logo
Конц

4.1. Формы существования материи

Форма существования материи – это единство движения во времени и пространстве. Движение – это изменение вообще, всякое взаимодействие материальных объектов.

В мире нет материи без движения, так же как не может быть движения без материи. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителен и представляет собой один из моментов движения. Например, тело, покоящееся по отношению к Земле, движется вместе с ней вокруг Солнца, вместе с Солнцем – вокруг центра Галактики. Поскольку мир бесконечен, то всякое тело участвует в бесконечном движении. Качественная устойчивость тел и стабильность их свойств также представляет собой проявление относительного покоя. В процессе развития материи проявляются качественно новые и более сложные формы движения. Но даже механическое перемещение не является абсолютно простым. В процессе развития материи через электромагнитные и гравитационные поля между телами непрерывно происходит движение.

Теория относительности указывает, что «с увеличением скорости движения происходит возрастание массы тел, уменьшаются по направлению движения линейные размеры, убыстряется ритм процессов в телах». «При околосветовых скоростях электроны и другие частицы способны интенсивно излучать кванты электромагнитного поля по направлению движения».

Таким образом, всякое развитие материального мира включает в себя взаимодействие различных форм движения и их взаимное превращение. Движение так же неисчерпаемо, как и сама материя. Движение материи представляет собой процесс взаимодействия противоположностей.

Движение материальной системы включает в себя целостное изменение системы. Оно выступает как процесс развития системы. При восходящем развитии системы (от низшего к высшему) происходит усложнение связей, структуры и формы движения материальных объектов. Нисходящее развитие выражает напротив деградацию и распад системы, упрощение её форм движения. Движение является более общим понятием, чем развитие.

Выделяют следующие основные формы движения:

* в неживой природе – это движение элементарных частиц и полей (гравитационное, электромагнитное, взаимного превращения, движение атомов и молекул); движение макроскопических тел через процессы кристаллизации и изменение агрегатных состояний, движение в космических системах различного порядка);

* в живой природе – биологические процессы в различных системах (биохимические, гормональные электрофизиологические и т.д.);

* в обществе – все социальные изменения, присущие общественным системам различного порядка.

Общей мерой движения является энергия. Все виды энергии в природе, соответствующие различным формам движения. Их можно объединить в 3 основные группы:

В первую группу входит кинетическая энергия поступательного, вращательного, колебательного и других видов движения. Величина энергии зависит от массы и скорости тел, а у фотонов – от частоты колебаний.

Во вторую группу входят все виды потенциальной внутренней энергии материальных систем, представляющие собой различные проявления энергии взаимодействия посредством электромагнитного, гравитационного и ядерного полей.

В третью группу входит собственная внутренняя энергия каждого объекта, соответствующая его общей массе. Эта энергия находится в частицах в связанном состоянии и высвобождается полностью лишь в реакциях превращения пар частиц и античастиц в электромагнитное излучение. Она характеризует огромные внутренние возможности превращений и активных проявлений материй. Материя как бы пронизана энергией, и эта энергия высвобождается при определенных условиях.

Одной из форм движения материи является «жизнь». Жизнь – это форма движения высокоорганизованной материи (белковых тел), содержанием которой является упорядоченный постоянный обмен веществ, энергии и информации внутри организма и с окружающей средой на каждом этапе развития.

Существенной особенностью «живых тел» является накопление информации, саморегуляция и воспроизводство. По существу, «жизнь» – это не одна форма движения, а система форм, в которых наряду с общими признаками есть и много специфических различий. Они проявляются при переходе от уровня организма к популяциям, видам, биоценозам и всей биосфере. Внутри каждой из таких систем существуют свои типы взаимодействий, подчиняющиеся различным законам.

Общественные формы движения включают в себя все типы отношений в обществе. По сравнению с другими формами они отличаются наибольшей сложностью. Усложняются прежде всего информационные связи, специфичные для всех самоорганизующихся систем с управлением. В обществе эти связи становятся необычайно многообразными в количественном и качественном отношениях.

Между всеми формами движения материи существует взаимная связь. Например, тепловое движение в неживой природе может существовать в очень широком диапазоне температур. Но в живых организмах оно возможно лишь в очень узком температурном интервале. Формы движения способны к взаимным превращениям при строгом выполнении законов, сохранения материи и её основных свойств.

Время и пространство представляют собой совокупность бесчисленного множества пространственно-временных свойств и структур реально существующих материальных систем.

Время характеризует последовательность смены состояний и причинно-следственных отношений, любых объектов и процессов.

Пространство как форма существования материи выражает существование, структурность и протяженность любых взаимодействующих объектов и систем.

Общими свойствами времени и пространства являются их объективность, независимость от человеческого сознания, их абсолютность как универсальных форм существования материи, неразрывную связь друг с другом и с движением, количественную и качественную бесконечность.

Важнейшим свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин – координат. В прямоугольной декартовой системе координат – х, у, z, называемое длиной, шириной и высотой. В сферической системе координат – это радиус-вектор r, углы a и b. В цилиндрической системе – высота z, радиус-вектор и угол a.

Пространство выступает как всеобщая форма существования материи, которая выражает структурность, протяженность и сосуществование элементов материи в различных системах. Величина протяженности тел зависит от их внутренних и внешних связей. Пространству присуще определенное свойство симметрии. Она проявляется в сохранении объектами их геометрической формы и ряда других свойств при зеркальном отражении объектов, таких как шар, куб, параллелепипед и др. Но пространственная симметрия присуща далеко не всем объектам, например, асимметричное расположение некоторых органов у животных. Асимметрична пространственная структура молекул живого вещества.

Важнейшим свойством времени является его неповторяемость. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность его изменений определяет и общую непрерывность времени. Поскольку любой конкретный объект существует ограниченный период, то время обладает свойством прерывности. Эта прерывность характеризует периоды изменения конкретных качественных состояний.

К числу важнейших свойств времени относят его одномерность и необратимость. Одномерность проявляется в последовательности временных изменений в виде линейной упорядоченности. Необратимость проявляется в ходе времени только от прошлого к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее. Но осуществившись, оно уже недоступно никакому внешнему влиянию и воздействию.

В 1905 г. Альбертом Эйнштейном была разработана теория относительности. Предметом теории относительности являются пространственно-временные отношения при равномерных и прямолинейных движениях систем отсчета. Эйнштейном были даны новые законы движения, обобщающие законы движения Ньютона. Эти обобщения сводились только для случая очень малых скоростей тел. В этой теории была раскрыта теория оптических явлений в движущихся телах.

Эйнштейн доказал, что масса тела пропорциональна запасенной в ней энергии. Одним из основных положений теории относительности является утверждение равноправности всех равномерных систем отсчета. Им отвергается существование абсолютного пространства и абсолютного времени, фигурирующих в ньютоновской физике.

Главный вывод теории состоит в установлении такой универсальной связи пространства и времени, в которой они объединены в единую форму существования материи – «пространство – время». Только пространственно-временные отношения и свойства предметов и явлений имеют абсолютный характер и находятся в единой системе отсчета.

Важнейшими теоретико-познавательными выводами теории относительности является:

а) подтверждение учения диалектического материализма о пространстве и времени как формах существования материи;

б) развитие теории пространства и времени – соединение пространства и времени в единую форму существования и установление конкретной зависимости структуры пространства и времени от распределения движения материи;

в) установление внутренней связи единства ряда сторон материального мира;

г) связь массы и энергии и взаимную обусловленность законов поля тяготения и движения тел;

д) конкретизация и углубление представлений о неразрывности пространства, времени и движения материи.

У советских ученых-физиков о теории относительности выработалась другая точка зрения, которая существенно отличается от теории Эйнштейна. Геометрические свойства реального физического пространства и времени гораздо более сложны, чем это предполагалось Эйнштейном. Математическим отображением этих свойств является не геометрия Эвклида, которую использовал Эйнштейн, а геометрия Римана. Метрика пространства и времени является евклидовой лишь при отсутствии поля тяготения, наличие же поля тяготения приводит к отклонению метрики от эвклидовой.

Характер метрики неразрывно связан с распределением тяготеющих масс и их движением. Связь эта взаимная. С одной стороны, отклонение метрики от эвклидовой обусловлена наличием тяготеющих масс, с другой стороны – движением масс в поле тяготения – отклонением метрики от эвклидовой.

Суть этих процессов: «массы определяют метрику пространства и времени, а метрика пространства и времени определяет их движение».

Нерасторжимое единство движения материи с пространством и временем состоит в том, что при движении материи ни пространство, ни время изолировано существовать друг без друга не могут.

В иерархии структурных уровней материи (мего-, макро- и микромиров) каждому уровню свойственны только ему присущие критерии движения, пространства и времени.

Расширение наших знаний о формах и движении материи позволяет решать вопросы о временной эволюции материального мира. Материя, находясь в постоянном движении, в процессе эволюции переходит из одного качественного состояния в другое, что, соответственно, делает неизбежным изменение ее пространственно-временной структуры.

4.2. Структурные уровни организации материи

Под «материей» понимается вещество, субстрат, субстанция, содержание, существующие вне нас и независимо от нашего сознания.

Материю разделяют на три основные сферы: неживую, живую и социально-организованную. Неживая материя – это все объекты неорганической природы – от микрочастиц до космических систем во всё возрастающих масштабах бесконечной Вселенной. Живая материя – это всё множество объектов, обладающих способностью к сложным формам отражения, воспроизводству и размножению.

Социально-организованная материя – это все общественные системы (политическая, экономическая, образовательная, социальная и др.): от человека до общества в целом. Выделение трех указанных важнейших форм материи отражает её историческое развитие во времени, а также степень сложности структуры, связей и форм движения различных систем. Степень сложности возрастает с переходом от неживой материи к живой.

В структурной организации материи выделяют следующие признаки:

- специфические законы движения и взаимодействия объектов;

- совокупность основных свойств, по которым объекты качественно различаются между собой;

- пространственно-временные масштабы;

- степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития.

В соответствии с этими признаками можно выделить в неживой природе следующие уровни: элементарные частицы и атомные ядра; атомы и молекулы; макроскопические тела; космические системы различного порядка.

В живой природе можно выделить молекулярный уровень жизни, уровень микроорганизмов, клеточный уровень, уровни организмов, видов, биоценозов и всей биосферы.

В социально-организованной материи можно выделить также уровни: человек (индивидуум), семья, производственный коллектив, социальные группы, классы, государства, формации и общество в целом.

Все виды материи в микромире обладают сложными внутренними связями, структурой, способностью к изменениям и переходам из одних состояний в другие.

Понятие системы органически связано с понятием целостности. Для природной системы характерно не только наличие связей и отношений между образующими ее элементами, но и неразрывное единство со средой.

Система (в переводе с греч. – составленное из частей) – это совокупность элементов, находящихся между собой в отношениях и связях, образующих определенную целостность. Понятие «система» имеет длинную историю. Аристотель подчеркивал, что система – это не только материальная сторона мира, но и социальной действительности. Дальнейшее развитие системность получила в трудах Шеллинга и Гегеля. В XVII-XIX веках в различных специальных науках исследовались определенные типы систем (астрономические, физические, химические, механические и т.д.). Марксизм сформулировал философские и методологические основы научного познания целостных развивающихся биосистем.

Любая система может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, в то время как элементы данной системы могут выступать как элементы системы более низкого порядка.

Расположение систем ступенчатым порядком, где каждый низкий уровень является частью систем более высокого уровня, называется иерархией. Иерархичность характерна в целом для всех природных систем.

Парадигма (в переводе с греч., буквально – пример, образец) – это образец программ теоретических и методологических разработок, которые используются для проведения конкретных научных исследований. Парадигма является моделью, образцом для решения практических задач. В настоящее время системная парадигма доминирует в современной науке.

Основой существования системы является закономерность: «Связи в системах взаимодействия между элементами внутри должны быть сильнее, чем с внешними по отношению к системе идентичными элементами». В каждой системе имеются морфологические границы и функциональные особенности, которые по ходу развития системы могут не только усложняться, но и упрощаться, не только развиваться, но и деградировать. Изменения чаще всего обусловлены деградацией внутреннего развития системы.

Между частями системы, её элементами складываются внутренние связи. Эти связи раскрывают внутренние процессы, определяющие специфику данной системы, её качественное своеобразие. Внутренние противоречия выступают источником развития данной системы, определяя ее сущность. Они получили свое выражение в основных законах развития систем.

Понятие «элемент» означает минимальный, входящий в систему. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе. Вместе с тем он сам может представлять сложную систему. Совокупность связей между элементами образуют структуру системы.

В системной иерархии существуют два доминирующих типа связи между элементами в системе – по горизонтали и по вертикали.

Связи «по горизонтали» – это связи в координации между одно-порядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть системы не может изменяться без того, чтобы не изменились другие её части.

Связи «по вертикали» – это связи субординации между элементами внутри одной системы и в системной иерархии. Эти связи выражают сложное внутреннее устройство, где одни элементы по своей значимости могут подчиняться другим, более значимым. Вертикальная структура формирует уровенную организацию системы, т.е. иерархию.

Исходным пунктом любого системного исследования является изучение устойчивости, т.е. целостности систем.

Целостность систем означает, что все её составные части, соединясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми интегративными свойствами. Все природные объекты представляют собой упорядоченные структурированные, иерархически организованные системы.

В материальных системах важнейшей закономерностью является принцип: «чем меньше размеры системы, тем относительно более прочно связаны между собой ее составные элементы».

В космических системах преимущественно действуют гравитационные силы. В макроскопических телах молекулах и атомах к ним добавляется более мощные электромагнитные силы, а в атомных ядрах действуют еще более мощные ядерные силы, объединяющие протоны и нейтроны. Во многих системах составляющие их элементы продолжают сохранять свои свойства.

Наряду с этими существуют системы с так называемой «интегральной целостностью», в которых все элементы настолько тесно связаны между собой, что их свойства как бы обобществляются. Если эти элементы данной системы рассматриваются вне целого, то они качественно меняются и в отдельных случаях прекращают свое существование. Таковы, например, биологические и общественные системы.

Интегральная целостность присуща и атомным ядрам, но здесь она обусловлена очень большой энергией связи между протонами и нейронами, которые в ядрах постоянно превращаются друг в друга.

Элементарные частицы – электроны, протоны, нейтроны, мезоны и др. – ведут себя как целостное образование во всех известных процессах. С увеличением энергии воздействия на них они не расщепляются, а лишь превращаются из одних видов в другие. Например, возможно возникновение пары электронов – позитронов, мезонов, нуклонов и др., причем среди рожденных частиц могут быть частицы аналогичные сталкивающимся. В мире не существует бесструктурных микрообъектов, которые представляли бы последнюю сущность материи.