itthon » Földrajz » Mi az anyag a fizika 7. definíciójában. Miből áll az anyag? Minden atom szerkezete azonos? Hogyan értették a nagy emberek ezt a kifejezést?

Mi az anyag a fizika 7. definíciójában. Miből áll az anyag? Minden atom szerkezete azonos? Hogyan értették a nagy emberek ezt a kifejezést?

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Feltéve: http://www.allbest.ru

1. Bemutatkozás

2. Az „anyag” fogalmáról. Általános elképzelések kialakulása és fejlesztése az anyagról

2.2 Anyag a filozófiában

2.3 Anyag a fizikában

3. Az anyag fő típusai

4. Az anyag tulajdonságai és tulajdonságai

5. Az anyag mozgásformái

6. Az anyag szerveződésének szerkezeti szintjei

Következtetés

Irodalom

1. BEMUTATKOZÁS

Az anyag lényegének meghatározásának problémája nagyon összetett. A komplexitás magának az anyagnak a fogalmának nagyfokú absztrakciójában, valamint a különféle anyagi tárgyak, az anyag formáinak sokféleségében, tulajdonságaiban és egymásra utaltságában rejlik.

Figyelmünket a körülöttünk lévő világra fordítva különféle tárgyak és dolgok gyűjteményét látjuk. Ezek az elemek különféle tulajdonságokkal rendelkeznek. Némelyikük nagy méretű, van, amelyik kisebb, van, amelyik egyszerű, van, amelyik bonyolultabb, van, amelyik közvetlenül érzékszervi úton teljesen felfogható, mások lényegébe való behatoláshoz elménk absztraháló tevékenysége szükséges. Ezek a tárgyak érzékszerveinkre gyakorolt hatásuk erősségében is különböznek.

A minket körülvevő világ legkülönfélébb tárgyai azonban sokféleségükkel és sokféleségükkel egy közös, mondhatni közös nevezővel rendelkeznek, amely lehetővé teszi, hogy egyesítsük őket az anyag fogalmával. Ez az általánosság a tárgyak teljes változatának függetlenségét jelenti az emberek tudatától. Ugyanakkor a különféle anyagi képződmények létezésének ez a közössége a világ egységének előfeltétele. Azonban a sokféle objektumban, jelenségben és folyamatban a közösség észrevétele korántsem egyszerű feladat. Ehhez bizonyos megalapozott tudásrendszerre és az emberi elme absztrakciós tevékenységeinek fejlett képességére van szükség. Mivel a tudás megszerzett termék, és fokozatosan, hosszú időn keresztül halmozódik fel, sok ember természetről és társadalomról alkotott ítélete kezdetben nagyon homályos, hozzávetőleges és néha egyszerűen helytelen volt. Ez teljes mértékben vonatkozik az anyag kategóriájának meghatározására.

2. AZ „ANYAG” FOGALMÁRÓL. AZ ANYAGRÓL VONATKOZÓ ÁLTALÁNOS ELFOGALMAK KIALAKULÁSA ÉS FEJLESZTÉSE

2.1. Általános elképzelések kialakítása és fejlesztése az anyagról

Az ókori tudósok anyagról alkotott elképzeléseinek legfelületesebb elemzése azt mutatja, hogy szellemükben mindegyik materialista volt, de közös hátrányuk először is az volt, hogy az anyag fogalmát egy bizonyos típusú anyagra vagy szubsztanciák sorozatára redukálták. Másodszor pedig az anyag építőanyagként, bizonyos elsődleges változatlan anyagként való felismerése automatikusan kizárta, hogy túllépjen a róla meglévő elképzelések határain. Így a további ismeretek és az anyag lényegébe való behatolás bármely konkrét anyagtípusra korlátozódott, annak eredendő tulajdonságaival. Mindazonáltal az ókori materialisták nagy érdeme a teremtő Istenről alkotott elképzelések száműzése, valamint az anyag és a mozgás kapcsolatának, valamint létezésük örökkévalóságának felismerése volt.

Az anyag tanának fejlődésében észrevehető nyomot hagytak az ókori Görögország gondolkodói, Leukipposz és különösen Démokritosz - a környező világ atomisztikus doktrínájának megalapítói. Ők voltak az elsők, akik kifejezték azt az elképzelést, hogy minden tárgy apró, oszthatatlan részecskékből – atomokból – áll. Az elsődleges anyag - az atomok az ürességben mozognak, és különféle kombinációik ilyen vagy olyan anyagképződmények. A dolgok elpusztítása Démokritosz szerint csak atomokra bomlását jelenti. Már maga az atom fogalma is tartalmaz valami közös dolgot, amely a különböző testekben rejlik.

Nagyon fontos kísérletet tett az anyag meghatározására a 18. századi francia materialista Holbach, aki „A természet rendszere” című művében azt írta, hogy „ránk nézve az anyag általában minden, ami valamilyen módon befolyásolja érzékszerveinket”.

Itt azt a vágyat látjuk, hogy kiemeljük azt, ami az anyag különböző formáiban közös, nevezetesen azt, hogy érzeteket keltenek bennünk. Ebben a meghatározásban Holbach már elvonatkoztat a tárgyak sajátos tulajdonságaitól, és képet ad az anyagról mint absztrakcióról. Holbach definíciója azonban korlátozott volt. Nem fedte fel teljesen mindannak a lényegét, ami érzékszerveinket érinti; nem fedte fel annak sajátosságait, hogy mi nem hathat érzékszerveinkre. Az anyag Holbach által javasolt meghatározásának ez a hiányossága lehetőséget teremtett az anyag materialista és idealista értelmezésére egyaránt.

A 19. század végére a természettudomány és különösen a fizika meglehetősen magas fejlettségi szintet ért el. Felfedezték a világ szerkezetének általános és megingathatatlannak tűnő elveit. A sejtet felfedezték, az energia megmaradásának és átalakulásának törvényét megfogalmazta, az élő természet fejlődési útját Darwin, az elemek periodikus rendszerét pedig Mengyelejev alkotta meg. Az atomokat minden ember és tárgy létezésének alapjaként ismerték el - az akkori szemszögből nézve az anyag legkisebb oszthatatlan részecskéi. Az anyag fogalmát tehát a szubsztancia fogalmával azonosították, a tömeget az anyag mennyiségének mértékeként vagy az anyag mennyiségének mértékeként jellemezték. Az anyagot a térrel és az idővel való kapcsolat nélkül tekintették. Faraday, majd Maxwell munkásságának köszönhetően létrejöttek az elektromágneses tér mozgásának törvényei és a fény elektromágneses természete. Ugyanakkor az elektromágneses hullámok terjedését egy feltételezett közeg - az éter - mechanikai rezgéseihez társították. A fizikusok elégedetten konstatálták: végre létrejött egy világkép, a körülöttünk lévő jelenségek beleilleszkednek az általa előírt keretek közé.

A „harmonikus elmélet” virágzónak tűnő háttere előtt hirtelen a klasszikus fizika keretein belül megmagyarázhatatlan tudományos felfedezések egész sora következett. 1896-ban fedezték fel a röntgensugárzást. 1896-ban Becquerel véletlenül felfedezte az urán radioaktivitását, és ugyanebben az évben Curieék a rádiumot. Thomson 1897-ben fedezte fel az elektront, Kaufman pedig 1901-ben mutatta meg az elektron tömegének változékonyságát, ahogy az elektromágneses térben mozog. Honfitársunk, Lebegyev felfedezi a fénynyomást, és ezzel végre megállapítja az elektromágneses tér anyagiságát. A huszadik század elején Planck, Lorentz, Poincaré és mások lerakták a kvantummechanika alapjait, végül 1905-ben. Einstein megalkotta a speciális relativitáselméletet.

A korszak sok fizikusa, metafizikusan gondolkodva, képtelen volt megérteni e felfedezések lényegét. A klasszikus fizika alapelvei sérthetetlenségébe vetett hit arra késztette őket, hogy a materialista pozíciókból az idealizmus felé csússzanak. Érvelésük logikája a következő volt. Az atom az anyag legkisebb részecskéje. Az atom az oszthatatlanság, az áthatolhatatlanság, a tömegállandóság és a töltéssemleges tulajdonságokkal rendelkezik. És hirtelen kiderül, hogy az atom egyes részecskékre bomlik, amelyek tulajdonságaikban ellentétesek az atom tulajdonságaival. Tehát például egy elektronnak változó tömege, töltése stb. Az elektron és az atom tulajdonságainak ez az alapvető különbsége vezetett ahhoz a gondolathoz, hogy az elektron anyagtalan. És mivel az anyag fogalmát azonosították az atom, az anyag fogalmával, és az atom eltűnt, a következtetés következett: „az anyag eltűnt”. Másrészt az elektrontömeg változékonyságát, ami az anyag mennyiségét jelentette, az anyag „semmivé” való átalakulásaként kezdték értelmezni. Így összeomlott a materializmus egyik legfontosabb alapelve - az anyag elpusztíthatatlanságának és létrehozhatatlanságának elve.

Az anyag dialektikus-materialista meghatározása az anyag fogalmának sajátos típusaival és tulajdonságaival való azonosítása ellen irányul. Így lehetővé teszi új, ismeretlen, „külső” anyagfajták létezésének, tehát a jövőbeni felfedezésének lehetőségét. Azt kell mondani, hogy az elmúlt években a fizikusok és filozófusok egyre inkább megjósolják ezt a lehetőséget.

2.2 Anyag a filozófiában

Az anyag a filozófiában (a latin materia - szubsztancia szóból) egy filozófiai kategória az objektív valóság megjelölésére, amelyet tőlük függetlenül (objektíven) létező érzéseink tükröznek.

Az anyag az anyag és az ideális fogalmának általánosítása, a relativitásuk miatt. Míg a „valóság” kifejezésnek episztemológiai konnotációja van, az „anyag” kifejezésnek ontológiai konnotációja van.

Az anyag fogalma a materializmus egyik alapfogalma, és különösen a filozófiában egy olyan fogalom, mint a dialektikus materializmus.

2.3 Anyag a fizikában

Az anyag a fizikában (a latin materia - szubsztancia szóból) a természetben létező bármely objektumhoz kapcsolódó alapvető fizikai fogalom, amely érzékeléseken keresztül ítélhető meg.

A fizika úgy írja le az anyagot, mint valami térben és időben létezőt; vagy mint valami, ami maga határozza meg a tér és az idő tulajdonságait.

Idővel bekövetkező változások, amelyek különböző az anyag formái, smink fizikai jelenségek. A fizika fő feladata bizonyos típusú anyagok tulajdonságainak leírása.

3. ALAPVETŐ ANYAGTÍPUSOK

A modern természettudományban háromféle anyag létezik:

Az anyag az anyag fő típusa, amelynek tömege van. Az anyagi tárgyak közé tartoznak az elemi részecskék, atomok, molekulák és számos, ezekből képzett anyagi tárgy. A kémiában az anyagokat egyszerű (egy kémiai elem atomjaival) és összetett (kémiai vegyületek) csoportokra osztják. az anyag tulajdonságai a külső körülményektől és az atomok és molekulák kölcsönhatásának intenzitásától függenek. Ez határozza meg az anyag különböző halmazállapotait (szilárd, folyékony, gáznemű + plazma viszonylag magas hőmérsékleten), az anyag egyik halmazállapotból a másikba való átmenete az anyagmozgás egyik típusának tekinthető.

A fizikai mező egy speciális anyagtípus, amely biztosítja az anyagi tárgyak és rendszerek fizikai kölcsönhatását.

Fizikai mezők:

Elektromágneses és gravitációs

Nukleáris erőtér

Hullám (kvantum) mezők

A fizikai mezők forrása az elemi részecskék. Az elektromágneses mező iránya - forrás, töltött részecskék

A részecskék által létrehozott fizikai mezők véges sebességgel hordozzák a kölcsönhatást ezen részecskék között.

Kvantumelméletek - a kölcsönhatást a részecskék közötti mezőkvantumok cseréje okozza.

A fizikai vákuum a kvantumtér legalacsonyabb energiájú állapota. Ezt a kifejezést a kvantumtérelméletben vezették be néhány mikrofolyamat magyarázatára.

A vákuumban lévő részecskék (mezőkvantumok) átlagos száma nulla, de születhetnek benne virtuális részecskék, vagyis olyan köztes állapotú részecskék, amelyek rövid ideig léteznek. A virtuális részecskék befolyásolják a fizikai folyamatokat.

Általánosan elfogadott, hogy nem csak az anyag, hanem a mező és a vákuum is diszkrét szerkezetű. A kvantumelmélet szerint a mező, a tér és az idő nagyon kis léptékben tér-idő környezetet alkot a sejtekkel. A kvantumcellák olyan kicsik (10-35--10-33), hogy az elektromágneses részecskék tulajdonságainak leírásánál figyelmen kívül hagyhatóak, figyelembe véve a tér és az idő folytonosságát.

Az anyagot folytonos, folytonos közegnek tekintjük. Egy ilyen anyag tulajdonságainak elemzéséhez és leírásához a legtöbb esetben csak a folytonosságát veszik figyelembe. A hőjelenségek, a kémiai kötések és az elektromágneses sugárzás magyarázata során azonban ugyanazt az anyagot különálló közegnek tekintjük, amely atomokból és molekulákból áll egymással kölcsönhatásban.

A diszkrétség és a folytonosság a fizikai tér velejárója, de számos fizikai probléma megoldása során szokás a gravitációs, elektromágneses és egyéb mezőket folytonosnak tekinteni. A kvantumtérelméletben azonban feltételezik, hogy a fizikai mezők diszkrétek, ezért ugyanazokat az anyagokat diszkontinuitás és folytonosság jellemzi.

A természeti jelenségek klasszikus leírásához elegendő az anyag folytonos tulajdonságait figyelembe venni, a különféle mikrofolyamatok - diszkrét - jellemzéséhez.

4. AZ ANYAG TULAJDONSÁGAI ÉS TULAJDONSÁGAI

Az anyag tulajdonságai, létezésének egyetemes formái azok mozgalom, helyÉs idő, amelyek az anyagon kívül nem léteznek. Ugyanígy nem létezhetnek olyan anyagi objektumok, amelyek ne rendelkeznek térbeli és időbeli tulajdonságokkal.

Friedrich Engels az anyag mozgásának öt formáját azonosította:

fizikai;

kémiai;

biológiai;

szociális;

mechanikai.

Az anyag egyetemes tulajdonságai a következők:

teremthetetlenség és elpusztíthatatlanság

a létezés örökkévalósága az időben és a végtelenség a térben

az anyagot mindig a mozgás és a változás, az önfejlődés, az egyik állapot átalakulása a másikba jellemzi

determinizmus minden jelenség

kauzalitás- a jelenségek és tárgyak függése az anyagi rendszerek szerkezeti kapcsolataitól és külső hatásoktól, az ezeket kiváltó okoktól és feltételektől

visszaverődés-- minden folyamatban megnyilvánul, de függ az egymásra ható rendszerek felépítésétől és a külső hatások természetétől. A reflexió tulajdonságának történelmi fejlődése a legmagasabb formájának - az absztrakt - kialakulásához vezet gondolkodás.

Az anyag létezésének és fejlődésének egyetemes törvényei:

Az egység és az ellentétek harcának törvénye

A mennyiségi változások minőségivé való átmenetének törvénye

A tagadás tagadásának törvénye

Az anyag tulajdonságait tanulmányozva észrevehető azok megbonthatatlan dialektikus kapcsolata. Egyes tulajdonságok kölcsönösen meghatározzák a többi tulajdonságát.

Az anyagnak összetett szerkezeti felépítése is van. A modern tudomány vívmányai alapján megjelölhetjük néhány típusát, szerkezeti szintjét.

Ismeretes, hogy egészen a 19. század végéig. A természettudomány nem ment túl a molekulákon és az atomokon. Az elektronok radioaktivitásának felfedezésével megkezdődött a fizika áttörése az anyag mélyebb régióiba. Sőt, hangsúlyozzuk még egyszer, ami ebben az esetben alapvetően új, az egyes első tégla abszolutizálásának megtagadása, a dolgok megváltoztathatatlan lényege. Jelenleg a fizika számos különböző elemi részecskét fedezett fel. Kiderült, hogy minden részecskének megvan a saját antipódja - egy antirészecske, amelynek tömege azonos, de ellentétes töltése, spinje stb. A semleges részecskéknek is megvannak a maguk antirészecskéi, amelyek ellentétes spinben és egyéb jellemzőkben különböznek egymástól. A részecskék és antirészecskék kölcsönhatásba lépnek, „megsemmisülnek”, azaz eltűnnek, más részecskévé alakulnak. Például egy elektron és egy pozitron megsemmisül és két fotonná alakul.

Az elemi részecskék szimmetriája lehetővé teszi, hogy egy antirészecskékből, antiatomokból és antianyagból álló antivilág létezésének lehetőségét sugalljuk. Sőt, minden, az anti-világban működő törvénynek hasonlónak kell lennie a mi világunk törvényeihez.

A részecskék teljes száma, beleértve az úgynevezett "rezonanciákat", amelyek élettartama rendkívül rövid, jelenleg megközelíti a 300-at. A feltételezett részecskék - a frakcionált töltésű kvarkok - létezését jósolják. A kvarkokat még nem fedezték fel, de nélkülük lehetetlen kielégítően megmagyarázni néhány kvantummechanikai jelenséget. Lehetséges, hogy a közeljövőben ez az elméleti előrejelzés kísérleti megerősítést nyer.

Az anyag szerkezetére vonatkozó ismert információk rendszerezésével a következő szerkezeti képet jelezhetjük róla.

Először is három fő anyagtípust kell megkülönböztetnünk, amelyek magukban foglalják: az anyagot, az antianyagot és a mezőt. Ismeretesek az elektromágneses, gravitációs, elektronikus, mezon- és egyéb mezők. Általánosságban elmondható, hogy minden elemi részecske hozzá van rendelve egy megfelelő mezőhöz. Az anyagba tartoznak az elemi részecskék (a fotonok kivételével), az atomok, molekulák, makro- és megatestek, pl. minden, aminek tömege van a pihenésnek.

Az összes ilyen típusú anyag dialektikusan összefügg. Ezt illusztrálja Louis de Broglie 1922-es felfedezése az elemi részecskék kettős természetére vonatkozóan, amelyek bizonyos körülmények között felfedik testes természetüket, más esetekben pedig hullámminőségüket.

Másodszor, a legáltalánosabb formában az anyag következő szerkezeti szintjei különböztethetők meg:

1. Elemi részecskék és mezők.

2. Atom-molekuláris szint.

3. Minden makrotest, folyadék és gáz.

4. Űrobjektumok: galaxisok, csillagtársulások, ködök stb.

5. Biológiai szint, élő természet.

6. Társadalmi szint - társadalom.

Az anyag minden egyes szerkezeti szintje mozgásában és fejlődésében a saját sajátos törvényeinek van alávetve. Például az első szerkezeti szinten az elemi részecskék és mezők tulajdonságait a kvantumfizika törvényei írják le, amelyek valószínűségi és statisztikai jellegűek. Az élő természetnek megvannak a maga törvényei. Az emberi társadalom speciális törvények szerint működik. Az anyag minden szerkezeti szintjén számos törvény működik (a dialektika törvényei, az egyetemes gravitáció törvénye stb.), ami az egyik bizonyítéka e szintek elválaszthatatlan összekapcsolódásának.

Az anyag minden magasabb szintje magában foglalja az alacsonyabb szintjeit. Például az atomok és molekulák közé tartoznak az elemi részecskék, a makrotestek elemi részecskékből, atomokból és molekulákból állnak. A magasabb szinten lévő anyagképződmények azonban nem egyszerűen az alacsonyabb szinten lévő elemek mechanikus összege. Ezek minőségileg új anyagi képződmények, amelyek tulajdonságai gyökeresen eltérnek alkotóelemeik tulajdonságainak egyszerű összegétől, ami az őket leíró törvényszerűségek sajátosságában fejeződik ki. Ismeretes, hogy egy eltérő töltésű részecskékből álló atom semleges. Vagy egy klasszikus példa. Az oxigén támogatja az égést, a hidrogén égését, a víz pedig, amelynek molekulái oxigénből és hidrogénből állnak, eloltja a tüzet. További. A társadalom egyéni emberek – bioszociális lények – gyűjteménye. Ugyanakkor a társadalom nem redukálható sem egy személyre, sem egy bizonyos számú emberre.

Harmadszor, a fenti besorolás alapján az anyag három különböző szférája különböztethető meg: az élettelen, az élő és a társadalmilag szervezett - társadalom. Fentebb ezeket a gömböket egy másik síkon vizsgáltuk. Az a helyzet, hogy bármilyen osztályozás relatív, ezért a megismerés igényeitől függően nagyon eltérő szintek, szférák stb. osztályozást adhatunk, tükrözve az anyag összetett, sokrétű szerkezetét. Hangsúlyozzuk, hogy az osztályozás választott alapja csak magának az objektív valóságnak a sokféleségét tükrözi. Megkülönböztethetünk mikro-, makro- és megavilágot. Ez nem meríti ki az anyag szerkezetének osztályozását, más megközelítések is lehetségesek.

5. AZ ANYAG MOZGÁS FORMÁI

a lényeg a mozgás

Az anyagmozgás formái az anyagi tárgyak mozgásának és interakciójának fő típusai, amelyek holisztikus változásaikat fejezik ki. Minden testnek nem egy, hanem több formája van az anyagmozgásnak. A modern tudományban három fő csoportot különböztetnek meg, amelyeknek sok sajátos mozgásformájuk van:

szervetlen természetben,

térbeli mozgás;

elemi részecskék és mezők mozgása - elektromágneses, gravitációs, erős és gyenge kölcsönhatások, elemi részecskék átalakulási folyamatai stb.;

atomok és molekulák mozgása és átalakulása, beleértve a kémiai reakciókat is;

változások a makroszkopikus testek szerkezetében - termikus folyamatok, az aggregációs állapotok változásai, hangrezgések stb.;

geológiai folyamatok;

változások a különböző méretű térrendszerekben: bolygók, csillagok, galaxisok és halmazaik.;

az élő természetben,

anyagcsere,

önszabályozás, kezelés és szaporodás a biocenózisokban és más ökológiai rendszerekben;

a teljes bioszféra kölcsönhatása a Föld természetes rendszereivel;

szervezeten belüli biológiai folyamatok, amelyek célja az élőlények megőrzése, a belső környezet stabilitásának megőrzése változó létfeltételek között;

a szupraorganális folyamatok kifejezik a különböző fajok képviselői közötti kapcsolatokat az ökoszisztémákban, meghatározzák számukat és elterjedési zónát ( hatótávolság) és az evolúció;

a társadalomban,

az emberek tudatos tevékenységének változatos megnyilvánulásai;

a valóság tükrözésének és célirányos átalakításának minden magasabb formája.

Az anyag magasabb mozgásformái történetileg a viszonylag alacsonyabbak alapján keletkeznek, és átalakult formában foglalják magukba azokat. Egység és kölcsönös befolyás van köztük. De a legmagasabb mozgásformák minőségileg különböznek az alacsonyabbaktól, és nem redukálhatók le rájuk. Az anyagi viszonyok feltárása nagy jelentőséggel bír a világ egységének, az anyag történeti fejlődésének megértésében, az összetett jelenségek lényegének megértésében, gyakorlati kezelésében.

6. AZ ANYAG SZERVEZETÉNEK SZERKEZETI SZINTJEI

Az anyag szerkezeti szintjei bármely osztályba tartozó objektumok meghatározott halmazából jönnek létre, és az alkotóelemeik közötti speciális kölcsönhatás jellemzi őket.

A különböző szerkezeti szintek azonosításának kritériumai a következők:

spatiotemporális skálák;

alapvető tulajdonságok összessége;

speciális mozgástörvények;

az anyag történelmi fejlődésének folyamatában fellépő viszonylagos összetettség mértéke a világ egy adott területén;

néhány egyéb jel.

Mikro-, makro- és megavilágok

Az anyag jelenleg ismert szerkezeti szintjei a fenti jellemzők szerint a következő területekre sorolhatók.

1. Mikrovilág. Ezek tartalmazzák:

elemi részecskék és atommagok - 10-15 cm nagyságrendű terület;

atomok és molekulák 10-8--10-7 cm.

2. Makrovilág: makroszkopikus testek 10-6--107 cm.

3. Megaworld: űrrendszerek és korlátlan méretarány 1028 cm-ig.

Az anyag különböző szintjeit különböző típusú kapcsolatok jellemzik.

10-13 cm-es skálán erős kölcsönhatások vannak, a mag integritását nukleáris erők biztosítják.

Az atomok, molekulák és makrotestek integritását elektromágneses erők biztosítják.

Kozmikus léptékben - gravitációs erők.

Az objektumok méretének növekedésével a kölcsönhatás energiája csökken. Ha a gravitációs kölcsönhatás energiáját egységnek vesszük, akkor az elektromágneses kölcsönhatás egy atomban 1039-szer nagyobb, a nukleonok - az atommagot alkotó részecskék - közötti kölcsönhatás pedig 1041-szer nagyobb lesz. Minél kisebb az anyagrendszerek mérete, elemeik annál erősebben kapcsolódnak egymáshoz.

Az anyag szerkezeti szintekre való felosztása relatív. A rendelkezésre álló tér-idő léptékeken az anyag szerkezete rendszerszerű szerveződésében, hierarchikusan kölcsönható rendszerek sokaságában nyilvánul meg, az elemi részecskéktől a metagalaxisig.

A strukturalitásról - az anyagi lét belső feldarabolásáról szólva megjegyezhető, hogy bármennyire is széles a tudomány világképe, ez szorosan összefügg az egyre több új szerkezeti képződmény felfedezésével. Például, ha korábban az Univerzum nézete a Galaxisra korlátozódott, majd egy galaxisrendszerre bővült, most a Metagalaxist, mint egy speciális rendszert vizsgálják sajátos törvényekkel, belső és külső kölcsönhatásokkal.

7. KÖVETKEZTETÉS

Minden természettudományi diszciplína az anyag fogalmán alapul, amelynek mozgástörvényeit és változásait tanulmányozzák.

Az anya szerves attribútuma a mozgása, mint az anyag létezési formája, annak legfontosabb tulajdonsága. A mozgás a legáltalánosabb formájában minden általános változás. Az anyag mozgása abszolút, míg a többi relatív.

A modern fizikusok megcáfolták azt az elképzelést, hogy a tér az üresség, az idő pedig az univerzum egy.

Az emberiség teljes tapasztalata, beleértve a tudományos kutatási adatokat is, azt sugallja, hogy nincsenek örökkévaló tárgyak, folyamatok és jelenségek. Még az évmilliárdok óta létező égitesteknek is van kezdete és vége, felemelkednek és meghalnak. Hiszen amikor a tárgyak meghalnak vagy összeomlanak, nem tűnnek el nyomtalanul, hanem más tárgyakká, jelenségekké alakulnak. Egy idézet Berdjajev gondolataiból ezt erősíti meg: „...De a filozófia számára a létező idő mindenekelőtt, majd a tér az események generálása, a lét mélyén cselekszik, minden objektivitás előtt. Az elsődleges aktus nem feltételez sem időt, sem teret, hanem időt és teret szül.”

Az anyag örök, nem teremtett és elpusztíthatatlan. Mindig és mindenhol létezett, és mindig és mindenhol létezni fog.

IRODALOM

1. Basakov M.I., Golubintsev V.O., Kazhdan A.E. A modern természettudomány fogalma felé. ? Rostov n/d: Főnix, 1997. ? 448p.

2. Dubnischeva T.Ya. A modern természettudomány fogalmai - 6. kiadás, rev. és további - M.: "Akadémia" Kiadói Központ, 2006. - 608 p.

3. „Wikipedia” internetes forrás – www.wikipedia.org

4. Sadokhin A.P. A modern természettudomány fogalmai: tankönyv bölcsész és közgazdasági és menedzsment szakos hallgatók számára. ? M.: UNITY-DANA, 2006. ? 447p.

Közzétéve a www.allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

Az anyag lényegének meghatározásának problémája, az ókori és modern tudósok tanulmányozásának története. Az anyag tulajdonságai és szerkezeti elemei közötti dialektikus kapcsolat jellemzői. Az anyag mozgásának fő okai és formái, minőségi sajátosságuk.

absztrakt, hozzáadva: 2011.12.14

Az anyag, mint objektív valóság megértése. Anyag a filozófia történetében. Az élettelen természet szerveződési szintjei. Az anyag szerkezete biológiai és társadalmi szinten. Az anyag filozófiai kategóriája és alapvető szerepe a világ és az ember megértésében.

absztrakt, hozzáadva: 2012.06.05

Az anyag mint filozófiai fogalom. A mozgás, a tér és az idő univerzális tulajdonságok és az anyag létezésének fő módjai. Dialektika és az anyag modern problémái. Az anyag fogalma az anyagi világgal kapcsolatos összes fogalom általánosításának eredménye.

absztrakt, hozzáadva: 2009.06.05

A létezés alapelveinek, szerkezetének és mintázatainak tanulmányozása. A lét társas és ideális. Az anyag mint objektív valóság. Az anyag tulajdonságaira vonatkozó modern elképzelések elemzése. Az anyag mozgásformáinak osztályozása. Az élővilág szintjei.

bemutató, hozzáadva 2015.09.16

Az anyag filozófiai fogalmának kialakulásának és fejlődésének átfogó elemzése. Az anyag szerkezetének általános jellemzői, az anyag rendszerszerűségével kapcsolatos kérdések rendszerezésének és általános összetevőinek vizsgálata. A világ és a természet anyagi egységének filozófiai kérdései.

tanfolyami munka, hozzáadva 2012.08.01

Az anyag fogalma, mint a filozófia és a természettudomány alapfogalma. E fogalom kialakulásának és fejlődésének története. Az anyag vallási-idealista megértése az ókori görög filozófiában. Lenin felfogása és meghatározása az anyag lényegéről.

absztrakt, hozzáadva: 2009.11.22

A lét mint a Világ egységének egyetemes kategóriája. A lét problémája a filozófiai gondolkodás történetében. Az anyag, mint a filozófia alapvető kategóriája. Az anyag alapvető tulajdonságai. Módszertani alapelvek az anyag mozgásformáinak osztályozásának kialakításában.

absztrakt, hozzáadva: 2012.06.12

Az anyag ősi definíciói. A természetes anyag szerkezetének atomisztikai elmélete. Az anyag létezésének formái. Tér és idő, mint az anyagi világ egyetemes létformái. A tér-idő kontinuum kialakulásának jellemzői.

absztrakt, hozzáadva: 2009.12.27

Az „anyag” fogalmának megjelenése a filozófiában és a tudományban. Nézetrendszer a minket körülvevő valóságról. A tér és az idő, mint az anyag létformái. Atomikus világmodell. A lét és a válás problémája. Metafizikai elképzelések.

teszt, hozzáadva 2009.03.20

Az anyag, mint a filozófia egyik legalapvetőbb fogalma, annak gondolata a különféle filozófiai rendszerekben. Materialista elképzelések (K. Marx, F. Engels és V. Lenin) az anyag szerkezetéről. Létezésének tulajdonságai, alapvető formái és módszerei.

Az anyag a számunkra adott objektív valóság AZ ÉRZÉSEKBEN….

Az anyag nem teremtett, elpusztíthatatlan, örök és végtelen.

A modern tudomány által ismert anyagrendszerek típusai:

1) elemi részecskék

4) molekulák

5) makroszkopikus testek

6) geológiai rendszerek

Ezek és más anyagi rendszerek az anyag szerveződésének strukturális szintjeinek felelnek meg (az anyag strukturált és rendszerezett)

Attribútum - az anyag velejárója.

1) Strukturáltság az anyag végtelenül változatos anyagi képződmények létezésében nyilvánul meg, amelyek mindegyike egy meghatározott egyedi dolgot, folyamatot képvisel, amelyek térben és időben lokalizálódnak: Világegyetem, galaxis, csillag, bolygó, molekula, atom, elemi részecske stb. ugyanakkor szorosan összefüggenek egymással, hiszen egyes anyagi képződmények más összetevői, vagyis elemként lépnek be szerkezetükbe.

2) Rendszeresség az anyag a dolgok és folyamatok összekapcsolódásában, az anyagi világ strukturális szerveződési szintjeinek szabályos metszéspontjában, az autonómia folyamatos megsértésében, a mikro-, makro- és megavilág, élő és nem-világ „párhuzamosságában” jelenik meg. élő. A fő probléma itt az élettelen természetből az élő természetbe való átmenet megoldatlan kérdése egyetlen evolúciós folyamatban.

Ügy- ez mindaz, ami közvetlenül vagy közvetve hatással van az emberi érzékekre és más tárgyakra. A körülöttünk lévő világ, minden, ami körülöttünk létezik, anyag. Az anyag velejárója a mozgás.

Az anyag mozgása minden olyan változás, amely az anyagi tárgyaknál kölcsönhatásuk eredményeképpen következik be.

Az anyag nem létezik formátlan állapotban, különféle léptékű és bonyolultságú anyagi objektumok bonyolult hierarchikus rendszere alakul ki belőle.

A természettudósokat nem az anyag vagy a mozgás érdekli általában, hanem az anyag és a mozgás meghatározott típusai.

A modern természettudományban háromféle anyag létezik:

1. Az anyag az anyag fő típusa, amelynek tömege van. Az anyagi tárgyak közé tartoznak az elemi részecskék, atomok, molekulák és számos, ezekből képzett anyagi tárgy. A kémiában az anyagokat egyszerű (egy kémiai elem atomjaival) és összetett (kémiai vegyületek) csoportokra osztják. az anyag tulajdonságai a külső körülményektől és az atomok és molekulák kölcsönhatásának intenzitásától függenek. Ez határozza meg az anyag különböző halmazállapotait (szilárd, folyékony, gáznemű + plazma viszonylag magas hőmérsékleten), az anyag egyik halmazállapotból a másikba való átmenete az anyagmozgás egyik típusának tekinthető.

2. A fizikai mező egy speciális anyagtípus, amely anyagi tárgyak és rendszerek fizikai kölcsönhatását biztosítja.

Fizikai mezők:

· Elektromágneses és gravitációs

· A nukleáris erők területe

Hullám (kvantum) mezők

A fizikai mezők forrása az elemi részecskék. Az elektromágneses mező iránya - forrás, töltött részecskék

A részecskék által létrehozott fizikai mezők véges sebességgel hordozzák a kölcsönhatást ezen részecskék között.

Kvantumelméletek - a kölcsönhatást a részecskék közötti mezőkvantumok cseréje okozza.

3. A fizikai vákuum a kvantumtér legalacsonyabb energiájú állapota. Ezt a kifejezést a kvantumtérelméletben vezették be néhány mikrofolyamat magyarázatára.

Általánosan elfogadott, hogy nem csak az anyag, hanem a mező és a vákuum is diszkrét szerkezetű. A kvantumelmélet szerint a mező, a tér és az idő nagyon kis léptékben tér-idő környezetet alkot a sejtekkel. A kvantumcellák olyan kicsik (10 -35 -10 -33), hogy az elektromágneses részecskék tulajdonságainak leírásánál figyelmen kívül hagyhatóak, tekintve a tér és idő folytonosságát.

A természeti jelenségek klasszikus leírásához elegendő figyelembe venni az anyag folytonos tulajdonságait, és jellemezni a különféle mikrofolyamatokat - diszkréteket.

A folytonosság és a diszkrétség az anyag velejáró tulajdonságai.

1) Anyag az anyag fizikai típusa, amely részecskékből áll, amelyeknek saját tömegük van (nyugalmi tömegük)

2) Terület- anyagi képződmény, amely a testeket összeköti egymással, és testről testre közvetíti a cselekvést (elektromágneses, gravitációs, intranukleáris mezők) A fotonnak nincs nyugalmi tömege, mert a fény nincs nyugalomban.

3) Antianyag- antirészecskékből álló anyag. Antianyag szerkezet: az ilyen típusú fizikai valóság atommagjainak antiprotonokból és antineutronokból, a héjnak pedig pozitronokból kell létezniük.

A minket körülvevő anyagi világ először is felosztható mikrovilág, makrovilág és megavilág, amelyek mindegyike az anyagi létezés különböző szintű szerveződését foglalja magában:

- az élettelen természetben: 1) szubmikroelemi szint (kvarkok), 2) elemi (elektronok), 3) nukleáris (atommag), 4) atomi, 5) molekuláris, 6) makroszkopikus, 7) planetáris, 8) kozmikus.

- a vadon élő állatokban: 1) biológiai makromolekulák, 2) sejtes, 3) mikrobiális, 4) szervi és szöveti szint, 5) szervezeti szint, 6) populáció, 7) biocenózis, 8) bioszféra.

- közösségi oldalra: 1) személy (egyén), 2) család, 3) csoport, 4) társadalmi csoport, 5) nemzetiség, 6) etnikai csoport, 7) állam

Az anyag egyes szerkezeti szintjei (és alszintjei) az előzőek alapján keletkeznek és léteznek, de nem redukálódnak le rájuk, mint egyszerű elemek összegére, mivel új tulajdonságokkal rendelkezik, és működésében más törvények hatálya alá tartozik. fejlesztés.

11.A mozgás, tér, idő, mint az anyag fő létformái.

Mozgalom- olyan fogalom, amely a legáltalánosabb formában takar bármilyen változást vagy átalakulást. Minden, ami létezik, állandó változásra törekszik, más állapotban van, de csak az változik, ami viszonylagos stabilitású és viszonylagos békében van. De a fenntarthatóság bizonyos foka nélkül semmi sem létezne a világon. A pihenés relatív fogalom, de a mozgás abszolút. De a mozgásnak is megvannak a relativitáselméleti tulajdonságai, mert az egyik objektum változásait csak egy másik objektumhoz képest lehet rögzíteni.

Még az ókorban is két fogalom létezett:

1) Zénó - a mozgás megtagadása. Zénón aporiai. Bebizonyította, hogy lehetetlen a mozgásról gondolkodni.

2) Hérakleitosz – „Minden folyik!” minden folyamatosan változik egyik állapotból a másikba.

Engels javasolta a mozgásformákat:

Mechanikai

Fizikai

Kémiai

Biológiai

Szociális

Az anyagmozgások típusai:

1) Mechanikai(nem minőségi változás)

2) Minőségi változással. A tájékozódásnak 3 típusa van:

Progresszív (a legalacsonyabbtól a legmagasabbig)

Regresszív (a legmagasabbtól a legalacsonyabbig)

Horizontális (az idioadaptáció jelensége a biológiában, a változások a létfeltételektől függenek, és nem járnak együtt a szervezettség és az élettevékenység szintjének általános növekedésével. Például a periódusos rendszer, ahol a változások a szervezet egy horizontális szerkezeti szintjén bontakoznak ki az anyagról)

A fejlesztés számos törvény hatálya alá tartozik:

Az egyik minőségből a másikba való átmenet törvénye mennyiségi változásokon alapul

Az egység és az ellentétek harcának törvénye

A tagadás tagadásának törvénye

Nem számít, hogyan változik egy objektum, amíg létezik, megőrzi bizonyosságát. A folyó nem szűnik meg folyónak lenni, mert folyik: a folyó létezése a folyásában rejlik. Az abszolút békét megtalálni azt jelenti, hogy megszűnünk létezni. Minden, ami viszonylag nyugalomban van, elkerülhetetlenül részt vesz valamilyen mozgásban. A békének mindig csak látható és relatív jellege van. A testek csak bármely vonatkoztatási rendszerhez viszonyítva lehetnek nyugalomban, amelyet hagyományosan állónak fogadnak el (például az épületekhez, a Földhöz képest mozdulatlanok vagyunk, de a Naphoz képest mozgunk)

Magán szakrális terek:

-háromdimenziós(bármely térbeli kapcsolat három dimenzióval írható le - hosszúság, szélesség, magasság)

-megfordíthatóság(ugyanoda visszatérhetsz)

-hossz

-izotrópia(minden lehetséges irány egyenlősége)

Az idő magánszentjei:

-egydimenziós(egy koordináta elég: perc, óra, másodperc)

-egyirányúság(nem lehet visszamenni az időben)

A tér és az idő általános tulajdonságai:

Objektivitás (a tudatunktól való függetlenség)

Végtelen (nincs olyan hely az univerzumban, ahol hiányzik a tér és az idő)

Abszolútság (azaz a téren kívül lenni ugyanolyan nonszensz, mint az időn kívül)

Relativitáselmélet (azaz az emberi térről és időről alkotott elképzelések relatívak)

A folytonosság egysége (nincs üres hely)

A diszkontinuitás egysége (anyagi tárgyak külön létezése)

A tér és idő típusai:

-Igazi(a termelés és az idő objektív létformái)

-Észlelési(a személy szubjektív érzékelése a valós térről és időről)

-Fogalmi(tér és idő elméleti modellezése)

A tér és idő keletkezésének fogalmai:

1) Lényeges(Démokritosz, Platón, Newton)

A teret és az időt abszolútnak tekintjük, az anyagot pedig a szubsztanciák közé soroljuk. Függetlenül, az anyagi tárgyaktól függetlenül léteznek, és tiszta kiterjedésnek és tiszta időtartamnak tekintik.

2) Relációs(Arisztotelész, Leibniz és korunkban Einstein, Lobacsevszkij)

A tér és az idő egy speciális kapcsolat a tőlük függetlenül vagy külön nem létező objektumok között. Azok. ha Newton számára a tábla egy bizonyos pozíciót foglal el, akkor Leibniz számára a tér a tábla kapcsolata a körülötte lévő tárgyakkal.

A relativitáselméletből két filozófiailag fontos következtetés következett: egyrészt a fénysebességhez közeli sebességnél a testek hossza megközelítőleg felére csökken; másodszor, az időfolyamatok üteme fényhez közeli sebességgel, körülbelül 40-szeresére lassul. A relativitáselmélet megmutatta a tér (a testek kiterjedése) és az idő (a folyamatok időtartamának sebessége) függését a mozgó testek sebességétől.

A kifejezés "ügy" Nincs olyan univerzális meghatározás, amelyet minden tudós elfogadna. Általában ez egy általános kifejezés mindarra, ami kitölti a minket körülvevő valós világot - a Földön, az űrben, önmagunkban és a társadalomban.

Az anyag objektíven létezik, azaz tőlünk és tudatunktól függetlenül, de az érzékek és az elme lehetővé teszi az emberek számára, hogy észleljék és megismerjék az anyagot.

Van egyáltalán más a világon az anyagon kívül?

Természetesen van! Az anyagiak mellett nagyon sok más tárgy is van a világon - mentális és spirituális. Ezek a gondolataink, érzelmeink, emlékeink, álmaink, vágyaink és még sok más.

Igaz, a bölcsek és a tudósok évezredek óta vitatkoznak arról, hogy mindez létrejöhet-e és létezhet-e anyag nélkül.

Mi az anyag fő tulajdonsága?

Ezek állandó változások. Az anyagi tárgyak folyamatosan mozognak a térben, és idővel változnak.

Még ha az ember alszik is, a szervek és a folyadékok megmozdulnak a testében, egyes anyagok másokká alakulnak. Folyamatos változás történik minden közösségben – a kis családoktól a teljes nemzetekig. Az atomok az élettelen tárgyakban is mozognak.

Az égitestek megváltoztatják elhelyezkedésüket, kémiai összetételüket, és teljesen eltűnhetnek, valami mássá alakulva. A hatalmas hegyek megváltoztatják alakjukat, anyagok mozognak bennük.

A stabilitás szimbóluma a föld égboltja, amely nyugtalanul hánykolódik az őt alátámasztó folyékony magma óceánján. Európa évente 2 centiméteres ütemben távolodik el Észak-Amerikától. Maga a bolygónk pedig, mint tudják, forog, változik a felszínen és belülről.

Honnan jött az anyag?

A legtöbb tudós ragaszkodik az ősrobbanás elméletéhez. E modell szerint 13-14 milliárd évvel ezelőtt az egész Univerzum egy parányi térfogatban összpontosult, és elképzelhetetlenül hatalmas sűrűsége és hőmérséklete volt. Ez a pont felrobbant és élesen tágulni kezdett (nem ismert, hogy miért).

Elemi részecskék keletkeztek, belőlük atomok, atomok - csillagok, bolygók és általában minden, ami az Univerzumot alkotja. Nem ismert, hogy létezett-e anyag az Ősrobbanás előtt.

Vannak olyan helyek a világon, amelyek mentesek az anyagtól?

A tér egyes részei „üresnek” tűnnek számunkra, de valójában mindig az anyag egyik vagy másik formája foglalja el őket. Ennek két típusa van - anyag és mező. Az anyag részecskékből áll, és lehet szilárd, folyékony, gáz vagy plazma halmazállapotú.

Az anyagfelhalmozódások között vannak üregek, de mindig teljesen tele vannak elektromágneses vagy gravitációs mezőkkel.

Mi az antianyag?

Ez az antirészecskékből készült anyag neve - tömegük megegyezik a közönséges anyagokkal, de töltésük és egyéb jellemzőik közvetlenül ellentétesek a szokásosakkal. Szinte minden „normális” elemi részecskében van ilyen „kettős”. De „kettősökből” álló anyagot még nem találtak sem a Földön, sem az űrben. Talán minden hétköznapi anyagból áll.

A fizikusoknak sikerül mesterségesen előállítani az antianyagot - mikroszkopikus mennyiségben és nem sokáig (lebomlik). Egyébként ez a legdrágább anyag a világon: 1 gramm antihidrogén több mint 60 000 000 000 000 (60 billió) dollárba kerülne.

Manapság sokat írnak a sötét anyagról? Mit lehet tudni róla?

Majdnem semmi. Sőt: nincs bizonyosság a létezéséről. Csak arról van szó, hogy a csillagászok számításaikban van némi következetlenség. Tehát az 1930-as években megmérték egy galaxishalmaz mozgási sebességét, és az sokkal nagyobbnak bizonyult, mint azt a tömegére becsülték.

A későbbi adatok azt is kimutatták, hogy valami nincs rendben az Univerzum tömegének kiszámításával. Feltételeznünk kellett, hogy van „valami”, ami az Univerzum tömegének nagy részét alkotja. Ez a „valami” a szem számára láthatatlan, átlátszó az elektromágneses hullámok számára, és általában semmilyen módon nem észlelhető. A láthatatlanságot sötét anyagnak nevezték, megnyilvánulásait intenzíven keresik, de eddig sikertelenül.

Világunk nagy részét nem tudjuk megfigyelni – az Univerzum tömegének 95%-a sötét anyag és sötét energia. Még nem világos, hogy miből áll a sötét anyag, de van egy feltételezés, hogy az axionok, az időszimmetria fenntartásáért felelős elemi részecskék lehetnek.

Az emberi tudat számára a múlt és a jövő ellentétes dimenzió: az elsőre emlékezünk, a másodikra várjuk. Egy film, ami a végével kezdődik, irreálisnak tűnik számunkra. A miénk a múltból a jövőbe irányul.

Úgy tűnik, az idő iránya megingathatatlan. De ha filmet készítenénk a szubatomi részecskékről, azt találnánk, hogy ennek a visszatükrözött változata egészen pontosan tükrözi a valóságot. A fizika alaptörvényei néhány kivételtől eltekintve az idő bármely irányában igazak: az idő nyila számukra megfordítható.

Ha a formális logika törvényeit követjük, az idő megfordítása gyökeresen megváltoztatja a fizikai törvényeket. De a valóságban ez nem így van. A jelenség leírására a fizikusok a "T-invariancia" vagy a "T-szimmetria" kifejezéseket használják.

A fizika alapvető törvényeivel ellentétben mindennapi életünk sérti a T-invarianciát. Ez a szembetűnő eltérés elvezet bennünket a kérdéshez: miért „T-aszimmetrikus” a való világ? Lehetséges, hogy vannak olyan lények, amelyek fiatalodnak, amíg öregszünk? És használhatunk-e valamilyen fizikai folyamatot az idő visszaforgatására?

Sajnos a tudomány még nem tud pontos választ adni. De sejthetjük, miért létezik egyáltalán a T-szimmetria. A modern változat mélyebb és összetettebb, mint az 50 évvel ezelőtti feltételezések, de van egy kiskaput is. És ha a tudomány rájön, talán képesek leszünk megérteni a sötét anyag – az Univerzum anyagának láthatatlan részének – lényegét. De a sötét anyagról egy kicsit később.

A T-szimmetria tanulmányozásának története 1956-ban kezdődött. Abban az időben a tudósok T.D. Lee és S.N. Young a P-invariancia létezésén gondolkodott, amely a T-szimmetria térbeli analógja. Ha létezne P-invariancia, akkor az események tükörként tükröződhetnének. Lee és Yang kísérleteinek eredményei azonban azt mutatták, hogy a P-invariancia csak gravitációs, elektromágneses és erős kölcsönhatások esetén jelenik meg. Nem létezett gyenge interakciókra.

Aztán a fizikusok a térbeli szimmetriáról az időbelire tértek át O y. A T-invariancia létezése egy ideig axióma volt – mígnem 1964-ben James Cronin és Valentina Fitch vezette tudóscsoport felfedezte a K-mezonok bomlásának gyenge hatását, amely megtöri az idő szimmetriáját. Ez a felfedezés izgalomba hozta a fizikusokat: hogyan lehet a T-szimmetria egyszerre pontos és közelítő? Ezt a problémát Makoto Kobayashi és Toshihide Maskawa oldotta meg. 1973-ban azt javasolták, hogy a közelítő T-invariancia más, mélyebb elvek véletlen következménye.

Addigra a részecskefizika standard modelljének vázlata egy erőteljes, empirikusan sikeres elméleti keretté nőtte ki magát. A relativitáselméletre, a kvantummechanikára és az egységesség matematikai szabályára épül. De ezeket az elképzeléseket nehéz volt összekapcsolni: együtt korlátozzák az alapvető interakciók lehetőségeit.

Kobayashi és Maskawa kijelentette, hogy ha a fizika az akkor ismert két részecskecsaládra, a kvarkra és a leptonokra korlátozódott volna, akkor minden kölcsönhatás engedelmeskedne a T-szimmetriának. De Cronin és Fitch felfedezése rávilágított a T-szimmetriát megtörő részecskék egy harmadik csoportjára. Ezt követően valóban megtalálták ezeket a részecskéket.

A történet azonban ezzel nem ér véget. Volt egy kiskapu Kobayashi és Maskawa hipotézisében. Gerard t'Hooft felfedezett egy új típusú kölcsönhatást, amely megtöri a T-szimmetriát – és ez meglepetésként érte az elméleti fizikusokat. A T-szimmetria megsértése ebben az esetben nyilvánvalóbb volt, mint Cronin és Fitch esetében. A természet azonban makacsul figyelmen kívül hagyja ezt a kiskaput – a T-invarianciát szigorúan betartják.

A T-szimmetria sérthetetlenségének egyetlen magyarázata állta ki az idő próbáját. Ez Roberto Peccei és Helen Quinn ötlete a Standard Modell kiterjesztésére egy olyan semlegesítő mezőn keresztül, amelynek viselkedése különösen érzékeny az új t'Hooft interakcióra. Ha új kölcsönhatás van jelen, a semlegesítő mező beállítja a saját nagyságát, hogy kompenzálja ennek a kölcsönhatásnak a hatását. Egy ilyen semlegesítő mező, mint kiderült, bezárja a kiskaput. A semlegesítő mező által termelt részecskéket axionoknak nevezték.

Az elmélet szerint az axionok nagyon könnyű, hosszú életű részecskék, amelyek gyengén lépnek kölcsönhatásba az anyaggal. De tömegükről semmit sem tudunk: az értékek széles skálájában rejlik. Ugyanez a probléma más részecskékkel is: a Higgs-bozonnal, a varázskvarkkal és a felső kvarkkal – mielőtt mindegyik részecskét felfedezték volna, az elmélet megjósolta minden tulajdonságukat, kivéve tömegük értékét. Kiderült, hogy egy tengely kölcsönhatási ereje arányos a tömegével. Ezért ahogy az axion tömege csökken, úgy válik egyre megfoghatatlanabbá.

Korábban a fizikusok olyan modellekre összpontosítottak, amelyekben az axió szorosan kapcsolódik a Higgs-bozonhoz. Továbbá azt javasolták, hogy az axion tömege 10 keV nagyságrendű legyen – az elektron tömegének egy ötvenedik része. A legtöbb kísérlet, amiről korábban beszéltünk, éppen ilyen axiót keresett – de kiderült, hogy ilyen axiók nem léteznek. Ezért a tudósok úgy döntöttek, hogy sokkal kisebb tengelytömegre váltanak.

Bizonyára rengeteg ilyen axion keletkezett az Ősrobbanás első pillanataiban. Ha valóban léteznek axionok, akkor az úgynevezett axion folyadék formájában kell kitölteniük az Univerzumot. És ennek a folyadéknak befolyásolnia kell az Univerzum teljes tömegsűrűségét, mivel az axionoknak van tömegük. Az axionok tömege a becslések szerint megközelítőleg megegyezik a sötét anyag tömegével – valójában ezekből a feltételezett részecskékből állhat az a titokzatos anyag, amely az Univerzum 22%-át kitölti.

Az axionok kísérleti kutatása több fronton is folytatódik. A két legígéretesebb kísérlet az axion folyadék megtalálására irányul. Ezek egyike, az ADMX (Axion Dark Matter eXperiment), speciális ultra-érzékeny antennákat használ a háttértengelyek elektromágneses impulzusokká történő átalakítására. Egy másik, a CASPER (Cosmic Axion Spin Precession Experiment) a nukleáris forgások mozgásának apró ingadozásait keresi, amelyeket az axiófolyadék okozhat. Ezen túlmenően ezek az összetett kísérletek azt ígérik, hogy a lehetséges axiontömegek szinte teljes skáláját lefedik. Talán ha ezek a kísérletek bebizonyítják az axionok létezését, meg fogjuk érteni, hogy valójában miből is áll a sötét anyag.