Maddenin halleri ve özellikleri

Modern teknolojiden sonuna kadar faydalanan bilim sürekli gelişmekte ve bu gelişme sürecinde de bilim insanlarının maddenin pek çok konudaki fikri de değişmektedir. Bu konularında başında yer alan maddenin halleri, 20. yüzyıl içinde yapılan yeni keşifler ile hakkındaki bilgiler sürekli değişen temel bilim sorularından biri olmuştur. Nitekim pek çok insana sorulduğunda klasik olarak maddenin katı, sıvı ve gaz olmak üzere 3 temel hali bulunduğu cevabı alınır. Bu insanlar arasında azınlık kalan bir kesim maddenin hallerine “plazma” fazı da ekleyerek 4 hal cevabını verecektir. Konuyu iyi bildiğini zanneden insanları dahi şaşırtacak olsa da, aslında maddenin “bilinen” toplam 16 hali bulunmaktadır. Süper-iletken, Süper-akışkan, sicimsi sıvı, manyetik düzen, amorf katı, sıvı kristal, Einstein-Bose Yoğunlaşması fazı, Rydberg molekül hali, Süper-katı, Süpercam, Kuark plazması, dejenere madde olmak üzere maddenin 12 farklı hali daha bulunur. Katı, sıvı, gaz ve plazma hal de eklendiğinde evrendeki bilinen madde toplam 16 farklı halde var olabilmektedir.

İnsanoğlunun “evren” olarak tanımladığı ve kavramsal olarak sonsuz olarak ifade edilen uzay boşluğunun sadece %4 kadarı maddeden oluşmaktadır. İnsanlar günlük hayatta maddenin plazma hali ile karşılaşmadığı için bunun özel bir durum olduğunu zannetse de, evrenin %4’ünü oluşturan bu maddenin de yaklaşık olarak %99’u plazma haldedir. Günümüz insanlarının ilkokul yıllarından itibaren öğrendiği madde tanımı, aslında bilimsel açıdan incelendiğinde korkunç derecede yanlıştır. Hele ki işin içine bilimin uçsuz bucaksız kapılarını aralayan ve insan zihninin kavrama sınırlarını zorlayan Kuantum fiziği girdiğinde, maddenin tanımının pek de zannedildiği gibi olmadığı görülmektedir. Materyalizm ışığında evreni inceleyen doğa bilimleri dışında felsefinin de temel konularından biri olan “madde nedir?” sorusunun yanıtı, çoğu insanın zannettiğinden belki de 180 derece farklıdır…

Maddenin belirli bir forma sahip olduğu katı hal, bilindiği kadarıyla maddenin en düzenli yapıda olduğu haldir. Maddeyi oluşturan atom ve moleküller arasındaki çekim kuvvetinin neredeyse yok denecek kadar az olduğu katı halden farklı olarak sıvı halde az da olsa bir atom ve molekül çekimi söz konusudur. Gaz halde ise maddeyi oluşturan atom ve moleküller her yöne sabit olarak hareket etmektedir. Maddenin gaz fazda daha da fazla ısı enerjisine tabii tutulması, plazma hale geçişi tetiklemektedir. Maddenin temel yapı birimi olan atomların en zayıf enerji halkasında elektronların kopmaya başladığı bu durum, iyonlaşma sonucunda maddenin plazma hale geçmesine neden olur. Muazzam derecece yüksek enerjili bir hal olan plazma, artı ve eksi yüklü elektronların oluşturduğu “serbest elektron uzayı” ile maddenin bir arada bulunduğu bir fazdır. Yine de bizim hayatımızda madde; katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç temel halde var olmaktadır.