Сутнісні начала природи, або чого навчає вчення про Трійцю. 4 страница

Динамічна «матрьошка» природи. У процесі взаємодії і вза-ємообумовленості трьох сутнісних начал формуються природні сутності.

Природні сутності - це побудовані за типом відкритих ста­ціонарних систем матеріально-інформаційні утворення, що не­суть у собі закріплені пам'яттю стійко повторювані ознаки даного

45

типу систем, що дозволяють відтворювати їх багаторазово в про­сторі і часі.

Природними сутностями можна назвати (рис. 2.1):

• елементарні частки з нульовою масою, які несуть у собі вла­стивості енергії;

• елементарні частки з ненульовою масою, які несуть у собі властивості речовини;

Рис. 2.L Гіпотетична схема формування сутностей природи

• атоми і молекули, які несуть у собі властивості хімічних елементів і сполук;

• біологічні види і екосистеми, що забезпечують властивості живої речовини на Землі;

• людські індивідууми;

• створювані працею й інтелектом людини матеріальні систе­ми та економічні утворення, що формують людське співто­вариство.

Безумовно, набагато простіше назвати відмітні риси зазна­чених сутностеи. На перший погляд, усі вони різняться і за формою, і за змістом. Більш того, саме питання про подібність, наприклад, атома і людини або молекули і фірми може викли­кати подив. Однак подібностей у зазначених сутностеи набагато більше, ніж може здатися на перший погляд.

По-перше, усі вони належать до одного й того самого класу структур, будучи відкритими стаціонарними системами. По-друге, їх існування являє собою систему «вкладених» один в один підпорядкованих циклічних процесів різного рівня, побу­дованих за принципом «динамічної матрьошки». На думку О. Гавриша, така «матрьошка» відрізняється від свого дерев'я­ного прототипу тим, що «кожний цикл вищого порядку містить у собі цілу мережу циклів нижчого порядку. Найважливішою рисою такої організації є те, що підлеглі цикли обов'язково від­повідають вищому «керівному» циклові так, що являють собою відображення його структури» (Гавриш, 2002). Це, наприклад, означає, що цілі, які стоять перед фірмою, обумовлюють діяль­ність працюючих у ній людей. Волі останніх підкорюються про­цеси, що відбуваються в атомах і молекулах, з яких складають­ся клітини організмів людей. Відповідно, процеси, що протіка­ють в атомах і молекулах, можуть реалізовуватися не інакше, як внаслідок руху на рівні елементарних частинок і т.д.

Уже сама належність усіх зазначених сутностеи до класу відкритих стаціонарних систем обумовлює єдині закономірності їх існування і трансформації. Усі вони можуть існувати, лише підтримуючи гомеостаз, що досягається здійсненням метабо­лізму, тобто обміну із зовнішнім середовищем і всередині самих систем. А процеси, що забезпечують динамічну стійкість (стан гомеостазу) і трансформації систем, досягаються двома видами механізмів зворотного зв'язку - відповідно негативним і пози­тивним, а також двома видами трансформаційних механізмів

- адаптаційним і біфуркаційним. При цьому, безумовно, кожна із згаданих сутностей має свої специфічні форми реалізації всіх зазначених закономірностей.

Як було показано в попередніх підрозділах, будь-яка від­крита стаціонарна система є одночасно і матеріально-інформа­ційною, і інформаційно-матеріальною сутністю.

Як матеріально-інформаційна сутність вона існує для об­слуговування матеріальної основи системи. На це спрямовані матеріально-енергетичні обміни системи із середовищем і між окремими частинами системи. На це спрямований також інфо­рмаційний контроль за потоками матеріальних субстанцій у про­сторі й часі.

Як інформаційно-матеріальна сутність система існує для реалізації інформаційних функцій системи, тобто діяльності її інформаційної основи. Інформаційні функції передбачають інфор­маційний контакт (своєрідне «спілкування») між окремими час­тинами системи. Саме такі контакти забезпечуються потоками матеріальних субстанцій, що виникають у процесі метаболізму.

Таким чином, можна сказати, що інформаційна основа об­слуговує матеріальну, а матеріальна - інформаційну. Надзви­чайно проблематично говорити про первинність чи пріоритет­ність матеріальної або інформаційної основ. (Це те ж саме, що сперечатися про первинність або пріоритетність енергії та інфор­мації.) Разом з тим, очевидно, можна говорити про певну зміну співвідношення між матеріальною та інформаційною основами в ході еволюції природи.

Примітка

На думку І.Р. Алексеєнка і Л.В. Кейсевича, з появою на історичній арені еволюції природи людини виникають підстави говорити про значне збільшен­ня ропі інформаційного компонента в існуванні природних сутностей. Зокре­ма, на відміну від інших тварин людина більшою мірою почала обслуговувати своє інформаційне начало (емоції), основу якого складають процеси діяль­ності мозку. У той час, як у інших тварин діяльність мозку головним чином підпорядкована обслуговуванню матеріального тіла (Алексеенко и др., 1997).

У світлі розглянутого в попередніх підрозділах специфічни­ми ознаками природних сутностей можна вважати:

• особливості гомеостазу;

• форми метаболізму;

48

• механізми зворотного зв'язку;

• еволюційні механізми, що забезпечують фактори трансфор­мації систем: мінливість, спадковість, добір.

Подробиці ___________________________________________________

Наприклад, і електрон, і біологічний організм, І підприємство здатні підтри­мувати тільки їм властиві форми гомеостазу, тобто відносну сталість своїх ключових параметрів. У електрона це заряд, маса, характеристики орбіти, ін. У біологічного організму - температура тіла, кров'яний тиск, склад крові та Інших рідин в організмі, ін. У підприємства — обсяг І номенклатура про­дукції, що випускається, ЇЇ технічні характеристики.

У свою чергу, зазначені властивості не могли б бути забезпечені без механізмів зворотного зв'язку, за допомогою яких і електрон, і організм, і підприємство реагують на зміну зовнішнього середовища.

Усі ці ознаки можуть бути забезпечені лише за умови існу­вання певного типу пам'яті систем. Зокрема, вся жива речовина на Землі сформувалася на основі єдиного типу пам'яті - генети­чного коду. Формування суспільних систем відбувалося за учас­тю вже принципово нового типу пам'яті - людського мозку. Ві­зьмемо на себе сміливість припустити наявність ще двох різних систем пам'яті при формуванні спочатку енергетичної, а потім речовинної субстанцій природи (див. рис. 2.1). Створюючи зазна­чені сутності, природа реалізує свою креативну функцію.

2.3. Саморозвиток систем у світлі синергетики

Синергетика про саморозвиток систем. Властивість стаціонар­ності систем на основі їх здатності підтримувати гомеостаз нероз­ривно пов'язана з живою речовиною. Але чи варто пов'язувати стаціонарність лише з живою речовиною? У тому розумінні, чи тільки з неї вона починається і чи на ній закінчується?

Примітка

У процесах еволюції можна відзначити цікаву особливість: усе, що було створено природою, було попередньо випробуване нею, виношене «на вну-трішньоутробному» рівні. Так, процеси розмноження пупкуванням «відре-петирувані» на кристалізації. Появі інтелекту й абстрактному мисленню лю­дини передував розвиток випереджальної (тобто заснованої на прогнозу­ванні) розумової діяльності вищих тварин. Навіть виробнича діяльність людини,

виявляється, має свого аналога-попередника. Життєдіяльність колоній бага­тьох видів мурах несе ознаки суспільно-трудової діяльності, Тут переважає не збирання, а саме виробнича діяльність з її основними атрибутами: спожи­ванням результатів праці; цілеспрямованим культивуванням біологічних видів (посадка і вирощування спеціальних грибів); постадійним виробницт­вом (збір кормів - листя, переробка подрібнюванням, годівля грибів і на­решті їх збір); спеціалізацією праці (на всіх зазначених стадіях трудові функції виконуються пише спеціапізованими групами мурах).

Можливо, як і у вищенаведених випадках, стаціонарність і гомеостаз були попередньо випробувані ще до появи життя на Землі? Тоді і виникнення на планеті самого життя, основу яко­го складає саме стаціонарність, починає виглядати закономір­ним етапом еволюції природи.

Відкриття синергетики останніх десятиліть зробили постав­лене вище питання риторичним. Виявляється, навіть нежива природа вже має потенцію до самоорганізації і стійкого підтри­мання гомеостазу, що ще недавно вважалося ледь не вододілом між живою і неживою природою. Навіть сама назва науки «си­нергетика» звучить мало не викликом і матеріалістичним дете­рміністам (один наслідок - з однієї причини), які вважають ос­новною причиною зародження життя випадковий збіг обставин (фізико-хімічних умов), і ідеалістичним креалістам, що припу­скають цілеспрямоване створення (одноразовий акт - «креацію») конкретних біологічних видів Творцем.

Примітка _____________________________________________________

Як уже зазначалося, синергетику визначають як науку, що вивчає структури з «колективною ловед/нкою». Причому йдеться не стільки про колективи людей (хоча і вони перебувають в загальному ряді науки про самоорганіза­цію систем), скільки про структури неживої речовини, яка веде себе, вра­ховуючи здатність до власної самоорганізації, як живі організми (!). Си­нергетика змушує вважати, що виникнення життя на Землі є закономірним процесом. У тому розумінні, що воно за певних умов просто не могпо не виникнути. (Що, втім, не робить цей феномен ані менш чудесним, ані менш загадковим.)

Синергетика - галузь наукових досліджень, метою яких є виявлення загальних закономірностей в процесах утворення, стійкості і руйнування упорядкованих часових і просторових структур у складних нерівноважних системах різної природи (фізичних, хімічних, біологічних, екологічних та ін.)

Сторінки історії ____________________________________________

Найбільш знаменною подією, що фактично стала поштовхом до розвитку синергетики, є відкриття так званого «хімічного годинника». Посилання на цей факт є неодмінним атрибутом усіх серйозних публікацій із синергетики. Історію відкриття «хімічного годинника» ми відтворюємо за книгою В.М. Яго-динського (Ягодинский, 1985).

В один із весняних днів 1951 р. до редакції солідного хімічного журналу в Москві надійшла стаття «Періодично діюча реакція та її механізм». На ред­колегії робота була сприйнята осудливо. Ще б пак! Адже в ній пропонувало­ся щось на зразок хімічного аналога вічного двигуна: при змішуванні певних реактивів виникає реакція, яка самопідтримується, протікає дуже довго, що зовні виявляється періодичною зміною кольору розчину. І хоча автор пропо­нував продемонструвати реакцію в будь-який момент, опоненти не прийняли цього очевидного факту з тієї простої причини, що він суперечив загально­прийнятій тоді думці про необоротність хімічних процесів.

Автор статті Б.П. Білоусов займався створенням антидотів, що захища­ють організм від отруйних речовин. Тому він вважав отриману ним дивну реакцію одним із побічних виходів досліджень і не хотів втрачати час на подальші спроби опублікування її результатів.

У той час була опублікована тільки одна робота, в якій узагальнювалися дані Білоусова. У збірнику референтів з радіаційної медицини Інституту біо­фізики за 1958 р. з'явилося невелике повідомлення, що описує принцип ре­акції та її можливий механізм.

Тепер на цю коротку (і єдину!) замітку у відомчому збірнику, що ви­йшов мізерним тиражем, посилаються автори академічних журналів з хімії і біології.

Удосконаленням реакції Білоусова зайнявся аспірант О.М. Жаботинсь-кий. Реакція йшла з такою дивовижною ритмічністю, що академік І.Є. Тамм, зазирнувши якось у лабораторію «на хвилинку», пробув біля експеримента­льного столу весь робочий день. Прощаючись, академік зауважив, що ця реакція — основа нового напрямку робіт. І він не ломилився...

Сьогодні одна з найбільш відомих у світі хімічних реакцій має ім'я Біло­усова — Жаботинського.

Сам термін «синергетика» був запропонований німецьким фізиком Германом Хакеном у 1970-х роках. Працюючи над но­вими джерелами світла і досліджуючи механізми процесів, що відбуваються у твердотілому лазері, Хакен відкрив щось дивне. Частинки, які складають активне середовище резонатора, пово­дилися, як живі, виявляючи ознаки погодженості (!). Під впли­вом зовнішнього світлового поля вони починали коливатися в одній фазі. У результаті цього між ними встановлювалася когере­нтна, тобто погоджена взаємодія, яка зумовлювала в кінцевому рахунку кооперативну, або колективну, поведінку частинок.

У результаті це явище дістало назву «кооперативні процеси». Цим фіксувався той факт, що на погоджену поведінку здатні не тільки люди й інші тварини, але і структури неживої природи.

Здатність до кооперативної поведінки - фундаментальна вла­стивість компонентів природи.

Нобелівський лауреат І.Р. Пригожий досліджував дещо інший аспект проблеми. Він відкрив і вивчив ту зовнішню озна­ку, що є характерною для будь-яких відкритих стаціонарних систем. Мова йде про енергетичну ціну, яку змушені платити подібні системи, щоб залишатися відкритими і стаціонарними. Адже їх існування і функціонування нерозривно пов'язане з використанням і переробкою енергії. У кінцевому рахунку ці процеси складають суть явищ відкритості і стаціонарності. За­вдяки відкритості системи вилучають енергію із зовнішнього середовища. Стаціонарність же сприяє закріпленню енергії в системі. Правда, на це теж доводиться витрачати енергію.

У будь-яких процесах перетворення енергії неминучі її без­поворотні втрати. Про це тією чи іншою мірою свідчать усі три закони (начала) термодинаміки. Мовою фізиків така необорот­на втрата енергії називається її дисипацією. Саме на неї звернув увагу І.Р. Пригожий. Адже якщо дисипація енергії є невід'єм­ним атрибутом відкритих стаціонарних систем, то це явище може бути використане як ознака їх функціонування. До речі, на принципі фіксації даного явища будуються прилади нічного бачення, що уловлюють втрати тепла, випромінювані різними предметами.

Подробиці

У своїх дослідженнях!.Р. Пригожий спирався на описані Б. Білоусовим і О. Жа-ботинським хімічні реакції самопідтримання гомеостазу, тобто «хімічного годинника», про який ми уже вели мову вище. Разом зі своїми співробітника­ми Пригожий побудував математичну модель таких реакцій. Теоретичною основою моделі стала нелінійна термодинаміка, що вивчає процеси, які від­буваються в нелінійних нерівноважних системах під впливом випадкових ене­ргетичних порушень — так званих флуктуацій.

Структури і системи, що виникають при цьому,!.Р. Пригожий назвав дисипативними, оскільки вони утворюються за рахунок дисипації, або розсі­ювання енергії, яка використовується системою для вилучення з навколиш­нього середовища нової, свіжої енергії. Фактично термін дисипативна стру-

52

ктура є синонімом поняття відкрита стаціонарна система. За дослідження з термодинаміки дисипативних структур І.Р. Пригожину була присуджена Но­белівська премія з хімії.

Ще один відомий теоретик самоорганізації німецький уче­ний М. Ейген переконливо довів, що відкритий Ч. Дарвіном принцип добору продовжує зберігати своє значення і на мікро-рівні. Тому він мав усі підстави стверджувати, що генезис жит­тя є результатом процесу природного добору, що відбувається на молекулярному рівні. Він показав, що складні органічні струк­тури з адаптаційними характеристиками виникають завдяки еволюційному процесу добору, у якому адаптація (тобто при­стосування до умов зовнішнього середовища) оптимізується са­мими структурами. Передумовами для здійснення такої само­організації макромолекул є взаємодія системи із середовищем або відкритість для обміну речовиною й енергією, автокаталіз (тобто самоприскорення реакцій, що є основою самовідновлен-ня систем), мутації (мінливість) і природний добір.

Зазначені приклади аж ніяк не вичерпують всього різнома­ніття явищ самоорганізації неживої природи. Більш того, сине­ргетика теоретично обґрунтувала і пояснила цілий ряд давно відомих явищ, які вважалися загадковими. Подібним прикла­дом у гідродинаміці служить утворення в підігрітій рідині (по­чинаючи з деяких значень температури) шестикутних чарунок Бернара, названих за ім'ям вченого, що описав їх ще в 1900 році (Дубнищева и др., 1998). Відомі також: виникнення торої­дальних вихорів (вихорів Тейлора) між обертовими судинами (Физический, 1995), феномен саморегуляції метеопроцесів, ви­явлений на початку 1960-х pp. E. Лоренцом (Рузавин, 1999) і навіть явище саморегуляції хімічних мікронних «флюїдів» на дрібних крапельках води (туману), внаслідок чого над обробле­ним пестицидами полем повисає невидимий токсичний туман (Виленский, 2000).

О.І. Олемськой і О.В. Хоменко описують навіть «колективну поведінку» дефектів, що визначають пластичність твердих тіл.

Факти публікацій

«У реальних умовах пластичність твердих тіл обумовлена, як правило, ево­люцією ансамблю дефектів кристалічної будови — вакансій, міжвузлових ато­мів, дислокацій, меж розділу, nop, включень тощо. Однак за інтенсивного

зовнішнього впливу густота дефектів стає настільки високою, що вони пово­дяться колективно, зрозуміти і'х поведінку можна лише на основі концепції потенційного рельєфу, що перебудовується» (Олемской идр., 2001).

Описані явища належать до так званого добіологічного рів­ня. Однак системи, що умовно належать до надбіологічного рів­ня (суспільні структури і створені руками людини техногенні системи), також мають загальні риси самокерованих систем, найважливішою властивістю яких є стаціонарність, заснована на здатності підтримувати гомеостаз. Зокрема, цю властивість мають економічні системи різних рівнів: родина, підприємство, національна економіка. Властиві вони й багатьом техногенним системам, створеним працею людини. Про це ми докладно пого­воримо в наступних розділах,

Отже, синергетика наочно продемонструвала той факт, що потенція до самоорганізації властива всьому різноманіттю при­роди Землі, включаючи неживі речовини і надбіологічні струк­тури. Однак важливо не тільки, а можливо, не стільки це. Голо­вне, що синергетика змогла пояснити механізми самого проце­су самоорганізації матерії. Які ж основні особливості виникнен­ня порядку з хаосу? А саме так: «Порядок із хаосу» - назвав Нобелівський лауреат І. Пригожий одну зі своїх книг, написану в співавторстві з І. Стенгерс. Спробуємо відповісти на це питан­ня в наступному розділі.

2.4. Розвиток фізичних субстанцій (реальностей)

природи

Природа як об'єкт і суб'єкт розвитку. У п'єсі з назвою «Еволю­ція природи на Землі» сьогодні йде третій акт: «Розвиток люди­ни і суспільства». На відміну від театру, в природі дії попере­дніх актів не закінчуються з початком наступних. Події нових актів відбуваються на тлі попередніх. Останні, пішовши з аван­сцени історії на другий план, продовжують відігравати активну роль, складаючи основу «тканини» подій, що розгортаються на передньому плані.

Подібні паралельні лінії розвитку різних рівнів існування природи називають коеволюцією. Коеволюція - це паралельна, спільна, взаємозалежна еволюція різних природних сутностей.

54

Сьогодні вже неможливо скласти достовірну картину подій першого акту, віддаленого в просторі й часі. Утім, ми й не ста­вимо такої мети. Зокрема, добіологічний етап розвитку приро­ди нас цікавить лише з погляду формування передумов розвит­ку систем на наступних етапах еволюції природи.

Компоненти природного середовища нашої планети є не тіль­ки будівельним матеріалом для виникаючих на ній природних сутностей, але й створюють необхідні умови перебігу і розвитку процесів.

У широкому розумінні слова, природа - це весь матеріаль­но-енергетичний та інформаційний прояв Всесвіту (Реймерс, 1990). Безумовно, це поняття стосується і живого світу нашої планети, включаючи саму людину.

Під дією еволюційних процесів предмети і явища природи змінюються. В силу цього природа може розглядатися як об'­єкт розвитку (тобто умовно природа - з малої літери). Разом з тим сама Природа і є рушійною силою еволюційних процесів, тобто може вважатися своєрідним суб'єктом процесів розвитку (тобто умовно Природа - з великої літери). Зазначені два факто­ри поєднуються у формулюваннях самоорганізація і саморозви­ток природи.

Щоб розпочати аналіз еволюції механізмів саморозвитку при­роди, необхідно спочатку спробувати осмислити загальні законо­мірності, що обумовлюють напрямок самих еволюційних змін.

Для початку повторимо ті вихідні умови впорядкованості систем, що ми вже з'ясували раніше. Процес самоорганізації матерії реалізується через формування у певному місці просто­ру передумов упорядкованості. Це передбачає наявність у дано­му місці простору: по-перше, енергетичного потенціалу, здат­ного викликати зміни (рух); по-друге, інформаційної програми, що направляє в просторі і часі реалізацію даного енергетичного потенціалу.

Якщо припустити, що енергетична потенція (або потенція руху) є внутрішньо властивою характеристикою матерії, еволю­ція природи може бути визначена як процес послідовної еманси­пації (вивільнення) даної потенції за допомогою відтворення інформаційної організації матеріальних структур (або, прості­ше, інформації).

Таким чином, для реалізації розвитку своєї матеріальної субстанції природа має бути представлена двома реальностями:

55

самою матеріальною субстанцією і нематеріальною (інформа­ційною) реальністю. Існування обох реальностей невід'ємне одне від одного (на чому ми зупинимося далі). Що сьогодні відомо про ці дві реальності з позицій сучасної науки?

Матеріальна субстанція. Матеріальна реальність ~ це єдина матеріально-енергетична субстанція. Як відомо, речови­на може переходити в енергію, а енергія в речовину. Узагаль­нюючи підходи до сприйняття матерії, що з'явилися останнім часом у науковій літературі (Косинов и др., 2002; Новьій, 1998; Социологический, 1998), можна сформулювати таке визначен­ня: матерія - об'єктивна реальність, основа буття, що має вла­стивості часу, просторової протяжності, інформаційно-енерге­тичного збудження і дискретного втілення («дискретний» - озна­чає «розділений, переривчастий»). Матерія включає як речови­ну (об'єкти, що мають масу спокою), так і фізичні поля (реалі­зують енергетичну потенцію матерії).

Речовина. Відповідно до класичного сучасного визначення, речовина - це вид матерії, що має масу спокою (на відміну, наприклад, від фізичного поля) (Философский, 1983). Зрештою, речовина складається з мікродискретних утворень (атоми, мо­лекули) і елементарних частинок (електронів, протонів, нейтро­нів, ін.), маса спокою яких не дорівнює нулю. Отже, можна сказати, що речовина - це дискретне інформаційно-енергетич­не втілення матерії (Косинов и др., 2002). Парадоксом є те, що найдрібніші частинки, що мають масу спокою (електрон, про­тон, нейтрон), самі складаються з частинок, що не мають маси спокою. Уявіть собі, будинок важить кілька десятків тонн, але цеглини, з яких він складений, не важать нічого! Як таке відбу­вається - ще одна загадка природи.

Подробиці

Як усі ми добре знаємо, речовина складається з молекул, молекули - з атомів, атоми - з ядер. Навколо останніх обертаються електрони, розташо­вані на певних орбітах.

Електрон — перша елементарна частинка, відкрита у фізиці; матеріаль­ний носій найменшої маси і найменшого електричного заряду в природі. Він був відкритий англійським фізиком Дж. Томсоном у 1897 році. «Електрон» у перекладі з грецької означає янтар. Цей термін був обраний тому, що еле­ктричний заряд електрона домовилися вважати негативним, як і заряд на­електризованого янтарю. Античастинка електрона - позитрон відкрита в 1932 році.

56

У 1924 році французький фізик Л. де Бройль висловив геніальне припу­щення (підтверджене згодом експериментально), що електрон, як і інші матеріальні мікрооб'єкти, має не тільки корпускулярні, але й хвильові влас­тивості. Інакше кажучи, він - і частинка, і хвиля.

Електрон обертається не тільки навколо ядра атома, але також, умовно кажучи, навколо своєї осі. Такий рух у фізиці називають квантовою дзигоуо. Обидва види руху відрізняються найскладнішою конфігурацією. Параметр, що характеризує власний момент кількості руху елементарної частинки, нази­вається спином (від англ. spin - обертатися). Цей рух має квантову природу і не пов'язаний з переміщенням частинки як цілого. Трохи спрощуючи, можна сказати, що електрон може знаходитися начебто одночасно в різних точках простору на орбіті навколо ядра. Властивості частинки змінюються також за­лежно від напрямку її обертання. Подібна несиметричність називається хіраль-ністю. Інакше кажучи, властивості частки залежать від того, в яку сторону відбувається обертання: у ліву чи праву. Характерною рисою руху частинки у квантовій дзизі є дискретна (тобто стрибкоподібна) зміна її властивостей (на відміну від безперервного характеру зміни стану звичайної дзиги).

Молекула являє собою зв'язану систему ядер і електронів, між якими діють, зокрема, електричні (кулонівські) сили (притягання і відштовхування). Однак уся сукупність сип взаємодії частинок виявляється значно складнішою. Наприклад, неможливо простою електромагнітною взаємодією пояснити існу­вання молекул, що складаються з однакових атомів (наприклад, Н₂). Виявля­ється, що впастивість антисиметрії, обумовлена електронною хвильовою функцією, так змінює характер взаємодії електронів, які знаходяться біля різних ядер, що замість відштовхування починають діяти сили притягання.

Ядра атомів утворені з так званих адронів (від грец. hadros — сильний; у даному випадку означає: «той, хто бере участь у сильній взаємодії»). В осно­вному це протони і нейтрони. Кожний із протонів і нейтронів, у свою чергу, складається із ще більш дрібних частинок, що називаються кварками. Квар­ки «склеюються» усередині протона або нейтрона під впливом так званих сильних взаємодій, які відбуваються внаслідок обміну між цими кварками й антикварками частинками, що називаються глюонами (від англ. glue — клей). Саме ці глюони з'єднують кварки в адрони (Физический, 1995).

Речовина може бути представлена у формі будь-якого хіміч­ного елемента або сполуки. У земних умовах речовина зустріча­ється в чотирьох станах: твердого тіла, рідини, газу, плазми.

Енергія. Під енергією розуміється загальна кількісна міра руху і взаємодії всіх видів матерії (Физический, 1995). Можна сказати, що енергія - це та причина, що за певною інформацій­ною програмою трансформує одну форму матерії (зокрема, речо­вини) в іншу, у тому числі переміщуючи в просторі, змінюючи властивості тощо.

Формою реалізації енергії виступає поле. Поле в сучасній системі знань визначене як такий стан матерії, що дозволяє їй

реалізувати бескінечно велику кількість ступенів свободи (Но-вьій, 1998, Косинов и др., 2002). Простіше кажучи, дозволяє змі­нюватися (переміщатися, змінювати форму, властивості, ін.) за безкінечною кількістю напрямків. Фізичне поле - це енергонаси-чений стан матерії. Прикладами фізичних полів можуть служи­ти електромагнітне поле, гравітаційне поле, поле ядерних сил.

Подробиці

У природі відомі чотири види сил (у порядку зменшення): сильні, електрома­гнітні, слабкі і гравітаційні взаємодії. Сильні взаємодії - це сили, які реалізу­ються за допомогою обміну глюонами. Ці взаємодії в ядрі приводять до того, що протони і нейтрони утримуються всередині ядер. Так звані ядерні сили - це вже начебто вторинні стосовно зазначених сильних взаємодій види реалізації поля. Ядерні сили виникають через те, що протони і нейтрони мають специфічну енергетичну потенцію. Вона характеризується спеціаль­ним квантовим числом, або зарядом. Володіння цим зарядом і приводить до взаємодії за допомогою обміну глюонами.

Наступний вид взаємодії — електромагнітні сипи, які нам добре відомі з повсякденного життя. їх роль - утворювати атоми, притягуючи електрони і ядра один до одного.

Взаємодія, менш відома для широкої аудиторії", але звичайно, дуже до­бре відома фахівцям, - це слабка взаємодія. Вона забезпечує взаємодію деяких частинок між собою. Зокрема, якщо нейтрон знаходиться у вільному стані, він розпадається на протон, електрон і електронне антинейтрино. Але всередині ядер йому енергетично більш вигідно залишатися вільним, тобто не розпадатись, тому що це найбільш вигідна енергетична конфігурація. Тут виявляється взаємодія електромагнітних і слабких сил, тому що якщо елект­рон стане протоном у ядрі, то взаємодія однаково заряджених протонів приведе до збільшення енергії ядра. Тому нейтрон перебуває в ядрі в стабі­льному стані. Слабкі взаємодії надзвичайно важливі. Зокрема, процеси на Сонці, наприклад вуглецево-водневий сонячний цикл, мають свою першоос­нову в слабких взаємодіях. Саме слабкі взаємодії приводять до виділення енергії на Сонці.

І останній вид сил, що оточують нас, - це гравітаційні взаємодії, унікаль­но слабкі порівняно з усіма іншими видами взаємодій. Правда, в останні роки XX століття фізики обґрунтували умови взаємодії частинок, при яких гравіта­ційні сили можуть багаторазово зростати (Е.Е. Боос, д.ф.-м.н.; І.П. Волубу-єв, д.ф.-м.н., програма Гордона, НТВ, тема: «Розмірність простору в мік­росвіті», 28.04.03).