СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ МАТЕРИИ

ЛЕКЦИЯ 4. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ. МИКРО-, МАКРО- И МЕГАМИРЫ

1. Материя. Всеобщие атрибуты материи.

2. Структура и системная организация материи.

3. Системная организация как атрибут материи.

4. Структурные уровни организации материи.

1. МА ТЕРИЯ. ВСЕОБЩИЕ АТРИБУТЫ МАТЕРИИ

Слово «материя» многозначно. В быту им пользуются для обозначения той или иной ткани. Иногда придают иронический смысл, говоря о «высокой материи». Человека окружает множество различных вещей и процессов: животные и растения, машины и инструменты, химические соединения, произведения искусства, явления природы и т.д. Современная астрономия сообщает, что видимая Вселенная насчитывает сотни тысяч звезд, звездных туманностей и других небесных тел.

Понятие "материя" является одной из наиболее фундаментальных категорий науки. Оно встречается впервые в философии Платона и переводится с древнегреческого как «вещество». В материалистической философии «материя» является краеугольным понятием. В XVII–XVIII вв. под него подводится научный фундамент. Галилео Галилей придумал лабораторный эксперимент для объективного, безусловно доказательного изучения природных явлений. Исаак Ньютон разработал математический аппарат для точного их описания и, главное, строгого выражения, символической записи законов, которым они подчиняются. Классическая механика, созданная Ньютоном, стала первым образцом подлинно научной теории. С её помощью не только описывается поведение природных тел в прошлом и настоящем, но и предсказывается, что с ними случится в будущем — при определенных для законов этой теории условиях.

Все дальнейшие открытия классической науки применяли этот метод и эту теоретическую схему к новым классам явлений. Так, Дж. Максвелл раскрыл сущность электромагнетизма, включая полевую природу света. Антуан Лавуазье своей теорией горения сделал науку из химии, а Роберт Бойль помощью корпускулярной теории (т.е. усовершенствованного атомизма) позволил в дальнейшем правильно объяснять остальные химические процессы, преодолеть домыслы алхимиков. Ботаник М. Шлейден и зоолог Т. Шванн в 1838–39 гг. выдвинули клеточную теорию единого строения всех тканей растений и животных.

В итоге, классическая наука довольно быстро, на протяжении XIX в. объяснила практически всё, что во Вселенной доступно нашим органам чувств, к тому же усиленным оптическими и прочими приборами. На этом этапе развития философии и естествознания материя отождествлялась с веществом. Точнее, с ансамблем важнейших свойств всех макротел: протяженностью, подвижностью, тяжестью (массой покоя), делимостью на равнокачественные части, инертностью, твердостью, непроницаемостью. Известный просветитель барон Поль Анри Гольбах в трактате “Система природы” (1770) дал обобщающее определение материи в этом её идейном контексте: “По отношению к нам материя вообще есть всё то, что воздействует каким-либо образом на наши органы чувств”.

В начале XX в. ту же самую мысль настойчиво повторял В.И. Ленин: “Объективная реальность, данная нам в ощущениях”.

Современная материалистическая философия дает такое определение: материя – это объективная реальность.

У всех предметов и явлений, несмотря на их разнообразие, есть общая черта: все они существуют вне сознания человека и независимо от него, т.е. являются материальными.

Из свойств материальных объектов можно выделить всеобщие, универсальные, называемые атрибутами: связь, взаимодействие, движение, пространство и время, структурность, системная организация, вечность во времени, структурная и пространственная бесконечность, способность к саморазвитию, отражение, единство прерывности и непрерывности.

Материя и ее атрибуты несотворимы и неуничтожимы, существуют вечно и бесконечно разнообразны по форме своих проявлений. Все явления в мире обусловлены естественными материальными связями и взаимодействиями, причинными отношениями и законами природы. В этом смысле в мире нет ничего сверхъестественного и противостоящего материи. Человеческая психика и сознание тоже определяются материальными процессами в мозгу человека и являются высшей формой отражения внешнего мира.

2. СТРУКТУРА И СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МАТЕРИИ

Структурность и системная организация материи относятся к числу ее важнейших атрибутов, выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется.

Структура материи

Под структурой материи обычно понимают ее строение в макромире, т.е. существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т.д. Это связано с тем, что человек является макроскопическим существом и для него привычными являются макроскопические масштабы, поэтому понятие структуры ассоциируется обычно с различными микрообъектами.

Но если рассматривать материю в целом, то понятие структуры материи будет охватывать также макроскопические тела, все космические системы мегамира, причем в любых сколь угодно больших пространственно-временных масштабах. С этой точки зрения, понятие «структура» проявляется в том, что она существует в виде бесконечного многообразия целостных систем, тесно взаимосвязанных между собой, а также в упорядоченности строения каждой системы. Такая структура бесконечна в количественном и качественном отношениях.

Структурная бесконечность материи

Проявлениями структурной бесконечности материи выступают:

■ неисчерпаемость объектов и процессов микромира;

■ бесконечность пространства и времени;

■ бесконечность изменений и развития процессов.

Из всего многообразия форм объективной реальности эмпирически доступной всегда остается лишь конечная область материального мира, которая ныне простирается в масштабах от 10^-15 до 10²⁸ см, а во времени — до 2х10⁹ лет.

3. СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КАК АТРИБУТ МА ТЕРИИ

Структурность и системная организация материи относятся к числу важнейших ее атрибутов. Они выражают

упорядоченность существования материи и те ее конкретные формы, в которых она проявляется.

Материальный мир един: мы подразумеваем, что все его части — от неодушевленных предметов до живых существ, от небесных тел до человека как члена общества — так или иначе связаны.

Системой является то, что определенным образом связано между собой и подчинено соответствующим законам.

Системы бывают объективно существующие и теоретические, или концептуальные, т.е. существующие лишь в сознании человека.

Система — это внутреннее или внешнее упорядоченное множество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Упорядоченность множества подразумевает наличие закономерных отношений между элементами системы, которое проявляется в виде законов структурной организации. Внутренняя упорядоченность имеется у всех природных систем, возникающих в результате взаимодействия тел и естественного саморазвития материи. Внешняя характерна для созданных человеком искусственных систем: технических, производственных, концептуальных и т.п.

4. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ

Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами.

Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки:

■ пространственно-временные масштабы;

■ совокупность важнейших свойств;

■ специфические законы движения;

■ степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира;

Некоторые другие признаки.

Микро-, макро- и мегамиры

Известные в настоящее время структурные уровни материи могут быть выделены по вышеперечисленным признакам в следующие области.

1. Микромир. Сюда относятся:

■ частицы элементарные и ядра атомов — область порядка 10~¹⁵ см;

■ атомы и молекулы 10~⁸— Ю^-7 см.

2. Макромир: макроскопические тела 10~⁶—10⁷ см.

3. Мегамир: космические системы и неограниченные масштабы до 10²⁸ см.

Разные уровни материи характеризуются разными типами связей.

1. В масштабах 10~¹³ см — сильные взаимодействия, целостность ядра обеспечивается ядерными силами.

2. Целостность атомов, молекул, макротел обеспечивают электромагнитные силы.

3. В космических масштабах — гравитационные силы.

С увеличением размеров объектов уменьшается энергия взаимодействия. Если принять энергию гравитационного взаимодействия за единицу, то электромагнитное взаимодействие в атоме будет в 10³⁹ больше, а взаимодействие между нуклонами — составляющими ядро частицами — в 10⁴¹ раз больше. Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны между собой их элементы.

Деление материи на структурные уровни носит относительный характер. В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

Говоря о структурности — внутренней расчлененности материального бытия, можно отметить, что сколь бы ни был широк диапазон мировидения науки, он тесно связан с обнаружением все новых и новых структурных образований. Например, если раньше взгляд на Вселенную замыкался Галактикой, затем расширился до системы галактик, то теперь изучается Метагалактика как особая система со специфическими законами, внутренними и внешними взаимодействиями.

Структурные уровни различных сфер

В современной науке широко используется метод структурного анализа, при котором учитывается системность исследуемых объектов. Ведь структурность — это внутренняя расчлененность материального бытия, способ существования материи. Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо вида и характеризуются особым способом взаимодействия между составляющими их элементами, применительно к трем основным сферам объективной действительности эти уровни выглядят следующим образом.

СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ МАТЕРИИ

№ п/п

12 Следующая ⇒