoffe unterteilt werden. Weniger klar definierte Materiezustände umfassen Plasmen, bei denen es sich um ionisierte Gase bei sehr hohen Temperaturen handelt; Schäume, die Aspekte von Flüssigkeiten und Feststoffen kombinieren; und Cluster, die Baugruppen einer kleinen Anzahl von Atomen oder Molekülen sind, die sowohl atomare als auch sperrige Eigenschaften aufweisen.,
Alle Materie jeglicher Art teilt jedoch die grundlegende Eigenschaft der Trägheit, die—wie in Isaac Newtons drei Bewegungsgesetzen formuliert—verhindert, dass ein materieller Körper sofort auf Versuche reagiert, seinen Ruhezustand oder seine Bewegung zu ändern. Die Masse eines Körpers ist ein Maß für diesen Widerstand gegen Veränderungen; Es ist enorm schwieriger, einen massiven Ozeandampfer in Bewegung zu setzen, als ein Fahrrad zu schieben., Eine weitere universelle Eigenschaft ist die Gravitationsmasse, wobei jede physische Einheit im Universum so wirkt, dass sie jeden anderen anzieht, wie zuerst von Newton angegeben und später von Albert Einstein in eine neue Konzeptform verfeinert.
Obwohl grundlegende Ideen über Materie auf Newton und noch früher auf Aristoteles ‚ Naturphilosophie zurückgehen,begann im frühen 20., Einsteins Theorie der besonderen Relativitätstheorie (1905) zeigt, dass Materie (als Masse) und Energie gemäß der berühmten Gleichung E = mc2 ineinander umgewandelt werden können, wobei E Energie, m Masse und c Lichtgeschwindigkeit ist. Diese Umwandlung findet beispielsweise während der Kernspaltung statt, bei der sich der Kern eines schweren Elements wie Uran in zwei Fragmente kleinerer Gesamtmasse aufspaltet, wobei der Massenunterschied als Energie freigesetzt wird., Einsteins Gravitationstheorie, auch bekannt als seine Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie (1916), nimmt als zentrales Postulat die experimentell beobachtete Äquivalenz von Trägheitsmasse und Gravitationsmasse auf und zeigt, wie die Schwerkraft aus den Verzerrungen entsteht, die Materie in das umgebende Raum-Zeit-Kontinuum einführt.
Der Begriff der Materie wird durch die Quantenmechanik weiter erschwert, deren Wurzeln auf Max Plancks Erklärung der Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung zurückgehen, die von einem heißen Körper emittiert werden., In der Quantenansicht verhalten sich Elementarteilchen sowohl wie winzige Kugeln als auch wie Wellen, die sich im Raum ausbreiten—ein scheinbares Paradox, das noch nicht vollständig gelöst ist. Zusätzliche Komplexität in der Bedeutung von Materie ergibt sich aus astronomischen Beobachtungen, die in den 1930er Jahren begannen und zeigen, dass ein großer Teil des Universums aus „dunkler Materie“ besteht.“Dieses unsichtbare Material beeinflusst das Licht nicht und kann nur durch seine Gravitationseffekte erkannt werden. Sein detaillierter Charakter muss noch bestimmt werden.,
Andererseits könnten Physiker durch die zeitgenössische Suche nach einer einheitlichen Feldtheorie, die drei der vier Arten von Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen (die starke Kraft, die schwache Kraft und die elektromagnetische Kraft, ausgenommen nur die Schwerkraft) in einem einzigen konzeptionellen Rahmen platzieren würde, kurz davor stehen, den Ursprung der Masse zu erklären., Obwohl eine vollständig zufriedenstellende Grand Unified Theory (GUT) noch abgeleitet werden muss, sagte eine Komponente, die elektroschwache Theorie von Sheldon Glashow, Abdus Salam und Steven Weinberg (der 1979 den Nobelpreis für Physik für diese Arbeit erhielt), voraus, dass ein elementares subatomares Teilchen, das als Higgs-Boson bekannt ist, allen bekannten Elementarteilchen Masse verleiht. Nach jahrelangen Experimenten mit den leistungsstärksten verfügbaren Teilchenbeschleunigern gaben die Wissenschaftler 2012 schließlich die wahrscheinliche Entdeckung des Higgs-Bosons bekannt.,
Detaillierte Behandlungen der Eigenschaften, Zustände und des Verhaltens von Schüttgütern finden Sie unter Feststoff, Flüssigkeit und Gas sowie spezifische Formen und Typen wie Kristall und Metall.