物質には多くの定義がありますが、最も一般的なのは、質量を持ち、空間を占有する物質であるというものです。すべての物理的物体は、陽子、中性子、および電子で構成される原子の形をした物質で構成されています。
物質がビルディング ブロックまたは粒子で構成されているという考えは、ギリシャの哲学者デモクリトス (紀元前 470 ～ 380 年) とレウキッポス (紀元前 490 年) に端を発しています。
問題の例 (および問題でないもの)
物質は原子から作られています。プロチウムとして知られる水素の同位体である最も基本的な原子は、単一の陽子です。そのため、一部の科学者は亜原子粒子を常に物質の形態と見なしているわけではありませんが、Protium は例外と見なすことができます。一部の人々は、電子と中性子も物質の形態であると考えています。それ以外の場合、原子で構築された物質はすべて物質で構成されています。例:
- 原子 (水素、ヘリウム、カリホルニウム、ウラン)
- 分子 (水、オゾン、窒素ガス、ショ糖)
- イオン (Ca、SO4 )
- ポリマーと高分子 (セルロース、キチン、タンパク質、DNA)
- 混合物 (油と水、塩と砂、空気)
- 複雑な形状 (椅子、惑星、ボール)
陽子、中性子、電子は原子の構成要素ですが、これらの粒子自体はフェルミ粒子に基づいています。クォークとレプトンは、用語の特定の定義に適合しますが、通常、物質の形態とは見なされません。ほとんどのレベルでは、物質は原子で構成されていると単純に述べるのが最も簡単です。
粒子が互いに接触すると通常の物質を消滅させますが、反物質は依然として物質です。反物質は地球上に自然に存在しますが、極少量です。
次に、質量がないか、少なくとも静止質量がないものがあります。重要ではないものには以下が含まれます:
- 光
- サウンド
- 暑さ
- 感想
- 夢
- 感情
光子には質量がないため、物理学ではないものの例です。 物質で構成されています。また、静止状態では存在できないため、従来の意味での「オブジェクト」とは見なされません。
物質の相
物質は、固体、液体、気体、プラズマなど、さまざまな状態で存在できます。ほとんどの物質は、材料が吸収する (または失う) 熱量に基づいて、これらの相間を遷移できます。ボース・アインシュタイン凝縮、フェルミオン凝縮、クォーク・グルーオン・プラズマなど、物質の追加の状態またはフェーズがあります。
物質対質量
物質には質量があり、巨大な物体には物質が含まれていますが、少なくとも物理学では、この 2 つの用語は厳密には同義ではないことに注意してください。閉じた系では物質は保存されませんが、質量は保存されます。特殊相対性理論によれば、閉じた系の物質は消滅する可能性があります。一方、質量は、エネルギーに変換できますが、作成も破壊もされていない可能性があります。閉鎖系では、質量とエネルギーの合計は一定のままです。
物理学では、質量と物質を区別する 1 つの方法は、物質を静止質量を示す粒子からなる物質として定義することです。それでも、物理学と化学では、物質は波と粒子の二重性を示すため、波と粒子の両方の性質を持っています。
