Современная наука о системной организации материи

Проблема определения сущности материи весьма сложна. Сложность заключается в высокой степени абстрактности самого понятия материи, а также в многообразии различных материальных объектов, форм материи, ее свойств и взаимообусловленностей. В связи с этим перед философией и другими науками стоит множество вопросов: Что такое материя? Как развивались представления о ней? Как соотнести с понятием материи бесконечное множество конкретных предметов, вещей? Какими свойствами она обладает? Вечна ли и бесконечна материя? Что является причиной ее изменения? Какие виды материи известны в настоящее время? Как осуществляется взаимный переход одних видов материи и форм ее движения в другие? На основе каких законов это происходит? Наконец, каким образом возникло такое свойство материи как сознание?

Обращая свое внимание на окружающий нас мир, мы видим совокупность разнообразных предметов, вещей. Эти предметы обладают самыми различными свойствами. Одни из них имеют большие размеры, другие – меньшие, одни просты, другие – более сложны, одни постигаемы достаточно полно непосредственно чувственным образом, для проникновения в сущность других необходима абстрагирующая деятельность нашего разума. Отличаются эти предметы и по силе своего воздействия на наши органы чувств.

Однако при всей своей многочисленности и разнообразии самые различные предметы окружающего нас мира имеют один общий, если так можно выразиться, знаменатель, позволяющий объединить их понятием материи. Это общее есть независимость всего многообразия предметов от сознания людей. В то же время это общее в бытии различных материальных образований является предпосылкой единства мира. Однако заметить общее в самых различных предметах, явлениях, процессах задача далеко не простая. Для этого нужна определенная система сложившихся знаний и развитая способность к абстрагирующей деятельности человеческого разума. Поскольку знания есть продукт приобретенный, причем накапливаемый постепенно, в течение длительного времени, то многие суждения людей о природе и обществе первоначально носили весьма неотчетливый, приближенный, а порой и просто неверный характер. В полной мере это относится и к определению категории материи. Так, мыслители древности могли уловить в многообразии предметов природы общественных явлений лишь то, что лежало на поверхности, т.е. уловить явления, но не сущность вещей.

Между тем уже в то далекое время пытливая мысль людей стремилась установить какие-то единые законы функционирования природы и общества, указать в учении о природе какое-то единое начало всех вещей и явлений. Так, например, в Древней Индии возникли представления чарваков о том, что все тела состоят из четырех элементов: огня, воздуха, воды и земли. Различные комбинации их образуют предметы природы. Более высоко была развита научная мысль в Древней Греции. Фалес, например, считал, что первичной неизменной субстанцией (основой) всех вещей является вода. По Анаксимандру, такой неизменной субстанцией является некоторое неопределенное начало – апейрон, а с точки зрения Анаксимена, первоосновой всего может быть только воздух. Различная плотность последнего связана с появлением воды, камней
и т.д. Для Гераклита первоначалом всего служил огонь.

Самый беглый анализ рассмотренных представлений о материи показывает, что все они по духу своему были материалистическими, но общим их недостатком было, во-первых, сведение понятия материи к какому-то конкретному виду вещества или ряду веществ.

Во-вторых, признание материи в качестве строительного материала, некоей первичной неизменной субстанции автоматически исключало выход за пределы имеющихся о ней представлений. Тем самым каким-либо конкретным видом вещества с присущими ему свойствами ограничивалось дальнейшее познание, проникновение в сущность материи. Все же большой заслугой древних материалистов было изгнание представлений о боге-творце и признание взаимосвязи материи и движения, а также вечности их существования.

Заметный след в развитии учения о материи оставили мыслители Древней Греции Левкипп и особенно Демокрит – родоначальники атомистического учения об окружающем мире. Они впервые высказали мысль о том, что все предметы состоят из мельчайших неделимых частиц – атомов. Атомы – первичная субстанция – движутся в пустоте, и их различные сочетания есть те или иные материальные образования. Уничтожение вещей, по Демокриту, означает лишь их разложение на атомы. В самом понятии атома содержится нечто общее, присущее различным телам.

Вместе с тем, хотя атомистическое учение и устанавливало общую природу бытия микропредметов, однако оно не раскрывало в полной мере понятия материи; в силу своей субстанциональности и ограниченности оно не могло служить критерием общности всего многообразия видов материи. В настоящее время мы знаем, что атомы различны по своей природе и структуре и представляют лишь частицы вещества. Таким образом, у Демокрита мы видим отождествление понятия материи с одним из конкретных ее проявлений, с веществом.

Весьма важную попытку дать определение материи сделал французский материалист XVIII вв. Гольбах, который в работе "Система природы" писал, что "по отношению к нам материя вообще есть все то, что воздействует каким-нибудь образом на наши чувства" (Гольбах П. Система природы. – М.,1924. – С.31.).

Здесь мы видим стремление выделить общее в различных формах материи, а именно: они вызывают у нас ощущения. В этом определении Гольбах уже отвлекается от конкретных свойств предметов и дает представление о материи как абстракции. Вместе с тем определение Гольбаха было ограниченным. Оно не раскрывало до конца сущности всего того, что воздействует на наши органы чувств, не раскрывало специфики того, что не может воздействовать на наши чувства. Эта незавершенность предложенного Гольбахом определения материи создавала возможности как для материалистической, так и идеалистической ее трактовки.

К концу XIX в. естествознание, и в частности физика, достигло достаточно высокого уровня своего развития. Были открыты общие и, казалось, незыблемые принципы строения мира. Была открыта клетка, сформулирован закон сохранения и превращения энергии, Дарвином установлен эволюционный путь развития живой природы, Менделеевым создана периодическая система элементов. Основой бытия всех людей, предметов признавались атомы – мельчайшие, с точки зрения того времени, неделимые частицы вещества. Понятие материи отождествлялось, таким образом, с понятием вещества, масса характеризовалась как мера количества вещества или мера количества материи. Материя рассматривалась вне связи с пространством и временем. Благодаря работам Фарадея, а затем Максвелла, были установлены законы движения электромагнитного поля и электромагнитная природа света. При этом распространение электромагнитных волн связывалось с механическими колебаниями гипотетической среды – эфира. Физики с удовлетворением отмечали: наконец-то картина мира создана, окружающие нас явления укладываются в предначертанные им рамки.

Однако известный физик лорд Кельвин, отмечая в целом завершенность физической картины мира, еще в то время указывал на существование на горизонте науки двух небольших облачков. Первое облачко представляло собой неясности с излучением черного тела, а второе – неясности с экспериментом Майкельсона. При дальнейшем развитии физики из первого облачка выросла квантовая механика, а второе породило теорию относительности.

Оценивая в целом представления классической физики XIX в. о строении и свойствах материи, отметим, что они страдали теми же недостатками, что и учения древних. Точка зрения на материю как на первичную, неизменную субстанцию и отождествление ее при этом с веществом содержали в себе предпосылки возможности критических ситуаций в физике. И это не замедлило сказаться.

На благополучном, казалось, фоне "стройной теории" вдруг последовала целая серия необъяснимых в рамках классической физики научных открытий. В 1896 г. были открыты рентгеновские лучи. В 1896 г. Беккерель случайно обнаружил радиоактивность урана, в этом же году супруги Кюри открывают радий. Томсоном в 1897 г. открыт электрон, а в 1901 г. Кауфманом показана изменчивость массы электрона при его движении в электромагнитном поле. Наш соотечественник Лебедев обнаруживает световое давление, тем самым окончательно утверждая материальность электромагнитного поля. В начале ХХ в. Планком, Лоренцом, Пуанкаре и др. закладываются основы квантовой механики, и, наконец, в 1905 г. Эйнштейном создается частная теория относительности.

Многие физики того периода, мыслящие метафизически, не смогли понять сути этих открытий. Вера в незыблемость основных принципов классической физики привела их к скатыванию с материалистических позиций в сторону идеализма. Логика их рассуждений была такова. Атом – мельчайшая частица вещества. Он обладает свойствами неделимости, непроницаемости, постоянства массы, нейтральности в отношении заряда. И вдруг оказывается, что атом распадается на какие-то частицы, которые по своим свойствам противоположны свойствам атома. Так, например, электрон имеет изменчивую массу, заряд и т.д. Это коренное отличие свойств электрона и атома привело к мысли, что электрон нематериален. А поскольку с понятием атома вещества отождествлялось понятие материи, а атом исчезал, то отсюда следовал вывод: "материя исчезла". С другой стороны, изменчивость массы электрона, под которой понималось количество вещества, стала трактоваться как превращение материи в "ничто". Таким образом, рушился один из главнейших принципов материализма – принцип неуничтожимости и несотворимости материи. В физике наступил кризис.

С точки зрения диалектики этот процесс закономерен. Новые открытия при этом могут вписываться в старую теорию, а могут и противоречить ей. Если новые открытия не укладываются в рамки старой теории, то либо эта теория построена на неверных исходных принципах и тогда она должна быть отброшена, либо это связано с неполнотой, ограниченностью старой теории, и тогда последняя требует частичного пересмотра, уточнения.

Для того чтобы показать, что новейшие открытия физики все более и более подтверждают диалектический материализм, Ленин обращает свое внимание прежде всего на определение сущности материи. "Материя, – пишет он, – есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них" (Ленин В.И. Полн. собр. соч. – Т.18. – С.131).

Это определение материи является наиболее полным, отвечающим не только современному уровню развития науки, но и будущим ее прорывам в область неизведанного. Роль этого определения для дальнейшего развития как философии, так и частных общественных и естественных наук чрезвычайно велика. Оно абсолютно исключает представление о какой-то первичной "субстанции", неизменной "сущности" вещей, лежащей в основе всех предметов материального мира.

Проанализируем это определение подробнее. Во-первых, в онтологическом плане в нем утверждается, что существует объективная реальность, независимая ни от человека, ни от какого бы то ни было абсолютного духа. В гносеологическом плане категория материи есть абстрактное отображение в сознании людей этой объективной реальности, воплощенной в бесконечном многообразии конкретных вещей. Определение утверждает способность людей копировать, отображать объективную реальность. Это есть признание неограниченных познавательных способностей человечества в целом.

Во-вторых, из приведенного определения материи следует, что недопустимо конкретные представления о строении и свойствах тех или иных конкретных материальных образований, являющихся предметом исследования частных наук, смешивать с философским вопросом об объективности их существования. Нельзя, например, такие свойства атома, как неделимость, непроницаемость и т.д., считать критерием его материальности.

В-третьих, встает особый вопрос – каким образом воздействуют различные материальные образования на наши органы чувств. Диалектико-материалистическое определение материи не требует, чтобы материя обязательно непосредственно воздействовала на наши органы чувств. Это воздействие может быть как непосредственным, так и опосредованным, например, через приборы. Человек не может непосредственно чувственным образом воспринимать элементарные частицы, однако, применяя вышеуказанный критерий материальности, можно утверждать, что эти частицы, поля, хотя и обладают свойствами, отличными от свойств атомов, но представляют собой материальные образования. Следовательно, открытие радиоактивности, электрона и других элементарных частиц означает проникновение науки в более глубокие пласты материи, где действуют новые специфические законы существования и функционирования материальных объектов.

Наконец, диалектико-материалистическое определение материи направлено против отождествления понятия материи с ее конкретными видами и свойствами. Тем самым оно допускает возможность существования, а значит, и открытия в будущем новых неизвестных, "диковинных" видов материи. Следует сказать, что в последние годы физики и философы все настойчивее предсказывают такую возможность.

Определение материи, как видим, не только способствовало материалистическому обоснованию новых открытий на рубеже XIX – XX вв., но и подсказывало пути выхода физики из кризиса.

Вывод Ленина о том, что "электрон так же неисчерпаем, как и атом. Природа бесконечна", и в настоящее время служит методологической основой развития современной физики. (См.: Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм // Полн. собр. соч. – Т.18. – С.131). Конечно, неисчерпаемость материи надо понимать как вглубь, так и вширь, образно говоря, и в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях, поскольку возможно не только открытие новых видов материи, но и познание новых свойств уже известных ее видов.

Из всего вышесказанного видна непреходящая роль диалектико-материалистического учения о материи. И эта роль все более возрастает с дальнейшим прогрессом науки.

Материя обладает множеством свойств. К их числу относятся, в первую очередь, движение, пространство и время, являющиеся атрибутами материи, т.е. тем, что обеспечивает ее бытие.

Материя вечна и бесконечна. Это означает, что она никогда не имела начала во времени и пространстве и не будет иметь конца. Принцип неуничтожимости и несотворимости материи и движения является следующим свойством материи. Этот принцип конкретно реализуется в многочисленных законах сохранения. Важным свойством материи является способность к взаимопревращению различных видов материи друг в друга. Отсюда следует, что отдельные виды материи могут исчезнуть, но при этом в определенном количественном соотношении появляются другие ее виды. И этот процесс бесконечен. Следующее свойство материи ее неисчерпаемость, о чем уже говорилось.

Наконец, материя характеризуется противоречивостью, единством прерывного и непрерывного, единством конечного и бесконечного, абсолютностью и относительностью и т.д.

Изучая свойства материи, можно заметить их неразрывную диалектическую взаимосвязь. Одни свойства взаимообусловливают другие ее свойства.

Материя имеет и сложное структурное строение. На основе достижений современной науки мы можем указать некоторые ее виды и структурные уровни. Известно, что до конца XIX в. естествознание не шло дальше молекул и атомов. С открытием радиоактивности электронов начался прорыв физики в более глубокие области материи. Причем, подчеркнем еще раз, принципиально новым при этом является отказ от абсолютизации каких-то первокирпичиков, неизменной сущности вещей. В настоящее время физикой открыто множество различных элементарных частиц. Больше стало известно об электроне. Его масса покоя, равная 10 – 27 г, принята за единицу массы. Отрицательный заряд электрона служит единицей заряда. После электрона был открыт фотон – квант света – частица, не имеющая массы покоя. Фотон всегда находится в движении со скоростью, равной скорости света. Далее в 1911 г. был открыт протон – положительно заряженная тяжелая элементарная частица. Затем следует открытие целого ряда других частиц: нейтрона, мезонов, гиперонов и т.д.

В 1928 г. Дирак предсказал существование частицы, имеющей ту же массу, что и электрон, но с противоположным зарядом. Эту частицу назвали позитроном, а так как позитрон по сути дела представляет собой антиэлектрон, вместе с ним родилась идея существования античастиц. Работы в этом направлении привели к открытию целой группы античастиц. Оказалось, что каждая частица имеет свой антипод – античастицу, имеющую с ней одинаковую массу, но противоположный заряд, спин и т.д. Нейтральные частицы также имеют свои античастицы, отличающиеся противоположностью спина и других характеристик. Частицы и античастицы, взаимодействуя, "аннигилируют", т.е. исчезают, превращаясь в другие частицы. Например, электрон и позитрон, аннигилируя, превращаются в два фотона.

Симметричность элементарных частиц позволяет высказать предположение о возможности существования антимира, состоящего из античастиц, антиатомов и антивещества. Причем все законы, действующие в антимире, должны быть аналогичными законам нашего мира.

Общее количество частиц, включая и так называемые "резонансы", временной промежуток жизни которых чрезвычайно мал, достигает сейчас приблизительно цифры 300. Предсказывается существование гипотетических частиц – кварков, имеющих дробный заряд. Кварки пока не открыты, но без них невозможно удовлетворительно объяснить некоторые квантово-механические явления. Не исключено, что в недалеком будущем это теоретическое предсказание найдет экспериментальное подтверждение.

Систематизируя известные сведения о строении материи, можно указать следующую ее структурную картину.

Во-первых, следует выделить три основных вида материи, к которым относятся: вещество, антивещество и поле. Известны электромагнитные, гравитационные, электронные, мезонные и др. поля. Вообще говоря, с каждой элементарной частицей связано соответствующее ей поле. К веществу относятся элементарные частицы (исключая фотоны), атомы, молекулы, макро- и мегатела, т.е. все то, что имеет массу покоя.

Все указанные виды материи диалектически взаимосвязаны между собой. Иллюстрацией этого является открытие в 1922 г. Луи де Бройлем двойственного характера элементарных частиц, которые в одних условиях обнаруживают свою корпускулярную природу, а в других волновые качества.

Во-вторых, в самом общем виде можно выделить следующие структурные уровни материи:

1. Элементарные частицы и поля.

2. Атомно-молекулярный уровень.

3. Все макротела, жидкости и газы.

4. Космические объекты: галактики, звездные ассоциации, туманности
и т.д.

5. Биологический уровень, живую природу.

6. Социальный уровень – общество.

Каждый структурный уровень материи в своем движении, развитии подчиняется своим специфическим законам. Так, например, на первом структурном уровне свойства элементарных частиц и полей описываются законами квантовой физики, которые носят вероятностный, статистический характер. Свои законы действуют в живой природе. По особым законам функционирует человеческое общество. Имеется целый ряд законов, действующих на всех структурных уровнях материи (законы диалектики, закон всемирного тяготения и др.), что является одним из свидетельств неразрывной взаимосвязи всех этих уровней.

Всякий более высокий уровень материи включает в себя более низкие ее уровни. Например, атомы и молекулы включают в себя элементарные частицы, макротела состоят из элементарных частиц, атомов и молекул. Однако материальные образования на более высоком уровне не являются просто механической суммой элементов низшего уровня. Это качественно новые материальные образования, со свойствами, коренным образом отличающимися от простой суммы свойств составных элементов, что и находит свое выражение в специфике законов, описывающих их. Известно, что атом, состоящий из разнородно заряженных частиц, нейтрален. Или классический пример. Кислород поддерживает горение, водород горит, а вода, молекулы которой состоят из кислорода и водорода, гасит огонь. Далее. Общество есть совокупность отдельных – биосоциальных существ. Вместе с тем общество несводимо ни к отдельному человеку, ни к некоторой сумме людей.

В-третьих, исходя из приведенной выше классификации, можно выделить три различные сферы материи: неживую, живую и социально организованную – общество. Выше мы рассматривали эти сферы в иной плоскости. Дело в том, что всякая классификация относительна, а поэтому в зависимости от потребностей познания можно давать самую различную классификацию уровней, сфер
и т.д., отражающих сложную, многогранную структуру материи. Подчеркнем, что избранное нами то или иное основание классификации есть лишь отражение многообразия самой объективной реальности. Можно выделить микро-, макро- и мегамир. Этим классификация структуры материи не исчерпывается, возможны и другие подходы к ней.