Madde nedir?

Boşlukta bir yer kaplayan (hacim), kütlesi ve eylemsizliği olan tanecikli yapıların tümüne madde denir. Oturduğumuz koltuklardan, yediğimiz yiyeceklere, dev yıldızlardan gezegenlere, kullandığımız basit aletlerden bilgisayarlara, tek hücreli canlılardan karmaşık yapılı canlılara, gözümüzle görebildiğimiz bütün nesnelerden, göremediğimiz atmosferdeki gazlara kadar her şey madde olarak tanımlanır.

Madde dediğimiz şeylerin tümü atomlardan oluşur. Atom, bir kimyasal elementin bütün özelliklerini taşıyan, gözle görülmesi imkânsız, en küçük parçacığıdır (en azından 80 yıl öncesine kadar öyle sanılıyordu). Peki atom madde midir?

1911 yılında Ernest Rutherford atomların aslında yoğun yapılı, pozitif yüklü bir çekirdekten ve bu çekirdeği saran negatif yüklü bir (elektron) bulutundan oluştuğunu keşfetti. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa da proton adını verdi. Aynı zamanda protonların elektronlardan 1836 kez daha ağır olduğunu keşfeden Rutherford'un atom modeli, atomun yapısını güneş sisteminin yapısına benzetir: ortada güneş yani artı yüklü çekirdek ve etrafında dolanan gezegenler eksi yüklü elektronlar. 1912 yılında Rutherford'un atom modelindeki eksikliklerin farkına varan Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, ortada arti yüklü bir çekirdek, fakat sadece belli yörüngelerde dolanabilen eksi yüklü elektronların bulunduğu bir atom modelini oluşturdu. Ancak Bohr modeli de 1932 yılında James Chadwick'in nötronu bulmasıyla şekil değiştirdi. Artık atom çekirdeğinin pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluştuğu bilinen bir gerçekti. Atom modeli de Bohr'u takip eden Kuantum mekaniği ile birlikte şekilde değiştirdi ve halen değiştirmeye devam ediyor.

Aslinda, atomlar her ne kadar maddenin yapıtaşları olarak tanımlansa da, gördüğümüz gibi onlarda daha küçük yapıtaşlarından oluşuyorlar. İ.Ö. 460 yılında yaşamış olan filozof Demokritus, maddenin yapıtaşını tanımlamak için şu örneği vermiş: bir elmayı ikiye bölün, sonra bir yarısını alıp tekrar ikiye bölün, bunu ta ki artık bölemeyeceğiniz kadar küçük bir parça elde edene kadar sürdürün. Demokritus bu parçaya bölünemez anlamına gelen "atomos" adını vermiş. Demokritus'un örneğinde olduğu gibi elmayı bir mikroskop altında büyüterek, parçaladığımızı düşünelim. Önce molekül adını verdiğimiz atom gruplarına ulaşırız. Sonra ortadaki çekirdek ve etrafındaki elektronlara, sonra çekirdeğin içindeki nötron ve protonlara ulaşırız. Proton ve nötronun içine baktığımızda da "kuark" adı verilen temel parçacıkları görebiliriz. Ancak daha ileri gitmemiz şu an için mümkün değil.

Ancak bu parçacıklar ya da atomun kendisini "madde" olarak tanımlayamayız çünkü birşeyin madde olabilmesi için onun katı, sıvı veya gaz hallerinden en az birinde olması gerekir. Bu hallerden birinde olabilmek içinse atomların arasında kimyasal bir bağ oluşturulması lazım, bunun içinde en az iki tane atom olması gerekiyor. Kısacası bir atom tek başına katı, sıvı ya da gaz halinde bulunamıyor yani dolayısıyla "madde" olamıyor.