Τι είναι ύλη.

Στην κλασική φυσική της καθημερινής ζωής, ύλη είναι οτιδήποτε έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο με κάποιον όγκο. Έτσι ένα τρένο προφανώς είναι ύλη αφού έχει μάζα και γι' αυτό δεν μπορούμε να το σταματήσουμε εύκολα αλλά κατέχει και χώρο έχει και όγκο. Αντίθετα το φαντασματάκι ο κάσπερ δεν είναι ύλη γιατί δεν κατέχει όγκο και γι' αυτό μπορεί και περνάει μέσα από τους τοίχους και τις κλειστές πόρτες. Δεν ξέρουμε αν ο Κάσπερ έχει μάζα.
Αυτός ο ορισμός της ύλης περιλαμβάνει τα άτομα και οτιδήποτε αποτελείται από αυτά, αλλά όχι άλλα ενεργειακά φαινόμενα ή κύματα όπως το φως ή τον ήχο. Γενικότερα, όμως, στη (σύγχρονη) φυσική, το θέμα δεν αποτελεί μια θεμελιώδη έννοια επειδή ένας καθολικός ορισμός της ύλης είναι αόριστος. Για παράδειγμα, τα στοιχειώδη συστατικά των ατόμων μπορεί να είναι σημειακά σωματίδια, το καθένα από τα οποία δεν έχει συγκεκριμένο όγκο από μόνο του.

Νετρόνιο

Πρωτόνιο

Όλα τα καθημερινά αντικείμενα που μπορούμε να πετύχουμε, να αγγίξουμε ή να ζουλήξουμε τελικά αποτελούνται από άτομα. Αυτή η συνηθισμένη ύλη, η ατομική ύλη, αποτελείται από αλληλεπιδρώντα υποατομικά σωματίδια - συνήθως έναν πυρήνα πρωτονίων και νετρονίων και ένα σύννεφο από ηλεκτρόνια σε περιφορά γύρω από τον πυρήνα. Τυπικά, η επιστήμη θεωρεί ότι αυτά τα σύνθετα σωματίδια είναι ύλη επειδή έχουν τόσο μάζα ηρεμίας όσο και όγκο.
Το πρωτόνιο στην εικόνα αριστερά αποτελείται απο κουάρκ. Στο πρωτόνιο υπάρχουν δύο κουάρκ up και ένα κουάρκ down. Το χρώμα κάθε κουάρκ είναι αυθαίρετο, αλλά πρέπει να είναι παρόντα και τα τρία χρώματα. Οι δυνάμεις μεταξύ των κουάρκ διαμεσολαβούνται από γκλουόνια. Το νετρόνιο δεξιά επίσης αποτελείται απο τρία κουάρκ ένα up και δύο down.
Αντιθέτως, σωματίδια χωρίς μάζα ηρεμίας, όπως τα φωτόνια, δεν θεωρούνται ύλη, επειδή δεν έχουν ούτε μάζα ηρεμίας ούτε όγκο. Απο την άλλη όμως άλλα σωματίδια που έχουν μάζα ηρεμίας και δεν έχουν όγκο με την κλασική μορφή, όπως θεμελιώδη σωματίδια σαν τα κουάρκ και τα λεπτόνια (που μερικές φορές εξομοιώνονται με την ύλη) θεωρούνται "σημειακά σωματίδια" χωρίς μέγεθος ή όγκο. Παρ' όλα αυτά, τα κουάρκ και τα λεπτόνια σχηματίζουν μαζί "συνηθισμένη ύλη", και οι αλληλεπιδράσεις τους συμβάλλουν στον όγκο των σύνθετων σωματιδίων που συνθέτουν τη συνηθισμένη ύλη.

Λυχνία πλάσματος

Η ύλη βρίσκεται σε τέσερεις  καταστάσεις (ή στις φάσεις): το κλασικό στερεό, το υγρό και το αέριο. καθώς και το πιο εξωτικό πλάσμα, τα συμπυκνώματα Bose-Einstein, τα φερμιονικά συμπυκνώματα και το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων.

Για πολλά χρόνια στην ιστορία των φυσικών επιστημών οι άνθρωποι έχουν αναρωτηθεί για την ακριβή φύση της ύλης. Η ιδέα ότι η ύλη ήταν κατασκευασμένη από διακριτά δομικά στοιχεία, η αποκαλούμενη σωματιδιακή θεωρία της ύλης, προτάθηκε για πρώτη φορά από τους Έλληνες φιλόσοφους Λεύκιπο (~ 490 π.Χ.) και Δημόκριτο (~ 470-380 π.Χ.).

Πρώτη σελίδα της έκδοσης του 1885,
του Immanuel Bekker,
της Φυσικής του Αριστοτέλη.

Οι προ-Σωκρατικοί είναι από τους πρώτους καταγεγραμμένους μελετητές που ασχολήθηκαν με την υποκείμενη φύση του ορατού κόσμου. Ο Θαλής (624-546 π.Χ.) θεωρούσε το νερό ως το θεμελιώδες υλικό του κόσμου. Ο Αναξίμανδρος (610-546 π.Χ.) διατύπωσε την άποψη ότι το βασικό υλικό ήταν εντελώς άνευ χαρακτηριστικών ή απεριόριστο: το άπειρο. Ο Αναξιμένης (585-528 π.Χ.) υποδήλωνε ότι το βασικό υλικό ήταν το πνεύμα ή ο αέρας. Ο Ηράκλειτος (535-475 π.Χ.) φαίνεται να λέει ότι το βασικό στοιχείο είναι η φωτιά, αν και ίσως εννοεί ότι όλα είναι η αλλαγή. Ο Εμπεδοκλής (490-430 π.Χ.) μίλησε για τέσσερα στοιχεία από τα οποία έγιναν όλα: γη, νερό, αέρας και φωτιά. Εν τω μεταξύ, ο Παρμενίδης ισχυρίστηκε ότι η αλλαγή δεν υπάρχει, και ο Δημόκριτος υποστήριξε ότι όλα αποτελούνται από μικροσκοπικά, αδρανή σώματα όλων των σχημάτων που ονομάζονται άτομα, μια φιλοσοφία που ονομάζεται ατομικισμός. Όλες αυτές οι έννοιες είχαν βαθιά φιλοσοφικά προβλήματα.

Ο Αριστοτέλης (384 - 322 π.Χ.) ήταν ο πρώτος που έβαλε την ιδέα σε μια υγιή φιλοσοφική βάση, στη φυσική του φιλοσοφία, ειδικά στο βιβλίο Φυσική Ι. Ενέκρινε ως εύλογες τις υποθέσεις για τα τέσσερα στοιχεία του Εμπεδοκλή, αλλά πρόσθεσε ένα πέμπτο, τον αιθέρα. Ωστόσο, αυτά τα στοιχεία δεν είναι βασικά στη σκέψη του Αριστοτέλη. Αντίθετα, όπως όλα τα άλλα στον ορατό κόσμο, αποτελούνται από τις βασικές αρχές, ύλη και μορφή.

Πηγές:

https://en.wikipedia.org/wiki/Matter

Εικόνες:

Κρύσταλλος κουάρτζ: By Didier Descouens - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6494817
Σταγόνα: By Jos van Zetten - File:Flickr_-_NewsPhoto!_-_drup.jpg - original: http://www.flickr.com/photos/13088710@N02/3581239516/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15506483
Πλάσμα: By I, Luc Viatour, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=160805
Πρωτόνιο: By Arpad Horvath - Έργο αυτού που το ανεβάζει, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=637353
Νετρόνιο: By No machine-readable author provided. Harp assumed (based on copyright claims). - No machine-readable source provided. Own work assumed (based on copyright claims)., CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=637381
Φυσική του Αριστοτέλη: By http://grid.ceth.rutgers.edu/ancient/greek/aristotle_greek/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=269934