Η ύλη έχει πολλούς ορισμούς, αλλά το πιο κοινό είναι ότι είναι οποιαδήποτε ουσία που έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο. Όλα τα φυσικά αντικείμενα αποτελούνται από ύλη, με τη μορφή άτομα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια.
Η ιδέα ότι η ύλη αποτελείται από οικοδομικά τετράγωνα ή τεμαχίδια που προέρχονται από τους Έλληνες φιλόσοφους Δημόκριτος (470-380 π.Χ.) και τον Λεουτσύπωνα (490 π.Χ.).
Παραδείγματα ουσίας (και τι δεν έχει σημασία)
Το θέμα είναι χτισμένο από άτομα. Το πιο βασικό άτομο, το ισότοπο του υδρογόνου γνωστό ως αντίum, είναι ένα μόνο πρωτόνιο. Έτσι, αν και υποατομικά σωματίδια δεν θεωρούνται πάντοτε μορφές ύλης από μερικούς επιστήμονες, θα μπορούσατε να θεωρήσετε το Protium ως την εξαίρεση. Μερικοί άνθρωποι θεωρούν ότι τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια είναι επίσης μορφές ύλης. Διαφορετικά, κάθε ουσία που αποτελείται από άτομα αποτελείται από ύλη. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:
- Άτομα (υδρογόνο, ήλιο, καλιφόρνιο, ουράνιο)
- Μόρια (νερό, όζον, αέριο άζωτο, σακχαρόζη)
- Ιόνες (Ca2+, ΕΤΣΙ42-)
- Πολυμερή και μακρομόρια (κυτταρίνη, χιτίνη, πρωτεΐνες, ϋΝΑ)
- Μίγματα (λάδι και νερό, αλάτι και άμμος, αέρας)
- Σύνθετες φόρμες (μια καρέκλα, ένας πλανήτης, μια μπάλα)
Ενώ τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια είναι τα δομικά στοιχεία των ατόμων, αυτά τα σωματίδια βασίζονται σε φερμιόνια. Τα κουάρκ και τα λεπτόνια συνήθως δεν θεωρούνται μορφές ύλης, αν και ταιριάζουν με ορισμένους ορισμούς του όρου. Στα περισσότερα επίπεδα, είναι απλούστερο να δηλώνεις απλώς ότι η ύλη αποτελείται από άτομα.
Η αντιύλη εξακολουθεί να είναι ύλη, αν και τα σωματίδια εκμηδενίζουν τη συνηθισμένη ύλη όταν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Η αντιύλη υπάρχει φυσικά στη Γη, αν και σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες.
Έπειτα, υπάρχουν πράγματα που είτε δεν έχουν μάζα είτε τουλάχιστον δεν έχουν μάζα ανάπαυσης. Τα πράγματα που δεν έχουν σημασία περιλαμβάνουν:
- Φως
- Ήχος
- Θερμότητα
- Σκέψεις
- Όνειρα
- Συναισθήματα
Φωτόνια δεν έχουν μάζα, έτσι είναι ένα παράδειγμα κάτι φυσικής που είναι δεν που αποτελείται από ύλη. Δεν θεωρούνται επίσης "αντικείμενα" με την παραδοσιακή έννοια, καθώς δεν μπορούν να υπάρχουν σε μια στάσιμη κατάσταση.
Φάσεις της ύλης
Το θέμα μπορεί να υπάρξει σε διάφορες φάσεις: στερεό, υγρό, αέριο ή πλάσμα. Οι περισσότερες ουσίες μπορούν να μεταβαίνουν μεταξύ αυτών των φάσεων με βάση την ποσότητα θερμότητας που απορροφά (ή χάνει) το υλικό. Υπάρχουν πρόσθετες καταστάσεις ή φάσεις της ύλης, συμπεριλαμβανομένων των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein, φερμιονικών συμπυκνωμάτων και πλάσματος κουάρκ-γλουτών.
Υλικό έναντι μάζας
Σημειώστε ότι ενώ ύλη έχει μάζα και μαζικά αντικείμενα περιέχουν ύλη, οι δύο όροι δεν είναι ακριβώς συνώνυμοι, τουλάχιστον στη φυσική. Το θέμα δεν συντηρείται, ενώ η μάζα διατηρείται σε κλειστά συστήματα. Σύμφωνα με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας, η ύλη σε ένα κλειστό σύστημα μπορεί να εξαφανιστεί. Η μάζα, από την άλλη πλευρά, μπορεί να μην έχει ποτέ δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, αν και μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια. Το άθροισμα της μάζας και της ενέργειας παραμένει σταθερό σε ένα κλειστό σύστημα.
Στη φυσική, ένας τρόπος για να γίνει διάκριση μεταξύ μάζας και ύλης είναι να οριστεί η ύλη ως ουσία που αποτελείται από σωματίδια που εμφανίζουν μάζα ανάπαυσης. Ακόμα κι έτσι, στη φυσική και στη χημεία, η ύλη εμφανίζει δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου, έτσι έχει ιδιότητες τόσο των κυμάτων όσο και των σωματιδίων.