Materia, materialna substancja, która stanowi obserwowalny wszechświat i wraz z energią tworzy podstawę wszystkich obiektywnych zjawisk.
na najbardziej podstawowym poziomie materia składa się z cząstek elementarnych, znanych jako kwarki i leptony (Klasa cząstek elementarnych, która obejmuje elektrony). Kwarki łączą się w protony i neutrony i wraz z elektronami tworzą Atomy pierwiastków układu okresowego, takich jak wodór, tlen i żelazo. Atomy mogą łączyć się dalej w cząsteczki, takie jak cząsteczka wody, H2O. duże grupy atomów lub cząsteczek z kolei tworzą masową materię codziennego życia.,
w zależności od temperatury i innych warunków Materia może pojawić się w dowolnym z kilku stanów. Na przykład w zwykłych temperaturach złoto jest ciałem stałym, woda jest cieczą, a azot jest gazem, zgodnie z pewnymi cechami: ciała stałe zachowują swój kształt, ciecze przyjmują kształt pojemnika, który je utrzymuje, a gazy wypełniają cały pojemnik. Stany te można dalej podzielić na podgrupy., Ciała stałe, na przykład, mogą być podzielone na te z krystalicznych lub amorficznych struktur lub metalicznych, jonowych, kowalencyjnych lub cząsteczkowych ciał stałych, na podstawie rodzajów wiązań, które trzymają razem atomów składowych. Mniej jasno zdefiniowane stany materii obejmują plazmy, które są zjonizowanymi gazami w bardzo wysokich temperaturach; piany, które łączą aspekty cieczy i ciał stałych; i klastry, które są zespołami małej liczby atomów lub cząsteczek, które wykazują zarówno właściwości na poziomie atomowym, jak i bulklike.,
jednak wszelka Materia dowolnego rodzaju dzieli fundamentalną własność bezwładności, która—jak sformułowano w trzech prawach ruchu Izaaka Newtona—uniemożliwia materialnemu ciału natychmiastową reakcję na próby zmiany stanu spoczynku lub ruchu. Masa ciała jest miarą tej odporności na zmiany; ogromnie trudniej jest uruchomić masywny Liniowiec oceaniczny niż popchnąć rower., Inną uniwersalną właściwością jest masa grawitacyjna, w której każda jednostka fizyczna we wszechświecie działa w taki sposób, aby przyciągnąć każdą inną, JAK Najpierw stwierdził Newton, a później udoskonalił ją do nowej formy pojęciowej przez Alberta Einsteina.
chociaż podstawowe idee dotyczące materii sięgają Newtona, a jeszcze wcześniej filozofii naturalnej Arystotelesa, dalsze rozumienie materii, wraz z nowymi zagadkami, zaczęło się pojawiać na początku XX wieku., Teoria względności Einsteina (1905) pokazuje, że materia (jako masa) i energia mogą być zamienione na siebie zgodnie ze słynnym równaniem E = mc2, gdzie E jest energią, M jest masą, a c jest prędkością światła. Transformacja ta zachodzi na przykład podczas rozszczepienia jądrowego, w którym jądro ciężkiego pierwiastka, takiego jak uran, dzieli się na dwa fragmenty o mniejszej masie całkowitej, z różnicą masową uwolnioną jako energia., Teoria grawitacji Einsteina, znana również jako teoria ogólnej teorii względności (1916), przyjmuje jako centralny postulat eksperymentalnie zaobserwowaną równoważność masy inercyjnej i masy grawitacyjnej i pokazuje, w jaki sposób grawitacja powstaje z zniekształceń, które Materia wprowadza do otaczającego kontinuum czasoprzestrzeni.
pojęcie materii jest jeszcze bardziej skomplikowane przez mechanikę kwantową, której korzenie sięgają wyjaśnienia Maxa Plancka w 1900 roku właściwości promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez gorące ciało., W ujęciu kwantowym cząstki elementarne zachowują się zarówno jak małe kulki, jak i jak fale, które rozprzestrzeniają się w przestrzeni—pozorny paradoks, który nie został jeszcze w pełni rozwiązany. Dodatkowa złożoność znaczenia materii wynika z obserwacji astronomicznych, które rozpoczęły się w latach trzydziestych XX wieku i pokazują, że duża część wszechświata składa się z „ciemnej materii.”Ten niewidzialny materiał nie wpływa na światło i może być wykryty tylko poprzez jego oddziaływanie grawitacyjne. Jego szczegółowy charakter nie został jeszcze określony.,
z drugiej strony, dzięki współczesnym poszukiwaniom jednolitej teorii pola, która umieściłaby trzy z czterech rodzajów oddziaływań między cząstkami elementarnymi (siłą silną, siłą słabą i siłą elektromagnetyczną, wyłączając tylko grawitację) w jednym pojęciowym ramach, fizycy mogą być na skraju wyjaśnienia pochodzenia masy., Chociaż w pełni zadowalająca teoria Wielkiej Zjednoczonej teorii (GUT) nie została jeszcze wyprowadzona, jeden ze składników, teoria electroweak Sheldona Glashowa, Abdusa Salama i Stevena Weinberga (którzy otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1979 roku za tę pracę) przewidywał, że elementarna cząstka subatomowa znana jako bozon Higgsa nadaje masę wszystkim znanym cząstkom elementarnym. Po latach eksperymentów z użyciem najpotężniejszych dostępnych akceleratorów cząstek, naukowcy ostatecznie ogłosili w 2012 roku prawdopodobne odkrycie bozonu Higgsa.,
aby uzyskać szczegółowe informacje na temat właściwości, stanów i zachowania substancji sypkich, zobacz ciało stałe, ciecz i gaz, a także określone formy i typy, takie jak kryształ i metal.