Benutzer:Bleckneuhaus/Materie(Physik)

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Originalvorschlag

In den Naturwissenschaften ist Materie (von lat. materia = Stoff) eine Sammelbezeichnung für alle beobachtbaren Gegenstände, die Masse besitzen. Die kleinsten materiellen Gegenstände sind die massebehafteten Elementarteilchen wie z. B. die Elektronen und Quarks, sowie die daraus aufgebauten Atome und Moleküle. Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen.

Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind die Masse und die Stoffmenge. Die weiteren Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben.

Im Alltagsleben zeigt Materie zwei weitere kennzeichnende Eigenschaften: Dauerhaftigkeit und Raumerfüllung. Dauerhaftigkeit bedeutet, dass Materie weder erschaffen noch zerstört, sondern nur verformt und umgewandelt werden kann. Raumerfüllung, vor allem bei fester Materie, bedeutet, dass eine bestimmte Materiemenge ein bestimmtes Volumen des Raums erfüllt, sodass keine andere feste Materie darin noch Platz findet. Beides hat sich im letzten Jahrhundert in der Modernen Physik als nicht allgemeingültig herausgestellt: Erstens ist Materie nicht dauerhaft, denn die Teilchen, aus denen sie aufgebaut ist, können erzeugt und vernichtet werden. Zweitens zeigen die Elementarteilchen selber keine Raumerfüllung, sondern müssen als punktförmig angenommen werden. Dauerhaftigkeit und Raumerfüllung können daher nicht mehr, wie früher vielfach üblich, zur Definition von Materie dienen.

Jedoch ist auch die obige Definition der Materie anhand der Masse nicht unproblematisch, wie sich im Fall von Kraftfeldern und elektromagnetischen Strahlungsfeldern zeigt. Diese Felder sind in der klassischen Physik masselos und können auch im absoluten Vakuum, also fern von jeder Materie, existieren. Sie bilden damit geradezu das Gegenstück zu Materie und sind klar von ihr zu unterscheiden. Jedoch hat sich in der modernen Physik der Gegensatz zwischen Materie und Feldern von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen Strahlungs- und Kraftfelder, obwohl sie selber nicht zur Materie zählen, dennoch die Masse eines Objekts - also seine Menge an Materie - , wenn sie im Objekt eingeschlossen sind (siehe Äquivalenz von Masse und Energie). Dies gilt auch für die Felder, die nach der Quantenfeldtheorie durch masselose Teilchen erzeugt werden, wie z.B. das elektromagnetische Feld durch Photonen. Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen, auch wenn es Masse hat, eine diskrete Anregung eines entsprechenden Feldes.

Eine abschließende Definition von Materie als "Inbegriff von allem Stofflichen" kann daher nicht in einfacher Weise gegeben werden. "Materie" gehört auch nicht zu den einheitlich festgelegten Begriffen der Physik. Allerdings ist "Materie" Bestandteil vieler zusammengesetzter naturwissenschaftlicher Begriffe, die verschiedene Formen der Materie benennen und jeweils eine genaue Bedeutung haben.

Formen der Materie

Die alltägliche Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge liegt meist in einem der Aggregatzustände fest, flüssig oder gasförmig vor, wenn sie homogen ist, oder sie ist eine Mischung daraus. Bei den homogenen Formen unterscheidet man Feste Materie, Flüssigkeiten, beide zusammen auch als Kondensierte Materie bezeichnet, und Gase. Zu den gemischten Stoffen gehören z. B. granulare Materie, Suspension. Es gibt auch Zwischenformen wie die weiche Materie. Unter Bedingungen, die weit vom Alltäglichen entfernt sind, kann Materie in weiteren Zuständen auftreten, z. B. bei sehr hoher Temperatur als Plasma, bei sehr tiefer Temperatur als Bose-Einstein-Kondensat oder suprafluide Flüssigkeit.

In der Kernphysik und der Elementarteilchenphysik unterscheidet man weitere Formen der Materie anhand der vorkommenden Teilchenarten, z. B. Kernmaterie, Seltsame Materie, Quarkmaterie, Antimaterie. Antimaterie ist eine Form der Materie, die aus den Antiteilchen derjenigen Elementarteilchen aufgebaut ist, die die "normale" Materie bilden. Nach den Gesetzen der Elementarteilchenphysik zeigen Antimaterie und normale Materie jeweils exakt das gleiche Verhalten. Allerdings vernichten sie sich gegenseitig, sobald sie zusammentreffen, wobei Vernichtungsstrahlung entsteht.

In der Astronomie und Kosmologie ist die Dunkle Materie eine weitere Form der Materie. Die dunkle Materie ist durch ihre Gravitationswirkung belegt, bisher aber bei allen anderen Möglichkeiten der Beobachtung unsichtbar geblieben. Über ihre Natur ist nichts näheres bekannt. In diesem Artikel wird sie nicht weiter behandelt. Zur Unterscheidung von der dunklen Materie wird die "normale" Materie zusammenfassend als baryonische Materie bezeichnet.

Aufbau der Materie

Alle Materie (evtl. mit Ausnahme der dunklen Materie) ist aus Teilchen aufgebaut. Für eine direkte Wahrnehmung mit unseren Sinnen sind die Teilchen um vieles zu klein. Daher erscheint homogene Materie in jedem der Aggregatzustände als ein Kontinuum. Je nach Zusammensetzung und Erscheinungsform haben die Stoffe unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften, die sich durch den Aufbau aus Teilchen und deren Eigenschaften weitgehend erklären lassen.

Die kleinsten Teilchen der Materie sind die massebehafteten Elementarteilchen. Die bekannten Elementarteilchen werden durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben.

Die normale Materie besteht fast ausschließlich aus Elektronen, up-Quarks und down-Quarks. Je drei Quarks haben sich zu den Baryonensorten Proton und Neutron zusammengesetzt, die die Bausteine der Atomkerne sind. Zusammen mit den Elektronen bilden sie Atome, also die kleinsten Einheiten der normalen Materie, die sich mit den Mitteln der Chemie identifizieren lassen. Das leichteste Atom besteht aus 4 Elementarteilchen, das schwerste aus einigen hundert. Je nach Anzahl der Protonen gehört jedes Atom zu einem bestimmten chemischen Element. Moleküle sind wohlbestimmte Kombinationen von Atomen. Alle chemisch reinen Stoffe sind entweder reine Elemente oder bestehen aus einheitlich aufgebauten Molekülen. Schon ein für Alltagsbegriffe kleines Stück Materie, etwa ein Stecknadelkopf, enthält größenordnungsmäßig 1023 Atome. Materie im Plasmazustand besteht überwiegend aus ionisierten Atomen und freien Elektronen.

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Anregungen von Kein Einstein

In den Naturwissenschaften ist Materie (von lateinisch materia,Stoff) eine Sammelbezeichnung für alle beobachtbaren Gegenstände, die Masse besitzen. Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet.

Die kleinsten Teilchen der Materie sind die massebehafteten Elementarteilchen, wie sie durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben werden. Die normale im Alltag erfahrbare Materie besteht fast ausschließlich aus Elektronen, up-Quarks und down-Quarks. Je drei Quarks haben sich zu Protonen und Neutronen zusammengesetzt, die die Bausteine der Atomkerne sind. Zusammen mit den Elektronen bilden sie Atome, also die kleinsten Einheiten der normalen Materie, die sich mit den Mitteln der Chemie identifizieren lassen. Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen.

Materie wird durch die Größen Masse und Stoffmenge quantifiziert. Die weiteren Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Alle bekannte Materie ist aus Teilchen aufgebaut. Je nach Zusammensetzung und Erscheinungsform haben die Stoffe unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften, die sich durch den Aufbau aus Teilchen und deren Eigenschaften weitgehend erklären lassen. Für eine direkte Wahrnehmung mit unseren Sinnen sind die Teilchen um vieles zu klein. Schon ein für Alltagsbegriffe kleines Stück Materie, etwa ein Stecknadelkopf, enthält größenordnungsmäßig 1023 Atome. Daher erscheint homogene Materie als ein Kontinuum, unabhängig davon, in welchem Aggregatzustand – fest, flüssig oder gasförmig – sie vorliegt. Bei den homogenen Formen unterscheidet man Feste Materie, Flüssigkeiten, zusammen auch als Kondensierte Materie bezeichnet, und Gase. Zu den gemischten Stoffen gehören z. B. granulare Materie, Suspension. Es gibt auch Zwischenformen wie die weiche Materie. Unter Bedingungen, die weit vom Alltäglichen entfernt sind, kann Materie in weiteren Zuständen auftreten, z. B. bei sehr hoher Temperatur als Plasma, bei sehr tiefer Temperatur als Bose-Einstein-Kondensat oder suprafluide Flüssigkeit.

Weitere Materiearten

In der Kernphysik und der Elementarteilchenphysik unterscheidet man weitere Formen der Materie anhand der vorkommenden Teilchenarten, z. B. Kernmaterie, Seltsame Materie, Quarkmaterie, Antimaterie. Antimaterie ist eine Form der Materie, die aus den Antiteilchen derjenigen Elementarteilchen aufgebaut ist, die die „normale“ Materie bilden. Nach den Gesetzen der Elementarteilchenphysik zeigen Antimaterie und normale Materie jeweils exakt das gleiche Verhalten. Allerdings vernichten sie sich gegenseitig, sobald sie zusammentreffen, wobei Vernichtungsstrahlung entsteht.

In der Astronomie und Kosmologie ist die Dunkle Materie eine weitere Form der Materie. Die dunkle Materie ist durch ihre Gravitationswirkung belegt, bisher aber bei allen anderen Möglichkeiten der Beobachtung unsichtbar geblieben. Über ihre Natur ist nichts näheres bekannt. In diesem Artikel wird sie nicht weiter behandelt. Zur Unterscheidung von der dunklen Materie wird die „normale“ Materie zusammenfassend als baryonische Materie bezeichnet.

Definitions-Problematik

Eine abschließende Definition von Materie als „Inbegriff von allem Stofflichen“ kann nicht in einfacher Weise gegeben werden. „Materie“ gehört auch nicht zu den einheitlich festgelegten Begriffen der Physik. Allerdings ist „Materie“ Bestandteil vieler zusammengesetzter naturwissenschaftlicher Begriffe, die verschiedene Formen der Materie benennen und jeweils eine genaue Bedeutung haben.

Die in der Einleitung gegebene Definition der Materie anhand der Masse stößt mit der „zweiten Quantisierung“ an ihre Grenzen, wie sich exemplarisch im Fall von Kraftfeldern und elektromagnetischen Strahlungsfeldern zeigt. Diese Felder sind in der klassischen Physik masselos und können auch im absoluten Vakuum, also fern von jeder Materie, existieren. Sie bilden damit geradezu das Gegenstück zu Materie und sind klar von ihr zu unterscheiden. Jedoch hat sich in der modernen Physik der Gegensatz zwischen Materie und Feldern von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen Strahlungs- und Kraftfelder, obwohl sie selber nicht zur Materie zählen, dennoch die Masse eines Objekts - also seine Menge an Materie - , wenn sie im Objekt eingeschlossen sind (siehe Äquivalenz von Masse und Energie). Dies gilt auch für die Felder, die nach der Quantenfeldtheorie durch masselose Teilchen erzeugt werden, wie z. B. das elektromagnetische Feld durch Photonen. Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen, auch wenn es Masse hat, eine diskrete Anregung eines entsprechenden Feldes.

Die im Alltagsleben mit der Materie verbundenen kennzeichnenden Eigenschaftenen „Dauerhaftigkeit“ und „Raumerfüllung“ sind noch weniger zur Definition geeignet. „Dauerhaftigkeit“ bedeutet, dass Materie weder erschaffen noch zerstört, sondern nur verformt und umgewandelt werden kann. „Raumerfüllung“, vor allem bei fester Materie, bedeutet, dass eine bestimmte Materiemenge ein bestimmtes Volumen des Raums erfüllt, sodass keine andere feste Materie darin noch Platz findet. Beides hat sich im letzten Jahrhundert in der Modernen Physik als nicht allgemeingültig herausgestellt: Erstens ist Materie nicht dauerhaft, denn die Teilchen, aus denen sie aufgebaut ist, können erzeugt und vernichtet werden. Zweitens zeigen die Elementarteilchen selber keine Raumerfüllung, sondern müssen als punktförmig angenommen werden. Dauerhaftigkeit und Raumerfüllung können daher nicht mehr, wie früher vielfach üblich, zur Definition von Materie dienen.

Anregungen von Meyer

Nicht weil mir der "Inbegriff" so gut gefällt, sondern weil hier einige Punkte (Massenerhaltung und ihre Grenzen, Materie als Erscheinungsform der Energie u.a.) mMn ganz gut dargestellt sind, habe ich mal den kompletten Meyer-Artikel (nur als ergänzende Anregung gedacht!) eingescannt:

"Materie [Iat.], Inbegriff des Stofflichen (ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes), im Ggs. zur Energie und zum Vakuum; die Gesamtheit der in einem Raum bereich enthaltenen physikal, Objekte, die eine Ruhemasse besitzen (insbes, die atomaren Bau steine eines makroskop. Körpers), im Ggs. zu denen ohne Ruhemasse (z. B. die [Photonen der] elektromagnet. Strahlung). Die M. im festen oder flüssigen Aggregatzustand wird auch als zusam menhängende M. oder Kondensat bezeichnet. - Materielle Objekte (Körper oder Teilchen) sind dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Bewegungen ihre physikal. [und chem.] Eigenschaften mit sich transportieren. Bei [makrolphysikal. und chem. Reaktionen bleibt die wägbare Gesamtmasse der beteiligten M. erhalten. Dieser Satz von der Erhaltung der Masse gilt aber nur, solange die Massenäquivalente der dabei auftretenden Energietönungen sehr klein gegen die Gesamtmasse sind. Die in Einklang mit der Einsteinsehen Masse- Energie-Äquivalenz insbes. bei hochenerget. Kern- und Elementarteilchenprozessen ablaufenden Energie-Masse-Umsetzungen ( Materialisation von Energie, Zerstrahlung von M.) zeigen, daß M. als eine Erscheinungsform der Energie aufgefaßt werden kann. - Die beim Durchgang von Teilchenstrahlen (v. a. Elektronen- und Neu tronenstrahlen) durch Kristallgitter beobachteten Interferenz- und Beugungserscheinungen machten deutlich, daß die elementaren Bausteine der M. nicht nur rein korpuskularer Natur sind, sondern auch einen Wellenaspekt zeigen (Materiewellen), wobei dieser Welle-Teilchen-Dualismus in der Quantentheorie seine adäquate Beschreibungs form besitzt." Zitat Ende.--Balliballi (Diskussion) 12:27, 3. Nov. 2014 (CET)

PS: Eine an die Meyersche Formulierung angelehnte Aussage zur Massenerhaltung könnte an die Stelle der "Dauerhaftigkeit" treten, die übrigens alles andere als eine "Alltagserfahrung" ist. Alltagserfahrung ist eher die "Vergänglichkeit" von Materie, etwa bei Verbrennungs- oder Verwesungsvorgängen. Die Geschichte mit der Raumerfüllung sollte ganz wegbleiben, weil eine Aussage wie "...dass eine bestimmte Materiemenge ein bestimmtes Volumen des Raums erfüllt, sodass keine andere feste Materie darin noch Platz findet" nicht erst in der Modernen Physik widerlegt wurde. Bei Gasen hat die Aussage ohnehin nie gegolten, außer vielleicht zu der Zeit, als noch der "horror vacui" grassierte. --Balliballi (Diskussion) 13:01, 3. Nov. 2014 (CET)

Danke für die Quelle. Außer dem "Inbegriff" lockt sie mich aber nicht an. Die Massen-Erhaltung ist für den Materie-Artikel nicht der richtige Ort, weil gar nicht so kurz darzustellen, und die Meyer-Formulierung gefällt mir nicht: "Bei [makrolphysikal. und chem. Reaktionen bleibt die wägbare Gesamtmasse der beteiligten M. erhalten." ist nämlich immer falsch, wenn man nicht fortfährt "sofern man nicht genauer als 10^-9 misst". Auch mit der "Erscheinungsform der Energie" tue ich mich schwer. Ist etwa - genau genommen - Eis eine Erscheinungsform des Wassers? Welle-Teilchen-Dualismus noch zu erwähnen/verlinken - das hatte ich auch schon mal angedacht, kann ja nachgetragen werden.--jbn (Diskussion) 16:11, 3. Nov. 2014 (CET)
Nein, nach näherem Nachdenken: Welle-Teilchen-Dualismus gehört nicht hierher, denn er berührt genau genommen nicht die Frage der Abgrenzbarkeit der Materie von Nicht-Materie (er gilt zB auch für Photonen).--jbn (Diskussion) 21:51, 3. Nov. 2014 (CET)

Anregungen von Kein Einstein mit Bearbeitung und Anm. von jbn

In den Naturwissenschaften ist Materie (von lateinisch materia,Stoff) eine Sammelbezeichnung für alle Gegenstände der Beobachtung, die Masse besitzen. Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet.

Alle bekannte Materie ist aus Teilchen aufgebaut. Die kleinsten Materieteilchen sind die massebehafteten Elementarteilchen, wie sie durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben werden. Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen. Die normale im Alltag erfahrbare Materie besteht fast ausschließlich aus drei Arten Elementarteilchen: Elektronen, up-Quarks, down-Quarks. Je drei Quarks haben sich zu Protonen und Neutronen zusammengesetzt, die die Bausteine der Atomkerne sind. Diese bilden zusammen mit den Elektronen die Atome. Atome sind die kleinsten Einheiten, die sich mit den Mitteln der Chemie in der normalen Materie identifizieren lassen. Für eine direkte Wahrnehmung mit unseren Sinnen sind diese Teilchen um vieles zu klein. Schon ein für Alltagsbegriffe kleines Stück Materie, etwa ein Stecknadelkopf, enthält größenordnungsmäßig 1023 Atome.

Der Begriff Materie selbst gehört nicht zu den fest definierten physikalischen Größen. Als quantitatives Maß für die Menge dienen bei einem gegebenen Stück Materie die physikalischen Größen Masse und Stoffmenge. Die weiteren, höchst unterschiedlichen Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche physikalische und chemische Eigenschaften und spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Wegen der Kleinheit der Atome erscheint homogene makroskopische Materie als ein Kontinuum. Seine Eigenschaften lassen sich durch den Aufbau aus Atomen bzw. aus wohldefinierten Kombinationen von Atomen, den Molekülen, weitgehend erklären.

Materiearten

Bei makroskopischer Materiemenge unterscheidet man je nach dem Aggregatzustand die Feste Materie, die Flüssigkeiten, zusammen auch als Kondensierte Materie bezeichnet, und die Gase. Stoffgemische aus mehreren Aggregatzuständen sind z. B. granulare Materie, Suspension. Es gibt auch Zwischenformen wie die weiche Materie. Unter Bedingungen, die weit vom Alltäglichen entfernt sind, kann Materie in weiteren Zuständen auftreten, z. B. bei sehr hoher Temperatur als Plasma, bei sehr tiefer Temperatur als Bose-Einstein-Kondensat oder suprafluide Flüssigkeit. Materie, deren Eigenschaften aufgrund spezieller quantenmechanischer Effekte stark vom „normalen“ Verhalten gemäß der klassischen Physik abweichen, wird als entartete Materie bezeichnet.

In der Kernphysik und der Elementarteilchenphysik unterscheidet man weitere Formen der Materie anhand der vorkommenden Teilchenarten, z. B. Kernmaterie, Seltsame Materie, Quarkmaterie, Antimaterie. Antimaterie ist eine Form der Materie, die aus den Antiteilchen derjenigen Elementarteilchen aufgebaut ist, die die „normale“ Materie bilden. Nach den Gesetzen der Elementarteilchenphysik zeigen Antimaterie und normale Materie jeweils exakt das gleiche Verhalten. Allerdings vernichten sie sich gegenseitig, sobald sie zusammentreffen, wobei Vernichtungsstrahlung entsteht.

In der Astronomie und Kosmologie ist die Dunkle Materie eine weitere Form der Materie. Die dunkle Materie ist durch ihre Gravitationswirkung belegt, bisher aber bei allen anderen Möglichkeiten der Beobachtung unsichtbar geblieben. Über ihre Natur ist nichts näheres bekannt. Falls sie aus Teilchen besteht, kann es sich nicht um Teilchen des Standardmodells handeln. In diesem Artikel wird sie nicht weiter behandelt. Zur Unterscheidung von der dunklen Materie wird die „normale“ Materie zusammenfassend als baryonische Materie bezeichnet. Auch ein Schwarzes Loch ist nach der eingangs gegeben Definition eine Form der Materie, wird aber nur gelegentlich (Belege? Ich hab das eben nur mal so geraten) so bezeichnet.

Definitions-Problematik

Die in der Einleitung gegebene Definition der Materie anhand der Eigenschaft „Masse“ stößt in der modernen Physik, insbesondere mit der zweiten Quantisierung an ihre Grenzen, wie sich exemplarisch im Fall von Kraftfeldern und elektromagnetischen Strahlungsfeldern zeigt. Diese Felder sind in der klassischen Physik masselos und können auch im absoluten Vakuum, also fern von jeder Materie, existieren. Sie bilden damit geradezu das Gegenstück zu Materie und sind klar von ihr zu unterscheiden. Jedoch hat sich in der modernen Physik der Gegensatz zwischen Materie und Feldern von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen Strahlungs- und Kraftfelder, obwohl sie selber nicht zur Materie zählen, dennoch die Masse eines Objekts - also seine Menge an Materie - , wenn sie im Objekt eingeschlossen sind (siehe Äquivalenz von Masse und Energie). Dies gilt auch für die Felder, die nach der Quantenfeldtheorie durch masselose Teilchen erzeugt werden, wie z. B. das elektromagnetische Feld durch Photonen. Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen, auch wenn es Masse hat, eine diskrete Anregung eines entsprechenden Feldes.

Im Alltagsleben hat Materie außer Masse auch die kennzeichnenden Eigenschaften „Dauerhaftigkeit“ und „Raumerfüllung“. „Dauerhaftigkeit“ bedeutet, dass Materie weder erschaffen noch zerstört, sondern nur verformt und umgewandelt werden kann. „Raumerfüllung“, vor allem bei fester Materie, bedeutet, dass eine bestimmte Materiemenge ein bestimmtes Volumen des Raums erfüllt, sodass keine andere feste Materie darin noch Platz findet. Diese Charakteristika dienten früher vielfach zur Definition von Materie, sind bei genauer Betrachtung dazu aber ungeeignet, denn auch sie haben sich im letzten Jahrhundert in der Modernen Physik als nicht allgemeingültig herausgestellt: Erstens ist Materie nicht dauerhaft, denn die Teilchen, aus denen sie aufgebaut ist, können (jeweils zusammen mit ihren Antiteilchen) erzeugt und vernichtet werden. Zweitens zeigen die Elementarteilchen selber keine bestimmte Raumerfüllung und werden deshalb als punktförmig angenommen.

Eine abschließende Definition von Materie als „Inbegriff von allem Stofflichen“ kann nicht in einfacher Weise gegeben werden. „Materie“ gehört auch nicht zu den einheitlich festgelegten Begriffen der Physik. Allerdings tritt „Materie“ als Bestandteil vieler naturwissenschaftlicher Begriffe auf, die verschiedene Formen der Materie benennen und jeweils eine genaue Bedeutung haben.

Entwurf 4.11.14 /mit Anfang von Pyrrhocorax + Anm. KE

Materie (von lateinisch materia,Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Er umfasst alles Stoffliche und damit alles, was eine Masse besitzt. Im Gegensatz dazu werden masselose Objekte, wie z. B. das Licht, die Energie oder die Felder, nicht zur Materie gerechnet.

Alle bekannte Materie ist aus Teilchen aufgebaut. Die kleinsten Materieteilchen sind die massebehafteten Elementarteilchen, wie sie durch das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschrieben werden. Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen. Die normale im Alltag erfahrbare Materie besteht fast ausschließlich aus drei Arten Elementarteilchen: Elektronen, up-Quarks, down-Quarks. Je drei Quarks haben sich zu Protonen und Neutronen zusammengesetzt, die die Bausteine der Atomkerne sind. Diese bilden zusammen mit den Elektronen die Atome. Atome sind die kleinsten Einheiten, die sich mit den Mitteln der Chemie in der normalen Materie identifizieren lassen. Für eine direkte Wahrnehmung mit unseren Sinnen sind diese Teilchen um vieles zu klein. Schon ein für Alltagsbegriffe kleines Stück Materie, etwa ein Stecknadelkopf, enthält größenordnungsmäßig 1023 Atome.

Homogene Materie in makroskopischer Menge erscheint wegen der Kleinheit der Atome als ein Kontinuum und kann je nach Zusammensetzung und Umgebungsbedingungen höchst unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese werden durch zahlreiche physikalische und chemische Größen und spezielle Materialeigenschaften in zumeist quantitativer Weise beschrieben. Sie lassen sich durch den Aufbau aus Atomen bzw. aus wohldefinierten Kombinationen von Atomen, den Molekülen, weitgehend erklären.

Für die Angabe, wieviel Materie in einem gegebenen Objekt vorhanden ist, werden verschiedene physikalischen Größen wie etwa die Masse und die Stoffmenge genutzt.

Materiearten

Bei makroskopischer Materiemenge unterscheidet man je nach dem Aggregatzustand die Feste Materie, die Flüssigkeiten, zusammen auch als Kondensierte Materie bezeichnet, und die Gase. Stoffgemische aus mehreren Aggregatzuständen sind z. B. granulare Materie, Suspension. Es gibt auch Zwischenformen wie die weiche Materie. Unter Bedingungen, die weit vom Alltäglichen entfernt sind, kann Materie in weiteren Zuständen auftreten, z. B. bei sehr hoher Temperatur als Plasma, bei sehr tiefer Temperatur als Bose-Einstein-Kondensat oder suprafluide Flüssigkeit. Materie, deren Eigenschaften aufgrund spezieller quantenmechanischer Effekte stark vom „normalen“ Verhalten gemäß der klassischen Physik abweichen, wird als entartete Materie bezeichnet.

In der Kernphysik und der Elementarteilchenphysik unterscheidet man weitere Formen der Materie anhand der vorkommenden Teilchenarten, z. B. Kernmaterie, Seltsame Materie, Quarkmaterie, Antimaterie. Antimaterie ist eine Form der Materie, die aus den Antiteilchen derjenigen Elementarteilchen aufgebaut ist, die die „normale“ Materie bilden. Nach den Gesetzen der Elementarteilchenphysik zeigen Antimaterie und normale Materie jeweils exakt das gleiche Verhalten. Allerdings vernichten sie sich gegenseitig, sobald sie zusammentreffen, wobei Vernichtungsstrahlung entsteht.

In der Astronomie und Kosmologie ist die Dunkle Materie eine weitere Form der Materie. Die dunkle Materie ist durch ihre Gravitationswirkung belegt, bisher aber bei allen anderen Möglichkeiten der Beobachtung unsichtbar geblieben. Über ihre Natur ist nichts näheres bekannt. Falls sie aus Teilchen besteht, kann es sich nicht um Teilchen des Standardmodells handeln. In diesem Artikel wird sie nicht weiter behandelt. Zur Unterscheidung von der dunklen Materie wird die „normale“ Materie zusammenfassend als baryonische Materie bezeichnet. Auch ein Schwarzes Loch ist nach der eingangs gegeben Definition eine Form der Materie, wird aber nur gelegentlich (Belege? Ich hab das eben nur mal so geraten) so bezeichnet.

Definitions-Problematik

Die in der Einleitung gegebene Definition der Materie anhand der Eigenschaft „Masse“ stößt in der modernen Physik, insbesondere mit der zweiten Quantisierung an ihre Grenzen, wie sich exemplarisch im Fall von Kraftfeldern und elektromagnetischen Strahlungsfeldern zeigt. Diese Felder sind in der klassischen Physik masselos und können auch im absoluten Vakuum, also fern von jeder Materie, existieren. Sie bilden damit geradezu das Gegenstück zu Materie und sind klar von ihr zu unterscheiden. Jedoch hat sich in der modernen Physik der Gegensatz zwischen Materie und Feldern von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen Strahlungs- und Kraftfelder, obwohl sie selber nicht zur Materie zählen, dennoch die Masse eines Objekts - also seine Menge an Materie - , wenn sie im Objekt eingeschlossen sind (siehe Äquivalenz von Masse und Energie). Dies gilt auch für die Felder, die nach der Quantenfeldtheorie durch masselose Teilchen erzeugt werden, wie z. B. das elektromagnetische Feld durch Photonen. Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen, auch wenn es Masse hat, eine diskrete Anregung eines entsprechenden Feldes.

Im Alltagsleben hat Materie außer Masse auch die kennzeichnenden Eigenschaften „Dauerhaftigkeit“ und „Raumerfüllung“. „Dauerhaftigkeit“ bedeutet, dass Materie weder erschaffen noch zerstört, sondern nur verformt und umgewandelt werden kann. „Raumerfüllung“, vor allem bei fester Materie, bedeutet, dass eine bestimmte Materiemenge ein bestimmtes Volumen des Raums erfüllt, sodass keine andere feste Materie darin noch Platz findet. Diese Charakteristika dienten früher vielfach zur Definition von Materie, sind bei genauer Betrachtung dazu aber ungeeignet, denn auch sie haben sich im letzten Jahrhundert in der Modernen Physik als nicht allgemeingültig herausgestellt: Erstens ist Materie nicht dauerhaft, denn die Teilchen, aus denen sie aufgebaut ist, können (jeweils zusammen mit ihren Antiteilchen) erzeugt und vernichtet werden. Zweitens zeigen die Elementarteilchen selber keine bestimmte Raumerfüllung und werden deshalb als punktförmig angenommen.

Eine abschließende Definition von Materie als „Inbegriff von allem Stofflichen“ kann nicht in einfacher Weise gegeben werden. „Materie“ gehört auch nicht zu den einheitlich festgelegten Begriffen der Physik. Allerdings tritt „Materie“ als Bestandteil vieler naturwissenschaftlicher Begriffe auf, die jeweils eine genaue Bedeutung haben, wie z. B. in Materiewelle oder zur Benennung verschiedener Formen der Materie.

Einleitungsanfang, Entwurf: Pyrrhocorax (04.11.)

Materie (von lateinisch materia,Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Er umfasst alles Stoffliche und damit alles, was eine Masse besitzt. Im Gegensatz dazu werden masselose Objekte, wie z. B. das Licht, die Energie oder die Felder, nicht zur Materie gerechnet. Da "Materie" keine Größe ist, muss sie in der Einleitung auch nicht quantifiziert werden. Ich finde den Gegensatz zu den nicht-materiellen Begriffen wichtig, weil "alles was Masse hat" leicht die Frage heraufbeschwört: "Was hat denn keine Masse?" Den "Grundbegriff" habe ich wieder aufgenommen, weil es im Artikel Physik heißt: "In der Absicht, Eigenschaften und Verhalten [der Natur] anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit." Die Begriffe Materie, Energie, Wechselwirkung, Raum und Zeit dürfen mit Fug und Recht "Grundbegriffe" genannt werden und sollen es meiner Meinung nach auch. --Pyrrhocorax (Diskussion) 15:55, 4. Nov. 2014 (CET)

Gefällt mir, übernehm ich. Die folgenden Sätze können dann von mir aus sogar unter den Tisch fallen:
  • "Praktisch gleichbedeutend sind die Begriffe Stoff und Material, vor allem für Materie in einer makroskopisch wahrnehmbaren Menge.
  • "Der Begriff Materie gehört nicht zu den fest definierten physikalischen Größen.
Diese beiden Sätze schienen mir mal nötig, weil später auch von "Menge" die Rede ist, und weil der Massebegriff ursprünglich als quantitas materiae entwickelt wurde.
Diesen Satz hätte ich aber gerne doch irgendwo:
  • "Für die Angabe, wieviel Materie in einem gegebenen Objekt vorhanden ist, werden die physikalischen Größen Masse und Stoffmenge genutzt."
--jbn (Diskussion) 12:04, 5. Nov. 2014 (CET)
Ich würde eher die Ansicht von Pyrrhocorax teilen, man sollte auf eine Quantifizierung der "Materiemenge" ganz verzichten, da diesbezügliches Schweigen unnötige Probleme vermeidet. Wann sind zwei "Materiemengen" gleich: wenn sie gleiche Massen oder wenn sie gleiche Stoffmengen haben? Warum nicht, wenn sie das gleiche Volumen haben? Die Materiemenge von Bier oder Milch wird meist nicht in Kilogramm oder Mol, sondern in Liter angegeben.--Balliballi (Diskussion) 21:07, 5. Nov. 2014 (CET)
Ich sehe durchaus die Argumente dagegen, ich fühle aber auch (wie jbn), dass eine ersatzlose Streichung ein Verlust wäre. Vorschlag:
"Für die Angabe, wieviel Materie in einem gegebenen Objekt vorhanden ist, werden verschiedene physikalischen Größen wie etwa die Masse und die Stoffmenge genutzt."
Das erweckt nicht den Eindruck, eine erschöpfende Auflistung aller Möglichkeiten zu sein, nennt dennoch die wichtigsten Maße und hat daneben noch den Vorteil klarzustellen, dass die Materie selbst keine physikalische Größe ist... Kein Einstein (Diskussion) 21:33, 5. Nov. 2014 (CET)
So find ich es gut.--jbn (Diskussion) 22:17, 5. Nov. 2014 (CET)
Ich finde nicht, dass in Bezug auf Bier Mol ein wichtigeres Maß ist als Liter. Ich bin in diesem Falle für schlichtes Schweigen! Die Quantifizierung eines Begriffs, der keine physikalische Größe darstellt, ist schlicht überflüssig. Ersatzlose Streichung ist kein Verlust sondern ein Gewinn, weil mögliche Verständnisprobleme gar nicht erst angeleiert werden. Quantitative Angaben über die "Menge an Materie" kann man sich in vielfältiger Form ausdenken, aber da es hierfür kein allgemein verbindliches Maß gibt, sollte man auch nicht den Anschein erwecken, als wäre es so. Materie ist keine Messgröße! Punktum! In diesem Artikel geht es überhaupt nicht darum, wie man Materie misst, sondern darum, was sie ist!!!--Balliballi (Diskussion) 00:56, 6. Nov. 2014 (CET)
Ich stimme Balliballi zu. Vielleicht wird es klarer, wenn man es auf andere physikalische Begriffe überträgt, die auch keine physikalischen Größen sind: Wie würdet Ihr die "Menge" von Licht oder Magnetfeld messen? Vermutlich würdet Ihr mit einer Gegenfrage antworten: Was meinst Du mit "Menge"? So ist es auch bei der Materie. Wahrscheinlich kann so gut wie jede extensive physikalische Größe verwendet werden, um ein Mengenmaß für Materie zu definieren. (Bisweilen wird die Menge von Erdgas in Kilowattstunden angegeben!)--Pyrrhocorax (Diskussion) 06:48, 6. Nov. 2014 (CET)
Ich könnte mich dem anschließen. Aber es gab einen Grund, den Punkt anzusprechen: die Schwammigkeit des Materiebegriffs. Für mich, muss ich gestehen, war der englische WP-Artikel nötig, mir darüber ein Licht aufgehen zu lassen. Vielleicht ist es zuviel POV, aber eine Warnung, "Materie" nicht zu den üblicherweise wohldefinierten Begriffen zu rechnen, hielt ich für angebracht. Aber, wie gesagt, weiter muss ich nicht dafür kämpfen. - Übrigens hoffe ich, dass auch andere unsere Arbeit hier verfolgen (u.a. wäre ich gespannt auf eine Kritik von -<)kmk(>- :-). Gruß!--jbn (Diskussion) 10:43, 6. Nov. 2014 (CET)
Ich glaube, jetzt hast Du mich missverstanden. Dass im Artikel erwähnt wird, dass es keine einheitliche allgemeingültige Definition des Begriffes "Materie" gibt, halte ich auch für richtig. Ich wollte nur sagen, dass man in der Einleitung nicht ansprechen sollte, durch welche Größe man die "Menge" (was auch immer das sein soll) der Materie bemisst. Nun wird es philosophisch: Mir war es wichtig zu erwähnen, dass Materie ein "Grundbegriff" ist. Also ein Begriff, den man nicht weiter hinterfragen oder erklären kann. Materie hat für die Physik quasi axiomatischen Charakter. So würde ich das im Artikel nicht ausdrücken, denn es ist pure TF. Aber wenn Du sagst, dass es keine Definition für diesen Begriff gibt, dann liegen wir überhaupt nicht weit auseinander. Von "kämpfen" kann also keine Rede sein. --Pyrrhocorax (Diskussion) 11:55, 6. Nov. 2014 (CET) - war ja auch gar nicht so gemeint, und ich hab Dich auch nicht missverstanden. Die Warnung steht ja deutlich drin. Der Hinweis auf echte physikalische Größen sollte in etwas verdeckter Weise zusätzlich unterstreichen, dass Materie keine solche ist. Übrigens: unter "axiomatisch" stelle ich mir doch etwas wesentlich schärfer Abgegrenztes vor. jbn (Diskussion) 12:30, 6. Nov. 2014 (CET)
Zitat jbn: "...Warnung, "Materie" nicht zu den üblicherweise wohldefinierten Begriffen zu rechnen." Wenn Materie nicht nur keine Größe, sondern noch nicht mal ein klar definierter "Begriff"(!) ist, dann dürfte man eigentlich an den Anfang des Artikel auch keine so klare (klarer geht's nicht!) Definition setzen wie sinngemäß: "Materie ist alles was Masse hat". Man müsste zumindest diese Definition als früher üblich, aber heute nicht mehr haltbar oder umstritten darstellen, was ja auch im weiteren Verlauf des Artikels geschieht. Aber das sollte mMn gleich am Beginn passieren, damit auch derjenige, der nur die ersten paar Sätze liest, nicht den falschen Eindruck gewinnt, es wäre alles sonnenklar. --Balliballi (Diskussion) 13:21, 6. Nov. 2014 (CET)
Das hat mich auch schon länger gestört. Ich weiß nur keine Abhilfe. Denn es scheint einerseits ja sonnenklar, was wir eigentlich meinen, nur sind ein paar Randerscheinungen nicht einheitlich oder einfach zu erschlagen, weshalb sich die scharfe Bedeutung des Begriffs am Rande ein bisschen zerfleddert. --jbn (Diskussion) 15:17, 6. Nov. 2014 (CET)
Gegen Ende des Abschnitts "Definitions-Problematik" heißt es: "Eine abschließende Definition von Materie als „Inbegriff von allem Stofflichen“ kann nicht in einfacher Weise gegeben werden." Ich finde die Definition als „Inbegriff von allem Stofflichen“ eigentlich unproblematisch, auch wenn sie sich in der Nähe einer Tautologie bewegt. Problematisch erscheint mir auch nicht die Definition über die Masse, sondern die Bildung des Gegensatzpaares Materie - Feld. Bei einem Atom ist meines Wissens fast die gesamte Masse im Kern konzentriert, die Ausdehnung des ganzen Atoms übertrifft jedoch (wenn ich mich nicht irre) die des Kerns größenordnungsmäßig um einen Faktor 100.000. Wenn man jetzt nicht nur den Kern und die Elektronen, sondern das gesamte Atom als Materie bezeichnen will, so muss man zugeben, dass nur ein winziger Bruchteil dieser "Materie" aus massebehafteten Teilchen besteht, während der räumliche Hauptanteil masselose Entitäten sind, die man wohl als Felder bezeichnen kann. Sollte das Quatsch sein, bitte ich das meiner physikalischen Halbbildung zugute zu halten. Letzere reicht nicht aus, um die Moderne Physik voll zu durchschauen, deshalb mag auch der folgende Gedanke Unfug sein: Wie wäre es, wenn man sich - nach dem Vorbild älterer Versionen des Artikels - darauf beschränkt, Materie von elektromagnetischer Strahlung abzugrenzen?! Damit hätten wir ein griffiges Gegensatzpaar "Materie-Strahlung(senergie)", wobei Felder sowohl "Bestandteile" von Materie wie auch von Strahlung sein können.--Balliballi (Diskussion) 17:39, 6. Nov. 2014 (CET)
Mehrere Gedanken: 1) "axiomatisch": Ein Axiom ist eine willkürliche Festlegung, die sich nicht begründen lässt. Wenn ich sage, dass Materie einen axiomatischen Charakter hat, meine ich damit, dass wir behaupten, dass es einen "Stoff" gibt, aus dem die Welt aufgebaut ist, den wir Materie nennen, ohne sagen zu können, was das eigentlich ist. 2) "alles was Masse hat" ist zwar eindeutig, aber ist es wirklich eine Definition? Es ist nur eine Bedingung (die Frage bleibt, ob die Bedingung notwendig oder hinreichend ist). Aus der Biologie: Aufrecht gehender Affe ist zwar ein eindeutiges Kriterium für die Gattung Mensch. Sie erklärt aber kaum, was den Menschen zum Menschen macht. 3) Gegensatz Materie - Feld: Man sollte sich hüten, solche Gegensatzpaare aufzustellen, weil sie implizieren, dass alles, was keine Materie ist, automatisch ein Feld ist. Meine Formulierung sagt lediglich, dass bestimmte Objekte nicht zum Materiebegriff zählen und zieht einen Grenzstrich zwischen Materie und Nicht-Materie.
Vor allem aus dem zweiten Punkt herausdestilliert, wie wäre es mit einer Formulierung in der Art:
Der Begriff Materie umfasst alles Stoffliche, also alles was eine Masse besitzt. Es gibt jedoch keine tiefer gehende Definition des Begriffes, die zugleich allgemein gültig ist und die Natur der Materie erklären kann. (Ganz ins Grobe formuliert) --Pyrrhocorax (Diskussion) 19:47, 6. Nov. 2014 (CET)
Und dann noch irgendwie die Kurve nehmen, dass die massenlosen Objekte wie elektromagnetische Strahlung etc. konsensual nicht zur Materie zählen, dann kann das gut werden. Wobei: Den zweiten Satz von Pyrrhocorax müssen wir schon deutlich umformulieren, denn "die Natur der Materie erklären" ist ein viel zu hoher Anspruch. Lieber etwas mehr darauf abzielen, dass eine allgemeine Definition immer Probleme mit Grenzfällen / der Abgrenzung hat. Aber von der Stoßrichtung her "+1". Kein Einstein (Diskussion) 20:55, 6. Nov. 2014 (CET)
Ich rücke unorthodox mal nach links, weil wir sonst in Bälde hinter dem rechten Bildschirmrand verschwinden. Ich fühle mich nicht ganz verstanden. Was ich eigentlich sagen wollte, ist, dass Felder keinen Gegensatz zur Materie darstellen (wie es in einem von Pyrrhocoraxens obigen Formulierungsvorschägen anklang), sondern dass sie neben den Masseteilchen ein konstituierender Bestandteil der Materie sind. Wir sollten also darauf verzichten, Felder als Beispiel dafür anzuführen, was Materie nicht ist. Was Materie nicht ist, lässt sich nach meinem laienhaften Verständnis unter der Bezeichnung "elektromagnetische Strahlung" subsumieren.--Balliballi (Diskussion) 00:57, 7. Nov. 2014 (CET)
Du verwendest das Wort Feld für den Bereich, in dem sich die Elektronen aufhalten. Diese Bedeutung wird besser durch das Wort Orbital ausgedrückt. Das elektrostatische Feld, das vom Atomkern ausgeht, reicht bis ins Unendliche. Mit "Feld" ist in der Physik kein abgegrenzter Raumbereich gemeint, sondern eine Eigenschaft des Raumes, die Kräfte wirken lässt.--Pyrrhocorax (Diskussion) 13:44, 7. Nov. 2014 (CET)
Zu KE's Einwand, "Natur der Materie erklären" sei ein zu hoher Anspruch: Meiner Meinung nach scheitert der Versuch einer Definition an mehreren Stellen: Es gibt den angesprochenen Randbereich, wo es schwierig ist eine klare Grenze zu ziehen. Aber die Physik hat auch Schwierigkeiten zu erklären, was Materie ist. (Ähnliche Schwierigkeiten hat sie mit dem Raum oder der Zeit). Das ist auch nicht verwunderlich, denn auch die menschliche Sprache hat einen "atomistischen" Charakter: In dem Versuch, jeden Begriff grundlegend zu definieren, stößt man irgendwann an die Grenze, wo noch elementarere Worte fehlen, die das zu Definierende noch fundamentaler erklären könnten. Ich glaube, dass bei dem Wort "Materie" diese Grenze erreicht ist. --Pyrrhocorax (Diskussion) 13:52, 7. Nov. 2014 (CET)
+1. Kein Einstein (Diskussion) 22:27, 7. Nov. 2014 (CET)
Bei der Unterscheidung zwischen Materie einerseits und Energie und Feldern andererseits handelt es sich IMHO um Kategorienfehler, da bin ich ganz bei Balliballi: Energie existiert nicht unabhängig von Materie oder Strahlung, sondern sie ist wie Impuls, Masse, Drehimpuls, usw. eine Eigenschaft von Materie oder elektromagnetischen Feldern.
Weiterhin ist das Standardmodell eine Quantenfeldtheorie. Das fundamentale Objekt dieser Theorie ist ein Feld, die "Teilchen" sind nur dessen quantisierte Anregungen, und die Energie ist eine Eigenschaft des Feldes. Insofern finde ich die Unterscheidung zwischen Materie und Feldern sehr problematisch.--Belsazar (Diskussion) 12:42, 8. Nov. 2014 (CET)
So sehe ich das auch. Heute ist das Feld das primär gegebene.--jbn (Diskussion) 20:28, 8. Nov. 2014 (CET)

Anmerkungen I

Hallo, bin durch Kein Einsteins ping auf die Diskussion aufmerksam geworden. Ein paar Anmerkungen:

Zum Lemma allgemein:

Generell ist das Thema aufgrund der Tatsache, dass der Begriff Materie in kaum einem modernen Physikbuch expressis verbis definiert wird, ein Schwieriges. Bunge ordnet das Thema daher dem Grenzgebiet zwischen Philosophie und Physik zu, mit gegenseitigen Beeinflussungen: Einerseits kann der Begriffsumfang nicht vollumfänglich durch die Physik erfasst werden, insofern handelt es sich beim Begriff "Materie" also zunächst mal um einen metaphysischen Begriff, der der Physik vorgelagert ist. Das ist laut Bunge Hauptursache dafür, dass man in Physikbüchern fast nie Aussagen über "Materie" findet, sondern praktisch immer nur über konkrete physikalische Systeme und im Rahmen bestimmter Theorien (z.B. der klassischen Mechanik, oder der Thermodynamik, oder der Relativitätstheorie, usw). Andererseits ist die Physik die Einzelwissenschaft, die die fundamentalen Konzepte materieller physikalischer Systeme entwickelt hat, da kann wiederum die Philosophie nichts wesentliches beitragen.

Eine weitere Grenze, an die die Physik stößt, sind die chemischen oder biologischen Systeme. Dort gibt es Gesetzmäßigkeiten, die durch die Physik nicht abgebildet werden. Das sollte für den Artikel prinzipiell kein Problem sein, da chemische oder biologische Systeme immer auch physikalische Systeme sind. Sollte man aber irgendwo im Artikel erwähnen.

Mein Vorschlag ist jedenfalls, hier den Stier bei den Hörnern zu greifen und möglichst früh die genannten Schwierigkeiten zu thematisieren. Eine Möglichkeit, um dies zu tun, wäre eine Umbenennung des Lemmas z.B. in "Materiekonzepte in der Physik". Damit würden wir direkt durch das Lemma sagen, dass es mehrere Konzepte gibt, und könnten damit die Definitionsproblematik lösen.

Definition Wilczek: "Materie = alles was Energie hat"

Die Definition "Materie = alles was Masse hat" ist unter Physikern nicht unumstritten. Autoren wie z.B. Frank Wilczek oder Mario Bunge halten diese Definition, die wohl auf Newton zurückgeht, angesichts der Erkenntnisse der modernen Physik für überholt und propagieren die alternative Definition "Materie = alles was Energie hat". Photonen, Gluonen und elektromagnetische Felder zählen bei diesen Autoren also auch zur Materie. Damit lösen praktisch alle der mit der Definition über die Masse verbundenen Inkonsistenzen in Luft auf. Lesenswert: Wilczeks Buch „Lightness of Matter“, speziell die ersten Kapitel ab the Centrality of Mass und der "Appendix A: Particles Have Mass, the World Has Energy" (leider nicht per google books einsehbar). Allerdings denke ich, dass die tradtionelle Unterscheidung zwischen Materie und Strahlung auch heute noch dominiert. Wie oben erwähnt, könnten wir IMHO diese Problematik durch Umbenennenung des Lemmas entschärfen.--Belsazar (Diskussion) 12:42, 8. Nov. 2014 (CET)

Tausend Dank an Belsazar für die Quelle Wilczek. Ein paar Seiten immerhin hat mir gglbooks beschert. Auch der Vorschlag, wie der Stier bei den Hörnern zu packen sein könnte, leuchtet mir sehr ein, mit denkbarer Austrahlung auch auf Masse (Physik).--jbn (Diskussion) 20:58, 8. Nov. 2014 (CET)

Die aktuelle Entwicklung der Diskussion kann ich nur begrüßen, würde jedoch eine Lemmaverschiebung nicht unbedingt befürworten. Ich finde man kann auch unter dem gegenwärtigen Lemma die unterschiedlichen Erklärungs-Konzepte ohne Probleme darstellen.--Balliballi (Diskussion) 23:07, 8. Nov. 2014 (CET)

PS: "Materiekonzepte in der Physik" ist ein Lemma, das in Richtung einer BKS geht: "Materiekonzepte in der Physik sind:" Aufzählung mit Links auf Spezialartikel folgt. Muss aber nicht sein. Meiner Meinung nach genügt es, unter dem aktuellen Lemma darzulegen, dass der Mareriebegriff in der Wissenschaft (kontrovers?) diskutiert wird, um dann in Unterabschnitten spezielle Theorien darzustellen.--Balliballi (Diskussion) 23:34, 8. Nov. 2014 (CET)

Ich wäre auch gegen eine Lemma-Umbenennung. Wikipedia soll Begriffe erklären. "Materiekonzepte" ist aber kein Begriff. Außerdem halte ich die Definition: "Alles was Energie hat" für alles andere als etabliert. Es mag sein, dass eine Definition der Materie außerhalb der klassischen Physik schwierig ist, aber es ist beileibe nicht der einzige Begriff der klassischen Physik, der in der modernen Physik Probleme macht. Letztlich haben alle Begriffe in der Physik Modell-Charakter und jedes Modell – so habe ich es zumindest gelernt – hat seine Grenzen. Dass der Begriff Materie in der einschlägigen Literatur fast nie definiert wird, liegt eben daran (wie ich weiter oben schrieb), dass die Materie ein elementarer Begriff ist (wie Raum und Zeit - Ich kenne auch keine Literaturstelle, die für diese Begriffe wirkliche eine Definition angeben kann). --Pyrrhocorax (Diskussion) 11:16, 9. Nov. 2014 (CET)

Ok. Mir geht es in erster Linie darum, wie man den Bogen zu den verschiedenen Konzepten hinbekommt, habe unten mal einen Vorschlag auf Basis des Lemmas "Materie (Physik)" gemacht.--Belsazar (Diskussion) 16:13, 9. Nov. 2014 (CET) P.S.: Wäre die Diskussion nicht besser beim Artikel Materie (Physik) aufgehoben?--Belsazar (Diskussion) 16:13, 9. Nov. 2014 (CET)

Einleitungsanfang, Entwurf: Belsazar (09.11.)

Materie (von lateinisch materia,Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Die Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und Dynamik von Materie ist eine zentrale Zielsetzung der Physik. Die physikalischen Konzepte von Materie können grob in zwei Klassen unterschieden werden, zum Einen die Materiekonzepte der klassischen Physik, zum anderen die Materiekonzepte der Quantenphysik. In der klassischen Physik wird strikt zwischen zwei unterschiedlichen Typen physikalischer Objekte unterschieden, der massebehafteten Materie einerseits und den masselosen elektromagnetischen Feldern andererseits, zu welchen auch das Licht zählt. In dem Standardmodell der modernen Physik, einer Quantenfeldtheorie, wird diese Unterscheidung aufgehoben, Materie und Licht werden in dieser Theorie als quantisierte Anregungen eines Feldes beschrieben.

Von großer praktischer Bedeutung in Physik und Chemie sind weiterhin die quantenmechanischen Atommodelle. Hierbei gelten Atome jedoch grundsätzlich nicht als unteilbare, fundamentale materielle Objekte, sondern als aus den Teilchen des Standardmodells zusammengesetzte Systeme.

Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen.

Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind die Masse und die Stoffmenge. Die weiteren Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben.

...Und so weiter, gemäß Entwurf jbn. --Belsazar (Diskussion) 16:13, 9. Nov. 2014 (CET)

Wow, Kompliment! Ich bin ziemlich begeistert von Deinem Entwurf, dessen sprachliche Klarheit und inhaltliche Schärfe wirklich bemerkenswert sind. Lediglich zur Gliederung hätte ich einen kleinen Änderungsvorschlag: Der letzte Abschnitt "Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge ..." hängt irgendwie in der Luft. Könnte man den nicht mit dem zweiten Abschnitt ("Von großer praktischer Bedeutung ...") verschweißen, etwa so:
"Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind die Masse und die Stoffmenge. Die weiteren Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Im mikroskopisch Kleinen ist sie aus Teilchen aufgebaut. Es handelt sich dabei um Atome und Moleküle. Hierbei gelten Atome jedoch grundsätzlich nicht als unteilbare, fundamentale materielle Objekte, sondern als aus den Elementarteilchen des Standardmodells zusammengesetzte Systeme. --Pyrrhocorax (Diskussion) 18:03, 9. Nov. 2014 (CET)
Danke, freut mich! Für mich wäre die Änderung ok.--Belsazar (Diskussion) 19:02, 9. Nov. 2014 (CET)
Kleine Mäkelei (wobei ich betonen möchte dass ich ja weiß, warum ich dich versucht habe anzupingen! Danke für deine Mitwirkung hier, das war sehr hilfreich!)
omA wird glaube ich von der Formulierung „und den masselosen elektromagnetischen Feldern andererseits, zu welchen auch das Licht zählt“ aus der Kurve getragen werden, weil "Feld" eher als etwas statisches empfunden wird.
Geht auch: In der klassischen Physik wird strikt zwischen zwei unterschiedlichen Typen physikalischer Objekte unterschieden, der massebehafteten Materie einerseits und den masselosen elektromagnetischen Feldern andererseits. Entsprechend wird elektromagnetische Strahlung wie das Licht nicht zur Materie gezählt. In der modernen Physik wird in der Quantenfeldtheorie diese Unterscheidung aufgehoben, Materie und Licht werden in dieser Theorie als quantisierte Anregungen eines Feldes beschrieben.
Standardmodell käme verlinkt ja gem. Pyrrhocorax Vorschlag weiter hinten vor. Kein Einstein (Diskussion) 22:25, 9. Nov. 2014 (CET)
Ja, ist auch eine Verbesserung. Vielleicht mag jemand eine neue integrierte Version erstellen? Sonst könnte ich es morgen abend machen, jetzt ists mir zu spät.--Belsazar (Diskussion) 23:25, 9. Nov. 2014 (CET)
Auch ich finde Belsazars Formulierungen gut, wobei kritikasterisch anzumerken wäre, dass die pluralverwendende Formulierung "Materiekonzepte der klassischen Physik" nur sinvoll ist, wenn später auch eine Differenierung in unterschiedliche klassische Konzepte erfolgt; ansonsten würde die Einzahl reichen.
Was mir nicht gefällt, ist der vorgeschlagene Passus: "Zu den größten materiellen Gegenständen zählen die Galaxien und Galaxienhaufen.
Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind die Masse und die Stoffmenge."
Die Erwähnung der Galaxien ist m.E. schmückendes Beiwerk ohne informativen Mehrwert. Außerdem werden Galaxien in den Spekulationen der modernen Kosmologie, die Myriaden möglicher Universen in Betracht ziehen, fast schon zu "mikroskopischen" Objekten. Ich würde den Satz einfach streichen.
"Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge" ist eine unscharfe Abgrenzung, weil niemand genau sagen kann, wo die Grenze zwischen mikro-und makroskopisch verläuft. Im Übrigen haben die Bezeichnungen "Stoff" und "Material" gar nichts mit der Unterscheidung mikroskopisch -makroskopisch zu tun. Stoff ist m.E. (in physikalischem Kontext!) ein schlichtes Synonym zu Materie, Material ist dagegen ein Synonym zu Werkstoff und gehört in den Bereich Handwerk, Industrie. Der Satz ist m.E. schlicht entbehrlich.
Dass Masse und Stoffmenge nur zwei von weiteren möglichen Mengenangaben für Materie sind (Bier wird normalerweise in Litern gemessen!) glaubte ich bereits ausdiskutiert, und wundere mich ein wenig über die erneute Aufwärmung dieses Themas. Ich war eigentlich von einem Konsens darüber ausgegangen, dass man auf Aussagen bezüglich einer Quantifizierung der Materie verzichten sollte.--Balliballi (Diskussion) 00:08, 10. Nov. 2014 (CET)
Da die Sätze, die Ballballi kritisiert, wohl alle aus meinem obigen Entwurf stammen, werfe ich schnell in die Debatte, dass sie in meinem Text in einem bestimmten Zusammenhang eine Bedeutung hatten, die ihnen in Belsazars Entwurf nicht mehr zukommt. Da stehen sie eher etwas verloren, und können dann auch weg oder woandershin, wenn es den Weg zu einem insgesamt flüssigen und schlüssigen Artikel ebnet. (Die Galaxien z.B. hatten ihre Rolle als Gegenpol zu den Elementarteilchen - aber ursprünglich im selben Satz, um die Spannweite des Begriffs zu beleuchten.) - Ich bin gerade nicht zu längerer edit-Arbeit frei, also macht mal! Ich finde Belsazars Text schon nahe an wunderbar. --jbn (Diskussion) 10:17, 10. Nov. 2014 (CET)

Da anscheinend weitgehend Konsens herrscht, erlaube ich mir mal den Entwurf einer Synthese (s. u.). --Pyrrhocorax (Diskussion) 08:32, 11. Nov. 2014 (CET)

Version 11.11.2014

Materie (von lateinisch materia,Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Die Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und Dynamik von Materie ist eine zentrale Zielsetzung der Physik. Die physikalischen Konzepte von Materie können grob in zwei Klassen unterschieden werden, zum Einen die Materiekonzepte der klassischen Physik, zum anderen die Materiekonzepte der Quantenphysik. In der klassischen Physik wird strikt zwischen zwei unterschiedlichen Typen physikalischer Objekte unterschieden, der massebehafteten Materie einerseits und den masselosen elektromagnetischen Feldern andererseits. Entsprechend wird elektromagnetische Strahlung wie das Licht nicht zur Materie gezählt. In der modernen Physik wird in der Quantenfeldtheorie diese Unterscheidung aufgehoben, Materie und Licht werden in dieser Theorie als quantisierte Anregungen eines Feldes beschrieben.

Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind vor allem die Masse und die Stoffmenge. Die weiteren Eigenschaften makroskopischer Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Im mikroskopisch Kleinen ist sie aus Teilchen aufgebaut. Es handelt sich dabei um Atome und Moleküle. Hierbei gelten Atome jedoch grundsätzlich nicht als unteilbare, fundamentale materielle Objekte, sondern als aus den Elementarteilchen des Standardmodells zusammengesetzte Systeme.

Anmerkungen dazu: Stoff und Material usw. habe ich noch nicht rausgenommen, weil ich finde, dass ein, zwei Sätze zu den alltäglichen Erscheinungsformen der Materie schon drinstehen sollten. Man muss nicht gleich mit der Quantenfeldtheorie kommen. Ob das in der endgültigen Fassung diese Sätze sind oder ganz andere, wird sich zeigen. Ich finde den Plural von "Materiekonzepte in der klassischen Physik" schon richtig, denn mir fallen auf Anhieb zwei Konzepte ein: Klassische Teilchen (kinetische Gastheorie, "Billardkugeln") und das Kontinuum (z. B. klassische Hydrodynamik). Aber Balliballi hat recht: Diese beiden Konzepte sollten auch im Hauptteil gebührend behandelt werden. Was mir gerade auffällt (aber auch dafür habe ich keine passable Lösung): Der zweite Abschnitt ist viel einfacher als das Ende des ersten. Ich finde es nicht glücklich, dass der Leser erst von den Unwägbarkeiten der modernen Physik erfährt und danach ganz triviale Dinge liest.--Pyrrhocorax (Diskussion) 08:32, 11. Nov. 2014 (CET)
Mit der Formulierung: "Materie in makroskopisch wahrnehmbarer Menge wird auch als Stoff oder Material bezeichnet. Physikalische Größen, die die Menge an Materie angeben, sind vor allem die Masse und die Stoffmenge." bin ich immer noch nicht ganz glücklich. Pyrrhocorax hatte mal vorgeschlagen, auf die Quantifizierung der "Menge von Materie" ganz zu verzichten, und fand damit letzlich meine volle Zustimmung. Ist etwa die Masse wirklich ein sinnvolles Maß für die Materiemenge, ist also ein Kilogramm Blei wirklich die gleiche Menge an Materie wie ein Kilogramm Schaumstoff?! Wir sollten das schlicht und einfach weglassen, da es letztlich nur unnötige Verwirrung stiftet und für das Thema des Artikels völlig unerheblich ist. Für den Rest habe ich mir mal folgende Formulierung überlegt:
"Materie wird auch, speziell in der Chemie, als Stoff oder in der Fertigungstechnik als Material bezeichnet. Die makroskopischen Eigenschaften von Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Im mikroskopisch Kleinen ist sie aus Teilchen aufgebaut. Während in der Chemie die Atome und Moleküle als kleinste Bausteine der Materie betrachtet werden, gelten sie in der Physik keineswegs als unteilbare, fundamentale (materielle?) Objekte, sondern als aus den Elementarteilchen des Standardmodells zusammengesetzte Systeme." (So erst mal ins Grobe fomuliert, geht sicher noch besser!)--Balliballi (Diskussion) 00:57, 12. Nov. 2014 (CET)
+1. Find ich gut. --Pyrrhocorax (Diskussion) 08:42, 12. Nov. 2014 (CET)
Ja, das geht in eine gute Richtung. Was fehlt, mE: das Gravitationsfeld. (Daher hatte ich von "Kraftfeldern" gesprochen.)--jbn (Diskussion) 12:14, 12. Nov. 2014 (CET)


Version 15.11.2014

Materie (von lateinisch materia, Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Die Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und Dynamik von Materie in ihren verschiedenen Formen ist eine zentrale Zielsetzung der Physik. Einen einheitlichen physikalischen Begriff von Materie gibt es allerdings nur im Bereich der klassischen Physik. Hier ist Materie stets mit Masse verbunden, und wo keine Materie ist, also im leeren Raum, herrscht absolutes Vakuum. In der klassischen Physik kann der Raum außer von Materie auch von Kraftfeldern erfüllt sein, die aber keine Masse tragen. Solche Felder sind das Gravitationsfeld und das elektromagnetische Feld, wozu z.B. auch das Strahlungsfelder wie das Licht gehören.

Jedoch hat sich in der modernen Physik mit der Relativitätstheorie und der Quantenphysik dieser Gegensatz zwischen massebehafteter Materie und masselosem Feld von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen diese Felder die Masse eines Objekts, wenn sie darin eingeschlossen sind (siehe Äquivalenz von Masse und Energie). Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen nichts als eine diskrete Anregung eines bestimmten im Vakuum existierenden Feldes. Daher gibt es bei manchen physikalischen Objekten der modernen Physik unterschiediche Ansichten darüber, ob sie zur Materie gezählt werden sollen oder nicht.

Der Materiebegriff der klassischen Physik stimmt weitgehend mit dem überein, was im Alltag als Materie, Stoff oder Material bezeichnet wird. Die makroskopischen Eigenschaften solcher Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Im Kleinen ist solche Materie, auch wenn sie vollkommen homogen erscheint, kein Kontinuum, sondern aus diskreten Teilchen aufgebaut. Für den Bereich der Chemie sind die kleinsten Bausteine der Materie die Atome. Die Physik betrachtet weitergehend auch Atome als zusammengesetzte Systeme, deren Bausteine die Elementarteilchen sind.

weiter?

so weit mein Vorschlag für eine Einleitung, die nach Länge, Inhalt und Stil die (vermutlichen) Erwartungen von OMA erfüllt und für OPA als Einstieg in alle weiteren Abschnitte dient.--jbn (Diskussion) 17:02, 15. Nov. 2014 (CET)

Finde ich soweit gut, von kleineren Punkten abgesehen (z. B. Ist "Im leeren Raum herrscht absolutes Vakuum." nicht eine Tautologie?) Allerdings finde ich nicht, dass es in der klassischen Physik einen einheitlichen Materiebegriff gibt. Dort gibt es sowohl den Ansatz von Korpuskeln (z. B. kinetische Gastheorie) als auch die Idee des Kontinuums (z. B. klassische Hydrodynamik). Übrigens ein schönes Beispiel dafür, dass die Physik die Wirklichkeit durch Modelle abbildet. Modelle zeichnen sich durch ihre Nützlichkeit aus, nicht durch ihre "Wahrheit". (Das nur am Rande. Mit dem Entwurf bin ich - wie gesagt - zufrieden) --Pyrrhocorax (Diskussion) 23:36, 15. Nov. 2014 (CET)
Die Vakuum-Tautologie ist in der Tat eine "Stilblüte". Den "einheitlichen Begriff der klassischen Physik" würde ich weglassen, einerseits wegen des von Pyrrhocorax angeführten Arguments, andererseits, weil dadurch die Behauptung impliziert wird, es gebe in der modernen Physik keinen einheitlichen Materiebegriff, was zwar stimmen mag aber im anschließenden Text nicht weiter begründet wird.--Balliballi (Diskussion) 23:50, 15. Nov. 2014 (CET)

weiter!

Materie (von lateinisch materia, Stoff) ist ein Grundbegriff der Naturwissenschaften. Die Beschreibung der Zusammensetzung, Struktur und Dynamik von Materie in ihren verschiedenen Formen ist eine zentrale Zielsetzung der Physik. In der klassischen Physik ist Materie stets mit Masse verbunden, und wo keine Materie ist, da ist absolutes Vakuum. Wenn der Raum außer von Materie auch von Kraftfeldern erfüllt ist, dann besitzen diese keine Masse. Solche Felder sind das Gravitationsfeld und das elektromagnetische Feld, wozu z. B. auch das Strahlungsfelder wie das Licht gehören.

Jedoch hat sich in der modernen Physik mit der Relativitätstheorie und der Quantenphysik dieser Gegensatz zwischen massebehafteter Materie und masselosem Feld von beiden Seiten her aufgelöst: Zum einen erhöhen diese Felder im Einklang mit der [Äquivalenz von Masse und Energie]] die Masse eines Objekts, wenn sie darin eingeschlossen sind. Zum anderen ist in der Quantenfeldtheorie jedes Elementarteilchen nichts anderes als eine diskrete Anregung eines bestimmten im Vakuum existierenden Feldes. Daher gibt es bei manchen quantenphysikalischen Objekten unterschiediche Ansichten darüber, ob sie zur Materie gezählt werden sollen oder nicht.

Der Materiebegriff der klassischen Physik stimmt weitgehend mit dem überein, was im Alltag als Materie, Stoff oder Material bezeichnet wird. Die makroskopischen Eigenschaften solcher Materie werden durch zahlreiche spezielle Materialeigenschaften beschrieben. Im Kleinen ist solche Materie, auch wenn sie vollkommen homogen erscheint, kein Kontinuum, sondern aus diskreten Teilchen aufgebaut. Für den Bereich der Chemie sind die kleinsten Bausteine der Materie die Atome. Die Physik betrachtet weitergehend auch Atome als zusammengesetzte Systeme, deren Bausteine bestimmte Elementarteilchen sind.

Ich hoffe, ich habe alles berücksichtigt. Kein Einstein (Diskussion) 17:33, 17. Nov. 2014 (CET)

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