3242 подписчика

Строение вещества – физические знания и философский взгляд

19 октября 202219 окт 2022

5 мин

СЕРИЯ ЗАМЕТОК для вдумчивых «ОСВЕЖИМ ШКОЛЬНЫЕ ЗНАНИЯ»

Физика

Ресурс 7 класса

Мы заговорили о строении вещества в рамках начальных физических знаний о реальности. При этом не забываем, что физику интересуют – тела в движении (на всякий случай). И нам нужно обязательно хорошо поразмышлять по данному поводу. Вообще все тела в физике есть физические тела, имеющие форму и объём. Причём физические тела могут быть разных форм, но одинакового объёма. Форма и объём – характеристики физических тел. Из чего тела, с формой и объёмом, состоят? Физики нам говорят, что из вещества. Помните, если рассматривать отдельную каплю, то капля есть тело? Но эта капля состоит из вещества – воды. Другой пример, алюминиевая ложка однозначно – тело, и ложку делают из вещества (алюминия). Но вещество – это форма или вид материи (физической материи).

По своему агрегатному состоянию физические вещества могут быть разными: твёрдыми, жидкими, газообразными. Следует сказать, что газ не хранит ни форму, ни объём, тогда, как и то и другое благополучно сохраняется в твёрдом виде. То есть физическое тело в физике – это «затвердевшее вещество». А как же капля? Жидкость как вещество изменчиво в плане хранения формы и объёма, зачастую принимает форму контейнера, в который помещается. Но естественная форма для жидкости (когда на неё не действует силы) – шар. А шар есть геометрическое тело. Поэтому капля тоже тело. В любом случае, вещество при определённых условиях образует тела с формами и объёмами. И, с точки зрения физики, вещество для нас - осязаемая материя. Вокруг нас – материя, но уже из материи «делаются» всякие тела с формами. Что такое материя? Сугубо философский вопрос, но мы его касаемся только поверхностно. И материя объективно существует и не зависит от нашего сознания. Не всегда сознание позволяет воочию наблюдать тот или иной вид материи. Однако материя реальна, существует также невидимая материя, и её не называют веществом. То есть вещество – такая материя, которая может быть доступна восприятию. Всё, что можно потрогать, относится к веществу.

Материя повсюду, из материи сделана вся Вселенная (глобальная форма материальная), мы не знаем «агрегатные состояния» невидимой материи, но физическую материю называем для удобства веществом. Именно поэтому, когда встаёт вопрос о строении вещества, более широко следует подразумевать строение материи. В физике к другому роду материи (не вещественному) причисляют, допустим, - свет. С другой стороны, свет – это энергия. Выходит, если не вещество, то энергия? Энергия уплотняется, и получается вещество? Мы полагаем, что все виды материи отличаются принципиально по плотности. Чем плотнее материя, тем она, так сказать, «вещественнее». Но чем отличаются органические вещества от неорганических веществ? «Щекотливый» вопрос, который мы ещё рассмотрим подробнее как-нибудь. Ладно, каковы же истоки знаний о строении вещества?

Используем школьный ресурс, где сообщается, что ещё 2500 лет назад учёные «ломали головы», предполагая, каким может быть строение вещества. Заметим, продвинутые в науке люди того древнего времени, такие, как, например, Демокрит (460 – 370 до н.э.), выдвигали гипотезы о строении вещества. Они не могли объективно что-либо доказать. Вначале Демокрит просто субъективно считал, что вещества состоят из мелких и неделимых частичек – атомов. Сама идея оказалась передовой, и много столетий спустя после этого, в XIX веке атомарная теория приобрела своё научное значение. В то же время знания о строении веществ повлекли за собой ряд научных экспериментов, которые сделали возможными различные трансформации этих веществ. Стали появляться новые вещества с заданными свойствами. Со временем появилось множество искусственных материалов, и всё из-за того, что человек «полез» в микромир.

Некоторые опыты могут как бы доказать версию, что тела состоят из частиц. Соответственно, вещества состоят из частиц, в свою очередь, вещества, составленные из частиц, образуют – тела. Тела имеют форму и объём, но для веществ показательнее изменение объёма, всё-таки. Итак, возьмём теннисный мяч, отправляемся, не играть в теннис, но делать опыт. Попробуем изменить форму мячика, сжимая его, сразу же объём воздуха (вещества), наполняемого мяч, уменьшится. Но можно проводить эксперименты и с нагреванием веществ, их объём также меняется. «При нагревании объём тела увеличивается, а при охлаждении уменьшается».[1] Но не тело меняется в объёме, меняя форму, а объём вещества подлежит изменению, в результате чего меняются форма и объём тела. Как объясняется изменение объёма тела? «По-видимому, все вещества состоят из отдельных частичек, между которыми имеются промежутки. Если частицы удаляются друг от друга, то объём тела увеличивается. И наоборот, когда частицы сближаются, объём тела уменьшается».[2] Именно с веществами что-либо происходит, и наблюдаемая нами форма тел также изменяется. Это свойство материи. Расстояние между частицами вещества определяет, насколько плотным будет вещество. Чем больше частицы удалены друг от друга, тем менее плотное вещество. Если вещественный объём увеличивается, значит, уменьшается плотность вещества. Но если ещё больше уменьшить плотность вещества, то столкнёмся с энергией? Энергия – это материя менее плотная по отношению к материи как веществу. Если, так называемое, четвёртое состояние материи называют плазмой, то плазма – это энергия? Мы просто не можем наблюдать составляющие плазмы.

Возникает другой вопрос: «Если все тела состоят из мельчайших частиц, почему они кажутся нам сплошными (например, железо, вода, стекло, дерево)?».[1] Кстати, приведены примеры не физических тел, но веществ. То есть разница между телом и веществом где-то условная, всё есть – материя. Ну, хорошо, каков будет ответ на заданный выше вопрос? «Современная наука доказала, что частицы вещества так малы, что мы их не видим».[2] Та самая невидимая материя? Свет ведь – поток невидимых частиц, в то же время ещё энергия. Следовательно, логика такая, если материальные частицы причислять к энергии, но всё состоит из частиц, то всё состоит из энергии! Можно подкорректировать некоторые физические термины. Предлагаются виды материи: физическое тело, вещество, материя. А что если так: физическое тело, вещество, энергия? Вещества состоят из мельчайших частиц, но из чего состоят частицы?