Les objets d'étude des sciences physiques sont la matière, ses propriétés et ses formes structurelles qui composent le monde qui nous entoure. Selon les concepts de la physique moderne Il existe deux types de matière : la substance et le champ. La substance est un type de matière constitué de particules fondamentales qui ont une masse. La plus petite particule d'une substance possédant toutes ses propriétés - une molécule - est constituée d'atomes. Par exemple, une molécule d’eau est constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. De quoi sont faits les atomes ? Chaque atome est constitué d'un noyau chargé positivement et d'électrons chargés négativement se déplaçant autour de lui (Fig. 21.1).
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Taille d'électron jusqu'à
Les noyaux, quant à eux, sont constitués de protons et de neutrons.
Vous pouvez poser la question suivante. De quoi sont constitués les protons et les neutrons ? La réponse est connue : grâce aux quarks. Et l’électron ? Les moyens modernes d'étude de la structure des particules ne permettent pas de répondre à cette question.
Le champ en tant que réalité physique (c'est-à-dire un type de matière) a été introduit pour la première fois par M. Faraday. Il a suggéré que l’interaction entre les corps physiques se produit à travers un type particulier de matière, appelé champ.
Tout champ physique assure un certain type d'interaction entre les particules de matière. Trouvé dans la nature quatre principaux types d’interaction : électromagnétique, gravitationnelle, forte et faible.
Une interaction électromagnétique est observée entre les particules chargées. Dans ce cas, l’attraction et la répulsion sont possibles.
L'interaction gravitationnelle, dont la principale manifestation est la loi de la gravitation universelle, s'exprime dans l'attraction des corps.
La force forte est l'interaction entre les hadrons. Son rayon d'action est d'environ 
m, c'est-à-dire de l'ordre de la taille du noyau atomique.
Enfin, la dernière interaction est l’interaction faible, par laquelle une particule aussi insaisissable que le neutrino réagit avec la matière. En vol dans l’espace, il entre en collision avec la Terre et la transperce de part en part. Un exemple de processus dans lequel l’interaction faible se manifeste est la désintégration bêta d’un neutron.
Tous les champs ont une masse égale à zéro. Une caractéristique du champ est sa perméabilité à d'autres champs et substances. Le champ obéit au principe de superposition. Des champs de même type, superposés, peuvent se renforcer ou s'affaiblir, ce qui est impossible pour la matière.
Les particules classiques (points matériels) et les champs physiques continus sont les éléments à partir desquels l'image physique du monde était composée dans la théorie classique. Cependant, une telle image double de la structure de la matière s'est avérée de courte durée : la matière et le champ sont combinés en un seul concept de champ quantique. Chaque particule est désormais un quantum du champ, un état particulier du champ. Dans la théorie quantique des champs, il n’y a pas de différence fondamentale entre le vide et une particule ; la différence entre eux est la différence entre deux états de la même réalité physique. La théorie quantique des champs montre clairement pourquoi l’espace est impossible sans matière : le « vide » n’est qu’un état particulier de la matière, et l’espace est une forme d’existence de la matière.
Ainsi, la division de la matière en champ et substance en deux types de matière est conditionnelle et justifiée dans le cadre de la physique classique.
Le concept " Matière« est une catégorie philosophique générale, qu’on essaie parfois d’étendre à tout, notamment en raison de la montée du matérialisme au XXe siècle. Cette approche du concept de matière, souvent dotée d'un sens mystique, a un impact plutôt négatif sur la physique. Vous pouvez souvent tomber sur une discussion sur des questions telles que la matérialité des pensées, la matérialité des ombres projetées par les objets, la matérialité du temps, l'existence de la matière sous forme de matière pure, la naissance de la matière à partir de l'énergie, la nature matérielle d'autres rayonnements, et ainsi de suite.
La physique des champs est très catégorique sur ces questions mystiques et philosophiques. Contrairement à l’idée dominante selon laquelle tout ce qui existe réellement est matériel, la matière est comprise comme un éventail très restreint de choses. À savoir les éléments basiques, tels que le proton et l’électron, et la substance qui les compose. Tout le reste en physique de terrain est considéré comme immatériel, ce qui évite de nombreux problèmes et contradictions logiques inhérents à la physique moderne.
Par exemple, on considère l'une des entités réellement existantes, mais non matérielles, ou, dans le langage traditionnel, . Ils ne sont pas constitués de particules élémentaires connues, n'obéissent pas aux lois des objets matériels et n'ont pas de caractéristiques matérielles telles que ou. L'environnement ou les champs de terrain ont leurs propres caractéristiques, par exemple, et , obéissent à leurs propres lois et représentent un domaine distinct de la physique.
Un autre sujet d'étude physique qu'il ne faut pas confondre avec la matière est celui-ci. Par exemple, une charge sur un ressort peut être matérielle, mais ses oscillations sont un processus qui n'a rien à voir avec la matière. La charge elle-même peut avoir des caractéristiques matérielles, telles que la masse, et le processus oscillatoire en tant que tel n'a pas de masse, mais peut être caractérisé par des quantités telles que la période ou la fréquence.
Par analogie, on pense que, par exemple, ce n’est pas important. La lumière est un processus oscillatoire d’un champ électromagnétique ou non de la matière. Par conséquent, il est incorrect d'attribuer à la lumière des propriétés matérielles telles que , ou de lui appliquer la règle d'addition, qui n'est valable que pour les corps matériels.
Ainsi, la vitesse de propagation des perturbations dans l'environnement du terrain (lumière) ne dépend pas de la vitesse de la source de ces perturbations, tout comme la vitesse de propagation des cercles sur l'eau ne dépend pas de la vitesse de vol de la pierre qui conduit à leur formation. Cependant, une profonde erreur philosophique associée aux tentatives d'appliquer à la lumière des lois qui ne s'appliquent qu'aux corps matériels et, en particulier, la loi de l'addition des vitesses, a conduit à une énorme confusion en physique au tournant des XIXe et XXe siècles. Cela nécessitait, au lieu d'une logique scientifique simple et transparente, l'utilisation de la courbure, de la distorsion temporelle et de nombreuses autres techniques formelles dans le cadre de théories confuses et souvent contradictoires.
La physique des champs ne considère pas non plus les concepts logiques artificiels créés par l'homme pour décrire des phénomènes physiques et comme matériels. Il s'agit par exemple des concepts d'espace et de temps qui, selon eux, ne constituent qu'une ligne directrice absolue, mais ne peuvent pas influencer les phénomènes et les processus, tout comme eux-mêmes ne peuvent pas être influencés. Les mêmes concepts incluent , qui n'est rien de plus qu'un nombre caractérisant le mouvement des objets matériels. Cependant, ce nombre n’est pas une entité matérielle ; il ne peut donner naissance à rien ni naître au cours de certains processus. La physique des champs considère toutes ces manipulations de l'énergie, de l'espace et du temps inhérentes à la physique moderne comme mystiques et ne les prend pas au sérieux.
Tout ce qui précède peut être résumé comme suit. Au XXe siècle, la physique a subi l’influence néfaste de la montée du matérialisme, à la suite de quoi elle s’est empressée de déclarer que tout était matière ou matériel. Cependant, cela n’a conduit à l’aube du mysticisme que dans le cadre des théories physiques modernes. La physique des champs affirme que pour une considération objective de certaines entités physiques qui existent objectivement, il ne faut pas nécessairement les identifier à la matière et leur étendre automatiquement les caractéristiques et les lois applicables aux corps matériels. La matière au sens de particules et de corps physiques n'est qu'une des classes de problèmes physiques ; la matière a ses propres caractéristiques et lois physiques, mais dans notre monde il existe également des entités physiques de nature différente.
Dans la nature qui nous entoure, il existe une grande variété de substances : eau, sable, bois, acier, pierre, etc. D'une autre manière, toutes les substances sont souvent appelées matière. La matière peut être dans l’un des trois états suivants : état solide, liquide et gazeux. Bien qu'il existe un quatrième état - le plasma (gaz ionisé). Mais nous n'entrerons pas dans la théorie.
Mais lorsqu'on étudie le génie électrique, comme beaucoup d'autres sciences, la question se pose de savoir la structure de la substance elle-même. Sans connaître la structure de la matière, il est impossible de comprendre en profondeur les phénomènes fondamentaux du génie électrique, du génie radio, de la physique nucléaire, etc. La recherche sur la structure de la matière a commencé il y a des milliers d'années et se poursuit encore aujourd'hui. Les scientifiques approfondissent les « secrets » de la structure de la matière et les utilisent au profit de l’humanité.
Il existe dans la nature des substances simples et complexes.
Les substances simples, appelées éléments chimiques, sont les éléments constitutifs de la matière. Autrement dit, l'élément n'est pas divisé en substances plus simples par des moyens chimiques. A ce jour, 118 éléments sont connus, bien que 94 existent dans la nature (24 sont obtenus artificiellement). Vous pouvez observer tous ces éléments dans le tableau périodique de D.I. Mendeleev.
DÉFINITION:Une substance simple est une substance qui ne peut pas être décomposée chimiquement.
Une substance ou un composé complexe est une combinaison de plus de deux éléments chimiques pouvant être séparés chimiquement. Un exemple ici est l’eau, composée d’oxygène et d’hydrogène.
DÉFINITION:Une substance complexe est une substance qui peut être décomposée chimiquement en substances simples qui la constituent.
Lorsque des substances simples font partie d’une substance complexe, elles perdent leurs propriétés chimiques caractéristiques. L’eau, par exemple, diffère fortement dans ses propriétés de l’hydrogène et de l’oxygène qui la composent.
Toutes les substances, simples et complexes, sont constituées d’atomes et de molécules. Que signifient toutes ces définitions ?
Une molécule est la plus petite particule de matière pouvant être séparée d'un corps et qui possède toutes les propriétés inhérentes à un corps donné.
DÉFINITION:Une molécule est une combinaison de deux ou plusieurs atomes.
Une molécule d'une substance simple est constituée d'atomes identiques. Des exemples de substances simples comprennent : le cuivre, le fer, l'oxygène, etc.
Une molécule d’une substance complexe est constituée de plusieurs atomes de structures différentes. Par exemple, une molécule d’eau est constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène.
Les molécules de toute substance sont en mouvement chaotique constant. Selon le degré de connexion entre les molécules, on distingue les substances solides, liquides et gazeuses.
Les molécules d'une substance solide ont la connexion la plus étroite et les molécules d'une substance gazeuse ont la connexion la moins étroite.
DÉFINITION:Un atome est la plus petite particule élémentaire qui conserve les propriétés de l'élément dans lequel elle est incluse.
Dans un atome de n’importe quelle substance, le nombre d’électrons et de protons est le même, ce qui signifie que la charge négative totale des électrons est égale à la charge positive du noyau. Ces charges sont équilibrées et l’atome lui-même ne présente aucune propriété électrique ou, comme on dit, est électriquement neutre.
Si un atome (ou une molécule) perd quelques électrons pour une raison quelconque (collision avec d’autres atomes, chauffage, etc.), il se chargera alors positivement. Un tel atome (ou molécule) est appelé un ion positif.
Au contraire, si un atome (ou une molécule) possède un excès d’électrons, il deviendra chargé négativement. Un atome (ou molécule) chargé négativement est appelé un ion négatif.
Les ions de charges opposées s’attirent et forment une particule de matière électriquement neutre.
