Поняття « Матерія» є філософською категорією, яку часом намагаються поширити на все поспіль, особливо через розквіт матеріалізму в XX столітті. Такий підхід до поняття матерія, нерідко наділений містичним змістом, надає фізику, швидше, негативний вплив. Нерідко можна зустрітися з обговоренням таких питань, як матеріальність думок, матеріальність тіней, що відкидаються об'єктами, матеріальність і часу, існування матерії у вигляді чистої, народження матерії з енергії, матеріальний характер та інших випромінювань і так далі.
Польова фізика у подібних містико-філософських питаннях дуже категорична. На противагу існуючим уявленням, що матеріально все реально існуюче, під матерією розуміється дуже вузьке коло речей. А саме, базові , такі як протон і електрон, і речовина, що складається з них. Все інше в польовій фізиці вважається нематеріальним, що дозволяє уникнути багатьох проблем і логічних протиріч, властивих сучасній фізиці.
Наприклад, однією з реально існуючих, але не матеріальних сутностей вважається або якщо говорити традиційною мовою. Вони не складаються з відомих елементарних частинок, не підпорядковується законам матеріальних об'єктів, і має такими матеріальними характеристиками як або . Польовий середовищі або полям притаманні свої характеристики, наприклад, і , підпорядковується своїм законам і є окремою галуззю фізики.
Інший предмет фізичного вивчення, які не слід плутати з матерією – це. Наприклад, матеріальним може бути вантаж на пружині, а його коливання - це процес, який не має жодного відношення до матерії. Матеріальними характеристиками, наприклад масою, може мати сам вантаж, а коливальний процес як такої не має маси, але може характеризуватись такими величинами, як період або частота.
За аналогією вважається, що, наприклад, не є матеріальним. Світло - це коливальний процес електромагнітного поля або, а не матерія. Отже, неправильно приписувати світлу такі матеріальні властивості як, або застосовувати до нього правило додавання, справедливе тільки для матеріальних тіл.
Так швидкість поширення збурень у польовому середовищі (світла) залежить від швидкості джерела цих збурень, як і швидкість поширення кіл у воді залежить від швидкості польоту каменю, що призвів до їх утворенню. Однак глибока філософська помилка, пов'язана зі спробами застосувати до світла закони, справедливі лише для матеріальних тіл і, зокрема, закон складання швидкостей, призвела на рубежі XIX- XX століть до величезної плутанини у фізиці. Це зажадало замість простої та прозорої наукової логіки використовувати викривлення, спотворення часу та безліч інших формальних прийомів у рамках заплутаних та нерідко суперечливих теорій.
Польова фізика не вважає матеріальними також штучні логічні поняття, створені людиною для опису фізичних явищта . До них відносяться, наприклад, поняття простору та часу, які згідно є лише абсолютним орієнтиром, але не можуть впливати на явища та процеси, як і самі не можуть піддаватися впливу. До таких самих понять належить і , яка трохи більше число, що характеризує рух матеріальних об'єктів. Однак це число не є матеріальною сутністю, воно не може нічого народжувати чи народжуватися у процесі якихось процесів. Польова фізика вважає всі подібні маніпуляції з енергією, простором та часом, властиві сучасній фізиці, містикою і не розглядає їх серйозно.
Все сказане вище можна підсумувати так. У XX столітті фізика потрапила під згубний вплив розквіту матеріалізму, внаслідок чого матерією чи матеріальним поспішали оголосити все поспіль. Однак це призвело лише до світанку містики у межах сучасних фізичних теорій. Польова фізика стверджує, що для об'єктивного розгляду тих чи інших фізичних сутностей, які об'єктивно існують, не слід обов'язково ототожнювати їх з матерією та автоматично поширювати на них характеристики та закони, які застосовуються до матеріальних тіл. Матерія в сенсі частинок і фізичних тіл є лише одним із класів фізичних завдань, матерії притаманні свої фізичні характеристики та закони, однак у Світі є і фізичні сутності іншої природи.
Такі поняття як матерія та речовина відносяться до фундаментальних категорій наукового пізнаннямиру та взаємопов'язані між собою. Однак по суті, це два абсолютно різні терміни, що містять у собі загальне уявлення про сучасне уявлення світу. Розпізнавши відмінності з-поміж них, можна чітко виділити кордон і цілком конкретно уявити суть кожного поняття, у своїй важливо зберегти взаємозв'язок, виключаючи спільне риси, які є наслідком суперечливого сприйняття цих категорій, яке лише розмиває межі та відводить від суті.
Суть матерії
Філософська наука розглядає матерію як субстанцію, яка лежить в основі всіх матеріальних речей та явищ світу.Тобто саме визначення матерії виходить із нестандартного погляду на неї, який виходить за межі повсякденного розуміння. Створюється така собі концепція «основи» для всього, з чим ми стикаємося в реальному світі. 
Цей підхід також стає причиною злиття категорій матерії та речовини, що визначають ознаки цих термінів набувають досить схожих рис, а в деяких випадках можуть навіть прирівнюватися один одному, через що їх справжнє значеннястає незрозумілим.
Наприклад, існує досить поширене визначення матерії, у якому вона позначається як категорія, що характеризує об'єктивну реальністьяка через відчуття відображається у свідомості людини і існує абсолютно незалежно. Насправді, цю властивість слід віднести до речовини, оскільки вона не є ознакою основи всіх речей та явищ, правильною характеристикою можна визнати лише незалежність існування. 
І це лише одне з багатьох протиріч, що існують у різних визначеннях матерії. Практично у будь-якому випадку, автори відомих висловлюваньу своїх описах матерії демонстрували неможливість охопити все фізичні властивості, а при спробі звести все до фізики формулювання ставало ще більш розмитим, і знову прив'язується до відчуттів людини, що властиве речовині.
Складно виділити одне, найточніше визначення матерії з усіх можливих. Якщо порівняти хоча б кілька їх, можна знайти масу протиріч, як і самих теоріях, і між ними.
Щоб охарактеризувати матерію, не наділяючи її ознаками речовини, достатньо визначити її як безперервну субстанцію, що лежить в основі буття.
Що таке речовина
Речовина, як і матерія, одна із головних учасників всього що відбувається у світі. Перше, що відокремлює матерію від речовини – її похідність.
Матерія є узагальненим поняттям, ніж на кшталт первинної основи з якої можна назвати окрему похідну – речовина. 
Ще одна основна ознака речовини, що визначає її суть – дискретність. Речовина може бути окремим компонентом, що заперечує можливість безперервності. При цьому воно може містити в собі певну кількість об'єктів, розділені на різні рівні ієрархії.
Ця категорія має більш практичне значення у всіх науках, ніж матерія і в більшості випадків представляє окремий об'єкт для вивчення та експериментів як реальних, так і теоретичних, тоді як матерія може розглядатися виключно як об'єкт уявних дослідів.
Конкретика- Це найбільш очевидна риса речовини. Воно цілком детально поділяється на структурні рівні, від електрона до макроскопічних тіл та геологічних систем, тому набагато простіше підпадає під визначення та розгляд з погляду філософської концепції.
Статус похідної матерії не виключає ймовірність наявності матерії у структурі речовини. Так як матерія це основа для всього, це означає, що вона обов'язково буде присутня у своєму похідному, що яскраво підкреслює межі між цими двома поняттями.
Підсумкове порівняння
- З усього вищесказаного, можна підсумувати основні різницю між речовиною і матерії, які плавно випливають із суті взаємозалежних категорій.
- Матерія – це фундаментальна основа об'єктів та явищ світу, тоді як речовина є її похідною.
- Речовина є окремою сутністю, яку можна розділити на складові, основуючи на досягненнях наукового прогресу. Точного визначення матерії на сьогоднішній день не існує, при цьому всіх спроб передати значення цієї категорії є маса внутрішніх протиріч, так само як і між самими визначеннями.
- Матерії властива виняткова безперервність, тоді як речовина має протилежну якість – дискретність.
- Матерія є складовоюречовини, причому, сама матерія нероздільна, оскільки є першоосновою світу.
Саме на межі цих двох понять виводяться всілякі закони та теорії, які виявляють себе по-різному у матеріальному світі, тому дуже важливо правильно розділяти їх і виділяти основні відмінності.
Основним елементом вивчення переважної кількості природничих наукє матерія. У цій статті ми розглянемо матерії, форми її руху та якості.
Що таке матерія?
Протягом багатьох століть поняття матерії змінювалося та вдосконалювалося. Так, давньогрецький філософ Платон бачив її як субстрат речей, який протистоїть їхній ідеї. Аристотель говорив, що це щось вічне, що не може бути ні створено, ні знищено. Пізніше філософи Демокріт і Левкіпп дали визначення матерії як основної субстанції, з якої складаються всі тіла в нашому світі і у Всесвіті.
Сучасне поняття матерії дав В. І. Ленін, згідно з яким вона є самостійною та незалежною об'єктивною категорією, що виражається людським сприйняттям, відчуттями, вона також може бути скопійована та сфотографована.
Атрибути матерії
Головними характеристиками матерії є три ознаки:
- Простір.
- Час.
- Рух.
Перші два відрізняються метрологічними властивостями, тобто їх можна кількісно виміряти спеціальними приладами. Простір вимірюється в метрах та його похідних величинах, а час у годинах, хвилинах, секундах, а також у добах, місяцях, роках тощо. У часі є також інша, не менш важлива властивість – незворотність. Не можна повернутися на якусь вихідну тимчасову точку, вектор часу завжди має односторонню спрямованість і рухається від минулого до майбутнього. На відміну від часу, простір - більше складне поняттяі має тривимірний вимір(висота, довжина, ширина). Таким чином, всі види матерії можуть пересуватися у просторі за певний проміжок часу.
Форми руху матерії
Все, що нас оточує, пересувається у просторі та взаємодіє один з одним. Рух відбувається безперервно і є головною властивістю, якою володіють всі види матерії. Тим часом цей процес може протікати не тільки при взаємодії кількох об'єктів, але й усередині самої речовини, що зумовлює його видозміну. Розрізняють такі форми руху матерії:
- Механічна – це переміщення предметів у просторі (падіння яблука з гілки, біг зайця).
- Фізична – виникає, коли тіло змінює свої характеристики (наприклад, агрегатний стан). Приклади: тане сніг, випаровується вода тощо.
- Хімічна - видозміна хімічного складуречовини (корозія металу, окиснення глюкози)
- Біологічна - має місце у живих організмах і характеризує вегетативне зростання, обмін речовин, розмноження та ін.
- Соціальна форма - процеси соціальної взаємодії: спілкування, проведення зборів, виборів тощо.
- Геологічна - характеризує рухи матерії в земної корита надрах планети: ядрі, мантії.
Всі вищеназвані форми матерії взаємопов'язані, взаємодоповнюють та взаємозамінюють одна одну. Вони можуть існувати самостійно і є самодостатніми.
Властивості матерії
Стародавня та сучасна наукаприписували матерії безліч властивостей. Найпоширеніший і очевидніший - це рух, проте є й інші універсальні властивості:
- Вона нездійсненна і незнищенна. Ця властивість означає, що будь-яке тіло чи речовина якийсь час існує, розвивається, перестає існувати як вихідний об'єкт, проте матерія не припиняє свого існування, а просто перетворюється на інші форми.
- Вона вічна і нескінченна у просторі.
- Постійний рух, перетворення, видозміна.
- Обумовленість, залежність від факторів, що породжують, і причин. Ця властивість є свого роду поясненням походження матерії як наслідку певних явищ.
Основні види матерії
Сучасні вчені виділяють три фундаментальних видуматерії:
- Речовина, що має певну масу в стані спокою, є найбільш поширеним видом. Воно може складатися з частинок, молекул, атомів, а також їх сполук, які утворюють тіло фізичне.
- Фізичне поле - це особлива матеріальна субстанція, яка покликана забезпечувати взаємодію об'єктів (речовин).
- Фізичний вакуум - є матеріальним середовищем із найменшим рівнем енергії.
Речовина
Речовина - вид матерії, основною властивістю якого є дискретність, тобто уривчастість, обмеженість. У його структуру входять дрібні частинки як протонів, електронів і нейтронів, у тому числі складається атом. Атоми з'єднуються в молекули, формуючи речовину, яка у свою чергу утворює фізичне тіло або текучу субстанцію.
Будь-яка речовина має ряд індивідуальних характеристик, що відрізняють її від інших: маса, щільність, температура кипіння та плавлення, структура кристалічних ґрат. За певних умов різні речовини можна з'єднувати та змішувати. У природі вони зустрічаються у трьох агрегатних станах: твердому, рідкому та газоподібному. При цьому конкретний агрегатний стан лише відповідає умовам вмісту речовини та інтенсивності молекулярної взаємодії, але не є її індивідуальною характеристикою. Так, вода за різних температур може приймати і рідку, і тверду, і газоподібну форму.
Фізичне поле
Види фізичної матерії включають і такий компонент, як фізичне поле. Воно є якоюсь системою, у якій матеріальні тіла взаємодіють. Поле є не самостійним об'єктом, а, швидше, носієм специфічних властивостей частинок, що його утворили. Таким чином, імпульс, звільнений від однієї частинки, але не поглинений іншою, є приналежністю поля.
Фізичні поля - це реальні невловимі форми матерії, які мають властивість безперервності. Їх можна класифікувати за різними критеріями:
- Залежно від полетворного заряду виділяють: електричне, магнітне та гравітаційне поля.
- За характером руху зарядів: динамічне поле, статистичне (містить нерухомі відносно один одного заряджені частинки).
- за фізичної природи: макро- та мікрополя (створюються рухом окремих заряджених частинок).
- Залежно від середовища існування: зовнішнє (яке оточує заряджені частинки), внутрішнє (поле всередині речовини), дійсне (сумарне значення зовнішнього та внутрішнього полів).
Фізичний вакуум
У XX столітті у фізиці як компроміс між матеріалістами та ідеалістами для пояснення деяких явищ з'явився термін "фізичний вакуум". Перші приписували йому матеріальні властивості, а другі стверджували, що вакуум - це нічим іншим, як порожнеча. Сучасна фізика спростувала судження ідеалістів і довела, що вакуум - це матеріальне середовище, що також отримало назву квантового поля. Число частинок у ньому прирівнюється до нуля, що, проте, не перешкоджає короткочасному виникненню частинок у проміжних фазах. У квантовій теорії рівень енергії фізичного вакууму умовно приймається за мінімальний, тобто рівний нулю. Однак експериментально доведено, що енергетичне поле може приймати як негативні, і позитивні заряди. Існує гіпотеза, що Всесвіт виник саме в умовах збудженого фізичного вакууму.
Досі не до кінця вивчено структуру фізичного вакууму, хоча і відомі багато його властивостей. Згідно з дірковою теорією Дірака, квантове поле складається з рухомих квантів з однаковими зарядами, неясним залишається склад самих квантів, скупчення яких переміщуються у вигляді хвильових потоків.
Об'єктами вивчення фізичної науки є матерія, її властивості та структурні форми, з яких складається навколишній світ. Відповідно до уявлень сучасної фізики існує два види матерії: речовина та поле. Речовина - вид матерії, що складається з фундаментальних частинок, що мають масу. Найдрібніша частка речовини, що має всі його властивості, – молекула – складається з атомів. Наприклад, молекула води складається з двох атомів водню та одного атома кисню. А що складаються атоми? Кожен атом складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього (рис. 21.1).
Розмір електрона до
У свою чергу, ядра складаються з протонів та нейтронів.
Можна поставити таке запитання. А з чого складаються протони та нейтрони? Відповідь відома – з кварків. А електрон? Сучасні засобививчення структури частинок неможливо відповісти це питання.
Поле як фізична реальність (тобто вид матерії) було вперше запроваджено М. Фарадеєм. Він припустив, що взаємодія між фізичними тілами здійснюється через особливий вид матерії, який отримав назву поля.
Будь-яке фізичне поле забезпечує певний вид взаємодії між частинками речовини. У природі виявлено чотири основні види взаємодії: електромагнітна, гравітаційна, сильна і слабка.
Електромагнітна взаємодія спостерігається між зарядженими частинками. При цьому можливе тяжіння та відштовхування.
Гравітаційна взаємодія, основним проявом якої є закон всесвітнього тяжіння, Виражається в тяжінні тіл.
Сильна взаємодія – це взаємодія між адронами. Радіус його дії порядку м, тобто порядку розмірів ядра атома.
Нарешті, остання взаємодія - це слабке взаємодія, з якого реагує з речовиною така невловима частка, як нейтрино. У польоті крізь космічний простір, зіткнувшись із Землею, вона прошиває її наскрізь. Прикладом процесу, в якому проявляється слабка взаємодія, є бета-розпад нейтрону.
Усі поля мають масу, що дорівнює нулю. Особливістю поля є проникність для інших полів та речовини. Поле підпорядковується принципу суперпозиції. Поля одного й того ж виду під час накладення можуть посилювати або послаблювати один одного, що неможливо для речовини.
Класичні частинки ( матеріальні точки) і безперервні фізичні поля - ось ті елементи, з яких складалася фізична картина світу в класичної теорії. Однак така двоїста картина будови матерії виявилася недовговічною: речовина та поле об'єднуються в єдине поняття квантового поля. Будь-яка частка тепер - це квант поля, особливий стан поля. У квантової теорії поля немає принципової різниці між вакуумом і часткою, різницю між ними - це різницю між двома станами однієї й тієї ж фізичної реальності. Квантова теоріяполя наочно показує, чому неможливе простір без матерії: "порожнеча" – це лише особливий стан матерії, а простір - це форма існування матерії.
Таким чином, розподіл матерії на полі та речовина як на два види матерії є умовним і виправданим у рамках класичної фізики.
Більшу частину нашого світу ми не можемо поспостерігати – 95% маси Всесвіту становлять темна матерія та темна енергія. З чого складається темна матерія, поки не ясно - проте є припущення, що це можуть бути аксіони, елементарні частинки, які відповідають за дотримання тимчасової симетрії.
Для людської свідомостіминуле та майбутнє - протилежні виміри: про перше ми пам'ятаємо, друге ми очікуємо. Кіно, запущене з фіналу, видається нам нереалістичним. Наша спрямована від минулого до майбутнього.
Здається, що напрямок часу непорушний. Але якби ми зняли фільм про субатомні частки, ми б виявили, що його відбита версія цілком точно відображає реальність. Фундаментальні закони фізики , за деякими винятками, виконуються у напрямі часу: стріла часу їм оборотна.
Якщо дотримуватися законів формальної логіки, звернення часу має докорінно змінювати фізичні закони. Але насправді це не так. Щоб описати це, фізики використовують терміни «Т-інваріантність» або «Т-симетрія».
На відміну від фундаментальних законівфізики, наша повсякденне життяпорушує Т-інваріантність. Ця кричуща невідповідність призводить до питання: чому реальний світ «Т-асиметричний»? Чи можливе існування деяких створінь, які молодшають, поки ми старіємо? І чи можемо ми за допомогою якогось фізичного процесу повернути час назад?
На жаль, дати точної відповіді наука поки що не може. Проте ми можемо припустити, чому взагалі існує Т-симетрія. Сучасна версія глибша і складніша, ніж припущення 50-річної давності, але і в ній є лазівка. І якщо наука з нею розбереться, можливо ми зможемо зрозуміти сутність темної матерії – невидимої частини речовини Всесвіту. Але про темну матерію трохи пізніше.
Історія вивчення Т-симетрії розпочалася 1956 року. На той час вчені Т.Д. Лі та С.М. Янг думали над існуванням П-інваріантності, просторового аналога Т-симетрії. Якби П-інваріантність існувала, то події могли б відбиватися як у дзеркалі. Проте результати експериментів Лі та Янга показали, що П-інваріантність проявляється лише для гравітаційних, електромагнітних та сильних взаємодій. Для слабких взаємодій її немає.
Тоді фізики перейшли від просторової симетрії до часу о́й. Існування Т-інваріантності деякий час було аксіомою - поки в 1964 група вчених під керівництвом Джеймса Кроніна і Валентини Фітч не виявила слабкий ефект в розпаді К-мезонів, який порушує симетрію часу. Це відкриття схвилювало фізиків: як Т-симетрія може бути одночасно точною та приблизною? Цю проблему вирішили Макото Кобаясі та Тосіхіде Маскава. У 1973 році вони припустили, що приблизна Т-інваріантність - лише випадковий наслідок інших, глибших принципів.
На той час нариси Стандартної моделі фізики елементарних частинок зросли потужну, емпірично успішну теоретичну основу. У її основу лягла теорія відносності, квантова механіка та математичне правило однаковості. Але поєднати ці ідеї було складно: разом вони обмежують можливості базових взаємодій.
Кобаясі та Маскава заявили: якби фізика обмежувалася двома відомими на той момент сімействами частинок, кварками та лептонами, то всі взаємодії підкорялися б Т-симетрії. Але відкриття Кроніна та Фітч пролило світло на існування третьої групи частинок, які порушують Т-симетрію. Згодом ці частки справді знайшли.
Однак історія на цьому не закінчується. У гіпотезі Кобаясі та Маскави знайшлася лазівка. Джерард т’Хоофт виявив новий вид взаємодії, що порушує Т-симетрію – і це стало сюрпризом для фізиків-теоретиків. Порушення Т-симетрії у разі було очевидним, ніж в Кроніна і Фітч. Втім, природа завзято ігнорує цю лазівку - Т-інваріантність суворо дотримується.
Лише одне пояснення непорушності Т-симетрії пройшло перевірку часом. Це ідея Роберто Печчеї та Хелен Квін про розширення Стандартної моделі через нейтралізуюче поле, поведінка якого особливо чутлива до нової взаємодії т'Хоофта. Якщо є нова взаємодія, нейтралізуюче поле підлаштовує власну величину, щоб компенсувати вплив цієї взаємодії. Таке поле, що нейтралізує, виходить, закриває нашу лазівку. Частинки, що виробляються нейтралізуючим полем, назвали аксіонами.
Згідно з теорією, аксіони - це дуже легкі частки, що живуть довго, які слабо взаємодіють з матерією. Але ми не знаємо нічого про їхню масу: вона знаходиться у великому проміжку значень. Та ж проблема була з іншими частинками: бозоном Хіггса, зачарованим кварком і топ-кварком - до виявлення кожної з цих частинок, теорія передбачила всі властивості, крім значення маси. Виявилося, що сила взаємодії аксіону пропорційна його масі. Тому в міру зменшення значення маси аксіону він стає все більш невловимим.
Раніше фізики були зосереджені на моделях, у яких аксіон був тісно пов'язаний із бозоном Хіггса. Далі з'явилося припущення, що маса аксіону має бути близько 10 кеВ – одна п'ятдесята маси електрона. Більшість експериментів, про які ми сказали раніше, шукали саме такий аксіон – проте з'ясувалося, що таких аксіонів не існує. Тому вчені вирішили перейти на набагато менші значення мас аксіонів.
Такі аксіони повинні були вдосталь вироблятися протягом перших моментів Великого вибуху. Якщо аксіони справді існують, вони повинні заповнювати Всесвіт як так званої аксіонної рідини. І ця рідина повинна впливати на загальну густину маси Всесвіту, оскільки аксіони мають масу. Маса аксіонів, згідно з підрахунками, приблизно дорівнює масі темної матерії - по суті, загадкова субстанція, що заповнює 22% Всесвіту, може складатися з цих гіпотетичних частинок.
Експериментальний пошук аксіонів продовжується на кількох фронтах. Два з найбільш перспективних експериментів націлені на пошук аксіонної рідини. Один з них, ADMX (Axion Dark Matter eXperiment), використовує спеціальні надчутливі антени для перетворення фонових аксіонів на електромагнітні імпульси. Інший, CASPEr (Cosmic Axion Spin Precession Experiment), шукає крихітних коливань у русі ядерних спинів, які можуть бути спричинені аксіонною рідиною. Крім того, ці складні експерименти обіцяють покрити майже весь діапазон можливих мас аксіону. Можливо, якщо ці експерименти доведуть існування аксіонів, ми зрозуміємо, з чого складається темна матерія.