Виды материи в физике примеры. Материя и поле

Структура материи

В науке широко используется представление о структурных уровнях материи, конкретизирующих формы движения и виды материи. Структурные уровни материи образованы из объектов определенного множества и какого-либо класса. Характерной особенностью этих объектов является особый тип взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней могут служить следующие признаки: пространственно-временные масштабы, совокупность важных свойств и законов изменения, степень относительной сложности, которая возникает в процессе исторического развития материи в данной области мира.

Элементами структуры материи являются:

Неживая природа;

Живая природа;

Социум (общество).

Каждый элемент материи имеет несколько уровней. Уровнями неживой природы являются:

Субмикроэлементарный (мельчайшие единицы материи, меньше, чем атом);

Микроэлементарный (адроны, состоящие из кварков, электроны);

Ядерный (ядро атома);

Атомарный (атомы);

Молекулярный (молекулы);

Уровень единичных вещей;

Уровень макротел;

Уровень планет;

Уровень систем планет;

Уровень галактик;

Уровень систем галактик;

Уровень метагалактик;

Уровень Вселенной, мира в целом.

К уровням живой природы относятся:

Доклеточный (ДНК, РНК, белки);

Клеточный (клетка);

Уровень многоклеточных организмов;

Уровень видов;

Уровень популяций;

Биоценозы;

Уровень биосферы в целом.

К уровням социума относятся:

Отдельный индивид;

Коллективы разных уровней;

Социальные группы (классы, страты);

Отдельные общества;

Государства;

Союзы государств;

Человечество в целом.

Кроме того, в современном естествознании материя подразделяется на три вида: вещество, физическое поле и физический вакуум. Одним из главных свойств материи является движение. Без движения нет материи, и наоборот. Движение материи -- это любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум. Основным видом материи является вещество, обладающее массой. К вещественным объектам можно отнести элементарные частицы, атомы, молекулы и различные образованные из них материальные объекты. В химии вещества делят на простые (они состоят из атома одного химического элемента) и сложные, называемые химическими соединениями. Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул. Это обусловливает разные агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. При достаточно высокой температуре образуется плазма. Переход вещества из одного состояния в другое можно охарактеризовать как один из видов движения материи. В природе существуют различные виды движения материи. Их можно классифицировать с учетом изменений свойств материальных объектов и влияния на окружающий мир. Волновое и колебательное движение, механическое движение (относительное перемещение тел), распространение и изменение различных полей, тепловое (хаотическое) движение атомов и молекул, фазовые переходы между агрегатными состояниями (парообразование, плавление и т. д.), равновесные и неравновесные процессы в макросистемах, радиоактивный распад, ядерные и химические реакции, развитие живых организмов и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом -- все это служит примерами многообразных видов движения материи. Особым видом материи, которое обеспечивает физическое взаимодействие как материальных объектов, так и их систем, является физическое поле. К физическим полям можно отнести гравитационное и электромагнитное поля, поле ядерных сил, а также квантовые (волновые) поля, которые соответствуют разным частицам (например, электрон-позитронное поле). Частицы служат источником физических полей, например, для электромагнитного поля таковыми являются заряженные частицы. Физические поля, созданные частицами, переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними. В квантовой теории взаимодействие является следствием обмена квантами поля между частицами.

Общими универсальными формами существования движения материи принято считать пространство и время. Движение материальных объектов, также как и различные реальные процессы осуществляются в пространстве и во времени. Особенность естественнонаучного представления об этих понятиях сводится к тому, что пространство и время можно охарактеризовать количественно с помощью приборов. Время является объективной характеристикой любого явления или процесса, определяет порядок смены физических состояний. Время -- это всё то, что можно измерить с помощью многих приборов. Принцип работы этих приборов заключается в разных физических процессах, среди которых наиболее удобными считаются периодические процессы: электромагнитное излучение возбужденных атомов, вращение Земли вокруг своей оси и др.

Многие крупные достижения в естествознании связаны с разработкой более точных приборов для определения времени. Эталоны, существующие сегодня, позволяют измерить время с достаточно высокой точностью, в этом случае относительная погрешность измерений составляет не более 10-11 %. Временная характеристика реальных процессов основывается на постулате времени: абсолютно одинаковые явления происходят за одинаковое время. Не смотря на то, что постулат времени кажется естественным и очевидным, его истинность всё же относительна, потому что его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых идеальных часов, так как, во-первых, они характеризуются своей точностью, а, во-вторых, нельзя создать совершенно одинаковые условия в природе в разное время. Вместе с тем довольно длительная практика естественнонаучных исследований позволяет не усомниться в справедливости постулата времени в пределах точности, достигнутой в данный момент времени. Создавая классическую механику, И. Ньютон ввел понятие абсолютного (истинного) математического времени, протекающего всегда и везде равномерно, и относительного времени, которое выступает как мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни и означающая какой-то определенный интервал времени: час, день, месяц и т.д.

В современном представлении время всегда относительно. Из теории относительности вытекает, что при скорости, которая стремится к скорости света в вакууме, время замедляется, то есть происходит релятивистское замедление времени, а сильное поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. В обычных же земных условиях эти эффекты оказываются чрезвычайно малы.

Главным свойством времени является его необратимость. В реальной жизни нельзя вновь воспроизвести прошлое во всех его деталях и подробностях, так как оно забывается. Необратимость времени объясняется сложным взаимодействием множества природных систем, и символически обозначается стрелой времени, которая всегда как бы летит из прошлого в будущее. Необратимость реальных процессов в термодинамике связывают с хаотичным движением атомов и молекул. Понятие пространства гораздо сложнее понятия времени. В отличие от одномерного времени, реальное пространство имеет три измерения, то есть оно трехмерно. В трехмерном пространстве имеются атомы и планетные системы, выполняются фундаментальные законы природы. Но существуют гипотезы, согласно которым пространство Вселенной имеет много измерений, но из них наши органы чувств способны ощущать только три.

Самые первые представления о пространстве зародились из очевидного существования в природе твердых тел, которые занимают какой-то определенный объем. Исходя из этого, можно говорить о том, что пространство выражает порядок сосуществования физических тел. Более 2000 лет назад была создана завершенная теория пространства -- геометрия Евклида, до сих пор считающаяся образцом научной теории. По аналогии с абсолютным временем И. Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое существует независимо от находящихся в нём физических объектов и, возможно, совершенно пустым. Оно представляет собой как бы мировую арену, где происходят различные физические процессы. Свойства пространства выражаются геометрией Евклида. Именно это представление о пространстве и составляет основу практической деятельности людей. Хотя пустое пространство идеально, в то время как реальный окружающий нас мир заполнен разными материальными объектами. Без материальных объектов идеальное пространство не имеет смысла даже, к примеру, при описании механического движения тела, для которого нужно взять другое тело, выступающего в качестве системы отсчета. Механическое движение тел относительно. В природе не существует ни абсолютного покоя, ни абсолютного движения тел. Пространство, как и время, относительно. Специальная теория относительности соединила пространство и время в единый континуум «пространство -- время». Базой для такого объединения является постулат о предельной скорости передачи взаимодействий материальных объектов и принцип относительности. Из данной теории вытекает относительность одновременности двух событий, которые происходят в различных точках пространства, и относительность измерений длин и интервалов времени, которые производятся в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга. Согласно общей теории относительности свойства «пространства -- времени» подчиняются материальным объектам. Любой термальный объект искажает пространство, которое можно описать не геометрией Евклида, а сферической геометрией Римана или гиперболической геометрией Лобачевского. Считается, что вокруг массивного тела при очень большой плотности вещества искажение становится столь существенным, что «пространство -- время» как бы «замыкается» локально само на себя, отделяет данное тело от остальной Вселенной и образует черную дыру, поглощающей электромагнитное излучение и материальные объекты. На поверхности черной дыры для внешнего наблюдения время как бы останавливается. Можно предположить, что в центре нашей Галактики существует огромная черная дыра. Но есть и другая точка зрения. По мнению Академика Российской академии наук А. А. Логунова, никакого искажения пространства--времени нет, а происходит искажение траектории движения объектов, которое обусловлено изменением гравитационного поля. Он утверждает, что наблюдаемое красное смещение в спектре излучения отдаленных галактик, возможно, объяснить не расширением Вселенной, а переходом посылаемого ими излучения от среды с сильным гравитационным полем в среду со слабым гравитационным полем, в котором находится наблюдатель на Земле.

Сейчас следует считать, что вещество, как и другие виды материи (физический вакуум и физическое поле) имеют прерывистую структуру. Исходя из квантовой теории поля, время и пространств очень малых масштабах образуют хаотически изменяющуюся пространственно временную среду. Квантовые ячейки чрезвычайно малы, поэтому их можно не учитывать при описании свойств атомов, нуклонов и др., считая, что время и пространство непрерывными.

Основным видом материи является вещество, которое находится в твердом или жидком состояниях и воспринимается обычно как сплошная, непрерывная среда. Для описания и анализа свойств такого вещества в большинстве случаев учитывается лишь его непрерывность. Однако же это вещество при объяснении химических связей, тепловых явлений, электромагнитного излучения и т.п. рассматривается как дискретная среда, состоящая из взаимодействующих между собой атомов и молекул. Дискретность и непрерывность присущи и другому виду материи -- физическому полю. Магнитное, электрическое, гравитационное и другие поля при решении многих физических задач принято считать непрерывными. Но в квантовой теории поля считается, что физические поля дискретны.

Для одинаковых видов материи характерна дискретность и непрерывность. Для свойств материальных объектов и классического описания природных явлений достаточно учитывать непрерывные свойства материи, а для характеристики различных микропроцессов -- её дискретные свойства. Неотъемлемые свойства материи - дискретность и непрерывность. Важнейшим свойством материи является ее структурная и системная организация, выражающая упорядоченность существования материи в виде большого разнообразия материальных объектов разных уровней и масштабов, которые связаны между собой единой системой иерархии. Тела, наблюдаемые нами, состоят из молекул, молекулы из атомов, атомы из ядер и электронов, атомные ядра из нуклонов, нуклоны из кварков. Сейчас следует полагать, что электроны и гипотетические частицы кварки не содержат более мелких частиц.

С биологической точки зрения самой крупной живой системой является биосфера. Она состоит из биоценозов, которая содержит множество популяций живых организмов разных видов. Популяции формируют отдельные особи, живой организм которых состоит из клеток со сложной структурой, включающих ядро, мембрану и другие составные части.

Сейчас множество материальных систем условно делят на микромир, макромир и мегамир. К микромиру относят молекулы, атомы и элементарные частицы. Материальные объекты, которые состоят из большого числа атомов и молекул, образуют макромир. Самой крупной системой материальных объектов считается мегамир -- это мир планет, звезд, галактик и Вселенной. Материальные системы микро-, макро- и мегамира отличаются друг от друга размерами, характером преобладающих процессов и законами, которым они подчиняются

Итак, каждая из трех областей материальной действительности образуется из ряда особенных структурных уровней, находящемся не в хаотичном их «наборе» в составе какой-то области действительности, а в определенной связи, упорядоченности. Переход от одной области к другой связан с увеличением и усложнением многообразия факторов, которые обеспечивают целостность систем (в неживой природе -- электромагнитные, ядерные и другие силы, в обществе -- производственные отношения, национальные, политические и др.). Внутри каждого из структурных уровней материи имеются отношения субординации: молекулярный уровень включает в себя атомарный (но никак не наоборот); организменный -- клеточный, тканевый уровень общества -- уровни, представленные нациями, классами, другими социальными уровнями. Закономерности новых уровней специфичны, их нельзя свести к закономерностям уровней, на базе которых они возникли, и являются ведущими для данного уровня структурной организации материи. Способом существования материи является структурное многообразие, т. е. системность. Первоначальным понятием в представлении материи как структурно упорядоченного образования является понятие «система». С ним могут быть связаны представления о мире в целом (в оговоренном, разумеется, значении этого термина), формы движения материи, структурные уровни организации материи, отдельные целостные объекты внутри структурных уровней материи, разные уровни, аспекты, «срезы» этих материальных объектов. На этом понятии как на исходном основывается вся картина всеобщей структурированности материи.

Материя" - одно из фундаментальнейших поня­тий философии. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, харак­терно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рас­сматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. Для того, чтобы превратиться в реальность, в ней должна воплотить­ся какая-нибудь идея.

У последователя Платона, Аристотеля, материя тоже существует лишь как возможность, которая превращается в действительность только в результа­те соединения ее с формой. Формы же в конечном итоге берут свое начало от Бога.

У Г. Гегеля материя проявляется в результате дея­тельности абсолютной идеи, абсолютного духа, Именно абсолютный дух, идея порождают материю.

Материя - философская категория для обозначения объективной реальности, кот. дана ч-ку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается, нашими ощущениями, существующая независимо от них. В этом определении выделено 2 признака материи: 1) Признание первичности материи по отношении к сознанию (объективность ощущения) 2) Признание принципиальной познаваемости мира. Ленин разграничивает философское понимание материи и естественнонаучные знания о существующем мире. Ленин способствовал преодолению кризиса в физике, связанного с включением принципа структурности материи и делимости атомов в научную картину мира.

МАТЕРИЯ (по Ленину) – есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана ч-ку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется нашими чувствами, существуя независимо от них. Материя – это субстанция нашего мира. Субстанция – субстрат (некая основа, носитель) + его св-ва. Если раньше материя отождествлялась с атомом, то сейчас открыт электрон и материя относительна, природа бесконечна.

Виды материи : 1) Вещество – вид материи, имеющий массу покоя. Твердое, жидкое, газообразное, плазма. 2) Поле – не имеет массы покоя. Форма материи – совокупность различных материальных объектов и систем, обладающих единой качественной определенностью, проявляющ в общих св-вах и специфич для данной формы материи способов существования. Формы: 1) Социальная (ч-к, человеч общ-во, труд). 2) Биологическая (живая природа). 3) Химическая (атомы). 4) Физическая (низший – атомы, молекулы, поля).

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:

Неорганическая природа	Живая природа	Общество
1.Субмикроэлементарный	Биологический макромолекулярный
2. Микроэлементарный	Клеточный
3. Ядерный	Микроорганический	Коллективы
4.Атомарный	Органы и ткани	Большие социальные группы (классы, нации)
5. Молекулярный	Организм в целом	Государство (гражданское общество)
6. Макроуровень	Популяция	Системы государства
7. Мегауровень (планеты, звездопланетные системы, галактики)	Биоценоз	Человечество в целом
8. Метауровень (метагалактики)	Биосфера	Ноосфера

Изучение проблем, связанных с философским анализом материи и её свойств является необходимым условием формирования мировоззрения личности, независимо от того, окажется ли оно в конечном счёте материалистическим или идеалистическим.

В свете изложенного достаточно очевидно, что очень важна роль определения понятия материи, понимания последней как неисчерпаемой для построения научной картины мира, решения проблемы реальности и познаваемости объектов и явлений микро- и мегамира.

Разумно такое определение: "...Материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении"; "Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них". (В первом случае речь идет о материи как категории бытия, онтологической категории, во втором - о фиксирующем ее понятии, категории гносеологической).

Основополагающим элементом изучения подавляющего количества естественных наук является материя. В этой статье мы рассмотрим материи, формы её движения и свойства.

Что такое материя?

На протяжении многих веков понятие материи менялось и совершенствовалось. Так, древнегреческий философ Платон видел её как субстрат вещей, который противостоит их идее. Аристотель же говорил, что это нечто вечное, что не может быть ни сотворено, ни уничтожено. Позже философы Демокрит и Левкипп дали определение материи как некой основополагающей субстанции, из которой состоят все тела в нашем мире и во Вселенной.

Современное понятие материи дал В. И. Ленин, согласно которому она является самостоятельной и независимой объективной категорией, выражаемой человеческим восприятием, ощущениями, она также может быть скопирована и сфотографирована.

Атрибуты материи

Главными характеристиками материи являются три признака:

• Пространство.
• Время.
• Движение.

Первые два отличаются метрологическими свойствами, то есть их можно количественно измерить специальными приборами. Пространство измеряется в метрах и его производных величинах, а время в часах, минутах, секундах, а также в сутках, месяцах, годах и т. д. У времени есть также другое, не менее важное свойство - необратимость. Нельзя вернуться на какую-либо исходную временную точку, вектор времени всегда имеет одностороннюю направленность и движется от прошлого к будущему. В отличие от времени, пространство - более сложное понятие и имеет трёхмерное измерение (высота, длина, ширина). Таким образом, все виды материи могут передвигаться в пространстве за определённый промежуток времени.

Формы движения материи

Всё, что нас окружает, передвигается в пространстве и взаимодействует друг с другом. Движение происходит непрерывно и является главным свойством, которым обладают все виды материи. Между тем этот процесс может протекать не только при взаимодействии нескольких объектов, но и внутри самого вещества, обуславливая его видоизменения. Различают следующие формы движения материи:

• Механическая - это перемещение предметов в пространстве (падение яблока с ветки, бег зайца).

• Физическая - возникает, когда тело изменяет свои характеристики (например, агрегатное состояние). Примеры: тает снег, испаряется вода и т. д.
• Химическая - видоизменение химического состава вещества (коррозия металла, окисление глюкозы)
• Биологическая - имеет место в живых организмах и характеризует вегетативный рост, обмен веществ, размножение и др.

• Социальная форма - процессы социального взаимодействия: общение, проведение собраний, выборов и т. д.
• Геологическая - характеризует движения материи в земной коре и недрах планеты: ядре, мантии.

Все вышеназванные формы материи взаимосвязаны, взаимодополняют и взаимозаменяют друг друга. Они не могут существовать самостоятельно и не являются самодостаточными.

Свойства материи

Древняя и современная наука приписывали материи множество свойств. Самое распространённое и очевидное - это движение, однако имеются и другие универсальные свойства:

• Она несотворима и неуничтожима. Это свойство означает, что любое тело или вещество какое-то время существует, развивается, перестаёт существовать как исходный объект, однако материя не прекращает своего существования, а просто превращается в другие формы.
• Она вечна и бесконечна в пространстве.
• Постоянное движение, преобразование, видоизменение.
• Предопределённость, зависимость от порождающих факторов и причин. Данное свойство является своего рода объяснением происхождения материи как следствия определённых явлений.

Основные виды материи

Современные ученые выделяют три фундаментальных вида материи:

• Вещество, обладающее определённой массой в состоянии покоя, представляет собой наиболее распространённый вид. Оно может состоять из частиц, молекул, атомов, а также их соединений, которые образуют физическое тело.
• Физическое поле - это особая материальная субстанция, которая призвана обеспечивать взаимодействие объектов (веществ).
• Физический вакуум - является материальной средой с наименьшим уровнем энергии.

Вещество

Вещество - вид материи, главным свойством которого является дискретность, то есть прерывистость, ограниченность. В его структуру входят мельчайшие частицы в виде протонов, электронов и нейтронов, из которых состоит атом. Атомы соединяются в молекулы, формируя вещество, которое, в свою очередь, образует физическое тело или текучую субстанцию.

Любое вещество обладает рядом индивидуальных характеристик, отличающих его от других: масса, плотность, температура кипения и плавления, структура кристаллической решётки. При определённых условиях разные вещества можно соединять и смешивать. В природе они встречаются в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. При этом конкретное агрегатное состояние лишь соответствует условиям содержания вещества и интенсивности молекулярного взаимодействия, но не является его индивидуальной характеристикой. Так, вода при разных температурах может принимать и жидкую, и твёрдую, и газообразную форму.

Физическое поле

Виды физической материи включают и такую компоненту, как физическое поле. Оно представляет собой некую систему, в которой материальные тела взаимодействуют. Поле является не самостоятельным объектом, а, скорее, носителем специфичных свойств образовавших его частиц. Таким образом, импульс, высвобожденный от одной частицы, но не поглощённый другой, является принадлежностью поля.

Физические поля - это реальные неосязаемые формы материи, обладающие свойством непрерывности. Их можно классифицировать по различным критериям:

1. В зависимости от полеобразующего заряда выделяют: электрическое, магнитное и гравитационное поля.
2. По характеру движения зарядов: динамическое поле, статистическое (содержит неподвижные относительно друг друга заряженные частицы).
3. По физической природе: макро- и микрополя (создаются движением отдельных заряженных частиц).
4. В зависимости от среды существования: внешнее (которое окружает заряженные частицы), внутреннее (поле внутри вещества), истинное (суммарное значение внешнего и внутреннего полей).

Физический вакуум

В XX веке в физике как компромисс между материалистами и идеалистами для объяснения некоторых явлений появился термин "физический вакуум". Первые приписывали ему материальные свойства, а вторые утверждали, что вакуум - это не что иное, как пустота. Современная физика опровергла суждения идеалистов и доказала, что вакуум - это материальная среда, также получившая название квантового поля. Число частиц в нём приравнивается к нулю, что, однако, не препятствует кратковременному возникновению частиц в промежуточных фазах. В квантовой теории уровень энергии физического вакуума условно принимается за минимальный, то есть равный нулю. Однако экспериментально доказано, что энергетическое поле может принимать как отрицательные, так и положительные заряды. Существует гипотеза, что Вселенная возникла именно в условиях возбуждённого физического вакуума.

До сих пор не до конца изучена структура физического вакуума, хотя и известны многие его свойства. Согласно дырочной теории Дирака, квантовое поле состоит из движущихся квантов с одинаковыми зарядами, неясным остаётся состав самих квантов, скопления которых перемещаются в виде волновых потоков.

Введение понятия электромагнитного поля расширило научное представление о формах материи, изучаемых в физике. Классическая, ньютоновская физика имела дело только с одной единственной формой физической материи - веществом, которое было построено из материальных частиц и представляло собой систему таких частиц, в качестве которых рассматривались либо материальные точки (механика), либо атомы (учение о теплоте).

Введение 3
1. Структурность и системность материи 4
2. Поле и вещество 6
Заключение 9
Список используемой литературы 10

Работа содержит 1 файл

Введение 3

1. Структурность и системность материи 4

2. Поле и вещество 6

Заключение 9

Список используемой литературы 10

Введение

На пороге ХХ в. наука подошла к тому, чем всегда занималась мифология - к вопросу о происхождении мира и материи.

Важнейшей задачей современного естествознания является создание естественнонаучной картины мира. В процессе ее создания возникает вопрос о происхождении и изменении различных материальных продуктов и явлений, об их количественных, качественных характеристиках.

Материя - это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента. Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями.

Представления о материи в основном развивались в рамках материализма, но к данному понятию обращались и представители иных философских направлений. В античности решение проблемы субстанции осуществлялось в рамках натурфилософского подхода. Натурфилософия ставила задачу выявления единого закона, управляющего эмпирически удостоверенным многообразием какого-то фрагмента бытия, при этом менялся только уровень обобщений. По этой же причине материя изначально сближалась с веществом.

В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета и т. д. может быть рассмотрен как система - сложное образование включающее составные части, элементы и связи между ними.

1. Структурность и системность материи

Важнейшими атрибутами материи являются структурность и системность. Они выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется. Под структурой материи обычно понимается ее строение в микромире, существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т. д. Это связанно с тем, что человек, являясь микроскопическим существом, привык к соответствующим масштабам, поэтому понятие строения материи ассоциируется, как правило, с микрообъектами. Но если рассматривать материю в целом, то понятие структуры материи будет охватывать также различные макроскопические тела, все космические системы мегамира. С этой точки зрения структура материи проявляется в существовании бесконечного многообразия целостных систем, тесно связанных между собой. Из всего многообразия форм объективной реальности (то есть материи), эмпирически доступной для наблюдения является конечная область материального мира, которая простирается от 10 -15 см до 10 28 см (около 20 млрд. световых лет), а во времени - до 2*10 10 лет. В этих доступных нам масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимосвязанных систем: Метагалактика, отдельная галактика, звездная система, планета, отдельные тела, молекулы, атомы, элементарные частицы.

Наряду со структурностью неотъемлемым свойством материи является ее системность. Система - это внутренне (или внешне) упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, определенная целостность, проявляющая себя как нечто единое по отношению к другим объектам или внешним условиям. Во всех целостных системах связь между элементами является более устойчивой, упорядоченной и внутренне необходимой, чем связь каждого из элементов с окружающей средой. В неживой природе множество объектов будет целостной системой только в том случае, если энергия связи между ними больше их суммарной кинетической энергии совместно с энергией внешних воздействий, направленных на разрушение системы. В противном случае система не возникнет или распадется. Энергия внутренних связей - это общая энергия, которую нужно было бы приложить последовательно к каждому из элементов, чтобы удалить его из системы на большое расстояние, то есть “растащить” систему. Поскольку эта энергия не возникает из ничего, стабильность и целостность систем оказывается косвенно обусловленной действием закона сохранения энергии.

Внутренняя энергия связи может иметь различное значение в зависимости от характера сил, объединяющих тела в системы. С переходом от космических систем к макроскопическим телам, молекулам и атомам к гравитационным силам добавляются электромагнитные, намного более мощные, чем первые. В атомных ядрах действуют еще более мощные ядерные силы. Чем меньше размеры материальных систем, тем более прочно связаны между собой их элементы. При переходе к элементарным частицам энергия внутренних связей возрастает еще больше и оказывается сопоставимой с их собственной энергией.

Именно на уровне микромира физика ищет сегодня ответы на вопросы, из чего состоит материя? Есть ли конкретный предел делимости материи? - вопросы, издавна волновавшие человечество.

Долгое время атом считался конечным пределом делимости материи, а так же тем элементарным “кирпичиком” вещества, из которого сложены все предметы и явления нашего мира. Но уже к началу ХХ в. выяснилось, что это не так. Был открыт электрон, а затем другие элементарные частицы, число которых постоянно возрастает и на сегодняшний день превысило 300 разновидностей. У большинства элементарных частиц есть античастицы, отличающиеся противоположными знаками электрического заряда и магнитного момента: для электронов - позитроны, для протона - антипротон, для нейтрона - антинейтрон и т. д. Все другие свойства античастиц аналогичны свойствам обычных частиц. Из них могут образовываться устойчивые атомные ядра, атомы, молекулы и антивещество, подчиняющееся тем же законам движения, что и обычное вещество. При соприкосновении вещества с антивеществом происходит процесс аннигиляции - превращения частиц и античастиц в фотоны и мезоны больших энергий.

Можно констатировать, что современная физика довольно неплохо изучила процессы, протекающие в микромире, систематизировав эти знания и представив их в таких теориях, как квантовая механика, квантовая электродинамика, квантовая хромодинамика. Об основах этих теорий, отражающий современный уровень знаний о строении материи, и необходимо поговорить.

Структура материи: ее элементы и уровни

Элементами структуры материи являются:

1. неживая природа;

2. живая природа;

3. социум (общество).

Каждый элемент материи имеет несколько уровней.

Уровнями неживой природы являются:

Субмикроэлементарный (кварки, глюоны, суперструны – мельчайшие единицы материи, меньше, чем атом);

Икроэлементарный (адроны, состоящие из кварков, электроны);

Ядерный (ядро атома);

Атомарный (атомы);

Молекулярный (молекулы);

Уровень единичных вещей;

Уровень макротел;

Уровень планет;

Уровень систем планет;

Уровень галактик;

Уровень систем галактик;

Уровень метагалактик;

Уровень Вселенной, мира в целом.

К уровням живой природы относятся:

Доклеточный (ДНК, РНК, белки);

Клеточный (клетка);

Уровень многоклеточных организмов;

Уровень видов;

Уровень популяций;

Биоценозы;

Уровень биосферы в целом.

К уровням социума относятся:

Отдельный индивид;

Семья;

Группа;

Коллективы разных уровней;

Социальные группы (классы, страты);

Этносы;

Нации;

Расы;

Отдельные общества;

Государства;

Союзы государств;

Человечество в целом.

2. Поле и вещество

Введение понятия электромагнитного поля расширило научное представление о формах материи, изучаемых в физике. Классическая, ньютоновская физика имела дело только с одной единственной формой физической материи - веществом, которое было построено из материальных частиц и представляло собой систему таких частиц, в качестве которых рассматривались либо материальные точки (механика), либо атомы (учение о теплоте).

Если главной характеристикой вещества является масса, так как именно она фигурирует в основном законе механики F = mа, то в электродинамике основным является понятие энергии поля. Другими словами, при изучении движения в механике в первую очередь обращают внимание на перемещение тел, обладающих массой, а при исследовании электромагнитного поля - на распространение электромагнитных волн в пространстве с течением времени. Другим отличием вещества от поля является также характер передачи воздействий. В механике такое воздействие передается с помощью силы, причем оно может быть осуществлено в принципе на какое угодно расстояние, в то время как в электродинамике энергетическое воздействие поля передается от одной точки к другой.

Наконец, нельзя не отметить также тот немаловажный факт, что, после того как источник электромагнитных волн прекращает свое действие, возникшие электромагнитные волны продолжают распространяться в пространстве. Выходит, что электромагнитные волны могут существовать автономно, без непосредственной связи с источником энергии.

Исторически подход к изучению природы с точки зрения вещества и связанной с ним массы нашел отчетливое выражение в механистической картине мира, которая пыталась объяснить другие, немеханические явления с помощью понятий и принципов механики. В его основе лежит представление о дискретной природе вещества, которое в механике рассматривалось как система материальных частиц, а в других науках - совокупность атомов или молекул. Таким образом, дискретность можно рассматривать как конечную делимость материи на отдельные, все уменьшающиеся части. Еще античные греки поняли, что такая делимость не может продолжаться бесконечно, ибо тогда исчезнет сама материя. Поэтому они выдвинули предположение, что последними неделимыми частицами материи являются атомы.

В литературе часто основные формы материи подразделяют на поле и вещество. Такое деление имеет некоторый смысл, но оно ограничено. Под веществом имеют в виду различные частицы и тела, которым присуща масса покоя, тогда как поля и их кванты массы покоя не имеют, хотя обладают энергией, импульсом и множеством других свойств. Но поле и вещество нельзя противопоставлять друг другу. Если рассматривать структуру вещества, то во всех системах внутреннее пространство будет “занято” полями, на долю собственно частиц приходится ничтожная часть общего объема системы (примерно 10 -36 – 10 -40 объема), то есть поля входят в структуру вещества. В свою очередь, квантами полей выступают частицы, относящиеся к веществу. В этой неразрывной взаимосвязи частиц и полей можно видеть одно из важнейших проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.

Частицы обладают относительной прерывностью и локализованностью в пространстве, тогда как поля непрерывно распределены в нем. При этом поля не являются абсолютно континуальными средами. При излучении и поглощении они проявляются относительно дискретно - в виде квантов: фотонов, мезонов и др. Кванты полей взаимодействуют с частицами вещества как дискретные образования. Частицы вещества также нельзя представлять в виде каких - то микроскопических шариков с абсолютно резкими гранями. Частицы неотделимы от полей, и не существует абсолютно резкой границы, где кончается собственно частица и начинается ее внешнее поле. В пограничной области существует непрерывный взаимопереход полей и частиц.

1) Вещество – это физический вид материи, состоящий из частиц, которые имеют собственную массу (массу покоя)

2) Поле – материальное образование, которое связывает тела между собой и передает действие от тела к телу (электромагнитное, гравитационное, внутриядерное поля) Фотон не имеет массы покоя, ведь свет не покоится.

3) Антивещество – в-во, состоящее из античастиц. Структура антивещества: ядра атомов этого вида физической реальности должны существовать из антипротонов и антинейтронов, а оболочка из позитронов.

Окружающий нас материальный мир можно разделить, во-первых, на микромир, макромир и мегамир , каждый из которых, в свою очередь, включает в себя различные уровни организации материального бытия:

- в неживой природе : 1)субмикроэлементарный уровень (кварки), 2) элементарный (электроны), 3) ядерный (ядро атома), 4)атомный, 5)молекулярный, 6)макроскопический, 7) планетарный, 8) космический.

- в живой природе : 1) биологические макромолекулы, 2)клеточный, 3) микроорганизменный, 4) уровень органов и тканей, 5) уровень организма, 6) популяционный, 7) биоценозный, 8) биосферный.

- в социальный: 1) человек (индивид), 2)семья, 3) коллективы, 4) социальные группы, 5)национальности, 6) этносы, 7) государства

Каждый из структурных уровней (и подуровней) материи возникает и существует на основе предыдущих, однако не сводится к ним как простая сумма элементов, поскольку обладает новыми качествами и подчиняется в своем функционировании и развитии иным закономерностям.

11.Движение, пространство, время как основные формы существования материи.

Движение – понятие, охватывающее в самом общем виде всякое изменение, превращение. Все существующее находится в постоянном стремлении к изменению, другому состоянию, но изменяется только то, что имеет относительную устойчивость и находится в относительном покое. Но без определенной степени устойчивости в мире ничего бы не существовало. Покой - понятие относительное, а движение - абсолютно. Но, движение обладает и свойствами относительности, т.к. изменения одного объекта можно зафиксировать лишь относительно другого объекта.

Еще в античности были 2 концепции:

1) Зенон - отрицание движения. Апории Зенона. Доказывал невозможность мыслить движение.

2) Гераклит – «Все течет!» все постоянно переходит из одного состояния в другое.

Энгельс предложил формы движения:

Механическое

Физическое

Химическое

Биологическое

Социальное

Типы движения материи:

1) Механическое (без изменения качества)

2) С изменением качества . Направленность бывает 3х видов:

Прогрессивное (от низшего к высшему)

Регрессивное (от высшего к низшему)

Горизонтальное (явление идиодаптации в биологии, изменения зависят от условий существования и не сопровождаются общим повышением организации и уровня жизнедеятельности. Н-р таблица менделеева, где изменения развертываются на одном горизонтальном структурном уровне организации материи)

Развитие подчинено ряду законов:

Закон перехода из одного качества в другое на основе количественных изменений

Закон единства и борьбы противоположностей

Закон отрицания отрицания

Как бы ни изменялся предмет, пока он существует, он сохраняет свою определенность. Река не перестает быть рекой из-за того, что она течет: бытие реки и заключается в ее течении. Обрести абсолютный покой значит перестать существовать. Все относительно покоящееся неизбежно причастно к какому либо движению. Покой всегда имеет только видимый и относительный характер. Тела могут покоиться только по отношению к какой-либо системе отсчета, условно принятой за неподвижную (Н-р мы неподвижны относит-но здания, Земли, но движемся по отношению к Солнцу)

Частные св-ва пространства:

-трехмерность (любые пространственные отношения можно описать тремя измерениями – длина, ширина, высота)

-обратимость (можно вернуться на то же место)

-протяженность

-изотропность (равноправность всех возможных направлений)

Частные св-ва времени:

-одномерность (достаточно одной координаты: минута, час, секунда)

-однонаправленность (нельзя вернуться в прошлое)

Общие св-ва пространства и времени:

Объективность (независимость от нашего сознания)

Бесконечность (во вселенной нет такого места, где бы отсутствовали пространство и время)

Абсолютность (т.е. бытие вне пространства такая же бессмыслица, как и бытие вне времени)

Относительность (т.е. представления человека о пространстве и времени относительны)

Единство непрерывности (отсутствие пустого пространства)

Единство прерывности (раздельное существование материальных объектов)

Виды пространства и времени:

-Реальное (объективные формы существования пр-ва и времени)

-Перцептуальное (субъективное восприятие человеком реального пространства и времени)

-Концептуальное (теоретическое моделирование пространства и времени)

Концепции происхождения пространства и времени:

1) Субстанциональная (Демокрит, Платон, Ньютон)

Пространство и время рассматриваются как абсолютные, наряду с материей в ранге субстанций. Существуют самостоятельно, независимо от материальных объектов и рассматриваются как чистая протяженность и чистая длительность.

2) Реляционная (Аристотель, Лейбниц, а в наше время Энштейн, Лобачевский)

Пространство и время это особое отнощение между объектами и самостоятельно и отдельно от них не существующие. Т.е. если для Ньютона доска занимает какое-то положение, то для Лейбница пространство и есть соотношение доски с окружающими ее предметами.

Из теории относительности следовали два важных в философском отношении вывода: во-первых, при скоростях, близких к скорости света, длины тел сокращаются примерно в два раза; во-вторых, темп течения процессов времени замедляется при скорости, близкой к световой, примерно в 40 раз. Теория относительности показала зависимость пространства (протяженности тел) и времени (темпа длительно­сти протекания процессов) от скорости движущихся тел.