Структурные уровни развития материи

3

1. Введение

              Первое, что поражает воображение человека, когда он наблюдает окружающий мир, - это удивительное многообразие предметов, процессов, свойств и отношений. Нас окружают леса, горы, реки, моря. Мы видим звезды и планеты, восхищаемся красотой северного сияния, полетом комет. Разнообразие мира не поддается счету. Нужно было совершить величайший научный подвиг, чтобы увидеть за многообразием вещей и явлений мира их общность и единство.

              У всех предметов и процессов внешнего мира есть общий признак: они существуют вне и независимо от нашего сознания, отражаясь прямо или косвенно в наших ощущениях. Т.е. они объективны. По этому признаку они обобщаются в одном понятии материи.

              Когда говорится о том, что материя дана нам в ощущениях, то имеется в виду не только прямое восприятие предметов,  но и косвенное.  Мы не  можем видеть, осязать, например, отдельных атомов. Но мы ощущаем действие тел, состоящих из атомов.

              Материю нельзя противопоставлять отдельным вещам как нечто неизменное – изменчивому. Материю нельзя видеть, осязать, пробовать по вкус. То, что видят, осязают, есть определенный вид материи. Материя не есть одна из вещей, существующих наряду с другими, внутри или в основе их. Все существующие конкретные материальные образования и есть материя в различных ее формах, вида, свойствах и отношениях. Не существует «безликой» материи.

              Материя – это не реальная возможность всех форм, а действительное их бытие[1].

2. Структурные уровни развития материи

2.1. Структурность материи

              Материя имеет разнообразное, зернистое, прерывистое строение. Она состоит из частей различной величины, качественной определенности: элементарных частиц, атомов, молекул, радикалов, ионов, комплексов, макромолекул, коллоидных частиц, планет, звезд и их систем, галактик. В настоящее время обнаружено более 30 различных элементарных частиц, а вместе с резонансами (частицами, живущими очень короткое время) их насчитывается около 100. Предпринимаются попытки найти глубокую внутреннюю связь между элементарными частицами и создать для них нечто вроде Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Элементарные частицы различаются по массе покоя и в соответствии с этим разделяются на лептоны (легкие частицы), мезоны (средние частицы) и барионы (тяжелые частицы). Наряду с этим существуют частицы, не обладающие массой покоя, например фотоны.

              Атомы построены из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронных оболочек. Ядра состоят из протонов и нейтронов, вместе именуемых нуклонами.

              С «прерывными» формами материи неотделимо связаны «непрерывные» формы. Это разные виды полей – гравитационные, электромагнитные, ядерные. Они связывают частицы материи, позволяют им взаимодействовать и тем самым существовать. Так, без полей тяготения ничто не связывало бы звезды в галактики, а само вещество – в звезды. Не было бы ни Солнечной системы, ни самого Солнца, ни планет. Вообще все тела перестали бы существовать: без электрических и магнитных полей ничто не связывало бы атомы в молекулы, а электроны и ядра – в атомы.
              Все частицы независимо от их природы обладают волновыми свойствами. И наоборот, всякое непрерывное поле является вместе с тем и коллективом частиц. Таково реальное противоречие в стро­ении материи.
              Материя не просто зерниста, дискретна – ее дискретные элементы (макроскопические тела, молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы) являются неделимыми в определенной области взаимодействий.

              Итак, мир и все в мире – это не хаос, а закономерно организованная система, иерархия систем. Под структурностью материи подразумевается внутренне расчлененная целостность, закономерный порядок связи элементов в составе целого. Бытие и движение материи невозможны вне ее структурной организации. Допустим, что материя бесструктурна. Это значит, что она абсолютно однородна, не содержит в себе никаких качественных различий. Существовать же могут только взаимодействующие объекты, а взаимодействовать могут лишь в чем-то различные объекты или свойства объектов.

              Основные структурные уровни материи. Упорядоченность материи имеет свои уровни, каждый из которых характеризуется особой системой закономерностей и своим носителем. Основные структурные уровни материи таковы.  Субмикроэлементарный уровень – гипотетическая форма существования материи полевой природы, из которой рождаются элементарные частицы (микроэлементарный уровень), далее образуются ядра (ядерный уровень), из ядер и электронов возникают атомы (атомный уровень), а из них – молекулы (молекулярный уровень), из молекул формируются агрегаты – газообразные, жидкие, твердые тела (макроскопический   уровень).   Сформировавшиеся  тела  охватывают звезды с их спутниками, планеты с их спутниками, звездные системы, объемлющие их метагалактики. И так до бесконечности (космический уровень).

              Кроме сконденсировавшегося в виде небесных тел вещества во Вселенной имеется диффузная материя. Она существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также в виде гигантских облаков газа и пыли различной плотности. Все это вместе с излучением и составляет тот безбрежный мировой океан разреженного вещества, в котором как бы плавают небесные тела. Космические тела и системы не существуют от века в данном их виде. Они формируются в результате сгущения туманностей, ранее заполнявших обширные пространства. Следовательно, космические тела возникают из материальной среды в результате внутренних закономерностей движения самой материи.

              После того как материальные образования с атомного уровня поднялись на более высокий, молекулярный уровень, в течение скольких миллиардов лет шло усложнение химических веществ. Постепенное усложнение молекул углеродистых соединений привело к образованию органических соединений (органический уровень). Постепенно образовывались все более сложные органические соединения. Наконец, возникла жизнь (биологический уровень). Жизнь явилась необходимым итогом развития всей совокупности химических и геологических процессов на поверхности Земли. Примерно два миллиарда лет назад началось постепенное «растекание» живого по поверхности Земли. Эволюция живого шла от примитивных, доклеточных форм существования белка к клеточной организации, к формированию сначала одноклеточных, а потом и многоклеточных организмов со все более и более сложной структурой – беспозвоночные, позвоночные, млекопитающие, приматы. Наконец, мы видим самих себя стоящими на самой последней ступени величественной лестницы поступательного развития (социальный уровень). Правомерно допущение, что за пределами к цивилизации существуют гигантские космические цивилизации, созданные разумными существами (метасоциальный уровень).

              Понятие структуры применимо не только к различным уровням материи, но и к материи в целом. Устойчивость основных структурных форм материи обусловлена существованием структурной организации материи, что вытекает из тесной взаимосвязи всех известных ныне уровней структурной организации.

              В этом смысле можно сказать, что каждый элемент материи как бы несет на себе печать мирового целого. В частности, как показывает наука, электрон имеет прямое отношение к Kосмосу и понимание Космоса невозможно без рассмотрения электрона.

              Различные структурные образования материи – это не случайное скопление ничем не связанных между собой частиц, это структурные образования разных ступеней и степеней сложности. Одни из них, более простые и мелкие, являются составными частями других, более крупных и сложных, и предшествуют их oбразованию. Различные виды частиц – это не только «элементы» дискретной организации вещества, но и «ступени», «узловые точки» его развития.

              Совсем недавно наука проникла в структуру элементарных частиц и вплотную начала исследование физического вакуума – особого, представляющего собой своего рода резервуар, из которого рождаются и в который превращаются элементарные частицы.

              Несводимость одного структурного уровня материи к другим.

              Любой предмет и процесс в мире возникает только из других предметов и процессов и не может исчезнуть, не породив какого-либо предмета или процесса. В этом заключается фундаментальное положение всех форм материализма. Принципиальное отличие диалектики в понимании материи состоит в отрицании возможности сводить материю к какой-либо одной простейшей форме или немногим простейшим формам, что характерно для механистического материализма. Каждая форма материи – будь то космическая система, атом, молекула, организм или человек – качественно своеобразна. Поэтому она не может рассматриваться как простая совокупность образующих ее элементов, свойства которой сводятся к свойствам этих элементов. Качественное своеобразие предмета создается особой формой связи его частей.

              Физика не сводится к механике, химия – к физике, биология не сводится к совокупности механических, физических и химических явлений, а общество – ко всем остальным формам организации сущего. Биологическая организация имеет особый смысл, необъяснимый в пределах физической картины мира. В царстве живого мы имеем дело с такими специфическими явлениями, как приспособление, обмен веществ, рост и размножение, борьба за существование, изменчивость и наследственность. Все это отсутствует в неорганической природе. В живом организме даже чисто химические и физические действия направляются как бы к совершенно определенным биологическим задачам и целям. Мы не можем физическими и химическими закономерностями объяснить, почему обезьяна может пожертвовать своей жизнью ради спасения детеныша, а птица неделями высиживать птенцов. Сколь угодно точное описание движения частиц воздуха не может объяснить содержания речи человека.

              Подчеркивая необходимость учета специфики каждого уровня организации сущего, мы должны вместе с тем иметь в виду, во-первых, некоторые общие закономерности, свойственные всем уровням, и, во-вторых, связь, взаимодействия различных уровней. Без учета этого мы можем вырвать ту или иную форму организации сущего из общей связи и взаимодействия и впасть в ошибки. Эта связь проявляется прежде всего в том, что простые формы организации всегда сопровождают сложные. Например, механическое движение происходит и при тепловых, и при электромагнитных, и при химических, и при биологических, и при общественных явлениях. В свою очередь тепловое, электромагнитное, химическое движения происходят в живых организмах.

              Однако высшие формы организации не включены в низшие. Жизнь есть форма организации, присущая белковым телам. В неорганических телах нет и не может быть жизни. Химическая форма организации свойственна химическим элементам и их единениям. Но ее нет у таких объектов, как фотоны, электроны, и у других подобных частиц.

              Поскольку сложные формы организации сущего включают в качестве своих подчиненных элементов низшие, то нужно учитывать это и применять, например, в изучении животных и растений наряду с ведущими биологическими методами, скажем, физико-химические как подчиненные. Жизнь невозможна без соответствующих физических, химических процессов. Поэтому проникновение в тайну жизни во многом зависит от изучения физики и химии живого.

              Вместе  с   тем  изучение  биологических   явлений  обогощает химию и физику. Знание низших уровней в составе высших способствует пониманию глубинных основ высшего уровня организации сущего. Так, химия, исследующая структуры молекулярного уровня, добилась значительных успехов в связи с появлением квантовой механики,  которая вскрыла некоторые особенности структуры атомного уровня. Это и понятно: химические реакции на молекулярном уровне связаны с внутриатомными процессами.

              Неуничтожимость материи. Одним из атрибутов материи является ее неуничтожимость, которая проявляется в совокупности конкретных законов сохранения устойчивости материи в процессе ее изменения. Исследуя фундамент материи, современная физика открыла всеобщую превращаемость элементарных частиц. В непрерывном процессе взаимных превращений материя сохраняется как субстанция, т.е. как основа всех изменений. Превращение механического движения вследствие трения приводит к накоплению и внутренней энергии тела, к усилению теплового движения его молекул. Тепловое движение в свою очередь может превратим излучение.  Закон сохранения и превращения энергии гласит: какие бы процессы превращения ни происходили в мире количество массы и энергии остается неизменным. Любой материальный объект существует лишь в связи с другими и через них он связан со всем миром. Ни один элемент материи не уничтожается в ничто, а оставляет определенное следствие и не возникает из ничего, а всегда имеет определенную причину. Гибель конкретной вещи означает лишь ее превращение в другую. Рождение конкретной вещи означает возникновение ее из другой. Мир сохраняется лишь благодаря постоянному разрушению самого себя. Изменение материи осуществляется только в связи с ее сохранением. Сохранение материи в свою очередь выявляется лишь в процессе изменения ее форм.

              Принцип неуничтожимости и несотворимости материи имеет большое методологическое значение. Руководствуясь им, наука открыла такие фундаментальные законы, как закон сохранения массы, энергии, заряда, четности и многие другие, позволившие глубже и полнее понять процессы, которые происходят в различных областях природы.