Структурные уровни организации материи и их характеристика. Структурные уровни организации материи в философии. Система организации материи

СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ МАТЕРИИ

Неорганическая природа

Живая природа

Общество

Субмикроэлементарный

Биологический макромолекулярный

Индивид

Микроэлементарный

Клеточный

Семья

Ядерный

Микроорганический

Коллективы

Атомарный

Органы и ткани

Большие социальные группы (классы, нации)

Молекулярный

Организм в целом

Государство (гражданское общество)

Макроуровень

Популяции

Системы государств

Мегауровень (планеты, звездно-планетные системы, галактики)

Биоценоз

Человечество в целом

Метауровень (метагалактики)

Биосфера

Систематизируя известные сведения о строении материи, можно указать следующую ее структурную картину. Во-первых, следует выделить три основных вида материи, к которым

относятся: вещество, антивещество и поле. Известны электромагнитные, гравитационные, электронные, мезонные и др. поля. Вообще говоря, с каждой элементарной частицей связано соответствующее ей поле. К веществу относятся элементарные частицы (исключая фотоны), атомы, молекулы, макро-и мегатела, т.е. все то, что имеет массу покоя.

Все указанные виды материи диалектически взаимосвязаны между собой. Иллюстрацией этого является открытие в 1922 г. Луи де Бройлем двойственного характера элементарных частиц, которые в одних условиях обнаруживают свою корпускулярную природу, а в других - волновые качества.

Во-вторых, в самом общем виде можно выделить следующие структурные

уровни материи:

Элементарные частицы и поля.

Атомно-молекулярный уровень.

Все макротела, жидкости и газы.

Космические объекты: галактики, звездные ассоциации, туманности и т.д.

Биологический уровень, живую природу.

Социальный уровень - общество.

Каждый структурный уровень материи в своем движении, развитии подчиняется своим специфическим законам. Так, например, на первом структурном уровне свойства элементарных частиц и полей описываются законами квантовой физики, которые носят вероятностный, статистический характер. Свои законы действуют в живой природе. По особым законам функционирует человеческое общество. Имеется целый ряд законов, действующих на всех структурных уровнях материи (законы диалектики, закон всемирного тяготения и др.), что является одним из свидетельств неразрывной взаимосвязи всех этих уровней.

Всякий более высокий уровень материи включает в себя более низкие ее уровни. Например, атомы и молекулы включают в себя элементарные частицы, макротела состоят из элементарных частиц, атомов и молекул. Однако материальные образования на более высоком уровне не являются просто механической суммой элементов низшего уровня. Это качественно новые материальные образования, со свойствами, коренным образом отличающимися от простой суммы свойств составных элементов, что и находит свое выражение в специфике законов, описывающих их. Известно, что атом, состоящий из разнородно заряженных частиц, нейтрален. Или классический пример. Кислород поддерживает горение, водород горит, а вода, молекулы которой состоят из кислорода и водорода, гасит огонь. Далее. Общество есть совокупность отдельных людей - биосоциальных существ. Вместе с тем общество несводимо ни к отдельному человеку, ни к некоторой сумме людей.

В-третьих, исходя из приведенной выше классификации, можно выделить три различных сферы материи: неживую, живую и социально-организованную - общество.

Движение - способ существования материи. Основные формы движения материи и их взаимосвязь.

При всей ограниченности взглядов на сущность материи философов материалистов древнего мира, они были правы в том, что признавали неразрывность материи и движения. У Фалеса изменения первичной субстанции воды вели к образованию различных вещей; у Гераклита диалектична идея о вечных изменениях огня; Демокрит и другие атомисты исходили из того, что атомы непрерывно движутся в пустоте.

Позднее, в условиях господства метафизических и механических воззрений в философии, хотя и поверхностно, но признавалась неразрывность материи и движения. Именно английский философ Д. Толанд в XIII в. высказал убеждение, что "движение есть способ существования материи". Эта мысль была подхвачена и развита французскими материалистами.

Само понятие "движение", как и понятие "материя", есть абстракция. Нет движения как такового, а есть движение конкретных материальных предметов.

На основе развития частных наук, анализа философских идей своих предшественников создатели диалектико-материалистической философии углубили понимание сущности движения, его непрерывной связи с материей, пространством и временем. Диалектический материализм утверждает, что материя без движения так же немыслима, как и движение без материи.

С точки зрения диалектического материализма причины движения материи существуют внутри нее, определяются ее внутренней противоречивостью, наличием таких противоположностей, как изменчивость и устойчивость, притяжение и отталкивание, противоречием между старым и новым, простым и сложным и т.д. Таким образом, движение есть результат внутренней активности материи, единство противоречий, есть ее самодвижение. Раздвоение единого на противоположности и борьба между ними раскрывают источник самодвижения материи.

Концепция самодвижения материи есть логический вывод из самой сущности диалектики, основными принципами которой являются принципы всеобщей связи и развития. Диалектико-материалистическая концепция движения преодолевает механистическое и метафизическое понимание движения как только простого перемещения предметов друг относительно друга, как движение по замкнутому кругу с возвратом в исходное положение, как только чисто количественные или только качественные изменения. С диалектико-материалистической точки зрения любой предмет, находящийся в состоянии покоя относительно одних тел, находится в движении по отношению к другим телам. Более того, внутри каждого предмета происходят непрерывные изменения и процессы, взаимодействия их внутренних частей (элементарных частиц, полей), переход частиц в поля и наоборот, что и является внутренней причиной их изменений, причиной того, что любая вещь в каждый момент времени является той же и в то же время уже другой. Из сказанного следует, что "движением называются всякие изменения и процессы во Вселенной, начиная от простого перемещения и кончая мышлением". И это бесконечный процесс, в этом суть, в этом основа и причина существования бесконечного многообразия вещей, объединяемых общим понятием "материя". Как видим, если предположить

невозможным отсутствие движения, то материя представляла бы собой лишенную всякой определенности, мертвую, безжизненную, полностью лишенную активности массу. Именно благодаря движению материя дифференцируется, происходит непрерывное возникновение и уничтожение всего многообразия предметов и явлений. Движение способ существования материи, и, следовательно, быть, существовать значит быть вовлеченным в процесс изменения, в движение. А это значит, что движение абсолютно, как и материя. Но это не исключает признания относительности движения в различных конкретных случаях. Например, механическое движение одного предмета относительно другого или взаимопревращение конкретных элементарных частиц данного состояния по отношению к другому их состоянию. Так, аннигиляция электрона и позитрона ведет к появлению двух протонов. Здесь мы видим различие конечного результата по отношению к начальному состоянию элементарных частиц.

Признавая абсолютность движения, диалектический материализм не отрицает его противоположности покоя. Под покоем понимается неизменность вещей, их стабильность, временное единство противоположностей, равновесие, сохранение вещей и их состояний. Если движение является причиной возникновения конкретных, качественно различных вещей, то покой является причиной сохранения относительной устойчивости этих конкретных вещей, условием их существования. Если представить себе, что состояние покоя не существует, то всю материю придется представить как нечто хаотичное, лишенное всякой определенности, качественно неразличимое. Таким образом, благодаря движению образуются конкретные качественно различные предметы, а благодаря состоянию покоя они существуют какое-то время в определенном состоянии и в известном месте. Сама возможность покоя, относительной устойчивости вещей определяется движением материи. Не было бы движения, не было бы и качественно различных предметов, не было бы и равновесия, стабильности и т.д., т.е. не было бы и покоя. Это еще раз приводит к мысли, что "движение абсолютно, а покой относителен". И если можно в какой-то мере говорить об абсолютности покоя, то только в плане необходимости всеобщего временного существования конкретных вещей.

Основные формы движения материи : Механическое движение - пространственное перемещение объектов, Физическое движение - теплота, электромагнетизм, гравитация., Химическое движение - превращение атомов и молекул, связанное с перестройкой электронных оболочек атомов (но не их ядер), Биологическое движение - специфические для живого процессы, процессы отражения и саморегуляции, направленные на самосохранение и воспроизводство организмов.

Социальная форма движения рассматривалась как совокупность всех видов общественной деятельности человека. Мышление также признавалось особой формой движения материи, хотя само по себе мышление не материально, а идеально В отличие от механистического материализма, абсолютизирующего механистическую форму движения, распространяющего ее на любые материальные образования, диалектический материализм, исходя из достижений всей совокупности наук, рассматривает движение во всем многообразии его форм и во взаимопереходах последних. При этом важным является утверждение, что каждая форма движения имеет определенного материального носителя. Критерием выделения этих форм движения является связь каждой из них с определенными материальными носителями. Вместе с тем каждая основная форма характеризуется соответствующими законами, действующими на том или ином структурном уровне материи.

Все эти формы движения взаимосвязаны между собой и более простые входят в более сложные, образуя качественно иную форму движения. Каждая из этих форм включает в себя бесконечное множество видов движения. Даже простейшая механическая включает в себя такие виды движения, как равномерно прямолинейное, равномерно ускоренное (замедленное), криволинейное, хаотическое и др. Наиболее сложной формой движения является социальная, т.к. материальный носитель есть самый сложный вид материи социальный.

Следует подчеркнуть, что различные формы движения способны переходить друг в друга в соответствии с законами сохранения материи и движения. Это есть проявление свойства неуничтожимости и несотворимости материи и движения. Мерой движения материи является - энергия, мерой покоя, инертности - масса.

Развитие квантовой механики поставило вопрос об анализе новой основной формы движения квантово-механической, которая, видимо, на сегодняшний день является простейшей. В развитие представлений об основных формах движения речь в настоящее время идет о геологической, космической формах движения, имеющих специфических материальных носителей, изучаемых современными науками физикой, астрофизикой, геологией. Таким образом, развитие современной науки ведет к обогащению наших знаний об основных формах движения. К тому же сейчас возникает проблема уяснения природы особых биополей, "читаемых" экстрасенсами, ясновидцами, и, следовательно, становится насущной проблема дальнейшего развития учения о формах движения, считающихся пока загадочными и необъяснимыми. Так, подтверждаются догадки, сформулированные еще в начале ХХ в., что в природе будет открыто еще много диковинного. Все сказанное выше свидетельствует о том, что мир принципиально познаваем, хотя каждая ступень в развитии нашего познания расширяет область незнаемого, ставит новые проблемы.

Материалистическое понимание субстанции прошло более чем двух тысячелетий период развития. Начало ему было положено с упрощенного представления о праматери, т.е. о чем-то, что предшествовало современной материи, поэтому является субстанцией.

Понятие материя - фундаментальная категория в философии и естествознании. В переводе с латинского materia означает вещество. Первоначальные представления о материи возникли уже в античности, где представители различных философских школ отождествляли ее с материальной субстанцией, лежащей в основе бытия: вода (Фалес), воздух (Анаксимен), огонь (Гераклит), атомы (Демокрит) и т. д.

В средние века материю понимали, в основном, как материал, из которого сделаны вещи. Материя как философская категория не развивалась, хотя мы и находим у Августина Блаженного понятия «материя духовная и телесная».

В XVII - XVIII вв. складывается новое понимание материи, отличное от представлений древних. Был сделан вывод, что материя - не конкретное вещество (земля, огонь, вода, воздух и т.д.), а физическая реальность как таковая. В этот период от философии отпочковываются и получают развитие в качестве самостоятельных отраслей математические, естественные я общественные науки. Наиболее развитыми науками того времени были механика и геометрия, поэтому в воззрениях на материю преобладал механицизм. Материя определяется как совокупность чувственно воспринимаемых тел. Материя отождествляется с веществом, состоящим из неделимых, неизменных атомов, обладающим универсальными свойствами: механической массой, весом, непроницаемостью, инерцией. Все вещественное обладает этими свойствами, а значит, вполне логично перенести эти свойства с конкретных веществ на Вещество как таковое.

В это же время появилось определение материи, данное английским философом Дж. Беркли, классиком субъективного идеализма. В своей работе «Диалог между философом Беркли и материалистом» он вкладывает в уста материалиста понятие материи как реальности, которая воздействует на наши ощущения, но не зависит от них. Беркли, будучи субъективным идеалистом, всю свою философскую энергию направил на борьбу против материализма и его основного понятия - материи, но именно данное им определение материи было использовано французскими материалистами, которые под материей понимали все то, что действует на наши органы чувств. Под этим всем, что действует на наши органы чувств, они подразумевали вещество, представляющее собой совокупность конкретных частиц-атомов, тождественных между собой, обладающих универсальными свойствами. В основании материи-вещества лежат фундаментальные законы мироздания, и прежде всего закон сохранения вещества.

Такое понимание материи было исторически прогрессивным, но и ограниченным. Немецкий философ Ф. Энгельс был первым, кто указал на эту ограниченность. Он считал, что нельзя сводить материю к совокупности конкретных частиц-атомов, поскольку они сами могут иметь сложную структуру. Ему принадлежит определение материи как общего понятия, охватывающего все многообразие вещей.

Ограниченность концепции отождествления материи с веществом стала особенно очевидной для естествознания на рубеже XIX-XX вв. Именно в тот период в физике разразился кризис, связанный с революционными открытиями.

В качестве одного из вариантов выхода из кризиса и дальнейшего развития физики и философии В.И. Ленин предложил новое методологическое основание - новое определение материи: «Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».

Ленин считал, что необходимо разграничить философское понимание материи и физические представления о ее свойствах и строении, и дал философское определение, заостряя внимание на том, что материя как категория не обозначает ничего, кроме объективной реальности, а значит, что какие бы ни были открыты новые состояния материи, достаточно определить: является ли это открытие объективной реальностью или нет. Далее своим определением он подчеркивал, что материя есть первичная реальность по отношению к нашим ощущениям, так как она существует независимо от них.

Определение Ленина является более диалектичным по сравнению с прежними метафизическими определениями, так как оно открыто для последующих знаний и развития. Но, как любое определение, оно исторически ограничено. Оно, скорее, гносеологично, чем онтологично, ибо сказать, что материя - объективная реальность, - это в содержательном плане ничего не сказать. Данное определение работает против субъективного идеализма, но совершенно не работает против идеализма объективного. Ведь и бог, и мировой разум, и абсолютная идея вписываются в определение объективной реальности для верующего в них человека. Бог является к верующему в конкретном образе, который тот воспринимает с помощью органов чувств.

Но, несмотря на указанные недостатки, в материализме сегодня нет более нового и совершенного определения материи. Наряду с мировоззренческим следует отметить и методологическое значение этого определения для развития естествознания. Идея неисчерпаемости материи, высказанная В.И. Лениным, сейчас является одним из руководящих методологических принципов естественнонаучного исследования. Это особенно ярко проявляется в современных взглядах на строение материи, сложившихся в естественных науках.

Кратко охарактеризуем современные представления о структурной организации материи . Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критериями выделения структурных уровней служат пространственно-временные масштабы, совокупность важнейших свойств и законов изменения, степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи в данной области мира.

Неорганическая природа разбивается на три 1)микро-, 2)макро- и 3)мегамиры, имеющие следующую последовательность структурных уровней: 1) субмикроэлементарный – микроэлементарный (элементарные частицы и полевые взаимодействия) – ядерный – атомарный – молекулярный – 2) уровень макроскопических тел (ряд подуровней) – 3) планеты – звездно-планетные комплексы – галактики – метагалактики.

Живая природа подразделяется на следующие уровни: биологических макромолекул – клеточный уровень – микроорганизменный – органов и тканей – организма в целом – популяционный – биоценозный – биосферный. Общая основа жизни – органический метаболизм (обмен веществом, энергией и информацией со средой) – специфицируется в каждом из выделенных уровней.

Социальная действительность представлена уровнями: индивидов – семьи – коллективов – социальных групп – классов – национальностей и наций – государств и систем государств – общества в целом.

Отметим также, что более высокие уровни системной организации материи возникают в рамках сравнительно небольшого множества явлений предыдущего уровня. Так, из трёх основных групп уровней неорганической природы (микро-, макро- и мегамир) лишь на уровне меньшей части явлений макромира возникает жизнь, точно также социум возникает у представителей единственного биологического вида. Усложнению системной организации материи тем самым сопутствует сужение возможностей его реализации.

1. Структурные уровни организации материи

В самом общем виде материя представляет собой бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств, связей, отношений и форм движения. При этом она включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все то, что не дано нам в ощущениях. Весь окружающий нас мир - это движущаяся материя в ее бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми свойствами, связями и отношениями. В этом мире все объекты обладают внутренней упорядоченностью и системной организацией. Упорядоченность проявляется в закономерном движении и взаимодействии всех элементов материи, благодаря чему они объединяются в системы. Весь мир, таким образом, предстает как иерархически организованная совокупность систем, где любой объект одновременно является самостоятельной системой и элементом другой, более сложной системы.

Согласно современной естественно-научной картине мира все природные объекты также представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. Исходя из системного подхода к природе вся материя делится на два больших класса материальных систем - неживую и живую природу. В системе неживой природы структурными элементами являются: элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы, галактики, метагалактики и Вселенная в целом. Соответственно в живой природе основными элементами выступают белки и нуклеиновые кислоты, клетка, одноклеточные и многоклеточные организмы, органы и ткани, популяции, биоценозы, живое вещество планеты.

В то же время как неживая, так и живая материя включают в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Структура - это совокупность связей между элементами системы. Поэтому любая система состоит не только из подсистем и элементов, но и из разнообразных связей между ними. Внутри этих уровней главными являют ся горизонтальные (координационные) связи, а между уровнями - вертикальные (субординационные). Совокупность горизонтальных и вертикальных связей позволяет создать иерархическую структуру Вселенной, в которой основным квалификационным признаком является размер объекта и его масса, а также их соотношение с человеком. На основе этого критерия выделяют следующие уровни материи: микромир, макромир и мегамир.

Микромир - область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется в диапазоне от 10 -8 до 10 -16 см, а время жизни - от бесконечности до 10 -24 с. Сюда относятся поля, элементарные частицы, ядра, атомы и молекулы.

Макромир - мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человеком и его физическими параметрами. На этом уровне пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах, метрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, днях и годах. В практической действительности макромир представлен макромолекулами, веществами в различных агрегатных состояниях, живыми организмами, человеком и продуктами его деятельности, т.е. макротелами.

Мегамир - сфера огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в которой измеряется астрономическими единицами, световыми годами и парсеками, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет. К этому уровню материи относятся наиболее крупные материальные объекты: звезды, галактики и их скопления.

На каждом из этих уровней действуют свои специфические закономерности, несводимые друг к другу. Хотя все эти три сферы мира теснейшим образом связаны между собой.

Структура мегамира

Основными структурными элементами мегамира являются планеты и планетные системы; звезды и звездные системы, образующие галактики; системы галактик, образующие метагалактики.

Планеты - несамосветящиеся небесные тела, по форме близкие к шару, вращающиеся вокруг звезд и отражающие их свет. В силу близости к Земле наиболее изученными являются планеты Солнечной системы, двигающиеся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. К этой группе планет относится и наша Земля, расположенная от Солнца на расстоянии 150 млн. км.

Звезды - светящиеся (газовые) космические объекты, образующиеся из газово-пылевой среды (преимущественно водорода и гелия) в результате гравитационной конденсации. Звезды удалены друг от друга на огромные расстояния и тем самым изолированы друг от друга. Это означает, что звезды практически не сталкиваются друг с другом, хотя движение каждой из них определяется силой тяготения, создаваемой всеми звездами Галактики. Число звезд в Галактике - порядка триллиона. Самые многочисленные из них - карлики, массы которых примерно в 10 раз меньше массы Солнца. В зависимости от массы звёзды в процессе эволюции становятся либо белыми карликами, либо нейтронными звездами, либо черными дырами.

Белый карлик - это электронная постзвезда, образующаяся в том случае, когда звезда на последнем этапе своей эволюции имеет массу, меньшую 1,2 солнечной массы. Диаметр белого карлика равен диаметру нашей Земли, температура достигает около миллиарда градусов, а плотность - 10 т/см 3 , т.е. в сотни раз больше земной плотности.

Нейтронные звезды возникают на заключительной стадии эволюции звезд, обладающих массой от 1,2 до 2 солнечных масс. Высокие температура и давление в них создают условия для образования большого количества нейтронов. В этом случае происходит очень быстрое сжатие звезды, в ходе которого в наружных ее слоях начинается бурное протекание ядерных реакций. При этом выделяется так много энергии, что происходит взрыв с разбросом наружного слоя звезды. Внутренние же ее области стремительно сжимаются. Оставшийся объект и получил название нейтронной звезды, поскольку он состоит из протонов и нейтронов. Нейтронные звезды также называют пульсарами.

Черные дыры - это звезды, находящиеся на заключительном этапе своего развития, масса которых превышает 2 солнечные массы, и имеющие диаметр от 10 до 20 км. Теоретические расчеты показали, что они обладают гигантской массой (10 15 г) и аномально сильным гравитационным полем. Свое название они получили потому, что не обладают свечением, а за счет своего гравитационного поля захватывают из пространства все космические тела и излучение, которые не могут выйти из них обратно, они как бы проваливаются в них (затягиваются, как в дыру). Из-за сильной гравитации никакое захваченное материальное тело не может выйти за пределы гравитационного радиуса объекта, и поэтому они кажутся наблюдателю «черными».

Звездные системы (звездные скопления) - группы звезд, связанные между собой силами тяготения, имеющие совместное происхождение, сходный химический состав и включающие в себя до сотен тысяч отдельных звезд. Существуют рассеянные звездные системы, например Плеяды в созвездии Тельца. Такие системы не имеют правильной формы. В настоящее время известно более тысячи

звездных систем. Кроме того, к звездным системам относятся шаровые звездные скопления, насчитывающие в своем составе сотни тысяч звезд. Силы тяготения удерживают звезды в таких скоплениях миллиарды лет. В настоящее время ученым известно около 150 шаровых скоплений.

Галактики - совокупности звездных скоплений. Понятие «галактика» в современной интерпретации означает огромные звездные системы. Этот термин (от греч. «молоко, молочный») был введен в обиход для обозначения нашей звездной системы, представляющей собой тянущуюся через все небо светлую полосу с молочным оттенком и поэтому названную Млечным Путем.

Условно по внешнему виду галактики можно разделить на три вида. К первому (около 80%) относятся спиральные галактики. У этого вида отчетливо наблюдаются ядро и спиральные «рукава». Второй вид (около 17%) включает эллиптические галактики, т.е. такие, которые имеют форму эллипса. К третьему виду (примерно 3%) относятся галактики неправильной формы, которые не имеют отчетливо выраженного ядра. Кроме того, галактики различаются размерами, числом входящих в них звезд и светимостью. Все галактики находятся в состоянии движения, причем расстояние между ними постоянно увеличивается, т.е. происходит взаимное удаление (разбегание) галактик друг от друга.

Наша Солнечная система принадлежит к галактике Млечного Пути, включающей не менее 100 млрд. звезд и поэтому относящейся к разряду гигантских галактик. Она имеет сплюснутую форму, в центре которой находится ядро с отходящими от него спиральными «рукавами». Диаметр нашей Галактики составляет около 100 тыс., а толщина - 10 тыс. световых лет. Соседней с нами является галактика Туманность Андромеды.

Метагалактика - система галактик, включающая все известные космические объекты.

Поскольку мегамир имеет дело с большими расстояниями, то для измерения этих расстояний разработаны следующие специальные единицы:

световой год - расстояние, которое проходит луч света в течение одного года со скоростью 300 000 км/с, т.е. световой год составляет 10 трлн км;

астрономическая единица - это среднее расстояние от Земли до Солнца, 1 а.е. равна 8,3 световым минутам. Это значит, что солнечные лучи, оторвавшись от Солнца, достигают Земли через 8,3 мин;

парсек - единица измерения космических расстояний внутри звездных систем и между ними. 1пк - 206 265 а.е., т.е. приблизительно равен 30 трлн км, или 3,3 световым года.

Структура макромира

Каждый структурный уровень материи в своем развитии подчиняется специфическим законам, но при этом между этими уровнями нет строгих и жестких границ, все они теснейшим образом связаны между собой. Границы микро- и макромира подвижны, не существует отдельного микромира и отдельного макромира. Естественно, что макрообъекты и мегаобъекты построены из микрообъектов. Тем не менее, выделим важнейшие объекты макромира.

Центральным понятием макромира является понятие вещества, которое в классической физике, являющейся физикой макромира, отделяют от поля. Под веществом понимают вид материи, обладающий массой покоя. Оно существует для нас в виде физических тел, которые обладают некоторыми общими параметрами - удельной массой, температурой, теплоемкостью, механической прочностью или упругостью, тепло- и электропроводностью, магнитными свойствами и т.п. Все эти параметры могут изменяться в широких пределах как от одного вещества к другому, так и для одного и того же вещества в зависимости от внешних условий.

Структура микромира

На рубеже XIX-XX вв. в естественно-научной картине мира произошли радикальные изменения, вызванные новейшими научными открытиями в области физики и затронувшие ее основополагающие идеи и установки. В результате научных открытий были опровергнуты традиционные представления классической физики об атомной структуре вещества. Открытие электрона означало утрату атомом статуса структурно неделимого элемента материи и тем самым коренную трансформацию классических представлений об объективной реальности. Новые открытия позволили:

выявить существование в объективной реальности не только макро-, но и микромира;

подтвердить представление об относительности истины, являющейся только ступенькой на пути познания фундаментальных свойств природы;

доказать, что материя состоит не из «неделимого первоэлемента» (атома), а из бесконечного многообразия явлений, видов и форм материи и их взаимосвязей.

Концепция элементарных частиц. Переход естественно-научных знаний с атомного уровня на уровень элементарных частиц привел ученых к заключению, что понятия и принципы классической физики оказываются неприменимыми к исследованию физических свойств мельчайших частиц материи (микрообъектов), таких, как электроны, протоны, нейтроны, атомы, которые образуют невидимый нами микромир. В силу особых физических показателей свойства объектов микромира совершенно не похожи на свойства объектов привычного нам макромира и далекого мегамира. Отсюда возникла необходимость отказа от привычных представлений, которые навязаны нам предметами и явлениями макромира. Поиски новых способов описания микрообъектов способствовали созданию концепции элементарных частиц.

Согласно этой концепции основными элементами структуры микромира выступают микрочастицы материи, которые не являются ни атомами, ни атомными ядрами, не содержат в себе каких-либо других элементов и обладают наиболее простыми свойствами. Такие частицы были названы элементарными, т.е. самыми простыми, не имеющими в себе никаких составных частей.

После того как было установлено, что атом не является последним «кирпичиком» мироздания, а построен из более простых элементарных частиц, их поиск занял главное место в исследованиях физиков. История открытия фундаментальных частиц началась в конце XIX в., когда в 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу - электрон. История открытия всех известных сегодня элементарных частиц включает два этапа.

Первый этап приходится на 30-50-е гг. XX в. К началу 1930-х гг. были открыты протон и фотон, в 1932 г. - нейтрон, а спустя четыре года - первая античастица - позитрон, которая по массе равна электрону, но имеет положительный заряд. К концу этого периода стало известно о 32 элементарных частицах, причем каждая новая частица была связана с открытием принципиально нового круга физических явлений.

Второй этап приходится на 1960-е гг., кода общее число известных частиц превысило 200. На этом этапе основным средством открытия и исследования элементарных частиц стали ускорители заряженных частиц. В 1970-80-е гг. поток открытий новых элементарных частиц усилился, и ученые заговорили о семействах элементарных частиц. На данный момент науке известно более 350 элементарных частиц, различающихся массой, зарядом, спином, временем жизни и еще рядом физических характеристик.

Все элементарные частицы обладают некоторыми общими свойствами. Одно из них - свойство корпускулярно-волнового дуализма, т.е. наличие у всех микрообъектов как свойств волны, так и свойств вещества.

Другим общим свойством является наличие почти у всех частиц (кроме фотона и двух мезонов) своих античастиц. Античастицы - это элементарные частицы, схожие с частицами по всем признакам, но отличающиеся противоположными знаками электрического за ряда и магнитного момента. После открытия большого числа античастиц ученые заговорили о возможности существования антивещества и даже антимира. При соприкосновении вещества с антивеществом происходит процесс аннигиляции - превращение частиц и античастиц в фотоны и мезоны больших энергий (вещество превращается в излучение).

Еще одним важнейшим свойством элементарных частиц является их универсальная взаимопревращаемость. Этого свойства нет ни в макро-, ни в мегамире.

Уровня организации материи (2)Реферат >> Биология

3 2. Триединство концептуальных уровней познания в современной биологии …………………………….….. 4 3. Структурные уровни организации живых систем ….. . 6 ... уровне организации материи . Живая природа (коротко - жизнь) - это такая форма организации материи на уровне ...