物質

物質（英語：matter）具有科學上和哲學上的雙重含義，儘管哲學對物質的解釋早於科學，一般均以科學含義解釋。在古典物理學和化學中，物質是任何有質量且通過體積來占據空間^[1]，而由原子及分子依某規則或形式組合的物體。

根據狹義相對論中的質能等價，物質不滅、物質與能量可互換、質能不滅，是解釋物質變化的重要規律。根據廣義相對論中的時空，時間與空間是物質的存在形式，既沒有脫離物質的時空，也沒有脫離時空的物質^[2]。

科學上的「物質」

物質是一個科學上沒有明確定義的詞，一般是指靜止質量不為零的東西（理論上光子靜止質量為零，但不存在靜止的光子）。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成分^[1] ^[3]。物質的物理定義通常是：由夸克和輕子組成的物體，光子、玻色子在物理定義中通常不被認為是物質。

所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成，而原子是由互相作用的次原子粒子所組成，其中包括由質子和中子組成的原子核，以及許多電子組成的電子雲^[4] ^[5]。一般而言科學上會把上述的複合粒子視為物質，因為他們具有靜止質量及體積。相對的，像光子等無質量粒子一般不視為物質。不過不是所有具有靜止質量的粒子都有古典定義下的體積，像夸克及輕子等粒子一般會視為質點，不具有大小及體積。而夸克和輕子之間的交互作用才使得質子和中子有所謂的體積，也使得一般物體有體積。

物質常見的物質狀態有四種：固體、液體、氣體及電漿。不過實驗技術的進步產生了許多新的物質狀態，像是玻色–愛因斯坦凝聚及費米子凝聚體。對於基本粒子的研究也產生了新的物質狀態，像是夸克-膠子漿^[6]。在自然科學的歷史中，許多人都在研究物質的確切性質，物質是由許多離散組件組合而成的概念，即所謂的「物質粒子論」，最早是由古希臘哲學家留基伯及德謨克利特提出^[7]。

愛因斯坦證明^[8]所有物質都可以視為能量（即質能等價），兩者間的關係式即為著名的 $E=mc^{2}$ ，其中 $E$ 為能量， $m$ 為質量， $c$ 為光速，其數值為 299792458 m/s。因此很小的質量可以轉換為很大的能量，例如正子和電子等費米子可以轉換為非物質的光子。不過雖然在這些過程中可以產生或是消滅物質，但是物質及能量的總和（透過 $E=mc^{2}$ 轉換）卻不會改變。

哲學上的「物質」

哲學上，物質被用於指與精神（mind，spirit）相對的東西，在定義最廣的情況下，哲學上的物質包括了粒子、光、聲、波、場、力、能量、時空等。

參考文獻

^ ^1.0 ^1.1 R. Penrose. The mass of the classical vacuum. S. Saunders, H.R. Brown (編). The Philosophy of Vacuum. Oxford University Press. 1991: 21. ISBN 0-19-824449-5.
^ 趙國求, (2015) 雙4維時空中物質波的規範變換及量子力學與相對論內在聯繫新探. 現代物理,01,1-14. doi: 10.12677/MP.2015.51001
^ Matter (physics). McGraw-Hill's Access Science: Encyclopedia of Science and Technology Online. [2009-05-24]. （原始內容存檔於2011-06-17）.
^ P. Davies. The New Physics: A Synthesis. Cambridge University Press. 1992: 1. ISBN 0-521-43831-4.
^ G. 't Hooft. In search of the ultimate building blocks. Cambridge University Press. 1997: 6. ISBN 0-521-57883-3.
^ RHIC Scientists Serve Up "Perfect" Liquid (新聞稿). Brookhaven National Laboratory. 18 April 2005 [2009-09-15]. （原始內容存檔於2012-07-16）.
^ J. Olmsted, G.M. Williams. Chemistry: The Molecular Science 2nd. Jones & Bartlett. 1996: 40. ISBN 0-8151-8450-6.
^ Einstein, A. Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?. Annalen der Physik. 1905, 18 (13): 639–643 [2013-07-28]. Bibcode:1905AnP...323..639E. doi:10.1002/andp.19053231314. （原始內容存檔於2019-03-02）.

外部連結

參見

[Penrose-1] 1.0 ^1.1 R. Penrose. The mass of the classical vacuum. S. Saunders, H.R. Brown (編). The Philosophy of Vacuum. Oxford University Press. 1991: 21. ISBN 0-19-824449-5.

[2] 趙國求, (2015) 雙4維時空中物質波的規範變換及量子力學與相對論內在聯繫新探. 現代物理,01,1-14. doi: 10.12677/MP.2015.51001

[mcgrawhill-3] Matter (physics). McGraw-Hill's Access Science: Encyclopedia of Science and Technology Online. [2009-05-24]. （原始內容存檔於2011-06-17）.

[Davies2-4] P. Davies. The New Physics: A Synthesis. Cambridge University Press. 1992: 1. ISBN 0-521-43831-4.

[Hooft-5] G. 't Hooft. In search of the ultimate building blocks. Cambridge University Press. 1997: 6. ISBN 0-521-57883-3.

[RHIC-6] RHIC Scientists Serve Up "Perfect" Liquid (新聞稿). Brookhaven National Laboratory. 18 April 2005 [2009-09-15]. （原始內容存檔於2012-07-16）.

[7] J. Olmsted, G.M. Williams. Chemistry: The Molecular Science 2nd. Jones & Bartlett. 1996: 40. ISBN 0-8151-8450-6.

[inertia-8] Einstein, A. Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?. Annalen der Physik. 1905, 18 (13): 639–643 [2013-07-28]. Bibcode:1905AnP...323..639E. doi:10.1002/andp.19053231314. （原始內容存檔於2019-03-02）.

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