.png)
المادة وخواصها
المادة هي كل شيء يشغل حيزا في الفضاء له كتلة وحجم وله خصائص كالكثافة والموصلية الحرارية والكهربائية مثلا حيث تتكون المادة من ذرات وجزيئات (تجمع للذرات) , والتي هي الاخرى تتكون من بروتونات ونوترونات واليكترونات والتي هي الاخرى ايضا تتكون من جسيمات صغيرة تسمى الكوارك بالنسبة للبروتون والنوترون واللبتونات بالنسبة للاليكترون.
على مستوى الجسيمات يتواجد جسيمات تسمى البوزونات وبعضها يكون اثقل من النوترون او البروتون , حيث البوزونات جسيمات تحت ذرية وهي المسؤولة عن تماسك الكوارك داخل نواة الذرة وايضا المسؤولة عن الطاقة الكهرومغناطيسية في دور الفوتونات والمسؤؤلة ايضا عن كتلة المواد في دور بوزون هيغز , في انتظار اكتشاف بوزون غرافيتون المرتبط بالجاذبية .
للمزيد من التفاصيل والمعلومات عن الذرة والجسيمات الذرية والتحت الذرية وكل مايتعلق بالذرة بكل تفاصيلها يرجى زيارة الرابط التالي : https://www.brefphysique.com/2022/04/blog-post_73.html
نكون قد تطرقنا بشكل مختصر لتعريف المادة وتوضيح مكوناتها من الذرة الى مكونات مكونات النواة والاليكترونات وصولا الى البوزونات .
مختصر تاريخ دراسة المادة
شكلت المادة منذ الازل الفضول للانسان لما تكتسيه من محور واساس الوجود والحياة , فالانسان بحد ذاته مادة مكون من ذرات بشكل عام ولهذا حاول الفلاسفة الاولون في الحضارات العابرة فهم المادة ومن ماذا تتكون وكيف اتينا لهذا الوجود .
كان سائدا عند فلاسفة الاغريق ان عناصر الطبيعة الاساسية المكونة للوجود الفيزيائي تتكون من اربعة عناصر اساسية وهي الهواء , التراب , النار والماء ,باستثناء الفيلسوف ديموقريطوس الذي طرح بان المادة تتكون من اجزاء صغيرة لا يمكن قسمتها واسماها الذرة , يعد طرح ديموقريطوس النواة الاولى لفكرة الذرة الذي شكل ثورة فكرية والتفكير خارج الصندوق حسب ظروف وبيئة مجتمعه الفكرية .
خلال القرن 19 م في اوربا طرح العالم البريطاني دالتون ان المادة تتكون من جسيمات غير قابلة للتقسيم تسمى الذرات وان الاخيرة اذا كانت لنفس العنصر فلها نفس الخصائص وان التفاعل الكيمائي ماهو الا اعادة ترتيب ودمج مكان الذرات في منظومة جديدة , يعد العالم دالتون اب النظرية الذرية للمادة والذي ابصرنا وفكك المادةوتعد اعماه امتداد لافكار ديموقريطوس .
فيما بعد تم تصنيف كل العناصر المادية المكونة للطبيعة في جدول دوري للعناصر , ومع تقدم الابحاث وصولا الى ميكانيك الكم في مطلع القرن العشرين التي فصلت الذرة ومكوناتها وصولا الى الكوارك واللبتونات وما تحتهم من مكونات , لتمنحنا فيزياء الكم المعرفة الشاملة للمادة ومكوناتها من اجل الفهم وايضا اكتشاف واختراع ادوات تسهل وتعود بالنفع على الانسان .
حالات المادة
للمادة اربعة حالات معروفة في الطبيعة والكون حيث تتغير وفق ظروف الحرارة والضغط حيث نجد عناصر لها حالتها الاعتيادية في الظروف الاعتيادية العادية ونجد ايضا عناصر يمكن تغيير حالتها الفيزيائية بالتحكم في تلك الظروف في المختبرات والمصانع مثلا .
ونجد ايضا بعض العناصر والمواد لها حالة فيزيائية معروفة عندنا على سطح كوكبنا ونجدها في كوكب اخر لها حالة فيزيائية اخرى كغاز الميثان مثلا يوجد في بعض الكواكب على شكل سائل وامطار تتساقط , والحالات الاربعة للمادة هي :
الحالة الصلبة : هي الحالة التي تكون فيها ذرات المادة مترابطة ومتماسكة وقريبة جدا فيما بينها , مثال : الحديد , الزنك , الخشب .
الحالة السائلة : هي الحالة التي تكون فيها ذرات المادة تتدفق حول بعضها البعض وتتحرك بحرية وتأخذ شكل الاناء الذي يحويها , مثال : الماء .
الحالة الغازية : هي الحالة التي تكون فيها ذرات المادة اقل تماسك وتتحرك بحرية في جميع الاتجاهات , مثال : الهواء .
البلازما : هي الحالة الرابعة وهي ناتجة عن تسخين غاز معين الى ان يتأين ويتوهج وله د رجة حرارة عالية جدا , مثال : الشمس .
المادة المضادة
المادة المضادة هي نفس المادة المعروفة لدينا الا ان الاستثناء معها هو في الشحنة حيث مثلا نعلم ان الاليكترون سالب فقرينه المضاد موجب وله نفس كتلته وقيس على ذلك البروتون والبوزونات , حيث عندما تلتقي المادة بالمادة المضادة ينفي بعضها البعض وينتج عن ذلك طاقة كهرومغناطيسة على شكل اشعة غاما .
يعود الفضل في اكتشاف المادة المضادة للعام الانجليزي بول ديراك اثناء انغماسه في بعض المعادلات التي تخص سلوك الاليكترونات نظريا , ومن بعد تم التاكد تجريبيا من وجود المادة المضادة لتفتح وتغني النقاش الفلسفي عن الاكوان الموازية لكوننا وهل هناك عالم مضاد لعالمنا.
المادة المظلمة
المادة المظلمة هي المادة المنتشرة في الكون وسميت بالمظلمة لانها غير مرئية كونها لا تحمل اية شحنة كهرمغناطيسة وهي المسؤولة عن تماسك المجرات والتحكم في دوران النجوم ولها دور اساسي في الكون وفي وجود الحياة ولازالت ماهيتها غير واضحة الى الان بشكل واضح حيث غير مرصدة بكل الوسائل الحديثة اليوم كونها لا تتفاعل مع المادة العادية ولا تبعث اي اشعاع مما يعني انها ليس لها اية تاثيرات كهرومغناطيسية .
تشكل المادة المظلمة حوالي 80 في المئة من المادة المكونة للكون فيما المادة العادية التي نعرفها فهي تشكل الباقي 20 في المئة من المادة المكونة للكون , حيث اثناء رصد العلماء لسرعة دوران النجوم والمجرات لاحظوا انها تدور بسرعة كبيرة مخالفة لقوانين ومعادلات الفيزياء ومن هنا بدأت المعضلة وانغمس علماء الفيزياء في طرح تفسيرات لحل المشكلة وتمت صياغة مفهوم المادة المظلمة .
طبيعة المادة المظلمة غير معروفة هناك فرضيات تقول ان اصطدام المادة المظلمة فيما بينها ينتج المادة العادية كذرة الهيدروجين او البوزيترونات ولكن تبقى مجرد فرضيات , فيما يتبنى بعض علماء الفيزياء ان المادة المظلمة مكونة من نيوترونات بحكم انها غير مشحونة ولكن تبقى هي الاخرى فرضيات دون التاكد ومعرفة طبيعة المادة المظلمة , وتبقى طبيعتها فعلا مظلمة في انتظار الكشف عنها مستقبلا بواسطة اجهزة الرصد والقياس المرسلة الى الفضاء والموضوعة في المحطة الدولية للفضاء .
خواص المادة
لكل عنصر من المادة خصائص كيميائية وفيزيائية تميزه عن العنصر الاخر حيث تعمل هذه الخصائص كمؤشر عن وجود ذلك العنصر اثناء البحث او التاكد منه حيث بناءا على تلك الخصائص التي هي بمثابة بطاقة هوية للعنصر يتم معرفته , وهذا ما نسميه بالتحليل الكميائي .
خصائص كميائية :
= الاكسدة
=قابلية الاحتراق
=الكهرسالبية
=اللون
خصائص فيزيائية :
=الموصلية الكهربائية
=الموصلية الحرارية
=الكثافة
=درجة الانصهار والغلي
فائدة دراسة ومعرفة المادة
تكمن فائدة معرفة طبيعة المادة ليس فقط في الجانب العلمي الفلسفي وما تفتحه من معرفة وافاق وما تمنحه الابحاث في ذلك من فائدة للانسان في حياته اليومية , فقد مكنت تلك الدراسات حول المادة من معرفة طبيعتها واستغلال ذلك في الصناعة عن طريق صناعة مواد قوية صلبة كالفولاذ وقوية صلبة وخفيفة الوزن كالياف الكربون واستغلالها في البناء وصناعة السيارات مثلا .
تكمن ايضا فائدة واهمية دراسة المادة في الجانب التكنولوجي والهندسي عبر صناعة وتطوير مواد ذات موصلية جيدة او اشباه الموصلات , عموما تتقاطع فائدة واهمية دراسة المادة في كل التخصصات وفي كل جوانب الحياة اليومية للانسان .