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气体、液体和固体

物质英语:Matter)具有科学上和哲学上的双重含义。在经典物理学化学中,物质是任何有质量的物体,并通过体积来占据空间[1]

科学上的“物质”

物质是一个科学上没有明确定义的词,一般是指静止质量不为零的东西(理论光子静止质量为零,但不存在静止的光子)。物质也常用来泛称所有组成可观测物体的成分[1] [2]。物质的物理定义通常是:由夸克和轻子组成的物体,光子、玻色子在物理定义中通常不被认为是物质。

所有可以用肉眼看到的物体都是由原子组成,而原子是由互相作用的次原子粒子所组成,其中包括由质子中子组成的原子核,以及许多电子组成的电子云[3] [4]。 一般而言科学上会把上述的复合粒子视为物质,因为他们具有静止质量及体积。相对的,像光子无质量粒子一般不视为物质。不过不是所有具有静止质量的粒子都有古典定义下的体积,像夸克轻子等粒子一般会视为质点,不具有大小及体积。而夸克和轻子之间的交互作用才使得质子中子有所谓的体积,也使得一般物体有体积。

物质常见的物质状态有四种:固体液体气体等离子体。不过实验技术的进步产生了许多新的物质状态,像是玻色–爱因斯坦凝聚费米子凝聚态。对于基本粒子的研究也产生了新的物质状态,像是夸克-胶子浆[5]。在自然科学的历史中,许多人都在研究物质的确切性质,物质是由许多离散组件组合而成的概念,即所谓的“物质粒子论”,最早是由古希腊哲学家留基伯德谟克利特提出[6]

爱因斯坦证明[7]所有物体都可以视为能量(即质能等价),之间的关系式即为著名的,其中为能量,为质量,光速,其数值为299792458 m/s。因此很小的质量可以转换为很大的能量,例如正子和电子等费米子可以转换为非物质的光子。不过虽然在这些过程中可以产生或是消灭物质,但是物质及能量的总和(透过转换)却不会改变。

哲学上的“物质”

哲学上,物质被用于指与精神(mind,spirit)相对的东西,在定义最广的情况下,哲学上的物质包括了粒子能量时空等。

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 R. Penrose. The mass of the classical vacuum. S. Saunders, H.R. Brown (编). The Philosophy of Vacuum. Oxford University Press. 1991: 21. ISBN 0-19-824449-5.
  2. ^ Matter (physics). McGraw-Hill's Access Science: Encyclopedia of Science and Technology Online. [2009-05-24]. (原始内容存档于2011-06-17).
  3. ^ P. Davies. The New Physics: A Synthesis. Cambridge University Press. 1992: 1. ISBN 0-521-43831-4.
  4. ^ G. 't Hooft. In search of the ultimate building blocks. Cambridge University Press. 1997: 6. ISBN 0-521-57883-3.
  5. ^ RHIC Scientists Serve Up "Perfect" Liquid (新闻稿). Brookhaven National Laboratory. 18 April 2005 [2009-09-15]. (原始内容存档于2012-07-16).
  6. ^ J. Olmsted, G.M. Williams. Chemistry: The Molecular Science 2nd. Jones & Bartlett. 1996: 40. ISBN 0-8151-8450-6.
  7. ^ Einstein, A. Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?. Annalen der Physik. 1905, 18 (13): 639–643 [2013-07-28]. Bibcode:1905AnP...323..639E. doi:10.1002/andp.19053231314. (原始内容存档于2019-03-02).

外部链接

参见


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