Mi az "anyag" meghatározása a fizikában?

Az anyagnak számos meghatározása van, de a leggyakoribb az, hogy bármilyen anyagnak van tömeg és helyet foglal el. Minden fizikai tárgy anyagból áll, anyag formájában atomok, amelyek protonokból, neutronokból és elektronokból állnak.

Az ötlet, hogy az anyag építőelemekből vagy részecskékből áll, a görög filozófusok, Democritus (BC 470-380) és Leucippus (490 BC) származik.

Az anyag atomokból épül fel. A legalapvetőbb atom, a hidrogén izotópja protum néven ismert, egy proton. Tehát, bár egyes tudósok a szubatomos részecskéket nem mindig tekintik az anyag formáinak, a Protiumot kivételesnek tekinthetik. Egyesek az elektronokat és a neutronokat az anyag formáinak is tekintik. Egyébként bármely atomokból épített anyag anyagból áll. Példák:

• Atomok (hidrogén, hélium, kalifornium, urán)
• Molekulák (víz, ózon, nitrogéngáz, szacharóz)
• Ionok (Ca²⁺, ÍGY₄^2-)
• Polimerek és makromolekulák (cellulóz, kitin, fehérjék, DNS)
• Keverékek (olaj és víz, só és homok, levegő)
• Komplex űrlapok (szék, bolygó, labda)

Míg a protonok, neutronok és elektronok az atomok építőkövei, ezek a részecskék maguk fermionokon alapulnak. A kvarkok és a leptonok általában nem tekinthetők az anyag formáinak, bár illeszkednek a kifejezés bizonyos meghatározásaihoz. A legtöbb szinten legegyszerűbb kijelenteni, hogy az anyag atomokból áll.

Az antianyag továbbra is anyag, bár a részecskék megsemmisítik a rendes anyagot, amikor érintkezésbe kerülnek. Az antianyag természetesen létezik a Földön, bár rendkívül kis mennyiségben.

Ezután vannak olyan dolgok, amelyeknek vagy nincs tömege, vagy legalábbis nincs pihenő tömeg. Nem számít a dolgok:

• Fény
• Hang
• hőség
• gondolatok
• álmok
• érzelmek

fotonok nincs tömegük, tehát példa erre a fizikában nem anyagból áll. Hagyományos értelemben ezeket sem tekintik "objektumoknak", mivel nem lehetnek álló helyzetben.

Az anyag különféle fázisokban létezhet: szilárd, folyékony, gáz vagy plazma. A legtöbb anyag átmeneti lehet ezek között a fázisok között az anyag által felvett (vagy vesztett) hőmennyiség alapján. Vannak további anyagállapotok vagy fázisok, ideértve a Bose-Einstein kondenzátumokat, a fermionos kondenzátokat és a kvark-gluon plazmát.

Vegye figyelembe, hogy miközben ügy tömege van, és a hatalmas tárgyak anyagot tartalmaznak, a két kifejezés nem pontosan szinonim, legalábbis a fizikában. Az anyag nem konzervált, míg a tömeg zárt rendszerekben konzervált. A speciális relativitáselmélet szerint az anyag eltűnik egy zárt rendszerben. Másrészt a mise soha nem jött létre és sem pusztult el, bár energiává vált. A tömeg és az energia összege állandó marad egy zárt rendszerben.

A fizikában a tömeg és az anyag megkülönböztetésének egyik módja az anyag meghatározása olyan anyagként, amely olyan részecskékből áll, amelyek nyugalmi tömegüket mutatják. Ennek ellenére a fizikában és a kémiában az anyag hullám-részecske kettõsséget mutat, tehát mind hullámok, mind részecskék tulajdonságai vannak.