Иметь значение - Matter - Wikipedia

Эта статья о концепции в физических науках. Для использования в других целях см. Материя (значения).

Иметь значение
Quartz oisan.jpg
Drop closeup.jpg
NO2-N2O4.jpg
Plasma-lamp 2.jpg
Материя обычно подразделяется на три классических государства, с плазма иногда добавляется как четвертое состояние. Сверху вниз: кварц (твердый ), воды (жидкость ), диоксид азота (газ ), а плазменный шар (плазма ).

В классическая физика и вообще химия, иметь значение любое вещество, имеющее масса и занимает место, имея объем.[1]:21 Все повседневные предметы, к которым можно прикоснуться, в конечном итоге состоят из атомы, которые состоят из взаимодействующих субатомные частицы, и в повседневном, а также в научном использовании термин "материя" обычно включает атомы и все, что из них состоит, и любые частицы (или комбинация частиц ), которые действуют так, как будто у них есть оба масса покоя и объем. Однако он не включает безмассовые частицы Такие как фотоны, или другие энергетические явления или волны, такие как свет.[1]:21[2] Материя существует в различных состояния (также известный как фазы ). К ним относятся классические повседневные фазы, такие как твердый, жидкость, и газ - Например воды существует в виде льда, жидкой воды и газообразного пара, но возможны и другие состояния, включая плазма, Конденсаты Бозе – Эйнштейна, фермионные конденсаты, и кварк-глюонная плазма.[3]

Обычно атомы можно представить как ядро из протоны и нейтроны, и окружающее "облако" орбиты электроны которые «занимают место».[4][5] Однако это только отчасти правильно, потому что субатомные частицы и их свойства регулируются их квантовая природа, что означает, что они действуют не так, как повседневные предметы - они могут действовать как волны, а также частицы и у них нет четко определенных размеров или положений. в Стандартная модель из физика элементарных частиц, материя не является фундаментальным понятием, потому что элементарные составляющие атомов квант объекты, которым не присущ "размер" или "объем "в любом обыденном смысле этого слова. принцип исключения и другие фундаментальные взаимодействия, немного "точечные частицы " известный как фермионы (кварки, лептоны ), а также многие композиты и атомы фактически вынуждены держаться на расстоянии от других частиц в повседневных условиях; это создает свойство материи, которое кажется нам занимающим пространство.

На протяжении большей части истории естественные науки люди созерцают точную природу материи. Идея, что материя была построена из дискретных строительных блоков, так называемых теория частиц, самостоятельно появился в древняя Греция и древняя Индия среди Буддисты, Индусы и Джайны в 1-м тысячелетии до нашей эры.[6] Древние философы, предложившие теорию частиц, включают: Канаде (ок. VI века до н.э. или позже),[7] Левкипп (~ 490 г. до н.э.) и Демокрит (~ 470–380 до н.э.).[8]

Сравнение с массой

Материю не следует путать с массой, поскольку в современной физике они не совпадают.[9] Материя - это общий термин для описания любогофизическая субстанция '. Напротив, масса не вещество, а скорее количественное свойство материи и других веществ или систем; различные типы массы определены в физика - в том числе, но не ограничиваются масса покоя, инертная масса, релятивистская масса, масса – энергия.

Хотя существуют разные взгляды на то, что следует считать материей, масса вещества имеет точные научные определения. Другое отличие состоит в том, что у материи есть «противоположность», называемая антивещество, но у массы нет противоположности - не существует такой вещи, как "антимасса" или отрицательная масса, насколько известно, хотя ученые обсуждают эту концепцию. Антивещество имеет такое же (то есть положительное) свойство массы, что и его нормальный аналог материи.

В разных областях науки термин материя используется по-разному, а иногда и несовместимо. Некоторые из этих способов основаны на общих исторических смыслах, возникших в то время, когда не было причин отличать массу от простого количества материи. Таким образом, не существует единого общепринятого научного значения слова «материя». С научной точки зрения термин «масса» имеет четкое определение, но «материю» можно определить несколькими способами. Иногда в области физики «материю» просто отождествляют с частицами, которые обладают массой покоя (т.е. которые не могут двигаться со скоростью света), такими как кварки и лептоны. Однако в обоих физика и химия, материя проявляет как волна -как и частица -подобные свойства, так называемые дуальность волна-частица.[10][11][12]

Определение

На основе атомов

Определение «материи», основанное на ее физической и химической структуре: материя состоит из атомы.[13] Такой атомная материя также иногда называют обычное дело. В качестве примера, дезоксирибонуклеиновая кислота молекулы (ДНК) под этим определением являются материей, потому что они состоят из атомов. Это определение можно расширить, включив в него заряженные атомы и молекулы, чтобы включить плазма (газы ионов) и электролиты (ионные растворы), которые, очевидно, не включены в определение атомов. В качестве альтернативы можно принять протоны, нейтроны и электроны определение.

На основе протонов, нейтронов и электронов

Определение «материи» более мелкое, чем определение атомов и молекул: Дело состоит из того, что атомы и молекулы сделаны из, то есть все, что сделано из положительно заряженных протоны, нейтральный нейтроны, и отрицательно заряженный электроны.[14] Однако это определение выходит за рамки атомов и молекул и включает вещества, состоящие из этих строительных блоков, которые нет просто атомы или молекулы, например, электронные лучи в старом электронно-лучевая трубка телевидение, или белый Гном материя - обычно ядра углерода и кислорода в море вырожденных электронов. На микроскопическом уровне составляющие «частицы» материи, такие как протоны, нейтроны и электроны, подчиняются законам квантовой механики и демонстрируют дуальность волна-частица. На еще более глубоком уровне протоны и нейтроны состоят из кварки и силовые поля (глюоны ), которые связывают их вместе, что приводит к следующему определению.

На основе кварков и лептонов

Согласно определению «кварков и лептонов», элементарные и составные частицы, состоящие из кварки (фиолетовым) и лептоны (зеленый цвет) будет материей, тогда как калибровочные бозоны (красным цветом) не будут материей. Однако энергия взаимодействия, присущая составным частицам (например, глюонам, участвующим в нейтронах и протонах), дает вклад в массу обычного вещества.

Как видно из приведенного выше обсуждения, многие ранние определения того, что можно назвать «обычной материей», основывались на ее структуре или «строительных блоках». В масштабе элементарных частиц определение, которое следует этой традиции, может быть сформулировано следующим образом: «обычная материя - это все, что состоит из кварки и лептоны », или« обычная материя - это все, что состоит из любых элементарных фермионов, кроме антикварков и антилептонов ».[15][16][17] Связь между этими формулировками следует.

Лептоны (самый известный из которых электрон ) и кварки (из которых барионы, Такие как протоны и нейтроны, сделаны) объединяются, чтобы сформировать атомы, которые, в свою очередь, образуют молекулы. Поскольку атомы и молекулы считаются материей, естественно сформулировать определение следующим образом: «Обычная материя - это все, что состоит из тех же вещей, из которых сделаны атомы и молекулы». (Однако обратите внимание, что из этих строительных блоков также можно сделать то, что нет атомов или молекул.) Затем, поскольку электроны являются лептонами, а протоны и нейтроны состоят из кварков, это определение, в свою очередь, приводит к определению материи как «кварков и лептонов», которые являются двумя из четырех типов элементарных фермионов. (два других - антикварки и антилептоны, которые можно рассматривать как антивещество, как описано ниже). Каритерс и Граннис утверждают: «Обычная материя полностью состоит из первое поколение частицы, а именно [верхний] и [нижний] кварки, плюс электрон и его нейтрино ».[16] (Частицы более высоких поколений быстро распадаются на частицы первого поколения и поэтому обычно не встречаются.[18])

Это определение обычной материи более тонкое, чем кажется на первый взгляд. Все частицы, составляющие обычную материю (лептоны и кварки), являются элементарными фермионами, а все частицы силовые носители являются элементарными бозонами.[19] В W- и Z-бозоны которые посредничают слабая сила не состоят из кварков или лептонов и поэтому не являются обычной материей, даже если они имеют массу.[20] Другими словами, масса не является чем-то исключительным для обычной материи.

Кварк-лептонное определение обычного вещества, однако, определяет не только элементарные строительные блоки материи, но также включает композиты, состоящие из составляющих (например, атомов и молекул). Такие композиты содержат энергию взаимодействия, которая удерживает вместе составляющие, и может составлять основную массу композита. Например, в значительной степени масса атома - это просто сумма масс составляющих его протонов, нейтронов и электронов. Однако если копнуть глубже, протоны и нейтроны состоят из кварков, связанных вместе глюонными полями (см. динамика квантовой хромодинамики ), и эти поля глюонов вносят значительный вклад в массу адронов.[21] Другими словами, большая часть того, что составляет «массу» обычного вещества, происходит из-за энергия связи кварков внутри протонов и нейтронов.[22] Например, сумма масс трех кварков в нуклон примерно 12.5 МэВ /c2, что мало по сравнению с массой нуклона (примерно 938 МэВ /c2).[23][24] Суть в том, что большая часть массы повседневных предметов происходит за счет энергии взаимодействия его элементарных компонентов.

Стандартная модель группирует частицы материи на три поколения, каждое из которых состоит из двух кварков и двух лептонов. Первое поколение - это вверх и вниз кварки, электрон и электронное нейтрино; второй включает очарование и странный кварки, мюон и мюонное нейтрино; третье поколение состоит из верх и Нижний кварки и тау и тау-нейтрино.[25] Наиболее естественным объяснением этого было бы то, что кварки и лептоны высших поколений являются возбужденные состояния первых поколений. Если это так, то это будет означать, что кварки и лептоны композитные частицы, скорее, чем элементарные частицы.[26]

Это кварк-лептонное определение материи также приводит к тому, что можно описать как «законы сохранения (чистой) материи», которые обсуждаются ниже. В качестве альтернативы можно вернуться к концепции материи масса-объем-пространство, что приведет к следующему определению, в котором антивещество включается в качестве подкласса материи.

На основе элементарных фермионов (масса, объем и пространство)

Обычное или традиционное определение материи - это «все, что имеет масса и объем (занимает Космос )".[27][28] Например, можно сказать, что автомобиль сделан из материи, поскольку он имеет массу и объем (занимает пространство).

Наблюдение за тем, что материя занимает пространство, восходит к древности. Однако объяснение того, почему материя занимает пространство, появилось недавно и, как утверждается, является результатом явления, описанного в Принцип исключения Паули,[29][30] что относится к фермионы. Два конкретных примера, в которых принцип исключения четко связывает материю с заселением космоса, - это белые карлики и нейтронные звезды, которые обсуждаются ниже.

Таким образом, материю можно определить как все, что состоит из элементарных фермионов. Хотя мы не встречаем их в повседневной жизни, антикварки (такие как антипротон ) и антилептоны (такие как позитрон ) являются античастицы кварка и лептона, также являются элементарными фермионами и имеют по существу те же свойства, что и кварки и лептоны, включая применимость принципа исключения Паули, который, как можно сказать, предотвращает нахождение двух частиц в одном месте в одно и то же время (в том же состоянии), т.е. заставляет каждую частицу «занимать место». Это конкретное определение приводит к определению материи, включающей все, что сделано из этих антивещество частиц, а также обычных кварков и лептонов, а значит, и всего, что сделано из мезоны, которые представляют собой нестабильные частицы, состоящие из кварка и антикварка.

В общей теории относительности и космологии

В контексте относительность, масса не является аддитивной величиной в том смысле, что нельзя сложить массы покоя частиц в системе, чтобы получить общую массу покоя системы.[1]:21 Таким образом, в теории относительности обычно более общая точка зрения состоит в том, что она не является суммой массы покоя, но тензор энергии-импульса который определяет количество вещества. Этот тензор дает массу покоя для всей системы. Поэтому «материю» иногда рассматривают как что-либо, что способствует энергии-импульсу системы, то есть все, что не является чисто гравитацией.[31][32] Это мнение обычно используется в областях, связанных с общая теория относительности Такие как космология. С этой точки зрения свет и другие безмассовые частицы и поля являются частью «материи».

Структура

В физике элементарных частиц фермионы - это частицы, которые подчиняются Статистика Ферми – Дирака. Фермионы могут быть элементарными, как электрон, или составными, как протон и нейтрон. в Стандартная модель, существует два типа элементарных фермионов: кварки и лептоны, которые обсуждаются далее.

Кварки

Основная статья: Кварк

Кварки массивные частицы из спин-1⁄2, подразумевая, что они фермионы. Они несут электрический заряд из -1⁄3 е (кварки нижнего типа) или +2⁄3 e (кварки up-типа). Для сравнения: у электрона заряд -1 э. Они также несут цветной заряд, который является эквивалентом электрического заряда для сильное взаимодействие. Кварки также подвергаются радиоактивный распад, что означает, что они подпадают под слабое взаимодействие.

Свойства кварка[33]
имя символ вращение электрический заряд
(е ) 		масса
(МэВ /c2) 		масса сравнима с античастица античастица
символ
кварки восходящего типа
вверх
ты
 ​1⁄2 +​2⁄3 От 1,5 до 3,3 ~ 5 электронов Antiup
ты
очарование
c
 ​1⁄2 +​2⁄3 1160–1340 ~ 1 протон антихарм
c
верх
т
 ​1⁄2 +​2⁄3 От 169 100 до 173 300 ~ 180 протонов или
~1 вольфрам атом 		противник
т
кварки нижнего типа
вниз
d
 ​1⁄2 −​1⁄3 От 3,5 до 6,0 ~ 10 электронов анти-пух
d
странный
s
 ​1⁄2 −​1⁄3 От 70 до 130 ~ 200 электронов противозаконный
s
Нижний
б
 ​1⁄2 −​1⁄3 С 4130 по 4370 ~ 5 протонов противо дна
б
Кварковая структура протона: 2 верхних кварка и 1 нижний кварк.

Барионная материя

Основная статья: Барион

Барионы - это сильно взаимодействующие фермионы, поэтому на них распространяется статистика Ферми – Дирака. Среди барионов есть протоны и нейтроны, которые встречаются в атомных ядрах, но существует также много других нестабильных барионов. Период, термин барион обычно относится к трикваркам - частицам, состоящим из трех кварков. Кроме того, «экзотические» барионы, состоящие из четырех кварков и одного антикварка, известны как пентакварки, но их существование не принято.

Барионная материя - это часть Вселенной, состоящая из барионов (включая все атомы). Эта часть вселенной не включает темная энергия, темная материя, черные дыры или различные формы вырожденного вещества, такие как состав белый Гном звезды и нейтронные звезды. СВЧ свет, видимый СВЧ-датчик анизотропии Wilkinson (WMAP) предполагает, что только около 4,6% этой части Вселенной находится в пределах досягаемости лучших телескопы (то есть материя, которая может быть видимой, потому что свет может достигать нас от нее), состоит из барионной материи. Около 26,8% составляет темная материя, и около 68,3% - темная энергия.[34]

Фактически, подавляющее большинство обычной материи во Вселенной невидимо, поскольку видимые звезды и газ внутри галактик и скоплений составляют менее 10 процентов вклада обычной материи в плотность массы-энергии Вселенной.[35]

Сравнение белого карлика ИК Пегаси B (в центре), его компаньон класса A И.К. Пегаси A (слева) и Солнце (справа). Этот белый карлик имеет температуру поверхности 35 500 К.

Адронная материя

Адронная материя может относиться к «обычной» барионной материи, состоящей из адроны (Барионы и мезоны ), или же кварковая материя (обобщение атомных ядер), т.е.``низкая '' температура Вопрос КХД.[36] Это включает в себя дегенеративная материя и результат столкновений тяжелых ядер высоких энергий.[37] В отличие от темная материя.

Вырожденная материя

Основная статья: Вырожденная материя

В физике дегенеративная материя относится к основному состоянию газа фермионов при температуре, близкой к абсолютному нулю.[38] В Принцип исключения Паули требует, чтобы только два фермиона могли занимать квантовое состояние, один со спином вверх, а другой со спином вниз. Следовательно, при нулевой температуре фермионы заполняют уровни, достаточные для размещения всех доступных фермионов, а в случае многих фермионов максимальная кинетическая энергия (называемая Энергия Ферми ), а давление газа становится очень большим и зависит от количества фермионов, а не от температуры, в отличие от нормальных состояний вещества.

Считается, что вырожденная материя возникает во время эволюции тяжелых звезд.[39] Демонстрация Субраманян Чандрасекар который белые карликовые звезды иметь максимально допустимую массу из-за принципа исключения, вызвавшего революцию в теории эволюции звезд.[40]

Вырожденное вещество включает в себя часть Вселенной, состоящую из нейтронных звезд и белых карликов.

Странное дело

Основная статья: Странное дело

Странное дело это особая форма кварковая материя, обычно считается жидкость из вверх, вниз, и странный кварки. Это контрастирует с ядерное дело, который представляет собой жидкость нейтроны и протоны (которые сами состоят из верхних и нижних кварков), а также из нестранной кварковой материи, которая представляет собой кварковую жидкость, содержащую только верхние и нижние кварки. Ожидается, что при достаточно высокой плотности странная материя будет цветной сверхпроводящий. Предполагается, что странная материя находится в ядре нейтронные звезды, или, более предположительно, в виде отдельных капель, размер которых может отличаться от фемтометры (странники ) в километры (кварковые звезды ).

Два значения термина «странная материя»

В физика элементарных частиц и астрофизика, этот термин используется двояко: один более широкий, а другой - более конкретный.

  1. В более широком смысле это просто кварковая материя, содержащая три вида кварков: верхний, нижний и странный. В этом определении есть критическое давление и связанная с ним критическая плотность, и когда ядерная материя (сделанная из протоны и нейтроны ) сжимается за пределы этой плотности, протоны и нейтроны диссоциируют на кварки, образуя кварковую материю (возможно, странную материю).
  2. Более узкое значение - кварковая материя, стабильнее ядерной материи. Идея, что это могло произойти, является «гипотезой странной материи» Бодмера.[41] и Виттен.[42] В этом определении критическое давление равно нулю: истинное основное состояние вещества всегда кварковая материя. Ядра, которые мы видим в окружающей нас материи, которые являются каплями ядерной материи, на самом деле метастабильный, и при наличии достаточного времени (или правильного внешнего стимула) распадался бы на капли странной материи, т.е. странники.

Лептоны

Основная статья: Лептон

Лептоны - это частицы спин-1⁄2, что означает, что они фермионы. Они несут электрический заряд из −1е (заряженные лептоны) или 0 e (нейтрино). В отличие от кварков лептоны не несут цветной заряд, что означает, что они не испытывают сильное взаимодействие. Лептоны также подвергаются радиоактивному распаду, а это означает, что они подвержены влиянию слабое взаимодействие. Лептоны - массивные частицы, поэтому они подвержены действию гравитации.

Лептон свойства
имя символ вращение электрический заряд
(е ) 		масса
(МэВ /c2) 		масса сравнима с античастица античастица
символ
заряженные лептоны[43]
электрон
е−
 ​1⁄2 −1 0.5110 1 электрон антиэлектрон
е+
мюон
μ−
 ​1⁄2 −1 105.7 ~ 200 электронов антимюон
μ+
тау
τ−
 ​1⁄2 −1 1,777 ~ 2 протона антитау
τ+
нейтрино[44]
электронное нейтрино
ν
е		 ​1⁄2 0 < 0.000460 < ​1⁄1000 электрон электронный антинейтрино
ν
е
мюонное нейтрино
ν
μ		 ​1⁄2 0 < 0.19 < ​1⁄2 электрон мюонный антинейтрино
ν
μ
тау-нейтрино
ν
τ		 ​1⁄2 0 < 18.2 <40 электронов тау-антинейтрино
ν
τ

Фазы

Основная статья: Фаза (материя)
Смотрите также: Фазовая диаграмма и Состояние вопроса
Фазовая диаграмма для типичного вещества при фиксированном объеме. Вертикальная ось пдавление, горизонтальная ось Ттемпература. Зеленая линия отмечает Точка замерзания (над зеленой линией твердый, ниже это жидкость) и синей линией точка кипения (выше это жидкость а ниже это газ). Так, например, при более высоком Т, высшее п необходимо для поддержания вещества в жидкой фазе. На тройная точка три фазы; жидкость, газ и твердое тело; могут сосуществовать. Выше критическая точка нет заметной разницы между фазами. Пунктирная линия показывает аномальное поведение воды: лед тает при постоянной температуре с увеличением давления.[45]

В масса, материя может существовать в нескольких различных формах или агрегатных состояниях, известных как фазы,[46] в зависимости от окружающей среды давление, температура и объем.[47] Фаза - это форма вещества, которая имеет относительно однородный химический состав и физические свойства (например, плотность, удельная теплоемкость, показатель преломления, и так далее). Эти фазы включают три знакомых (твердые вещества, жидкости, и газы ), а также более экзотические состояния материи (например, плазма, сверхтекучие жидкости, сверхтвердые тела, Конденсаты Бозе – Эйнштейна, ...). А жидкость может быть жидкостью, газом или плазмой. Это также парамагнитный и ферромагнитный фазы магнитные материалы. При изменении условий материя может переходить из одной фазы в другую. Эти явления называются фазовые переходы, и изучаются в области термодинамика. В наноматериалах значительно увеличенное отношение площади поверхности к объему приводит к образованию вещества, которое может проявлять свойства, полностью отличные от свойств массивного материала, и плохо описывается какой-либо объемной фазой (см. наноматериалы Больше подробностей).

Фазы иногда называют состояния вещества, но этот термин может привести к путанице с термодинамические состояния. Например, два газа, поддерживаемые при разном давлении, находятся в разных термодинамические состояния (разные давления), но в том же фаза (оба газы).

Антивещество

Основная статья: Антивещество
Вопрос, Web Fundamentals.svg Нерешенная проблема в физике:
Барионная асимметрия. Почему в наблюдаемой Вселенной гораздо больше материи, чем антивещества?
(больше нерешенных задач по физике)

Антивещество это материя, состоящая из античастицы из тех, что составляют обычную материю. Если частица и ее античастица вступают в контакт друг с другом, два уничтожать; то есть они оба могут быть преобразованы в другие частицы с равным энергия в соответствии с Альберт Эйнштейн уравнение E = MC2. Эти новые частицы могут быть высокоэнергетичными. фотоны (гамма излучение ) или другие пары частица – античастица. Полученные частицы наделены кинетической энергией, равной разнице между масса покоя продуктов аннигиляции и массы покоя исходной пары частица – античастица, которая часто бывает довольно большой. В зависимости от того, какое определение «материи» принято, антивещество можно назвать особым подклассом материи или противоположностью материи.

Антивещество не встречается на Земле в естественных условиях, за исключением очень кратковременных и исчезающе малых количеств (в результате радиоактивный распад, молния или же космические лучи ). Это потому, что антивещество, которое появилось на Земле за пределами подходящей физической лаборатории, почти мгновенно встретит обычную материю, из которой состоит Земля, и аннигилирует. Античастицы и некоторое стабильное антивещество (например, антиводород ) может производиться в крошечных количествах, но не в количестве, достаточном для проверки некоторых его теоретических свойств.

Есть много предположений как в наука и научная фантастика относительно того, почему наблюдаемая Вселенная, по-видимому, почти полностью состоит из материи (в смысле кварков и лептонов, но не антикварков или антилептонов), и являются ли другие места почти полностью антивеществом (антикварки и антилептоны). Считается, что в ранней Вселенной материя и антивещество были представлены одинаково, а исчезновение антивещества требует асимметрии в физических законах, называемых Нарушение CP-симметрии (зарядовой четности), который можно получить из Стандартной модели,[48] но в это время очевидное асимметрия материи и антивещества в видимой Вселенной является одним из величайших нерешенные проблемы физики. Возможные процессы, благодаря которым это произошло, более подробно рассматриваются в разделе бариогенез.

Формально частицы антивещества можно определить по их отрицательному барионное число или же лептонное число, в то время как "нормальные" (не антиматериальные) частицы вещества имеют положительное барионное или лептонное число.[49] Эти два класса частиц являются античастичными партнерами друг друга.

В октябре 2017 года ученые представили дополнительные доказательства того, что антивещество, одинаково производимые на Большой взрыв, идентичны, должны полностью аннигилировать друг друга и, как следствие, вселенная не должно существовать.[50][51] Это означает, что должно быть что-то, еще неизвестное ученым, что либо остановило полное взаимное разрушение материи и антивещества в ранней формирующейся Вселенной, либо вызвало дисбаланс между двумя формами.

Сохранение материи

Две величины, которые могут определять количество вещества в кварк-лептонном смысле (и антивещество в антикварк-антилептонном смысле), барионное число и лептонное число, находятся консервированный в Стандартной модели. А барион например, протон или нейтрон имеет барионное число, равное единице, а кварк, поскольку их три в барионе, получает барионное число 1/3. Итак, чистое количество материи, измеряемое количеством кварков (минус количество антикварков, каждый из которых имеет барионное число -1/3), которое пропорционально барионному числу, и количеству лептонов (минус антилептоны), которое называется лептонным числом, изменить практически невозможно. Даже в ядерной бомбе ни один из барионов (протонов и нейтронов, из которых состоят атомные ядра) не разрушается - после реакции остается столько же барионов, сколько и до реакции, поэтому ни одна из этих частиц материи не разрушается и ни одна из них даже не превращается. к нематериальным частицам (например, фотонам света или излучения). Вместо, ядерный (и, возможно хромодинамическая) энергия связи высвобождается, поскольку эти барионы связываются в ядра среднего размера с меньшей энергией (и, эквивалентно, меньше масса) на нуклон по сравнению с исходными малыми (водород) и большими (плутоний) ядрами. Даже в электрон-позитронная аннигиляция, чистая материя не разрушается, потому что чистая материя была равна нулю (нулевое общее лептонное число и барионное число) в начале до аннигиляции - один лептон минус один антилептон равняется нулю чистого лептонного числа - и это чистое количество материи не меняется так как он просто остается нулевым после аннигиляции.[52]

Короче говоря, материя, как ее определяют в физике, относится к барионам и лептонам. Количество вещества определяется с помощью барионного и лептонного числа. Барионы и лептоны могут быть созданы, но их создание сопровождается антибарионами или антилептонами; и они могут быть уничтожены, аннигилируя их антибарионами или антилептонами. Поскольку антибарионы / антилептоны имеют отрицательные барионные / лептонные числа, общие барионные / лептонные числа не меняются, поэтому материя сохраняется. Однако все барионы / лептоны и антибарионы / антилептоны имеют положительную массу, поэтому общее количество массы не сохраняется. Кроме того, за исключением естественных или искусственных ядерных реакций, во Вселенной практически нет антивещества (см. барионная асимметрия и лептогенез ), поэтому в обычных условиях аннигиляция частиц случается редко.

Другие типы

Круговая диаграмма, показывающая доли энергии во Вселенной, вносимые различными источниками. Обычное дело поделен на светящаяся материя (звезды и светящиеся газы и 0,005% излучения) и несветящееся вещество (межгалактический газ и около 0,1% нейтрино и 0,04% сверхмассивных черных дыр). Обычное дело - редкость. Создан по образцу Острикера и Стейнхардта.[53] Для получения дополнительной информации см. НАСА.

  Темная энергия (73%)
  Темная материя (23%)
  Несветящееся вещество (3,6%)
  Светящееся вещество (0,4%)

Обычная материя, по определению кварков и лептонов, составляет около 4% всего энергия из наблюдаемая вселенная. Оставшаяся энергия предположительно связана с экзотическими формами, из которых 23% приходится на темная материя[54][55] а 73% - это темная энергия.[56][57]

Кривая вращения галактики для Млечного Пути. Вертикальная ось - скорость вращения вокруг галактического центра. По горизонтальной оси отложено расстояние от центра Галактики. Солнце отмечено желтым шаром. Наблюдаемая кривая скорости вращения синего цвета. Предсказанная кривая, основанная на звездной массе и газе в Млечном Пути, имеет красный цвет. Разница связана с темная материя или, возможно, модификация закон гравитации.[58][59][60] Разброс наблюдений показан примерно серыми полосами.

Темная материя

Основные статьи: Темная материя, Лямбда-CDM модель, и WIMPs
Смотрите также: Формирование и эволюция галактик и Ореол темной материи

В астрофизика и космология, темная материя это вещество неизвестного состава, которое не излучает и не отражает достаточного количества электромагнитного излучения, чтобы его можно было наблюдать напрямую, но о наличии которого можно судить по гравитационному воздействию на видимое вещество.[61][62] Наблюдательные свидетельства ранней Вселенной и Большой взрыв Теория требует, чтобы эта материя имела энергию и массу, но не состояла из обычных барионов (протонов и нейтронов). Принято считать, что большая часть темной материи небарионная природа.[61] Таким образом, он состоит из частиц, которые еще не наблюдались в лаборатории. Возможно они суперсимметричные частицы,[63] которые не Стандартная модель частицы, но реликвии, образовавшиеся при очень высоких энергиях на ранней стадии Вселенной и все еще плавающие.[61]

Темная энергия

Основная статья: Темная энергия
Смотрите также: Большой взрыв § Темная энергия

В космология, темная энергия это название, данное источнику отталкивающего воздействия, которое увеличивает скорость расширение вселенной. Его точная природа в настоящее время остается загадкой, хотя его эффекты можно разумно смоделировать, приписав материи подобные свойства, такие как плотность энергии и давление. вакуум сам.[64][65]

Полностью 70% плотности материи во Вселенной, похоже, находится в форме темной энергии. Двадцать шесть процентов - это темная материя. Только 4% - обычное дело. Таким образом, менее 1 части из 20 состоит из материи, которую мы наблюдали экспериментально или описывали в стандартная модель физики элементарных частиц. Об остальных 96%, кроме только что упомянутых свойств, мы абсолютно ничего не знаем.

— Ли Смолин (2007), Проблема с физикой, п. 16

Экзотическая материя

Основная статья: Экзотическая материя

Экзотическая материя - это понятие физика элементарных частиц, который может включать темную материю и темную энергию, но идет дальше, включая любой гипотетический материал, который нарушает одно или несколько свойств известных форм материи. Некоторые такие материалы могут обладать гипотетическими свойствами, например отрицательная масса.

Историческое развитие

Античность (ок. 600 г. до н. Э. - ок. 322 г. до н. Э.)

В древняя Индия, буддисты, индуисты и джайны разработали частичную теорию материи, утверждая, что вся материя состоит из атомов (параману, пудгала), которые сами по себе являются «вечными, неразрушимыми и бесчисленными» и которые объединяются и разъединяются согласно определенным фундаментальным законам природы, образуя более сложную материю или изменяясь с течением времени.[6] Они объединили свои представления о душе или ее отсутствии в свою теорию материи. Сильнейшими разработчиками и защитниками этой теории были ньяя-Вайшешика школа, с идеями философа Канаде (ок. 6-го века до н. э.) был самым популярным.[6][7] Буддисты также разработали эти идеи в конце 1-го тысячелетия до нашей эры, идеи, которые были похожи на индуистскую школу вайшашика, но не включали ни души, ни совести.[6] Джайны включали душу (джива), добавляя такие качества, как вкус, запах, прикосновение и цвет к каждому атому.[66] Они расширили идеи, найденные в ранней литературе индусов и буддистов, добавив, что атомы либо влажные, либо сухие, и это качество цементирует материю. Они также предположили возможность, что атомы объединяются из-за притяжения противоположностей, и душа присоединяется к этим атомам, трансформируется вместе с ними. карма остаток и переселяется с каждым новым рождением.[6]

В Европа, досократики размышляли о глубинной природе видимого мира. Фалес (ок. 624 г. до н. э. - ок. 546 г. до н. э.) считал воду основным материалом мира. Анаксимандр (ок. 610 г. до н. э. - ок. 546 г. до н. э.) утверждал, что основной материал был полностью безликим или безграничным: Бесконечное (апейрон ). Анаксимен (расцвет 585 г. до н. э., ум. 528 г. до н. э.) утверждал, что основной материал пневма или воздух. Гераклит (ок. 535 – ок. 475 до н. э.) кажется, что основной элемент - огонь, хотя, возможно, он имеет в виду, что все меняется. Эмпедокл (ок. 490–430 до н. э.) говорил о четырех элементы из которых было сделано все: земля, вода, воздух и огонь.[67] Тем временем, Парменид утверждал, что изменений не существует, и Демокрит утверждал, что все состоит из крошечных, инертных тел всех форм, называемых атомами, философия, называемая атомизм. У всех этих представлений были глубокие философские проблемы.[68]

Аристотель (384–322 до н.э.) был первым, кто поставил эту концепцию на прочную философскую основу, что он и сделал в своей натурфилософии, особенно в Физика книга I.[69] Он принял в качестве разумных предположений четыре Элементы эмпедоклина, но добавил пятую, эфир. Тем не менее, эти элементы не являются основными для Аристотеля. Скорее они, как и все остальное в видимом мире, состоят из основных принципы материя и форма.

Ибо мое определение материи таково - это первичный субстрат каждой вещи, из которого она возникает без каких-либо ограничений и сохраняется в результате.

— Аристотель, Физика I: 9: 192a32

Слово, которое Аристотель использует для обозначения материи, ὕλη (Hyle или же хули) дословно можно перевести как дерево или брус, то есть «сырье» для строительства.[70] Действительно, концепция материи Аристотеля неразрывно связана с чем-то созданным или составленным. Другими словами, в отличие от ранней современной концепции материи как просто занимающей пространство, материя для Аристотеля по определению связана с процессом или изменением: материя - это то, что лежит в основе изменения субстанции. Например, лошадь ест траву: лошадь превращает траву в себя; трава как таковая не сохраняется в лошади, но некий ее аспект - ее материя - остается. Дело конкретно не описано (например, как атомы ), но состоит из того, что сохраняется при переходе вещества от травы к лошади. Материя в этом понимании не существует независимо (то есть как вещество ), но существует взаимозависимо (то есть как «принцип») с формой и только постольку, поскольку он лежит в основе изменения. Может быть полезно представить себе отношения материи и формы как очень похожие на отношения между частями и целым. Для Аристотеля материя как таковая может только получить актуальность от формы; он не имеет активности или актуальности сам по себе, подобно тому, как части как таковые имеют только свое существование в целое (иначе они были бы независимыми целыми).

Семнадцатый и восемнадцатый века

Рене Декарт (1596–1650) возникла современная концепция материи. В первую очередь он был геометром. Вместо того, чтобы, подобно Аристотелю, выводить существование материи из физической реальности изменений, Декарт произвольно постулировал материю как абстрактную математическую субстанцию, занимающую пространство:

Итак, протяженность в длину, ширину и глубину составляет природу телесной субстанции; а мысль составляет природу мыслящей субстанции. А все остальное, относящееся к телу, предполагает расширение, и это только способ расширения.

— Рене Декарт, Принципы философии[71]

Для Декарта материя обладает только свойством протяженности, поэтому ее единственная деятельность, помимо движения, - исключать другие тела:[72] это механическая философия. Декарт проводит абсолютное различие между разумом, который он определяет как непротяженную мыслящую субстанцию, и материей, которую он определяет как бездумную, протяженную субстанцию.[73] Это независимые вещи. Напротив, Аристотель определяет материю и формальный / формирующий принцип как дополняющие друг друга. принципы которые вместе составляют одну независимую вещь (вещество ). Короче говоря, Аристотель определяет материю (грубо говоря) как то, из чего на самом деле сделаны вещи (с потенциал независимое существование), но Декарт возводит материю в самостоятельную независимую вещь.

Следует отметить преемственность и различие между концепциями Декарта и Аристотеля. В обеих концепциях материя пассивна или инертна. В соответствующих концепциях материя по-разному относится к разуму. Для Аристотеля материя и разум (форма) существуют вместе во взаимозависимых отношениях, тогда как для Декарта материя и разум (разум) по определению противоположны, независимы. вещества.[74]

Descartes' justification for restricting the inherent qualities of matter to extension is its permanence, but his real criterion is not permanence (which equally applied to color and resistance), but his desire to use geometry to explain all material properties.[75] Like Descartes, Hobbes, Boyle, and Locke argued that the inherent properties of bodies were limited to extension, and that so-called secondary qualities, like color, were only products of human perception.[76]

Исаак Ньютон (1643–1727) inherited Descartes' mechanical conception of matter. In the third of his "Rules of Reasoning in Philosophy", Newton lists the universal qualities of matter as "extension, hardness, impenetrability, mobility, and inertia".[77] Similarly in Оптика he conjectures that God created matter as "solid, massy, hard, impenetrable, movable particles", which were "...even so very hard as never to wear or break in pieces".[78] The "primary" properties of matter were amenable to mathematical description, unlike "secondary" qualities such as color or taste. Like Descartes, Newton rejected the essential nature of secondary qualities.[79]

Newton developed Descartes' notion of matter by restoring to matter intrinsic properties in addition to extension (at least on a limited basis), such as mass. Newton's use of gravitational force, which worked "at a distance", effectively repudiated Descartes' mechanics, in which interactions happened exclusively by contact.[80]

Though Newton's gravity would seem to be a мощность of bodies, Newton himself did not admit it to be an essential property of matter. Carrying the logic forward more consistently, Джозеф Пристли (1733–1804) argued that corporeal properties transcend contact mechanics: chemical properties require the емкость for attraction.[80] He argued matter has other inherent powers besides the so-called primary qualities of Descartes, et al.[81]

Nineteenth and twentieth centuries

Since Priestley's time, there has been a massive expansion in knowledge of the constituents of the material world (viz., molecules, atoms, subatomic particles), but there has been no further development in the определение материи. Rather the question has been set aside. Ноам Хомский (born 1928) summarizes the situation that has prevailed since that time:

What is the concept of body that finally emerged?[...] The answer is that there is no clear and definite conception of body.[...] Rather, the material world is whatever we discover it to be, with whatever properties it must be assumed to have for the purposes of explanatory theory. Any intelligible theory that offers genuine explanations and that can be assimilated to the core notions of physics becomes part of the theory of the material world, part of our account of body. If we have such a theory in some domain, we seek to assimilate it to the core notions of physics, perhaps modifying these notions as we carry out this enterprise.

— Noam Chomsky, Language and problems of knowledge: the Managua lectures, п. 144[80]

So matter is whatever physics studies and the object of study of physics is matter: there is no independent general definition of matter, apart from its fitting into the methodology of measurement and controlled experimentation. In sum, the boundaries between what constitutes matter and everything else remains as vague as the demarcation problem of delimiting science from everything else.[82]

In the 19th century, following the development of the периодическая таблица, и из атомная теория, атомы were seen as being the fundamental constituents of matter; atoms formed молекулы и соединения.[83]

The common definition in terms of occupying space and having mass is in contrast with most physical and chemical definitions of matter, which rely instead upon its structure and upon attributes not necessarily related to volume and mass. At the turn of the nineteenth century, the knowledge of matter began a rapid evolution.

Aspects of the Newtonian view still held sway. Джеймс Клерк Максвелл discussed matter in his work Matter and Motion.[84] He carefully separates "matter" from space and time, and defines it in terms of the object referred to in Первый закон движения Ньютона.

However, the Newtonian picture was not the whole story. In the 19th century, the term "matter" was actively discussed by a host of scientists and philosophers, and a brief outline can be found in Levere.[85][требуется дальнейшее объяснение ] A textbook discussion from 1870 suggests matter is what is made up of atoms:[86]

Three divisions of matter are recognized in science: masses, molecules and atoms.
A Mass of matter is any portion of matter appreciable by the senses.
A Molecule is the smallest particle of matter into which a body can be divided without losing its identity.
An Atom is a still smaller particle produced by division of a molecule.

Rather than simply having the attributes of mass and occupying space, matter was held to have chemical and electrical properties. In 1909 the famous physicist Дж. Дж. Томсон (1856–1940) wrote about the "constitution of matter" and was concerned with the possible connection between matter and electrical charge.[87]

There is an entire literature concerning the "structure of matter", ranging from the "electrical structure" in the early 20th century,[88] to the more recent "quark structure of matter", introduced today with the remark: Understanding the quark structure of matter has been one of the most important advances in contemporary physics.[89][требуется дальнейшее объяснение ] In this connection, physicists speak of matter fields, and speak of particles as "quantum excitations of a mode of the matter field".[10][11] And here is a quote from de Sabbata and Gasperini: "With the word "matter" we denote, in this context, the sources of the interactions, that is spinor fields (like кварки и лептоны ), which are believed to be the fundamental components of matter, or скалярные поля, словно Higgs particles, which are used to introduced mass in a калибровочная теория (and that, however, could be composed of more fundamental fermion fields)."[90][требуется дальнейшее объяснение ]

In the late 19th century with the открытие из электрон, and in the early 20th century, with the открытие из атомное ядро, and the birth of физика элементарных частиц, matter was seen as made up of electrons, протоны и нейтроны interacting to form atoms. Today, we know that even protons and neutrons are not indivisible, they can be divided into кварки, while electrons are part of a particle family called лептоны. Обе quarks and leptons находятся элементарные частицы, and are currently seen as being the fundamental constituents of matter.[91]

These quarks and leptons interact through four фундаментальные силы: сила тяжести, электромагнетизм, слабые взаимодействия, и сильные взаимодействия. В Стандартная модель of particle physics is currently the best explanation for all of physics, but despite decades of efforts, gravity cannot yet be accounted for at the quantum level; it is only described by классическая физика (видеть квантовая гравитация и гравитон ).[92] Interactions between quarks and leptons are the result of an exchange of force-carrying particles (Такие как фотоны ) between quarks and leptons.[93] The force-carrying particles are not themselves building blocks. As one consequence, mass and energy (which cannot be created or destroyed) cannot always be related to matter (which can be created out of non-matter particles such as photons, or even out of pure energy, such as kinetic energy). Force carriers are usually not considered matter: the carriers of the electric force (photons) possess energy (see Planck relation ) and the carriers of the weak force (W- и Z-бозоны ) have mass, but neither are considered matter either.[94] However, while these particles are not considered matter, they do contribute to the total mass of atoms, субатомные частицы, and all systems that contain them.[95][96]

Резюме

The modern conception of matter has been refined many times in history, in light of the improvement in knowledge of just Какие the basic building blocks are, and in how they interact.The term "matter" is used throughout physics in a bewildering variety of contexts: for example, one refers to "физика конденсированного состояния ",[97] "elementary matter",[98] "partonic " matter, "тьма " matter, "анти "-matter, "странный " matter, and "ядерный " matter. In discussions of matter and антивещество, normal matter has been referred to by Альфвен в качестве koinomatter (Греч. common matter).[99] It is fair to say that in физика, there is no broad consensus as to a general definition of matter, and the term "matter" usually is used in conjunction with a specifying modifier.

The history of the concept of matter is a history of the fundamental шкалы длины used to define matter. Different building blocks apply depending upon whether one defines matter on an atomic or elementary particle level. One may use a definition that matter is atoms, or that matter is адроны, or that matter is leptons and quarks depending upon the scale at which one wishes to define matter.[100]

These quarks and leptons interact through four фундаментальные силы: сила тяжести, электромагнетизм, слабые взаимодействия, и сильные взаимодействия. В Стандартная модель of particle physics is currently the best explanation for all of physics, but despite decades of efforts, gravity cannot yet be accounted for at the quantum level; it is only described by классическая физика (видеть квантовая гравитация и гравитон ).[92]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c R. Penrose (1991). "The mass of the classical vacuum". В S. Saunders; H.R. Brown (ред.). The Philosophy of Vacuum. Oxford University Press. С. 21–26. ISBN  978-0-19-824449-3.
  2. ^ "Matter (physics)". McGraw-Hill's Access Science: Encyclopedia of Science and Technology Online. Архивировано из оригинал 17 июня 2011 г.. Получено 24 мая 2009.
  3. ^ "RHIC Scientists Serve Up "Perfect" Liquid" (Пресс-релиз). Брукхейвенская национальная лаборатория. 18 апреля 2005 г.. Получено 15 сентября 2009.
  4. ^ P. Davies (1992). The New Physics: A Synthesis. Издательство Кембриджского университета. п. 1. ISBN  978-0-521-43831-5.
  5. ^ Gerard't Hooft (1997). In search of the ultimate building blocks. Издательство Кембриджского университета. п.6. ISBN  978-0-521-57883-7.
  6. ^ а б c d е Bernard Pullman (2001). The Atom in the History of Human Thought. Издательство Оксфордского университета. С. 77–84. ISBN  978-0-19-515040-7.
  7. ^ а б Джинин Д. Фаулер (2002). Perspectives of reality: an introduction to the philosophy of Hinduism. Sussex Academic Press. С. 99–115. ISBN  978-1-898723-93-6.
  8. ^ J. Olmsted; Г. Williams (1996). Chemistry: The Molecular Science (2-е изд.). Jones & Bartlett. п. 40. ISBN  978-0-8151-8450-8.
  9. ^ J. Mongillo (2007). Nanotechnology 101. Издательство "Гринвуд". п. 30. ISBN  978-0-313-33880-9.
  10. ^ а б P.C.W. Davies (1979). The Forces of Nature. Издательство Кембриджского университета. п.116. ISBN  978-0-521-22523-6. matter field.
  11. ^ а б S. Weinberg (1998). Квантовая теория полей. Издательство Кембриджского университета. п. 2. ISBN  978-0-521-55002-4.
  12. ^ M. Masujima (2008). Path Integral Quantization and Stochastic Quantization. Springer. п. 103. ISBN  978-3-540-87850-6.
  13. ^ Г.Ф. Barker (1870). "Divisions of matter". A text-book of elementary chemistry: theoretical and inorganic. John F Morton & Co. p. 2. ISBN  978-1-4460-2206-1.
  14. ^ M. de Podesta (2002). Understanding the Properties of Matter (2-е изд.). CRC Press. п. 8. ISBN  978-0-415-25788-6.
  15. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). "Part I: Analysis: The building blocks of matter". Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts (4-е изд.). Springer. ISBN  978-3-540-20168-7. Ordinary matter is composed entirely of first-generation particles, namely the u and d quarks, plus the electron and its neutrino.
  16. ^ а б B. Carithers; P. Grannis (1995). "Discovery of the Top Quark" (PDF). Beam Line. 25 (3): 4–16.
  17. ^ Tsan, Ung Chan (2006). "What Is a Matter Particle?". Международный журнал современной физики E. 15 (1): 259–272. Bibcode:2006IJMPE..15..259C. Дои:10.1142/S0218301306003916. (From Abstract:) Positive baryon numbers (A>0) and positive lepton numbers (L>0) characterize matter particles while negative baryon numbers and negative lepton numbers characterize antimatter particles. Matter particles and antimatter particles belong to two distinct classes of particles. Matter neutral particles are particles characterized by both zero baryon number and zero lepton number. This third class of particles includes mesons formed by a quark and an antiquark pair (a pair of matter particle and antimatter particle) and bosons which are messengers of known interactions (photons for electromagnetism, W and Z bosons for the weak interaction, gluons for the strong interaction). The antiparticle of a matter particle belongs to the class of antimatter particles, the antiparticle of an antimatter particle belongs to the class of matter particles.
  18. ^ D. Green (2005). High PТ physics at hadron colliders. Издательство Кембриджского университета. п. 23. ISBN  978-0-521-83509-1.
  19. ^ L. Smolin (2007). Проблемы с физикой: расцвет теории струн, падение науки и что будет дальше. Mariner Books. п. 67. ISBN  978-0-618-91868-3.
  20. ^ The W boson mass is 80.398 GeV; see Figure 1 in C. Amsler; и другие. (Группа данных о частицах ) (2008). "Review of Particle Physics: The Mass and Width of the W Boson" (PDF). Письма по физике B. 667 (1): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. Дои:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  21. ^ I.J.R. Aitchison; A.J.G. Hey (2004). Gauge Theories in Particle Physics. CRC Press. п. 48. ISBN  978-0-7503-0864-9.
  22. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer. п. 103. ISBN  978-3-540-20168-7.
  23. ^ ЯВЛЯЮСЬ. Зеленый (2004). Hadronic Physics from Lattice QCD. World Scientific. п. 120. ISBN  978-981-256-022-3.
  24. ^ T. Hatsuda (2008). "Quark–gluon plasma and QCD". In H. Akai (ed.). Condensed matter theories. 21. Nova Publishers. п. 296. ISBN  978-1-60021-501-8.
  25. ^ K.W. Staley (2004). "Origins of the Third Generation of Matter". The Evidence for the Top Quark. Издательство Кембриджского университета. п. 8. ISBN  978-0-521-82710-2.
  26. ^ Y. Ne'eman; Y. Kirsh (1996). Охотники за частицами (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 276. ISBN  978-0-521-47686-7. [T]he most natural explanation to the existence of higher generations of quarks and leptons is that they correspond to excited states of the first generation, and experience suggests that excited systems must be composite
  27. ^ С.М. Уокер; A. King (2005). What is Matter?. Публикации Лернера. п. 7. ISBN  978-0-8225-5131-7.
  28. ^ J.Kenkel; П. Б. Kelter; D.S. Hage (2000). Chemistry: An Industry-based Introduction with CD-ROM. CRC Press. п. 2. ISBN  978-1-56670-303-1. All basic science textbooks define иметь значение as simply the collective aggregate of all material substances that occupy space and have mass or weight.
  29. ^ К.А. Peacock (2008). The Quantum Revolution: A Historical Perspective. Издательская группа "Гринвуд". п. 47. ISBN  978-0-313-33448-1.
  30. ^ M.H. Krieger (1998). Constitutions of Matter: Mathematically Modeling the Most Everyday of Physical Phenomena. Издательство Чикагского университета. п. 22. ISBN  978-0-226-45305-7.
  31. ^ С.М. Caroll (2004). Spacetime and Geometry. Эддисон Уэсли. С. 163–164. ISBN  978-0-8053-8732-2.
  32. ^ P. Davies (1992). The New Physics: A Synthesis. Издательство Кембриджского университета. п. 499. ISBN  978-0-521-43831-5. Matter fields: the fields whose quanta describe the elementary particles that make up the material content of the Universe (as opposed to the gravitons and their supersymmetric partners).
  33. ^ C. Amsler; и другие. (Группа данных о частицах ) (2008). "Reviews of Particle Physics: Quarks" (PDF). Письма по физике B. 667 (1–5): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. Дои:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  34. ^ "Dark Energy Dark Matter". NASA Science: Astrophysics. 5 июня 2015.
  35. ^ Persic, Massimo; Salucci, Paolo (1 September 1992). "The baryon content of the Universe". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 258 (1): 14P–18P. arXiv:astro-ph/0502178. Bibcode:1992MNRAS.258P..14P. Дои:10.1093/mnras/258.1.14P. ISSN  0035-8711. S2CID  17945298.
  36. ^ Satz, H.; Redlich, K.; Castorina, P. (2009). "The Phase Diagram of Hadronic Matter". Европейский физический журнал C. 59 (1): 67–73. arXiv:0807.4469. Bibcode:2009EPJC...59...67C. Дои:10.1140/epjc/s10052-008-0795-z. S2CID  14503972.
  37. ^ Menezes, Débora P. (23 April 2016). "Modelling Hadronic Matter". Journal of Physics: Серия конференций. 706 (3): 032001. Bibcode:2016JPhCS.706c2001M. Дои:10.1088/1742-6596/706/3/032001.
  38. ^ H.S. Гольдберг; M.D. Scadron (1987). Physics of Stellar Evolution and Cosmology. Тейлор и Фрэнсис. п. 202. ISBN  978-0-677-05540-4.
  39. ^ H.S. Гольдберг; M.D. Scadron (1987). Physics of Stellar Evolution and Cosmology. Тейлор и Фрэнсис. п. 233. ISBN  978-0-677-05540-4.
  40. ^ Ж.-П. Luminet; A. Bullough; A. King (1992). Черные дыры. Издательство Кембриджского университета. п.75. ISBN  978-0-521-40906-3.
  41. ^ A. Bodmer (1971). "Collapsed Nuclei". Физический обзор D. 4 (6): 1601. Bibcode:1971PhRvD...4.1601B. Дои:10.1103/PhysRevD.4.1601.
  42. ^ E. Witten (1984). "Cosmic Separation of Phases". Физический обзор D. 30 (2): 272. Bibcode:1984PhRvD..30..272W. Дои:10.1103/PhysRevD.30.272.
  43. ^ C. Amsler; и другие. (Группа данных о частицах ) (2008). "Review of Particle Physics: Leptons" (PDF). Письма по физике B. 667 (1–5): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. Дои:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  44. ^ C. Amsler; и другие. (Группа данных о частицах ) (2008). "Review of Particle Physics: Neutrinos Properties" (PDF). Письма по физике B. 667 (1–5): 1. Bibcode:2008PhLB..667....1A. Дои:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  45. ^ S.R. Logan (1998). Physical Chemistry for the Biomedical Sciences. CRC Press. С. 110–111. ISBN  978-0-7484-0710-1.
  46. ^ P.J. Collings (2002). "Chapter 1: States of Matter". Liquid Crystals: Nature's Delicate Phase of Matter. Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-08672-9.
  47. ^ D.H. Trevena (1975). "Chapter 1.2: Changes of phase". The Liquid Phase. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-0-85109-031-3.
  48. ^ National Research Council (US) (2006). Revealing the hidden nature of space and time. Национальная академия прессы. п. 46. ISBN  978-0-309-10194-3.
  49. ^ Tsan, U.C. (2012). "Negative Numbers And Antimatter Particles". Международный журнал современной физики E. 21 (1): 1250005–1–1250005–23. Bibcode:2012IJMPE..2150005T. Дои:10.1142/S021830131250005X. (From Abstract:) Antimatter particles are characterized by negative baryonic number A or/and negative leptonic number L. Materialization and annihilation obey conservation of A and L (associated to all known interactions)
  50. ^ Adamson, Allan (19 October 2017). "Universe Should Not Actually Exist: Big Bang Produced Equal Amounts of Matter And Antimatter". TechTimes.com. Получено 26 октября 2017.
  51. ^ Smorra C.; и другие. (20 октября 2017 г.). "A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment". Природа. 550 (7676): 371–374. Bibcode:2017Natur.550..371S. Дои:10.1038/nature24048. PMID  29052625.
  52. ^ Tsan, Ung Chan (2013). "Mass, Matter Materialization, Mattergenesis and Conservation of Charge". Международный журнал современной физики E. 22 (5): 1350027. Bibcode:2013IJMPE..2250027T. Дои:10.1142/S0218301313500274. (From Abstract:) Matter conservation melans conservation of baryonic number A and leptonic number L, A and L being algebraic numbers. Positive A and L are associated to matter particles, negative A and L are associated to antimatter particles. All known interactions do conserve matter
  53. ^ J.P. Ostriker; P.J. Steinhardt (2003). "New Light on Dark Matter". Наука. 300 (5627): 1909–13. arXiv:astro-ph/0306402. Bibcode:2003Sci...300.1909O. Дои:10.1126/science.1085976. PMID  12817140. S2CID  11188699.
  54. ^ K. Pretzl (2004). "Dark Matter, Massive Neutrinos and Susy Particles". Structure and Dynamics of Elementary Matter. Walter Greiner. п. 289. ISBN  978-1-4020-2446-7.
  55. ^ K. Freeman; G. McNamara (2006). "What can the matter be?". В поисках темной материи. Birkhäuser Verlag. п. 105. ISBN  978-0-387-27616-8.
  56. ^ J.C. Wheeler (2007). Cosmic Catastrophes: Exploding Stars, Black Holes, and Mapping the Universe. Издательство Кембриджского университета. п. 282. ISBN  978-0-521-85714-7.
  57. ^ J. Gribbin (2007). The Origins of the Future: Ten Questions for the Next Ten Years. Издательство Йельского университета. п. 151. ISBN  978-0-300-12596-2.
  58. ^ P. Schneider (2006). Extragalactic Astronomy and Cosmology. Springer. п. 4, Fig. 1.4. ISBN  978-3-540-33174-2.
  59. ^ T. Koupelis; К.Ф. Kuhn (2007). В поисках Вселенной. Jones & Bartlett Publishers. п.492; Fig. 16.13. ISBN  978-0-7637-4387-1.
  60. ^ M.H. Jones; Р.Дж. Lambourne; Д.Дж. Адамс (2004). An Introduction to Galaxies and Cosmology. Издательство Кембриджского университета. п. 21; Fig. 1.13. ISBN  978-0-521-54623-2.
  61. ^ а б c D. Majumdar (2007). Dark matter – possible candidates and direct detection. arXiv:hep-ph/0703310. Bibcode:2008pahh.book..319M.
  62. ^ К.А. Olive (2003). "Theoretical Advanced Study Institute lectures on dark matter". arXiv:astro-ph/0301505.
  63. ^ К.А. Olive (2009). "Colliders and Cosmology". Европейский физический журнал C. 59 (2): 269–295. arXiv:0806.1208. Bibcode:2009EPJC...59..269O. Дои:10.1140/epjc/s10052-008-0738-8. S2CID  15421431.
  64. ^ J.C. Wheeler (2007). Cosmic Catastrophes. Издательство Кембриджского университета. п. 282. ISBN  978-0-521-85714-7.
  65. ^ L. Smolin (2007). Проблема с физикой. Mariner Books. п. 16. ISBN  978-0-618-91868-3.
  66. ^ von Glasenapp, Helmuth (1999). Джайнизм: индийская религия спасения. Motilal Banarsidass Publ. п. 181. ISBN  978-81-208-1376-2.
  67. ^ S. Toulmin; J. Goodfield (1962). The Architecture of Matter. Издательство Чикагского университета. С. 48–54.
  68. ^ Discussed by Aristotle in Физика, особенно book I, but also later; а также Метафизика I – II.
  69. ^ For a good explanation and elaboration, see Р.Дж. Connell (1966). Matter and Becoming. Priory Press.
  70. ^ H.G. Liddell; R. Scott; J.M. Whiton (1891). A lexicon abridged from Liddell & Scott's Greek–English lexicon. Харпер и братья. п.72.
  71. ^ R. Descartes (1644). "The Principles of Human Knowledge". Principles of Philosophy I. п. 53.
  72. ^ though even this property seems to be non-essential (René Descartes, Принципы философии II [1644], "On the Principles of Material Things", no. 4.)
  73. ^ R. Descartes (1644). "The Principles of Human Knowledge". Principles of Philosophy I. pp. 8, 54, 63.
  74. ^ D.L. Schindler (1986). "The Problem of Mechanism". In D.L. Schindler (ed.). Beyond Mechanism. Университетское издательство Америки.
  75. ^ E.A. Бертт, Metaphysical Foundations of Modern Science (Garden City, New York: Doubleday and Company, 1954), 117–118.
  76. ^ J.E. McGuire and P.M. Heimann, "The Rejection of Newton's Concept of Matter in the Eighteenth Century", Понятие материи в современной философии изд. Ernan McMullin (Notre Dame: University of Notre Dame Press, 1978), 104–118 (105).
  77. ^ Isaac Newton, Mathematical Principles ofЕстественная философия, пер. A. Motte, revised by F. Cajori (Berkeley: University of California Press, 1934), pp. 398–400. Further analyzed by Maurice A. Finocchiaro, "Newton's Third Rule of Philosophizing: A Role for Logic in Historiography", Исида 65:1 (Mar. 1974), pp. 66–73.
  78. ^ Isaac Newton, Оптика, Book III, pt. 1, query 31.
  79. ^ McGuire and Heimann, 104.
  80. ^ а б c N. Chomsky (1988). Language and problems of knowledge: the Managua lectures (2-е изд.). MIT Press. п. 144. ISBN  978-0-262-53070-5.
  81. ^ McGuire and Heimann, 113.
  82. ^ Nevertheless, it remains true that the mathematization regarded as requisite for a modern physical theory carries its own implicit notion of matter, which is very like Descartes', despite the demonstrated vacuity of the latter's notions.
  83. ^ M. Wenham (2005). Understanding Primary Science: Ideas, Concepts and Explanations (2-е изд.). Paul Chapman Educational Publishing. п.115. ISBN  978-1-4129-0163-5.
  84. ^ J.C. Maxwell (1876). Matter and Motion. Общество распространения христианских знаний. п.18. ISBN  978-0-486-66895-6.
  85. ^ T.H. Levere (1993). "Вступление". Affinity and Matter: Elements of Chemical Philosophy, 1800–1865. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-2-88124-583-1.
  86. ^ Г.Ф. Barker (1870). "Вступление". A Text Book of Elementary Chemistry: Theoretical and Inorganic. John P. Morton and Company. п. 2.
  87. ^ J.J. Thomson (1909). "Предисловие". Электричество и материя. А. Констебль.
  88. ^ O.W. Richardson (1914). "Глава 1". The Electron Theory of Matter. Университетское издательство.
  89. ^ M. Jacob (1992). The Quark Structure of Matter. World Scientific. ISBN  978-981-02-3687-8.
  90. ^ V. de Sabbata; M. Gasperini (1985). Introduction to Gravitation. World Scientific. п. 293. ISBN  978-9971-5-0049-8.
  91. ^ The history of the concept of matter is a history of the fundamental шкалы длины used to define matter. Different building blocks apply depending upon whether one defines matter on an atomic or elementary particle level. One may use a definition that matter is atoms, or that matter is адроны, or that matter is leptons and quarks depending upon the scale at which one wishes to define matter.B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). "Fundamental constituents of matter". Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts (4-е изд.). Springer. ISBN  978-3-540-20168-7.
  92. ^ а б J. Allday (2001). Quarks, Leptons and the Big Bang. CRC Press. п. 12. ISBN  978-0-7503-0806-9.
  93. ^ Б.А. Шумм (2004). Вещи в глубине души: захватывающая красота физики элементарных частиц. Издательство Университета Джона Хопкинса. п.57. ISBN  978-0-8018-7971-5.
  94. ^ См. Например, M. Jibu; K. Yasue (1995). Quantum Brain Dynamics and Consciousness. Издательская компания Джона Бенджамина. п. 62. ISBN  978-1-55619-183-1. , B. Martin (2009). Nuclear and Particle Physics (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. п. 125. ISBN  978-0-470-74275-4. и K.W. Plaxco; M. Gross (2006). Astrobiology: A Brief Introduction. Издательство Университета Джона Хопкинса. п.23. ISBN  978-0-8018-8367-5.
  95. ^ П.А. Типлер; Р.А. Llewellyn (2002). Modern Physics. Макмиллан. pp. 89–91, 94–95. ISBN  978-0-7167-4345-3.
  96. ^ P. Schmüser; H. Spitzer (2002). «Частицы». In L. Bergmann; и другие. (ред.). Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei. CRC Press. pp. 773 ff. ISBN  978-0-8493-1202-1.
  97. ^ ВЕЧЕРА. Chaikin; T.C. Lubensky (2000). Principles of Condensed Matter Physics. Издательство Кембриджского университета. п. xvii. ISBN  978-0-521-79450-3.
  98. ^ W. Greiner (2003). В. Грейнер; М.Г. Itkis; G. Reinhardt; M.C. Güçlü (eds.). Structure and Dynamics of Elementary Matter. Springer. п. xii. ISBN  978-1-4020-2445-0.
  99. ^ P. Sukys (1999). Lifting the Scientific Veil: Science Appreciation for the Nonscientist. Роуман и Литтлфилд. п.87. ISBN  978-0-8476-9600-0.
  100. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). "Fundamental constituents of matter". Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts (4-е изд.). Springer. ISBN  978-3-540-20168-7.

дальнейшее чтение

  • Lillian Hoddeson; Michael Riordan, eds. (1997). Возникновение стандартной модели. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-57816-5.
  • Timothy Paul Smith (2004). "The search for quarks in ordinary matter". Скрытые миры. Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-05773-6.
  • Harald Fritzsch (2005). Elementary Particles: Building blocks of matter. World Scientific. п.1. Bibcode:2005epbb.book.....F. ISBN  978-981-256-141-1.
  • Bertrand Russell (1992). "The philosophy of matter". Критическое изложение философии Лейбница (Reprint of 1937 2nd ed.). Рутледж. п. 88. ISBN  978-0-415-08296-9.
  • Stephen Toulmin and June Goodfield, The Architecture of Matter (Чикаго: University of Chicago Press, 1962).
  • Richard J. Connell, Matter and Becoming (Chicago: The Priory Press, 1966).
  • Ernan McMullin, The Concept of Matter in Greek and Medieval Philosophy (Notre Dame, Indiana: Univ. of Notre Dame Press, 1965).
  • Ernan McMullin, Понятие материи в современной философии (Notre Dame, Indiana: University of Notre Dame Press, 1978).

внешняя ссылка