На головну

Фізична форма матерії: єдність, спосіб і спрямованість розвитку, відношення до людини.

  1. Amp; 49. Особливості розвитку, капіталізму в Росії в другій половині XIX століття.
  2. Amp; 6. Аграрна реформа П. А. Столипіна: причини, сутність і результати.
  3. B] Після застосування до списку в електронній таблиці ABCD1студентматематикаинформатикафизика2А3333Б4344В3545Г4336Д3447Е555расширенного фільтра
  4. CASE-засоби проектування інформаційних систем
  5. CNews: Які напрямки інформатизації промисловості розвиваються в практиці IBS найбільш активно?
  6. CNews: Які тенденції, на ваш погляд, домінують сьогодні на ринку інформатизації промислових підприємств Росії? Що змінилося на цьому вертикальному ринку за останні роки?
  7. Cоотношеніе АПП з ДПП.

На відміну від інших, фізична форма матерії відома нам, більш-менш достовірно, лише з деякого щодо простого рівня - лептонів і кварків, вище якого слід рівень "сильнодіючих" (беруть участь в "сильних взаємодіях") елементарних частинок (протонів, нейтронів, мезонів , гиперонов і т. д.), атомів, макротел, космічних об'єктів, включаючи найбільше відоме нам освіту - Метагалактику, або "наш Всесвіт", "Всесвіт в космологічної сенсі) *. Розробляються гіпотези про простіших, ніж кварки, фізичних елементах або структурах - протокварках, "струнах" і т. д. Найбільш елементарний, очевидно, рівень ФФМ - сингулярне стан залишається поки предметом гіпотез і, в силу цього, сучасна фізика ще не має в своєму розпорядженні єдиної фундаментальної теорією ФФМ. В укрупненому плані ФФМ може розглядатися як складена з двох основних форм фізичної матерії - речовини и поля.

Хоча сучасна фізика не знає як найбільш простих, так і найбільш великих (більше Метагалактики) рівнів фізичної реальності, в ній отримала серйозні підстави ідея генетичної єдності ФФМ. Відповідно до сучасних уявлень, відома нам фізична реальність виникла з відносно простого сингулярного стану в результаті "Великого вибуху" 10-20 млрд. Років тому. Передбачається, що для опису вихідного сингулярного стану і, отже, створення фундаментальної фізичної теорії необхідна нова концепція, що представляє собою синтез ідей квантової механіки і теорії відносності.

Не знаючи нижнього і верхнього меж ФФМ, ми можемо, однак, з великою впевненістю зробити висновок про існування об'єднують фізичну реальність двох найбільш фундаментальних властивостей - маси і енергії. "Величина маси і енергії в істотному ступені визначає стійкість і мінливість елементарних частинок, ядер, атомів і атомно-молекулярних систем, характер їх руху, вид взаємодії, просторово-часовий інтервал існування даних фізичних об'єктів, геометричні властивості простору, часу, характер і послідовність ступенів еволюції Всесвіту. Зрозуміло, кожна приватна фізична форма матерії і руху має свої специфічні властивості, що відрізняють її від інших форм, проте в цілому, в своїй тотальності приватні фізичні форми матерії характеризуються єдиним, загальним, інтегральним властивістю - енергією, в якій згасають ці специфічні властивості , зникають відмінності між приватними фізичними формами матерії і руху. Наявність цієї властивості виявляється необхідною основою взаємодії і взаємоперетворення різних фізичних об'єктів, дозволяє ввести загальну міру фізичного руху, яка відображатиме єдність фізичної реальності, її відмінність від хімічної, біологічної та соціальної форм матерії ".

Фундаментальні властивості маса і енергія знаходяться в глибокій залежності, зафіксованим співвідношенням Ейнштейна Е = тс2, яке М. Борн назвав законом, що виражає найважливіші результати теорії відносності, що дозволяє досягти глибокого об'єднання наших знань про світ.

Таким чином, фізична форма матерії - це мас-енергетичний світ

В рамках цілісної ФФМ можна виділити кілька рівнів, вивчення яких має особливий частнонаучних і філософський інтерес.

Речовина і поле. Фізика XIX в. розглядала речовина і поле як дві різко розрізняються форми фізичної матерії. З цих позицій речовина дискретно, або складається з корпускул - атомів, молекул і т. д., що мають певну конфігурацію, радіус, масу спокою, траєкторію руху. Поле (електромагнітне, гравітаційне, мезонне і ін.) Має безперервний, хвильової характер, не ділиться на корпускули, не має маси спокою, траєкторії руху, рухається зі швидкістю світла. Фізика XX в. виявила глибоке єдність речовини і поля. Воно виражається, по-перше, у взаємоперетвореннях речовини і поля (коли частки і античастинки анігілюють, перетворюються в кванти поля і, навпаки, поле народжує з себе частинки речовини); по-друге, в тому, що речовина і поле володіють родинними властивостями.

Виявлення єдності речовини і поля створило величезні теоретичні та гносеологічні труднощі як для фізики, так і для філософії.

У 1900 р М Планк вперше ввів уявлення про те, що світло поширюється не якими завгодно порціями, а тільки певними - квантами. Поняття кванта позначало порції енергії, на які ділиться енергія світлового потоку, і свідчило про те, що світло складається з свого роду "частинок", які пізніше Ейнштейн назвав фотонами.

У 1913 р Я Бор створив перший варіант квантової теорії атома, згідно з якою структура атома, розподіл його електронних оболонок визначається квантовими рівнями. У 20-і рр. було встановлено, що електрони в своєму русі через найтоншу металеву пластинку проявляють хвильові властивості - дифракції и інтерференції. У 1925 р Луї де Броіль висловив чудову думку, що елементарні частинки мають подвійні, суперечливими властивостями - є одночасно частками і хвилями. Сучасна квантова теорія речовини і поля була створена Я Бором, Е Шредінгер і В. Гейзенбергом. Відповідно до цієї теорії, речовина і поле складаються зі свого роду частинок, що проявляють в різних дослідах або тільки корпускулярні, або тільки хвильові властивості. Так, в лічильнику Гейгера електрон поводиться тільки як дискретна частинка. Коли пучок електронів проходить через кристалічну решітку або отвір в діафрагмі, він проявляє тільки хвильові властивості.

Суперечливі властивості частинок речовини і поля виражаються в двох незвичайних, з позицій колишньої фізики, принципах - невизначеності и додатковості. Відповідно до принципу невизначеності, якщо визначається місцезнаходження (координати) частки, то стає невизначеним її імпульс (Р), якщо ж точно визначається імпульс частинки, то стають невизначеними її координати (Х, у, z). Такого роду "невизначеність", пов'язана із суперечливою природою мікрооб'єкту, виражається в співвідношенні неточностей: твір неточності у визначенні імпульсу частинки і неточності в координаті більше або дорівнює постійної Планка (H). DpxDx> h, DpyDy> h, DpzDz> h. Відповідно до принципу додатковості повний опис частки досягається шляхом поєднання корпускулярного і хвильового опису її.

Виявлення несподіваних і "дивних" властивостей мікрооб'єктів спочатку викликало цілий вибух ідеалістичних спекуляцій. Суперечлива картина мікрооб'єктів послужила приводом для затвердження з боку деяких фізиків і філософів, що мікрооб'єкт є фікція, сукупність відчуттів, наш спосіб розуміння показань приладів. Висувалося також уявлення про індетермінірованності поведінки елементарних частинок, про "свободу волі" у електрона і т. Д. Матеріалістично мислячі фізики і філософи дали, однак, інше тлумачення природи мікрооб'єктів. З позицій діалектичного матеріалізму, з яких свідомо чи стихійно виходили ці вчені, мікрооб'єкт є новою для нас формою об'єктивної реальності, яка аж ніяк не зобов'язана бути в точності такий, який макрооб'єкт. Виявлення дивних з позицій макрофізики властивостей мікрооб'єктів - підтвердження нескінченного різноманіття об'єктивної реальності.

Мікрооб'єкт не є, строго розмірковуючи, ні хвилею, ні корпускул, він є якісно інша реальність, суперечливі властивості якої виражаються в макроскопічної формі, за допомогою макропрібора, в формі хвильових і корпускулярних властивостей.

Квантова механіка по-новому поставила проблему приладу и об'єкта, а в зв'язку з цим і проблеми пізнання, проблему об'єктивно-реального існування. Згідно найбільш ґрунтовною інтерпретації квантова механіка описує мікрооб'єкт не в "чистому вигляді", а стосовно макропріборов і, отже, певною мірою, стосовно людини як макроскопическому суті. Це давало деяким філософам привід для заперечення пізнаваності мікрооб'єкту як такого. Однак, як переконливо заперечив В. А. Фок, макропріборов складається з мікрооб'єктів, в силу чого його природа зовсім не чужа природі мікрооб'єктів і тому він може адекватно передавати природу останніх. Це дуже сильний, але, з нашої точки зору, недостатній аргумент на користь визнання пізнаваності мікросвіту. Оскільки макрооб'єкт має інше, ніж мікрооб'єкт, якість, необхідні додаткові аргументи на користь ідеї пізнаваності мікрооб'єктів. Ці аргументи закладені в концепції єдиного закономірного світового процесу, в діалектиці співвідношення вищих і нижчих форм (ступенів розвитку) матерії. Однак ми поки залишимо їх в спокої: ще не час збирати каміння. Обмежимося лише зауваженням, що опис одного об'єкта (мікро-) стосовно, т. Е. В відношенні до іншого (макро-) аж ніяк не ставить під сумнів той факт, що ці об'єкти дійсно пізнаються нами. Строго кажучи, квантова механіка тільки особливо яскраво виявила ту обставину, що будь-які предмети пізнаються в ставленні до інших. Ньютонова механіка також є опис об'єктів в ставленні до інших. Різниця полягає в тому, що в ньютоновой механіці ці об'єкти якісно однорідні - макроскопічни.

Для матеріалістичної філософії трактування квантової механіки як опису мікрооб'єктів стосовно макросвіту не є винятковою новиною і тому, що, починаючи з Фейєрбаха, елементарна форма пізнання - відчуття розглядалася як відображення об'єктивних якостей речі стосовно свого роду "приладу" - людським органам почуттів, або, точніше, стосовно до суб'єкта. Однак квантова механіка відкрила якісно більш складний спосіб співвіднесення об'єкта з приладом і пізнає суб'єктом і тому надала проблеми об'єктивної реальності велику складність і гостроту.

Істотною стороною квантової механіки і пов'язаного з нею тлумачення об'єктивної реальності є імовірнісна картина світу, в якій поняття випадковості і ймовірності придбали більш глибокий сенс. Згідно найбільш прийнятої інтерпретації квантової механіки "хвилі", в яких виявляє себе мікрооб'єкт, - це "хвилі ймовірності". Імовірнісна картина світу по-іншому поставила проблему необхідного світу, тобто світу потреб і закономірностей, що також призвело до ускладнення проблеми об'єктивно-реального існування світу.

Глибокий мікросвіт. В останні десятиліття основний інтерес фізики і філософії перемістився з рівня квантової теорії речовини і поля на глибші рівні мікросвіту, починаючи з елементарних частинок. У 60-і рр. концепція "бутстрапа" ( "зашнуровкі") намагалася представити рівень елементарних частинок як останній, замкнутий на себе, найпростіший структурний рівень матерії. Стверджувалося, що елементарні частинки "складаються" один з одного (наприклад, протон з нейтрона і позитрона), але не з будь-яких більш простих частинок. Одним словом, гіпотеза бутстрапа претендувала на відкриття свого роду "праматері". У цей період серед радянських філософів, які працювали в галузі філософських проблем фізики, набуває широкого поширення ідея гранично простого рівня матерії, пропонується нібито революційний перегляд ідеї нескінченної невичерпності і структурності матерії, оголошується неспроможною теоретична і логічна формула: елементарна частинка складається з і т.д.

Однак незабаром фізики, що виходили з більш глибокої ідеї невичерпності, структурності елементарних частинок, створюють концепцію кварків, т. е. частинок, що мають дробові (1/3 і 2/3 елементарного) заряди, з яких складаються всі елементарні частинки - адрони, які беруть участь в так званих "сильних взаємодіях". Маса кварка кратно перевищує масу "елементарної частинки", до складу якої входять 2-3 кварка. Фізика розрізнила кілька видів кварків, які в свою чергу відрізняються по "кольором" і "шарму". Кварки, на відміну від поведінки нуклонів в складі атомного ядра, не існують поза елементарної частинки ( "невилетаемость" кварка). Взаємодія кварків здійснюється завдяки іншим частинкам, названим глюонами. Все різноманіття сильнодіючих елементарних частинок сучасна фізика пояснює комбінацією різних видів і властивостей кварків. Пізніше в фізиці вводиться гіпотеза протокварков.

Найважливіший напрямок розвитку сучасної фізики - так звані "Велике об'єднання" і "Супероб'едіненіе" - спроба звести чотири основних види фізичної взаємодії (сильного, слабкого, електромагнітного і гравітаційного) до одного фундаментального взаємодії, яке дозволило б пояснити фізичну форму матерії в цілому і створити найбільш фундаментальну фізичну теорію. У перші миті "Великого вибуху" діяла єдина універсальна фізична сила, від якої потім отщепляются гравітація і інші форми взаємодії. У руслі цих досліджень розроблено, наприклад, уявлення про "струнах" як одних з найбільш древніх фізичних структур, що виникають на початку Великого вибуху і, можливо, збереглися десь в космосі. Десять погонних метрів "струни" діаметром 10-28 См обладають масою Місяця.

Проблема розвитку у фізиці. Протягом століть фізика, яка вивчала послідовність різних за складністю рівнів: елементарні частинки - ядра - атом - молекули - макротела - по суті мала справу лише з фіксованими, "застиглими" результатами розвитку, свого роду кристалізувався процесом розвитку. Ідея розвитку вперше входить у фундаментальні концепції фізики з появою загальної теорії відносності і створеної на її основі релятивістської космології, ідеями. А. А. Фрідмана. Ідея розвитку видимого Всесвіту, виражена в концепції "гарячого Всесвіту", отримала підтвердження в зв'язку з відкриттям "червоного зсуву" спектра віддалених галактик (1929) і "реліктового випромінювання" (1965).

Ідея розвитку Всесвіту "... повністю доведена спостереженнями для періоду, починаючи від декількох років, відлік яких ведеться від сингулярності, до сьогоднішнього дня". Пізніші дослідження дозволили наблизитися до "початку" фізичного розвитку до часток секунди.

"Встановлена ??сучасною наукою картина еволюції матерії у Всесвіті на всіх рівнях з необхідністю призводить до висновку про розвиток в цілком певному напрямку: від простого до складного. Дійсно, за все 10-15 мільярдів років розвитку матерії у Всесвіті ми спостерігаємо безперервне ускладнення її структури і характеру зв'язків і взаємодій між різними матеріальними системами, а також в межах однієї системи ". І. С. Шкловський порівнював "Великий вибух" з "гігантським геном", в істотній мірі зумовив подальшу історію Всесвіту.

Проблему розвитку в фізиці нерідко пов'язують також з термодинаміки. Широко поширене уявлення про те, що розвиток і самоорганізація - процес, протилежний другому ( "деградаційних") початку термодинаміки, згідно з яким замкнута система прагне до зростання ентропії, тобто до менш організованому станом як найбільш ймовірного для неї. Однак, хоча в певній мірі розвиток і зростання ентропії є протилежними процесами, дійсна зв'язок розвитку і ентропії виявляється, мабуть, більш складної. Останнім часом ідея розвитку розглядається в фізиці також в зв'язку з сучасною теорією нерівноважних процесів - синергетикою.

Матеріал сучасної фізики дозволяє визначити специфічно фізичний спосіб, або форму, розвитку. З моменту "Великого вибуху" розвиток ФФМ здійснювалося спочатку шляхом переважно диференціації, виникнення все більшого різноманіття фізичних об'єктів, потім, все в більшій мірі, за допомогою прямого субстратного синтезу, інтеграції простих утворень в більш складні (наприклад, інтеграції елементарних частинок в ядра, атоми, молекули і т. д.). Найважливішою особливістю цього процесу диференціації - інтеграції є його мас-енергетичний характер.

Один з найскладніших питань філософії та фізики - про закони, визначають розвиток фізичної форми матерії. Традиційний (і досить простий) підхід полягає в тому, щоб шукати такі спеціальні фізичні, хімічні та інші частнонаучние закони, які б безпосередньо управляли розвитком фізичної, хімічної та інших форм матерії. Однак ні у фізиці, ні в хімії або біології таких законів не виявлено. Інший, більш глибокий, з нашої точки зору, підхід до проблеми частнонаучних законів розвитку запропонований Т. С. Васильєвої. З її точки зору, вся сукупність законів приватних наук виступає, на своєму досить глибокому і прихованому рівні, як законів розвитку. У законах фізики, хімії та біології міститься прихований, імпліцитний рівень, що представляє собою еволюційний зміст цих законів.

З запропонованих позицій логічно визнати, що, оскільки всі фізичні процеси суть мас-енергетичні процеси, пов'язані з витратами енергії, найважливішим законом фізичного розвитку є Е = тс2.

Зазвичай фізику розглядають як найбільш зрілою природничої науки, що спирається на строгі і достовірні методи дослідження і є до певної міри еталоном для інших приватних наук. Однак найбільш загальні уявлення сучасної фізики в деякому істотному плані стоять нижче теоретичного рівня сучасної хімії та біології. Сучасна біологічна теорія еволюції спирається на широкий фундамент хімії та фізики, наприклад, молекулярної біології, генетики, без яких вони не мали б скільки-небудь суворого наукового сенсу. Інше становище в космології, заснованої на загальній теорії відносності. Створюючи теорію еволюції видимої. Всесвіту, висунувши дві найважливіші еволюційні космологічні моделі - "відкриту" та "закриту", фізика не спирається при цьому на будь-які лежать "нижче" її теоретичні основи. З позицій "відкритої" моделі видимий Всесвіт буде нескінченно розширюватися, що призведе до уповільнення і "смерті" фізичних процесів, а також, отже, біологічної та соціального життя. З точки зору "закритої" моделі розширення неминуче зміниться стисканням, колапсом і також загибеллю живого.

Однак з позицій філософської концепції єдиного закономірного світового процесу, фундаментальних положень діалектичного матеріалізму фізична форма матерії не є найпростіших формою матерії, або "праматерией". З цієї точки зору необхідно висунути гіпотезу про існування дофізіческіх форм матерії. Проникнення науки на субфізіческій рівень дозволить глибше зрозуміти природу фізичних об'єктів і явищ, подібно до того, як фізика і хімія надали сучасний науковий вигляд корінним уявленням біології. До цього моменту всі фізичні моделі видимого Всесвіту і, отже, уявлення про майбутнє Всесвіту, життя і розуму залишатимуться лише гіпотезами.

Природа маси і енергії є найбільшою проблемою фізики. З точки зору американського фізика Ф. Дайсона, не можна буде до кінця зрозуміти походження і долю енергії у Всесвіті, розглядаючи її окремо, поза факту існування життя і розуму. Дійсно глибоко прав: сутність життя, розуму, маси, енергії та інших найважливіших властивостей тих чи інших форм матерії може бути зрозуміла тільки в контексті єдиного нескінченного світового процесу розвитку.

Згідно з уявленнями сучасної фізики еволюція фізичного Всесвіту з необхідністю призводить до виникнення атомів, з якими пов'язана якісна межа, що розділяє фізичну і хімічну форми матерії. До стадії рекомбінації в ході розширення Всесвіту з понад трьохсот типів елементарних частинок "виживають" найбільш стійкі частинки - нуклони і електрони, що утворюють різноманітні і відносно стабільні системи - ядра і атоми. У розвитку ФФМ виявляється сувора і необхідна об'єктивна логіка - від потужних мас-енергетичних процесів, в які залучені колосальні маси і енергія, до слабких мас-енергетичним процесам, пов'язаним з електронною оболонкою атомів. Докорінно якісним стрибком у розвитку фізичної форми матерії була поява атомної організації матерії, що означало кінець освіти різноманітності мікрооб'єктів ( "розвитку в мікросвіті") і початок побудови макросістем. В атомі синтезовані протилежні властивості - стійкість і мінливість, стабільне ядро ??і лабільна електронна оболонка; завдяки сильному взаємодії нуклонів, ядра атомів не чутливі до електромагнітного взаємодії на рівні електронних оболонок, тому основним способом взаємодії матерії на атомно-молекулярному рівні її структури виявляється з'єднання незмінних елементів в змінюються системи, т е прямий синтез субстратів, що включає в себе свою протилежність - розпад хімічних систем на складові частини "

Хімічна форма матерії є, таким чином, закономірним продуктом розвитку мас-енергетичних процесів, закономірним результатом розвитку фізичної форми матерії.



Класифікація форм матерії і руху. Основні і комплексні форми матерії. Поняття єдиного світового процесу. | Хімічна форма матерії: походження, сутність, спосіб і спрямованість еволюції.

Неопозитивізм і постпозітівізм | Конкретно-наукові передумови виникнення діалектичного матеріалізму. | Соціальні передумови виникнення наукової філософії, вироблення матеріалістичного пояснення суспільних явищ. | Філософські передумови виникнення та ідейна новизна наукової філософії. | Структура наукової філософії (НФ). НФ як система наук, єдність матеріалізму і діалектики, онтології і гносеології, теорії і методу. | Проблема сутності світу. Обмеженість донаучних розумінь сутності світу матеріалізмом і ідеалізмом. Спосіб її наукового визначення. Поняття об'єктивної реальності. | Чи існує об'єктивна реальність? Аргументи наукової філософії | Поняття субстанції. Матерія як субстанція. Субстанція і атрибути. Чи є «об'єктивна реальність» негативним визначенням сутності світу. | Проблема єдності світу. Світ як система. Елементи і структура світу. | Рух і розвиток. Рух і спокій. Прогрес і регрес. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати