Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


‘изическа€ форма материи




 

¬ отличие от других, физическа€ форма материи (‘‘ћ)[70] изве≠стна нам, более или менее достоверно, лишь с некоторого относитель≠но простого уровн€ Ч лептонов и кварков, выше которого следует уровень УсильнодействующихФ (участвующих в Усильных взаимодейс≠тви€хФ) элементарных частиц (протонов, нейтронов, мезонов, гиперонов и т. д.), атомов, макротел, космических объектов, включа€ круп≠нейшее известное нам образование Ч ћетагалактику, или Унашу ¬се≠леннуюФ, У¬селенную в космологическом смысле)*. –азрабатываютс€ гипотезы о более простых, чем кварки, физических элементах или структурах Ч протокварках, УструнахФ и т. д. Ќаиболее элементарный, по-видимому, уровень ‘‘ћ Ч сингул€рное состо€ние остаетс€ пока предметом гипотез и, в силу этого, современна€ физика еще не распо≠лагает единой фундаментальной теорией ‘‘ћ. ¬ более укрупненном плане ‘‘ћ может рассматриватьс€ как составленна€ из двух основ≠ных форм физической материи Ч вещества и пол€.

’от€ современна€ физика не знает как наиболее простых, так и наиболее крупных (больше ћетагалактики) уровней физической ре≠альности, в ней получила серьезные основани€ иде€ генетического единства ‘‘ћ. —огласно современным представлени€м, известна€ нам физическа€ реальность возникла из относительно простого сингу≠л€рного состо€ни€ в результате УЅольшого взрываФ 10-20 млрд. лет на≠зад. ѕредполагаетс€, что дл€ описани€ исходного сингул€рного состо≠€ни€ и, следовательно, создани€ фундаментальной физической теории необходима нова€ концепци€, представл€юща€ собой синтез идей квантовой механики и теории относительности.

Ќе зна€ нижнего и верхнего пределов ‘‘ћ, мы можем, однако, с большой уверенностью заключить о существовании объедин€ющих физическую реальность двух наиболее фундаментальных свойств Ч массы и энергии. У¬еличина массы и энергии в существенной степени определ€ет устойчивость и изменчивость элементарных частиц, €дер, атомов и атомно-молекул€рных систем, характер их движени€, вид взаимодействи€, пространственно-временной интервал существовани€ данных физических объектов, геометрические свойства пространства, времени, характер и последовательность ступеней эволюции ¬се≠ленной. –азумеетс€, кажда€ частна€ физическа€ форма материи и дви≠жени€ обладает своими специфическими свойствами, отличающими ее от других форм, однако в целом, в своей тотальности частные физи≠ческие формы материи характеризуютс€ единым, общим, интеграль≠ным свойством Ч энергией, в которой угасают эти специфические свойства, исчезают различи€ между частными физическими формами материи и движени€. Ќаличие этого свойства оказываетс€ необходи≠мой основой взаимодействи€ и взаимопревращени€ различных физи≠ческих объектов, позвол€ет ввести общую меру физического движе≠ни€, отражающую единство физической реальности, ее отличие от хи≠мической, биологической и социальной форм материиФ[71].

‘ундаментальные свойства масса и энерги€ наход€тс€ в глубо≠кой зависимости, фиксируемой соотношением Ёйнштейна ≈=тс2, ко≠торое ћ. Ѕорн назвал законом, выражающим важнейшие результаты теории относительности, позвол€ющим достичь глубокого объедине≠ни€ наших знаний о мире[72].

“аким образом, физическа€ форма материи Ч это масс-энергетический мир

¬ рамках целостной ‘‘ћ можно выделить несколько уровней, изу≠чение которых имеет особый частнонаучный и философский интерес.

¬ещество и поле. ‘изика XIX в. рассматривала вещество и по≠ле как две резко различающиес€ формы физической материи. — этих позиций вещество дискретно, или состоит из корпускул Ч атомов, мо≠лекул и т. д., имеющих определенную конфигурацию, радиус, массу поко€, траекторию движени€. ѕоле (электромагнитное, гравитацион≠ное, мезонное и др.) имеет непрерывный, волновой характер, не делит≠с€ на корпускулы, не имеет массы поко€, траектории движени€, дви≠жетс€ со скоростью света. ‘изика XX в. обнаружила глубокое единс≠тво вещества и пол€. ќно выражаетс€, во-первых, во взаимопревра≠щени€х вещества и пол€ (когда частицы и античастицы аннигилируют, превращаютс€ в кванты пол€ и, наоборот, поле рождает из себ€ частицы вещества); во-вторых, в том, что вещество и поле обладают родс≠твенными свойствами.

ќбнаружение единства вещества и пол€ создало огромные тео≠ретические и гносеологические трудности как дл€ физики, так и дл€ философии.

¬ 1900 г. ћ ѕланк впервые ввел представление о том, что свет распростран€етс€ не какими угодно порци€ми, а только определенны≠ми Ч квантами. ѕон€тие кванта обозначало порции энергии, на кото≠рые делитс€ энерги€ светового потока, и свидетельствовало о том, что свет состоит из своего рода УчастицФ, которые позднее Ёйнштейн на≠звал фотонами.

¬ 1913 г. я Ѕор создал первый вариант квантовой теории ато≠ма, согласно которой структура атома, распределение его электронных оболочек определ€етс€ квантовыми уровн€ми. ¬ 20-е гг. было устано≠влено, что электроны в своем движении через тончайшую металличес≠кую пластинку про€вл€ют волновые свойства Ч дифракции и интер≠ференции. ¬ 1925 г. Ћуи де Ѕроиль высказал замечательную мысль, что элементарные частицы обладают двойственными, противоречивы≠ми свойствами Ч €вл€ютс€ одновременно частицами и волнами. —о≠временна€ квантова€ теори€ вещества и пол€ была создана я Ѕором, Ё Ўредингером и ¬. √ейзенбергом. —огласно этой теории, вещество и поле состо€т из своего рода частиц, про€вл€ющих в различных опытах либо только корпускул€рные, либо только волновые свойства. “ак, в счетчике √ейгера электрон ведет себ€ только как дискретна€ частица.  огда пучок электронов проходит через кристаллическую решетку или отверстие в диафрагме, он про€вл€ет только волновые свойства.

ѕротиворечивые свойства частиц вещества и пол€ выражаютс€ в двух необычных, с позиций прежней физики, принципах Ч неопре≠деленности и дополнительности. —огласно принципу неопределенно≠сти, если определ€етс€ местонахождение (координаты) частицы, то становитс€ неопределенным ее импульс (р), если же точно определ€≠етс€ импульс частицы, то станов€тс€ неопределенными ее координаты (х, у, z). “акого рода УнеопределенностьФ, св€занна€ с противоречивой природой микрообъекта, выражаетс€ в соотношении неточностей: произведение неточности в определении импульса частицы и неточно≠сти в координате больше или равно посто€нной ѕланка (h). DpxDx>h, DpyDy>h, DpzDz>h. —огласно принципу дополнительности полное опи≠сание частицы достигаетс€ путем совмещени€ корпускул€рного и вол≠нового описани€ ее.

ћикро- и макрообъект: что сложнее?

ќбнаружение неожиданных и УстранныхФ свойств микрообъек≠тов первоначально вызвало целый взрыв идеалистических спекул€≠ций. ѕротиворечива€ картина микрообъектов послужила поводом дл€ утверждени€ со стороны некоторых физиков и философов, что микро≠объект есть фикци€, совокупность ощущений, наш способ понимани€ показаний приборов. ¬ыдвигалось также представление об индетерминированности поведени€ элементарных частиц, о Усвободе волиФ у электрона и т. д. ћатериалистически мысл€щие физики и философы дали, однако, иное истолкование природы микрообъектов. — позиций диалектического материализма, из которых сознательно или стихийно исходили эти ученые, микрообъект €вл€етс€ новой дл€ нас формой объективной реальности, котора€ отнюдь не об€зана быть в точности такой, каков макрообъект. ќбнаружение странных с позиций макро≠физики свойств микрообъектов Ч подтверждение бесконечного мно≠гообрази€ объективной реальности.

 

ћикрообъект не €вл€етс€, строго рассужда€, ни волной, ни корпускулой, он есть качественно ина€ реальность, про≠тиворечивые свойства которой выражаютс€ в макроскопической фор≠ме, посредством макроприбора, в форме волновых и корпускул€рных свойств.

 вантова€ механика по-новому поставила проблему прибора и объекта, а в св€зи с этим и проблемы познани€, проблему объектив≠но-реального существовани€. —огласно наиболее основательной ин≠терпретации квантова€ механика описывает микрообъект не в Учистом видеФ, а применительно к макроприбору и, следовательно, в известной мере, применительно к человеку как макроскопическому существу. Ёто давало некоторым философам повод дл€ отрицани€ познаваемо≠сти микрообъекта как такового. ќднако, как убедительно возразил ¬.ј. ‘ок, макроприбор состоит из микрообъектов, в силу чего его природа отнюдь не чужда природе микрообъектов и поэтому он может адекватно передавать природу последних. Ёто весьма сильный, но, с нашей точки зрени€, недостаточный аргумент в пользу признани€ по≠знаваемости микромира. ѕоскольку макрообъект имеет иное, чем мик≠рообъект, качество, необходимы дополнительные аргументы в пользу идеи познаваемости микрообъектов. Ёти аргументы заложены в кон≠цепции единого закономерного мирового процесса, в диалектике соот≠ношени€ высших и низших форм (ступеней развити€) материи. ќдна≠ко мы пока оставим их в покое: еще не врем€ собирать камни. ќграни≠чимс€ лишь замечанием, что описание одного объекта (микро-) приме≠нительно, т. е. в отношении к другому (макро-) отнюдь не ставит под сомнение тот факт, что эти объекты действительно познаютс€ нами. —трого говор€, квантова€ механика только особенно €рко вы€вила то обсто€тельство, что любые предметы познаютс€ в отношении к дру≠гим. Ќьютонова механика также представл€ет собой описание объектов в отношении к другим. –азличие состоит в том, что в ньютоновой механике эти объекты качественно однородны Ч макроскопичны.

ƒл€ материалистической философии трактовка квантовой меха≠ники как описани€ микрообъектов применительно к макромиру не €в≠л€етс€ исключительной новостью и потому, что, начина€ с ‘ейербаха, элементарна€ форма познани€ - ощущение рассматривалась как ото≠бражение объективных качеств вещи применительно к своего рода УприборуФ - человеческим органам чувств, или, точнее, применитель≠но к субъекту. ќднако квантова€ механика открыла качественно более сложный способ соотнесени€ объекта с прибором и познающим субъ≠ектом и поэтому придала проблеме объективной реальности большую сложность и остроту.

—ущественной стороной квантовой механики и св€занного с ней толковани€ объективной реальности €вл€етс€ веро€тностна€ кар≠тина мира, в которой пон€ти€ случайности и веро€тности приобрели более глубокий смысл. —огласно наиболее прин€той интерпретации квантовой механики УволныФ, в которых обнаруживает себ€ микро≠объект, Ч это Уволны веро€тностиФ. ¬еро€тностна€ картина мира по-иному поставила проблему необходимого мира, т.е. мира необходимостей и закономерностей, что также привело к усложнению проблемы объективно-реального существовани€ мира.

√лубокий микромир. ¬ последние дес€тилети€ основной инте≠рес физики и философии переместилс€ с уровн€ квантовой теории ве≠щества и пол€ на более глубокие уровни микромира, начина€ с эле≠ментарных частиц. ¬ 60-е гг. концепци€ УбутстрапаФ (УзашнуровкиФ) пыталась представить уровень элементарных частиц как последний, замкнутый на себ€, наипростейший структурный уровень материи. ”тверждалось, что элементарные частицы Усосто€тФ друг из друга (на≠пример, протон из нейтрона и позитрона), но не из каких-либо более простых частиц. ќдним словом, гипотеза бутстрапа претендовала на открытие своего рода УпраматерииФ. ¬ этот период среди советских философов, работавших в области философских проблем физики, по≠лучает широкое распространение иде€ предельно простого уровн€ ма≠терии, предлагаетс€ €кобы революционный пересмотр идеи бесконеч≠ной неисчерпаемости и структурности материи, объ€вл€етс€ несосто≠€тельной теоретическа€ и логическа€ формула: элементарна€ частица состоит из и т. д.

ќднако вскоре физики, исходившие из более глубокой идеи не≠исчерпаемости, структурности элементарных частиц, создают концеп≠цию кварков, т. е. частиц, имеющих дробные (1/3 и 2/3 элементарного) зар€ды, из которых состо€т все элементарные частицы - адроны, учас≠твующие в так называемых Усильных взаимодействи€хФ. ћасса кварка кратно превосходит массу Уэлементарной частицыФ, в состав которой вход€т 2-3 кварка. ‘изика различила несколько видов кварков, кото≠рые в свою очередь отличаютс€ по УцветуФ и УшармуФ.  варки, в отли≠чие от поведени€ нуклонов в составе атомного €дра, не существуют вне элементарной частицы (УневылетаемостьФ кварка). ¬заимодейс≠твие кварков осуществл€етс€ благодар€ другим частицам, названным глюонами. ¬се многообразие сильнодействующих элементарных час≠тиц современна€ физика объ€сн€ет комбинацией различных видов и свойств кварков. ѕозднее в физике вводитс€ гипотеза протокварков.

¬ажнейшее направление развити€ современной физики Ч так называемые У¬еликое объединениеФ и У—уперобъединениеФ Ч попыт≠ка свести четыре основных вида физического взаимодействи€ (силь≠ного, слабого, электромагнитного и гравитационного) к одному фун≠даментальному взаимодействию, которое позволило бы объ€снить физическую форму материи в целом и создать наиболее фундамента≠льную физическую теорию. ¬ первые мгновени€ УЅольшого взрываФ действовала едина€ универсальна€ физическа€ сила, от которой затем отщепл€ютс€ гравитаци€ и остальные формы взаимодействи€. ¬ русле этих исследований разработано, например, представление о УструнахФ как одних из наиболее древних физических структур, возникающих в начале Ѕольшого взрыва и, возможно, сохранившихс€ где-нибудь в космосе. ƒес€ть погонных метров УструныФ диаметром 10-28 см обла≠дают массой Ћуны.

ѕроблема развити€ в физике. ¬ течение столетий физика, изу≠чавша€ последовательность различных по сложности уровней: элемен≠тарные частицы Ч €дра Ч атом Ч молекулы Ч макротела Ч по сути имела дело лишь с фиксированными, УзастывшимиФ результатами раз≠вити€, своего рода кристаллизовавшимс€ процессом развити€. »де€ развити€ впервые входит в фундаментальные концепции физики с по≠€влением общей теории относительности и созданной на ее основе ре≠л€тивистской космологии, иде€ми. ј.ј. ‘ридмана. »де€ развити€ ви≠димой ¬селенной, выраженна€ в концепции Угор€чей ¬селеннойФ, по≠лучила подтверждение в св€зи с открытием Украсного смещени€Ф спектра удаленных галактик (1929) и Уреликтового излучени€Ф (1965).

»де€ развити€ ¬селенной У...полностью доказана наблюдени≠€ми дл€ периода, начина€ от нескольких лет, отсчитываемых от сингу≠л€рности, до сегодн€шнего дн€Ф[73]. Ѕолее поздние исследовани€ позво≠лили приблизитьс€ к УначалуФ физического развити€ до долей секунды.

У”становленна€ современной наукой картина эволюции мате≠рии во ¬селенной на всех уровн€х с необходимостью приводит к вы≠воду о развитии в совершенно определенном направлении: от простого к сложному. ƒействительно, за все 10-15 миллиардов лет развити€ материи во ¬селенной мы наблюдаем непрерывное усложнение ее структуры и характера св€зей и взаимодействий между различными материальными системами, а также в пределах одной системыФ[74]. ».—. Ўкловский сравнивал УЅольшой взрывФ с Угигантским геномФ, в суще≠ственной мере предопределившим последующую историю ¬селенной.

ѕроблему развити€ в физике нередко св€зывают также с термо≠динамикой. Ўироко распространено представление о том, что разви≠тие и самоорганизаци€ Ч процесс, противоположный второму (УдеградационномуФ) началу термодинамики, согласно которому замкну≠та€ система стремитс€ к возрастанию энтропии, т.е. к менее организо≠ванному состо€нию как наиболее веро€тному дл€ нее[75]. ќднако, хот€ в определенной мере развитие и рост энтропии €вл€ютс€ противополож≠ными процессами, действительна€ св€зь развити€ и энтропии оказыва≠етс€, по-видимому, более сложной. ¬ последнее врем€ иде€ развити€ рассматриваетс€ в физике также в св€зи с современной теорией нерав≠новесных процессов Ч синергетикой.

ћатериал современной физики позвол€ет определить специфи≠чески физический способ, или форму, развити€. — момента УЅольшого взрываФ развитие ‘‘ћ осуществл€лось первоначально путем преиму≠щественно дифференциации, возникновени€ все большего многообра≠зи€ физических объектов, затем, все в большей степени, посредством пр€мого субстратного синтеза, интеграции простых образований в более сложные (например, интеграции элементарных частиц в €дра, атомы, молекулы и т. д.). ¬ажнейшей особенностью этого процесса дифференциации Ч интеграции €вл€етс€ его масс-энергетический характер.

ќдин из сложнейших вопросов философии и физики - о зако≠нах, определ€ющих развитие физической формы материи. “радицион≠ный (и довольно простой) подход заключаетс€ в том, чтобы искать та≠кие специальные физические, химические и другие частнонаучные за≠коны, которые бы непосредственно управл€ли развитием физической, химической и других форм материи. ќднако ни в физике, ни в химии или биологии таких законов не обнаружено. ƒругой, более глубокий, с нашей точки зрени€, подход к проблеме частнонаучных законов раз≠вити€ предложен “.—. ¬асильевой[76]. — ее точки зрени€, вс€ совокуп≠ность законов частных наук выступает, на своем достаточно глубоком и скрытом уровне, в качестве законов развити€. ¬ законах физики, химии и биологии содержитс€ скрытый, имплицитный уровень, пред≠ставл€ющий собой эволюционное содержание этих законов.

— предложенных позиций логично признать, что, поскольку все фи≠зические процессы суть масс-энергетические процессы, св€занные с затра≠тами энергии, важнейшим законом физического развити€ €вл€етс€ ≈=тс2.

ќбычно физику рассматривают в качестве наиболее зрелой ес≠тественной науки, опирающейс€ на строгие и достоверные методы ис≠следовани€ и €вл€ющейс€ в известной степени эталоном дл€ других частных наук. ќднако наиболее общие представлени€ современной физики в некотором существенном плане сто€т ниже теоретического уровн€ современной химии и биологии. —овременна€ биологическа€ теори€ эволюции опираетс€ на широкий фундамент химии и физики, например, молекул€рной биологии, генетики, без которых они не име≠ли бы сколько-нибудь строгого научного смысла. »ное положение в космологии, основанной на общей теории относительности. —оздава€ теорию эволюции видимой. ¬селенной, выдвинув две важнейшие эво≠люционные космологические модели Ч УоткрытуюФ и УзакрытуюФ, физика не опираетс€ при этом на какие-либо лежащие УнижеФ ее тео≠ретические основани€. — позиций УоткрытойФ модели видима€ ¬се≠ленна€ будет бесконечно расшир€тьс€, что приведет к замедлению и УсмертиФ физических процессов, а также, следовательно, биологичес≠кой и социальной жизни. — точки зрени€ УзакрытойФ модели расшире≠ние неизбежно сменитс€ сжатием, коллапсом и также гибелью живого.

ќднако с позиций философской концепции единого закономер≠ного мирового процесса, фундаментальных положений диалектичес≠кого материализма физическа€ форма материи не €вл€етс€ наипро≠стейшей формой материи, или УпраматериейФ. — этой точки зрени€ не≠обходимо выдвинуть гипотезу о существовании дофизических форм материи. ѕроникновение науки на субфизический уровень позволит глубже пон€ть природу физических объектов и €влений, подобно то≠му, как физика и хими€ придали современный научный вид коренным представлени€м биологии. ƒо этого момента все физические модели видимой ¬селенной и, следовательно, представлени€ о будущем ¬се≠ленной, жизни и разума будут оставатьс€ лишь гипотезами.

ѕрирода массы и энергии €вл€етс€ крупнейшей проблемой фи≠зики. — точки зрени€ американского физика ‘. ƒайсона, нельз€ будет до конца пон€ть происхождение и судьбу энергии во ¬селенной, рас≠сматрива€ ее отдельно, вне факта существовани€ жизни и разума. ƒайсон глубоко прав: сущность жизни, разума, массы, энергии и других важнейших свойств тех или иных форм материи может быть пон€та то≠лько в контексте единого бесконечного мирового процесса развити€.

—огласно представлени€м современной физики эволюци€ физи≠ческой ¬селенной с необходимостью приводит к возникновению ато≠мов, с которыми св€зана качественна€ граница, раздел€юща€ физичес≠кую и химическую формы материи.   стадии рекомбинации в ходе расширени€ ¬селенной из свыше трехсот типов элементарных частиц УвыживаютФ наиболее устойчивые частицы Ч нуклоны и электроны, образующие разнообразные и относительно стабильные системы Ч €дра и атомы. ¬ развитии ‘‘ћ обнаруживаетс€ строга€ и необходи≠ма€ объективна€ логика Ч от мощных масс-энергетических процес≠сов, в которые вовлечены колоссальные массы и энерги€, к слабым масс-энергетическим процессам, св€занным с электронной оболочкой атомов.  оренным качественным скачком в развитии физической формы материи было возникновение атомной организации материи, что означало конец образовани€ разнообрази€ микрообъектов (Уразви≠ти€ в микромиреФ) и начало построени€ макросистем. ¬ атоме синте≠зированы противоположные свойства - устойчивость и изменчивость, стабильное €дро и лабильна€ электронна€ оболочка; благодар€ сильно≠му взаимодействию нуклонов, €дра атомов не чувствительны к элек≠тромагнитному взаимодействию на уровне электронных оболочек, по≠этому основным способом взаимодействи€ материи на атомно-молекул€рном уровне ее структуры оказываетс€ соединение неизменных эле≠ментов в измен€ющиес€ системы, т е пр€мой синтез субстратов, включающий в себ€ свою противоположность Ч распад химических систем на составные частиФ[77].

’имическа€ форма материи €вл€етс€, таким образом, законо≠мерным продуктом развити€ масс-энергетических процессов, законо≠мерным результатом развити€ физической формы материи.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-02-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1844 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћучша€ месть Ц огромный успех. © ‘рэнк —инатра
==> читать все изречени€...

321 - | 294 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.02 с.