Структура материи

Материя имеет разнообразное строение, образуя структуры различных типов. Она состоит из частей различной величины, качест­венной определенности: элементарных частиц, атомов, молекул, ра­дикалов, ионов, комплексов, макромолекул, коллоидных частиц, планет, звезд и их систем, галактик и сверхгалактик. Обнаружено около 400 различных элементарных частиц, если их считать вместе с резонансами (частицами, живущими очень короткое время). Предпринимаются попытки найти глубокую внутреннюю связь между элементарными частицами и создать для них нечто вроде Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Элементарные частицы раз­личаются по массе покоя и в соответствии с этим разделяются на лептоны (легкие частицы), мезоны (средние частицы) и барионы (тяжелые частицы). Наряду с этим существуют частицы, не обладающие массой покоя, например фотоны.

Атомы построены из положительно заряженных ядер и отрица­тельно заряженных электронных оболочек. Ядра состоят из прото­нов и нейтронов, вместе именуемых нуклонами. Сам атом на 99% пуст. Эффект твёрдости тела возникает поскольку от частиц исходит поле отталкивания (взаимодействие) и при этом они быстро движутся.

Классическое вещество может находиться в одном из нескольких агрегатных состояний: газообразном, жидком, твёрдом кристаллическом, твёрдом аморфном или в виде жидкого кристалла. Кроме того, выделяют высокоионизованное состояние вещества (чаще газообразного, но, в широком смысле, любого агрегатного состояния), называемое плазмой.

Особо можно выделить виртуальные частицы, которые рождаются и уничтожаются (поглощаются) в процессе взаимодействия и не присутствуют в эксперименте в начальном и конечном состоянии. Виртуальные частицы очень важны для понимания свойств физического вакуума.

Другие важные объекты – это струны (о них уже шла речь в теме о бытии) и суперструны. Это основные формы материи, предположительно существовавшие на ранней стадии эволюции Вселенной. Струноподобные объекты в современной физической теории претендуют на роль наиболее фундаментальных материальных образований, к ним можно свести все элементарные частицы, т. е. в конечном счёте, все известные формы материи. Они представляют собой одномерные образования, своеобразные вибрации.

От «прерывных» форм материи неотделимы «непрерывные» формы. Это разные виды полей — гравитационные, электромагнит­ные, ядерные. Они связывают частицы материи, позволяют им вза­имодействовать и тем самым существовать. Так, без полей тяготения ничто не объединяло бы звезды в галактики, а само вещество — в звезды. Не было бы ни Солнечной системы, ни самого Солнца, ни планет. Вообще все тела перестали бы существовать: без электри­ческих и магнитных полей ничто не связывало бы атомы в молекулы, а электроны и ядра — в атомы.

Структура Вселенной

Вселенная в целом практически однородна и представляет собой совокупность нитевидных скоплений галактик, разделённых областями, в которых практически нет светящейся материи. Её размеры 13 млрд 700 млн световых лет (радиус), точно столько же как и её возраст (каждый год она расширяется в размерах на один световой год, т.е. расширяется со скоростью света). По последним данным форма Вселенной очень близка к плоской.

Всё вещество Вселенной структурируется в виде скопления звёзд, галактик и сверх скопления галактик, но дальше распределено относительно равномерно (в виде нитей галактик).

Во Вселенной всего 4-5 % вещества обычной материи: это звёзды 0,4 %, Межгалактический газ 3,6 %, Тёмная материя 22-27 % (она неизвестной пока природы), Тёмная энергия 68-74% (также её природа неизвестна).

Всё, что можно сказать о тёмной энергии, так это то, что она связана с феноменом, объясняющим факт, что Вселенная расширяется с ускорением. Это неизвестного вида энергия с отрицательным давлением. Когда она сформировалась, а это примерно 5 млрд лет назад, она придала ускорение расширению нашей Вселенной.

Тёмная материя — форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Однако возможно обнаружить присутствие тёмной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам.

Наша галактика – Млечный путь состоит из примерно 300 миллиардов звёзд.