物质(英語:matter)具有科学上和哲学上的双重含義,尽管哲学对物质的解释早于科学,一般均以科学含义解释。在经典物理学和化学中,物质是任何有质量且通过体积来占据空间[1],而由原子及分子依某规则或形式组合的物体。
物质的三态:氣态、液态、固态
根据狭义相对论中的质能等价,物质不灭、物质与能量可互换、质能不灭,是解释物质变化的重要规律。根据广义相对论中的时空,时间与空间是物质的存在形式,既没有脱离物质的时空,也没有脱离时空的物质[2]。
物质是一個科學上沒有明確定義的詞,一般是指靜止質量不為零的東西(理论上光子静止质量为零,但不存在静止的光子)。物质也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成分[1]
[3]。物質的物理定義通常是:由夸克和輕子組成的物體,光子、玻色子在物理定義中通常不被認為是物質。
所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成,而原子是由互相作用的次原子粒子所組成,其中包括由質子和中子組成的原子核,以及許多電子組成的電子雲[4]
[5]。
一般而言科學上會把上述的複合粒子視為物質,因為他們具有靜止質量及體積。相對的,像光子等无质量粒子一般不視為物質。不過不是所有具有靜止質量的粒子都有古典定義下的體積,像夸克及輕子等粒子一般會視為質點,不具有大小及體積。而夸克和輕子之間的交互作用才使得質子和中子有所謂的體積,也使得一般物體有體積。
物質常見的物質狀態有四種:固體、液體、氣體及等离子体。不過實驗技術的進步產生了許多新的物質狀態,像是玻色–爱因斯坦凝聚及费米子凝聚态。對於基本粒子的研究也產生了新的物質狀態,像是夸克-膠子漿[6]。在自然科學的歷史中,許多人都在研究物質的確切性質,物質是由許多離散組件組合而成的概念,即所謂的「物質粒子論」,最早是由古希臘哲學家留基伯及德谟克利特提出[7]。
愛因斯坦證明[8]所有物质都可以视为能量(即質能等價),两者间的關係式即為著名的 ,其中 為能量, 為質量, 為光速,其數值為 299792458 m/s。因此很小的質量可以轉換為很大的能量,例如正子和電子等費米子可以轉換為非物質的光子。不過雖然在這些過程中可以產生或是消滅物質,但是物質及能量的總和(透過 轉換)卻不會改變。