ما المادة؟

هل تعتقد أن الكأس التي لا تحتوي على أي سوائل فارغة أم ممتلئة؟ في الحقيقة الكأس مملوءة بالهواء، وليست فارغة، والأوعية التي تقول عنها فارغة هي في الحقيقة مملوءة بالهواء. فما الهواء؟ الهواء مخلوط من غازات متعددة، منها النيتروجين والأكسجين، وهي تُعدّ مواد.

فالهواء مادة، رغم أنك لا تستطيع رؤيته أو إمساكه بيديك. وكذلك معظم الأشياء التي يمكن أن تراها وتتذوقها وتشمّها وتلمسها هي مواد أيضًا.

هل الضوء له كتلة أو يشغل حيزًا؟ هل حرارة الشمس أو الحرارة الناتجة عن السخان تُعدّ مادة؟

الحرارة والضوء لا يشغلان حيزًا، وليست لهما كتلة، إذن فهما لا يُعدّان من المواد. وكذلك الإحساس، والاعتقاد، والأفكار ليست مواد.

افترض أنك كسّرت قطعة كبيرة من الخشب إلى أجزاء صغيرة، ثم استمررت في تقطيعها إلى أجزاء أصغر فأصغر. هل تبقى القطع الصغيرة تحمل صفات القطعة الخشبية الكبيرة نفسها؟ هل هناك حدّ للوصول إلى أصغر قطعة؟ سأل الناس عبر القرون أسئلة مشابهة حول ماهية المادة.

أفكار أولية: اعتقد ديموقريطس - وهو فيلسوف يوناني عاش في حوالي عام 460 إلى 370 قبل الميلاد - أن الكون يتكوّن من فراغ، ومن جسيمات صغيرة جدًّا من المادة، واعتقد أن هذه القطع صغيرة جدًّا لدرجة أنه لا يمكن تقسيمها إلى أجزاء أصغر. وقد سمّى هذه الأجزاء الصغيرة ذرات، وتعني الشيء الذي لا يتجزأ.

اهتم لافوازييه - وهو عالم كيميائي فرنسي عاش بعد ديموقريطس بحوالي 2000 عام - بدراسة المادة، وخصوصًا تغيراتها.

كان الناس قبل لافوازييه يعتقدون أن المادة يمكن أن تختفي (تفنى) أو تظهر فجأة بسبب ما كانوا يشاهدونه من تغيرات، كما في حالة الصدأ أو الاحتراق. وأوضح لافوازييه:

• أن كتلة الخشب والأكسجين الذي يتفاعل معها عند الاحتراق تساوي كتلة كلٍّ من الرماد، والماء، وثاني أكسيد الكربون، والغازات الأخرى التي تنتج عنه.
• كذلك فإن كتلة قطعة الحديد، والأكسجين، والماء تساوي كتلة الصدأ الذي ينتج عند حدوث التفاعل.