「基礎理論」物,物質或物體

2021-01-09 經典大百科

物通常稱為物質或物體,是地球自然界的一部分,為人類意識之外的客觀現實存在,其種類繁多且性質各不相同,共同參與形成為地球,其中有約1300~1400萬種是有生命的生物。

物質組成的地球

物質是指在人們的意識之外獨立存在又能被人的感覺器官感覺到它的存在並被人的意識所反映的客觀現實實在,是構成宇宙間一切物體的實物和場,如空氣、水、食物、布、煤炭、石油、鋼鐵、銅、鋁、人工合成的各種纖維、塑料,以及光、電磁場等以場的形式存在的物質等,包括人體本身也是物質,通常把由物質構成的尺寸大於0.1納米可以佔有一定空間的具有宏觀形狀、宏觀體積或宏觀質量的物質個體稱為物體;

物質的根本屬性是運動,其本源是單位空間的運動,也就是量子的運動,任何物質的運動都會增加質量,時間和空間則是運動著的物質所存在形式,速度接近光速會越發明顯,自然界和社會的一切形象也都是運動著的物質的存在形式,即物質是運動的光子(量子)組成的,而靜止的光子是沒有質量的,其由同一種分子組成物的最小單位,再組成各種形態、生命乃至宇宙,即實物粒子和場或者有能量(質量)的都是物質;

物質的種類千千萬萬,性質也多種多樣,有氣體狀態、液體狀態或固體狀態的物質,有單純、化合或混合物質,有金屬和非金屬、礦物和合金,有無機物和有機物,有天然物質和人工合成物質,有無生命和有生命物質以及實體物質和場物質等等各種不同,但又能夠相同地被觀測、檢測以及都具有質量和能量的物質;

物理學上的物質可以有固態、液態、氣態、等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態和費米子凝聚態等6種存在的形態;

固體液體和氣體

固態物質具有固定的形狀和體積,它們的分子緊緊地結合在一起,想要改變固體的形狀,就必須對它施加力量如通過擠壓或拉長以改變固體的體積,但通常變化不會太大,大部分的固體加熱到某種程度時都會變成液體,若是溫度繼續升高則會變成氣體,也有些固體如石灰石在受熱之後會分解,晶體與金屬是地球上最重要的兩種固體;

液態物質有體積但沒有形狀,它們的粒子會互相吸引而相對固態物質要結合得鬆散一些,因而液體可以被傾倒到入容器中以測量它們的體積,但卻不容易將固定體積的液體壓縮成更小或是拉大成更大的體積,但在受熱時液體粒子間的距離通常都會增加而造成體積膨脹,在冷卻時則相反使其體積收縮,有的液體可以溶解相應的某些固體、氣體或其他液體;

氣態物質既沒有體積也沒有形狀,它們的分子會自由地移動並可充滿到任何一個可以封閉它們的容器,我們的地球空間被大量的氣體包圍著,在古代人們就觀察到風和氣泡等現象而知道有「空氣」元素的存在,並可以具有上升的傾向,並逐漸證明了空氣是多種氣體的混合物,並且還通過化學反應發現了許多具有不同實際應用功能的氣體;

等離子態物質是由等量的帶負電的電子和帶正電的離子組成,當將氣體加熱使其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時,其原子就會"甩"掉電子而變成為只帶正電荷的離子,此時電子和離子所帶的電荷相反而數量相等,這種狀態即被稱為等離子態如閃電、流星以及點燃的螢光燈等,人們常利用它放出大量能量產生的高溫來切割金屬、製造半導體元件、進行特殊的化學反應等,等離子態是宇宙空間裡一種較普遍存在的狀態;

玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)態物質是科學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日~1955年4月18日)在70年前基於印度物理學家薩特延德拉·納特·玻色(Satyendra Nath Bose,1894年1月1日~1974年2月4日)的理論而預言的一種新物態,這裡的「凝聚」它表示原來處於任何不同能級狀態的原子,在非常低的溫度下,大部分原子會突然跌落到最低的能級上而「凝聚」到同一狀態(一般是基態)而稱為玻色子,類似於練兵場上散亂的士兵突然接到指揮官的命令「向前齊步走」,於是他們迅速集合起來,像一個士兵一樣整齊地向前走去;

費米子凝聚態物質與「玻色-愛因斯坦凝聚態」物質都是物質在量子狀態下的形態,但處於「費米子凝聚態」的物質不同於「玻色-愛因斯坦凝聚態」,其粒子在在高密度或低溫度時的集體行為不會全部聚集在同一量子態上,而與之相反各自佔據著不同的量子態更像是「個人主義者」而被稱為以物理學家恩利克·費米(Enrico Fermi,1901年9月29日~1954年11月28日)命名的費米子,因此當物質冷卻時費米子會逐漸佔據不同能態的最低能態,就像很多的人群湧向同一段狹窄的樓梯;

在自然科學的歷史中,許多人都在研究物質的確切性質,物質是由許多離散組件組合而成的概念,即所謂的「物質粒子論」,隨著實驗技術的不斷進步而產生了許多新的物質狀態,傳統的研究認為所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成,而原子是由互相作用的次原子粒子所組成,其中包括由質子和中子組成的原子核,以及圍繞在原子核之外的電子組成的電子云,因為這些複合粒子具有靜止質量及體積而被視為物質;

一般情況下像光子等無質量粒子都不被視為物質,但也不是所有具有靜止質量的粒子都有古典定義下的體積,隨著對基本粒子研究的深入也產生了一些如夸克-膠子漿等新的物質狀態,像夸克及輕子等不具有大小及體積的粒子一般會被視為質點,它們之間的交互作用使質子和中子有所謂的體積,也使得一般物體有體積,因為很小的質量可以轉換為很大的能量,雖然在這過程中可以產生或湮滅物質,但物質及能量的總和並不會改變;

化學上的物質是指任何有特定分子標識的有機物質或無機物質,包括整體或部分地由化學反應的結果產生或者天然存在的化合物物質,任何元素或非化合的原子團等等,化學物質可以包括元素、化合物(含其中添加劑,雜質)、副產物、反應中間體和聚合物等等,但不包括混合物、製品(劑)物品;

原子是化學變化中的最小微粒,原子通過化學反應重新組合成新物質形成分子,分子是能獨立存在並保持物質化學性質的最小微粒,而離子則是帶電的原子或原子團,化學物質是化學運動的物質承擔者,也是化學科學研究的物質客體,這種物質客體以物質分子為代表,但從化學內容來看可具有多種多樣形式,涉及到許許多多物質;

原子

正是因為自然界的物質多種多樣,才有了豐富多彩的自然界,人類和其它生物的生活才會五彩繽紛,所以我們每個人都應該認識並熟悉這個自然界的每一個成員。

相關焦點

  • 「暗物質」——一個必須存在,卻又找不到的物質
    「暗物質」表現是不一樣的。星系的結合過程中,「暗物質」和正常物質發生了分離,這也是目前為止「暗物質」存在的最有力的證據。圖解:「子彈星系團」附近兩個星系碰撞在一起既然有如此之多「暗物質」存在的證據,那麼此時能否人贓並獲一舉拿下了呢?
  • 「全球最聰明的人」剛為物理基礎理論指出新道路
    其實早在 18 年前,沃爾夫勒姆在一本 1197 頁的著作「A New Kind of Science」中表達過類似的觀點。但是那時候他的構想還不太清晰。現在,他認為自己找到了解釋現實的更好視角。他在昨日發布的文章裡表示,「我認為我們找到了一條通往物理學基礎理論的道路。」
  • 狗狗土裡挖出「金黃色物體」超嗨!他一看崩潰:2年心血差點被毀
    一名網友就表示,某日他看到自己辛苦培養2年的「心血」,差點就被愛犬給毀了,氣得大罵「小屁孩!這不是給你玩的橡膠玩具啦」,真相曝光後,讓網友一看也笑翻。▲狗狗從土裡挖出「金色塊狀物」。一名男網友在朋友圈貼出兩張照片引發討論,只見其中一張照片裡,一隻黑色的狗狗坐在地上,兩眼發光的看著主人手上的「金黃色物體」,似乎相當興奮;而另一張照片中,則可仔細看到,這個金黃色的塊狀物,其實是一隻蛻變中的「毛象大兜蟲」。
  • 「暗物質」只是一種假說,或許它不存在
    「暗物質」表現是不一樣的。星系的結合過程中,「暗物質」和正常物質發生了分離,這也是目前為止「暗物質」存在的最有力的證據。圖解:「子彈星系團」附近兩個星系碰撞在一起既然有如此之多「暗物質」存在的證據,那麼此時能否人贓並獲一舉拿下了呢?
  • 「暗星·物理學」演義
    如今我們所說的 「黑洞」,是相對論預言的天體,然而在19世紀末,歐洲的兩位學者就曾根據牛頓力學預言過黑洞的存在,不過他們當時沒有稱其為「黑洞」,只是討論過這種質量巨大發光很強、但是遠方觀測者又看不見的 「暗星」。
  • 物理學家發現一種「聆聽」暗物質的方法
    斯德哥爾摩大學(Stockholm University)和馬克斯普朗克物理研究所(Max Planck Institute for Physics)的物理學家將研究方向轉向電漿(plasmas),這一提議可能會徹底改變令人難以捉摸的暗物質的探索。
  • 已檢出「磷化氫」物質
    已檢出「磷化氫」物質 包括京都產業大學國際的研究團隊發表了由金星的大氣中發現了有可能性的生命存在特色的化合物質的報告 今年9月14日,英國和京都產業大學等的研究團隊在英國的科學雜誌「自然天文學」發表了由金星的大氣檢測出被稱為沒有必要由氧元素組成的微生物「磷化氫」的化合物,通過電波望遠鏡的觀測
  • 發展第三代AI:清華AI研究院基礎理論研究中心成立,朱軍任主任
    5 月 6 日,清華大學成立了人工智慧研究院基礎理論研究中心,這一機構將成為「第三代人工智慧」研究的發動機。在揭牌儀式上,清華大學宣布朱軍教授擔任基礎研究中心的主任。張鈸院士、中國科學院院士郝躍與卡內基梅隆大學計算機學院教授、摩根大通人工智慧總負責人、人工智慧專家 Manuela Veloso 教授擔任學術顧問。
  • 神秘的「魯伯特之淚」
    它還有一個浪漫的名字,叫「魯伯特之淚」。這個浪漫的名字來自於巴達維亞的魯伯特王子,在英語中又被稱作「Rupert's drop」。就是這個看似普通蝌蚪狀的玻璃卻能將射過來的子彈瞬間粉碎成渣渣,而自已卻毫髮無損。
  • 黑洞與引力坍縮之前的物質種類沒有關係,也跟物體的形狀沒有關係
    「X射線雙星 」是由一顆輻射X射線的緻密天體和一顆普通的恆星組成的雙星系統,其中緻密天體可能是黑洞、「中子星」或者是「白矮星」,當這個緻密天體為黑洞的時候,就稱之為「黑洞X射線雙星」。在「X射線雙星」裡,中心緻密天體通過「星風」吸積伴星的物質,也就是把這個伴星給吸進去,這個過程會形成圍繞著黑洞旋轉的「吸積盤」,對於恆星級質量的黑洞或者中子星來說,吸積盤內區域溫度會非常的高,輻射主要在X射線波段,所以更容易從這個波段發現它們。
  • 中科院領銜國際團隊「放大」宇宙,首次看到暗物質高清圖
    暗物質是宇宙中最神秘的物質,因為它看不見摸不著,但在最近發布在《自然》上的一篇研究中,科學家終於讓暗物質「顯形」了。但因為恆星和星系只能在比太陽重百萬倍的暗暈裡形成,所以對於那些小暗暈來說,它們一直保持著「黑暗」。儘管它們數量極多,人類卻對其知之甚少。
  • 「100倍變焦」的背後:「潛望式長焦鏡頭」如何煉成?
    」,甚至有網友聲稱「不僅拍月亮,還拍到了空間站」100倍變焦的背後,是潛望式長焦鏡頭的運用,得以解決鏡頭模組和輕薄機身的衝突。長焦鏡頭的原理在了解「潛望式長焦鏡頭」之前,我們先要明白「長焦鏡頭」,回憶一下小孔成像模型:近距離物體,短焦距的鏡頭成像;遠距離物體,長焦距的鏡頭成像。
  • 地震基礎理論物理學
    地震是出自漢語一個單句,其實地震基礎理論物理學,就是震的基礎理論物理學。震是憑空產生在天體裡,先人創造漢震,就記述震的物理性質。實現應用最早,追溯伏羲應用於「先天八卦」。按著偏旁部首雨字頭,也是空間自然現象。國外不懂中國傳統文化專用字,中國的文憑、職稱、教授、專家,也懂得漢語文字的說文解字功能。就是把自然現象,按著偏旁部首規劃類別,畫出自然現象的概念,根據畫法再回頭認識自然現象物理性質。
  • 「熱大爆炸宇宙學模型」的創立者最早提出「遺傳密碼模型」
    伽莫夫估算了宇宙密度,利用哈勃對宇宙膨脹的測量結果,讓時間向前撥,讓宇宙越來越小,物質越來越緊密,壓縮物質通常會產生熱量。「例如給自行車打氣的時候,用手摸上去就會感到熱。」這樣極早期的宇宙,必然是一個極高溫的環境,極高溫的情況下,所有的物質都破碎成最基本的物質形式。  因此,伽莫夫假設宇宙的初始成分被分離成質子、中子和電子,這是當時物理學家所知道的最基本粒子,伽莫夫稱這種混合為——Ellen。伽莫夫在韋氏詞典中偶然查到的一個詞,這個單詞在英語中當時是已經廢置的單詞了,它的意思是「構成元素的原始物質」。
  • 中科院領銜國際團隊「放大」宇宙,首次看到暗物質高清圖
    新智元報導暗物質是宇宙中最神秘的物質,因為它看不見摸不著,但在最近發布在《自然》上的一篇研究中,科學家終於讓暗物質「顯形」了。「要想研究小暗暈,只能在大型超級計算機中模擬宇宙的演化。」王傑教授說。放大、放大、放大,就像在月球圖片上找跳騷!我們都知道,如果把照片不斷放大,它就會越來越不清晰。
  • 任何物體都會由於引力而使得時空發生彎曲
    【作者:黃媂】「錢德拉塞卡」曾經說過:「黑洞,是宇宙裡面最完美的宏觀物體。」「黑洞」是宇宙裡面最神秘也是最具有魅力的天體 ,提到黑洞相信大家會有很多的問題,比如黑洞究竟是什麼?在宇宙裡面有沒有黑洞?黑洞是不是黑的?如果說它真是黑的怎麼樣去觀察它們呢?
  • 「UFO」的科學研究報告
    「UFO」是一個包含範圍極廣的概念有人認為,外星人想要從遙遠的宇宙另一端飛向地球,它們肯定需要一艘宇宙飛船,當我們在空中看見一些來歷不明的可疑飛行物時,它們都極有可能就是外星人的飛船,這些來歷不明的可疑飛行物就是「UFO」。不明飛行物「UFO」真的就是外星人的飛船嗎?
  • 富山課堂 | 「寒い」和「冷たい」區別在哪裡?
    「寒い」①今年の冬は寒い。今年冬天好冷。②年をとると毛が薄くなって頭が寒い。上了年紀,頭髮稀疏,頭覺得冷。「寒い」這個詞表示氣溫低,情緒上多消極,表示氣溫以外的溫度低時不能使用。此外,「寒い」所表示的氣溫多為適溫以下,暗示溫度低的不好狀態。還有「冷清,毛骨悚然」等的意思。 「冷たい」①北風が冷たくて、とてもつらい。
  • 中考物理知識點:物體與物質的區別
    中考物理知識點:物體與物質的區別   物體是指具有一定形狀、佔據一定空間、有體積和質量的關物,而物質是指構成物體的材料。一個物體可以由多種物質組成,同種物質也可以組成不同的物體,如鐵球、鐵鍋都是物體,而它們都是由鐵這種物質組成的。
  • 埃洛克防務發布「守望者」、「觀測者」
    「守望者」與「觀測者」以簡單易上手的操作體驗,適用不同的應用場景。「守望者」定點巡航系統——「守望者」側重於基礎設施巡檢、應急指揮、城市規劃、生態治理、工程監督、礦區運維等大範圍固定場所的自動化、高頻次的多元數據獲取。通過一次性的飛行線路與作業時間部署,即可無人值守執行任務。