12. Современное понимание материи (Ответы на вопросы по философии)

12. Современное понимание материи и общей картины мироздания. Виды и уровни (формы) развития материи, ее атрибуты. Революция в науке конца XIX – начала XX веков и ее значение в дальнейшем развитии современного материалистического взгляда на мир.

Современное понимание материи и общей картины мироздания.

Научная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов, а также на основе определенных философских представлений, где главными являются идеи о субстанции, движении, причинности, о единстве мира, об основных законах природы. Материя – фундаментальная исходная категория философии, от того или иного ее понимания зависит решение практически всех других философских проблем.

В основе современных научных представлений о строении материи лежит идея ее сложной системной организации. Любой объект материального мира может быть рассмотрен в качестве целостной системы, которая характеризуется наличием элементов и связей между ними.

Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохра­няться, и это является условием существования системы как целого. Эти устой­чивые связи и отношения между элементами системы и образуют ее структуру. Иными словами, система — это элементы и их структура.

Любой объект материального мира уникален. Но при этом определенные их группы обладают общими признаками строения. Например, атомов очень много, но все они устроены по одному типу — в атоме должно быть ядро и электронная оболочка. Все молекулы — от простейшей молекулы водорода до сложных молекул белков — имеет общие структурные признаки: ядра атомов, образующих молекулу, стянуты общими электронными оболочками. Общие признаки есть в строении различных макротел, клеток, из которых построены живые организмы, и т. д. Наличие общих признаков организации позволяет объединить различные объекты в классы материальных систем. Эти классы часто называют уровнями организации материи или видами материи.

Виды и уровни (формы) развития материи, ее атрибуты.

Атрибуты (неотъемлемое свойство субстанции) материи: сознание, пространство, время, движение.

Все виды материи связаны между собой генетически, то есть каждый из них развивается из другого. Строение материи можно представить как определенную иерархию этих уровней (см. схему иерархической организации материи).

К варки (составляющие протонов, нейтронов и др.; взаимодействующие с помощью обмена глюонами, «склеивающими» их) и лептоны (электроны, нуклоны и др.) выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для нашего мира, поскольку ядра веществ существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек приводит к образованию атомов.

Элементарный уровень организации материи включает наряду с элементарными частицами еще и такой объект, как вакуум. Физический вакуум – не пустота, а особое состояние материи. В нем происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц» - своеобразных потенций соответствующих элементарных частиц (это их «вакуумные корни») при определенных условиях они могут вырываться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы.

При изучении субэлементарного уровня (элементарных частиц, физического вакуума) выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру – это фазовый переход (известный пример – переход воды в пар и лед). Это знание послужило основой представлений о возникновении Вселенной путем взрыва, связанного с массовым рождением элементарных частиц при фазовом переходе физического вакуума. Из элементарных частиц построились атомы.

Элементарные частицы, ядра атомов, ионы могут образовывать плазму – особое состояние материи, подобие газа. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными гравитационными полями, образуют звезды. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых излучается энергия.

В звездах образуются ядра атомов, а на периферии – возникают сами атомы. В результате взаимодействия атомов формируются молекулы. За молекулами следует уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел образуют планеты – тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, иногда атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.

Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют галактики (Земля принадлежит одной из них). Галактики разных типов образуют скопления – системы галактик. Кроме скопления галактик, есть еще более высокий уровень организации материи – Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих систем галактик (они удаляются друг от друга со скоростью, возрастающей с увеличением расстояния между ними – так называемый процесс расширения Метагалактики).

Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых Внеметагалактическими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную – материальный мир с его бесконечным разнообразием форм и видов материи.

Изучая живую природу, мы также сталкиваемся с системной организацией материи. Можно выделить ряд уровней материальной организации живой природы: системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки; клетки (как одноклеточные организмы); многоклеточные организмы (растения, животные).

Особые уровни организации живой материи образуют надорганизменные структуры – прежде всего популяции (сообщества особей одного вида, связанные между собой общим генофондом, скрещивающиеся и воспроизводящиеся в потомстве). К надорганизменным уровням относятся также виды и биоценозы (образуются в результате взаимодействия популяций между собой и с окружающей средой, например, лес).

Взаимодействие биоценозов (между собой и с воздушной оболочкой, через которую идет теплообмен Земли с космическим пространством, с водной средой, с горными породами) образует глобальную систему жизни – биосферу.

Люди являются частью сферы жизни на Земле и благодаря своей деятельности вносят возмущения в динамику биосферы. Это может привести к необратимому вырождению биосферы. Поэтому знание ее законов, понимание своего места в ее динамике является ныне одним из условий человеческого существования. Благодаря своей деятельности, люди трансформируют биологические формы своего существования в социальную жизнь. В рамках биосферы начинает развиваться особый тип материальной системы – человеческое общество (включает духовную жизнь в качестве условия функционирования и развития). Здесь тоже возникают особые подструктуры – семья, классы, нации и др., причем многие из этих структур существуют только на определенных этапах человеческой истории и преобразуются в новые, более сложные.

Революция в науке конца XIX – начала XX веков и ее значение в дальнейшем развитии современного материалистического взгляда на мир.

Термин «материя» происходит от лат. materia – вещество. Это «вещественное» значение термина удерживалось вплоть до XX века, когда произошла революция в физике, означавшая кризис одностороннего, основанного на обязательном чувственном восприятии, понимания материи, составлявшего суть концепции метафизического материализма.

Как известно, первой ступенью в осознании материальности мира был стихийный материализм. Началом формирования понятия материи явился переход от качественного многообразия существующих вещей к понятию единой основы мира – первоматерии. При этом все разнообразие мира выводилось из определенного элемента, например, воды или огня. Но уже Демокрит заметил, что с помощью одного качественно определенного вещества невозможно объяснить происхождение другого. Дальнейшее развитие мысли привело к унификации первооснов бытия и привело к появлению идеи атомарного строения мира (т.е. мир состоит из частиц, чувственно не воспринимаемых). Но атомы истолковывались тоже как вещество, как мельчайшие «кирпичики», строительный материал всего существующего. Так зародилась просуществовавшая вплоть до новейших открытий в физике в конце XIX века, дискретная картина мира.

Это воззрение положило начало научному объяснению многих явлений природы. И.Ньютон, исходя из идеи атомизма, ввел в физику понятие массы, сформулировав закон всемирного тяготения и основные законы динамики. Атомистики лежит в основе молекулярно-кинетической теории теплоты, в химии она послужила открытию закона сохранения вещества, на ее основе была создана и периодическая система элементов Менделеева. Механика Ньютона утвердила механистически-атомистическую картину мира и явилась образцом научной точности для других наук.

Но наряду с триумфом атомизма в науке назревал кризис, связанный прежде всего с открытием новых фактов. В 1897 г. был открыт электрон, в 1895 г. Рентгеном обнаружен радиоактивный распад, в 1904 Эйнштейном выведена теория относительности, в 1900 – Планком – дискретность излучения. Кризис был также связан с введением в физику нового понятия – поля (М.Фарадей, Дж.Максвелл), описывающее принципиально отличное от вещества континуальное (непрерывное) состояние материи. Таким образом, к началу 20-го века сложилась ситуация, которая носит название «великая революция в естествознании » (прежде всего в физике), т.е. коренная ломка ранее господствовавших воззрений, принципов, теорий. Были разрушены ранее господствовавшие представления о неизменности химических элементов, о безструктурности атома, о независимости движения от материальных масс, о непрерывности излучения.

Некоторыми физиками коренная ломка привычных физических понятий была воспринята как неспособность науки давать объективные знания о природе (Анри, Пуанкер). Так как принципы классической физики нельзя было применить для объяснения процессов микромира, стали говорить о «крахе науки», об остановке в ее развитии, ее кризисе. Но кризис этот означает, что вновь открываемые явления микромира не вписывались в механистическую картину мира, на которой базировалась физика 19 столетия. Появились предпосылки для построения новой квантово - релятивисткой картины природы, в которой нет четкого различия, границ между массой и энергией, между дискретными и непрерывными процессами, между корпускулярными и волновыми свойствами. Стали появляться экспериментальные данные, говорящие о существовании крайне малых масс и электрических зарядов, а также о крайне больших скоростях, т.е. о существовании микромира. Для его описания нельзя было применять те основные понятия, принципы и законы, которые вырабатывались физикой 19 века при изучении макротел. Например, принцип постоянства массы (масса тела остается неизменной независимо от того, находится ли тело в покое или движется).

Изучение свойств электрона показало, что его масса изменяется в зависимости от изменения скорости. Возникла необходимость выработки новых понятий, принципов, которые адекватно бы отражали процессы на уровне микромира, т.е. пересмотр принципов и законов классической физики. В этом и состоит революция в физике на рубеже XIX-XX веков. В философском отношении значение этой революции - разрушение последней цитадели метафизики – представления об атомах, как кирпичиках мироздания и переход на новый качественный уровень знаний о строении материи.