Организации

1. Понятие и строение материи.

2. Структурные уровни организации материи.

1. Строение материи.

Как уже было сказано в первой главе, еще в Древней Греции было выдвинуто две концепции мироздания: дискретная (атомистическая) Демокрита и континуальная (непрерывная) Аристотеля. Об идеях Демокрита забыли на двадцать с лишним веков и вспомнили о ней лишь в Х1Х веке, когда было экспериментально установлено, что все вещества состоят из молекул, а молекулы, в свою очередь, из атомов. Примерно тогда же Максвеллом было введено понятие поля. Корпускулярная и континуальная концепции, т.е. идеи дискретности и непрерывности мироздания обрели новое звучание.

Изложенный выше материал позволяет выстроить современную схему строения материи. Прежде всего следует определить, что такое материя. Первым попытался сделать это Аристотель: материя, согласно его концепции - это субстрат вещественного мира. В ХУП веке французский математик и философ Р. Декарт определил материю как телесную субстанцию, обладающую пространственной протяженностью и делимостью. Именно Декарт стал родоначальником концепции материализма. В настоящее время наиболее удачным, на наш взгляд, является ленинское определение материи: «Материя - это объективная реальность, данная нам в ощущениях».

Согласно современным представлениям, материя существует в двух формах – вещества и поля.

До введения понятия поля считалось, что взаимодействие между телами может мгновенно осуществляться непосредственно через пустое пространство, не принимающее участия в передаче взаимодействий. Именно такой точки зрения придерживался Р. Декарт, и называлась она концепцией дальнодействия. Утверждению этой концепции способствовала очень малая интенсивность гравитационных взаимодействий, которые трудно было экспериментально измерить. Впоследствии утвердилась другая точка зрения: на примере электромагнитных взаимодействий было установлено, что их передача осуществляется не мгновенно и передаются они через посредника, названного полем. Передача взаимодействий с помощью поля определяет суть концепции близкодействия.

Понятие поля и его виды были подробно рассмотрены в Лекции 4. В настоящее время наукой признано, что существуют четыре вида полей (взаимодействий): сильное, слабое, гравитационное и электромагнитное.

Напомним, что сильные (ядерные) взаимодействия удерживают протоны и нейтроны внутри атомного ядра, а кварки - внутри протона и нейтрона. Величина зарядов в этих взаимодействиях сохраняется. Сильные взаимодействия отвечают за рассеяние альфа-частиц, проходящих через вещество. Слабые взаимодействия удерживают в атомном ядре элементарные частицы и отвечает за радиоактивность. При этих взаимодействиях изменяется заряд частиц. За счет слабых взаимодействий светит Солнце (протон превращается в нейтрон, позитрон - антипод электрона- и нейтрино). Сильные и слабые взаимодействия осуществляются только на очень малых расстояниях, соизмеримых с размером атомного ядра.

Электромагнитные взаимодействия осуществляются между электрически заряженными частицами, описываются уравнениями Максвелла и могут быть положительными (притяжение, действует между разноименными зарядами) и отрицательными (отталкивание, действует между одноименными зарядами). Электромагнитные взаимодействия по интенсивности примерно в 1000 раз слабее сильных. Наконец, гравитационные взаимодействия зависят от массы тел и расстояния между ними, действуют на больших расстояниях и описываются законом Всемирного тяготения. Эти взаимодействия всегда положительны, т.е. реализуются только в силах притяжения; гравитационного отталкивания не существует. По интенсивности эти взаимодействия во много раз слабее электромагнитного.

Но природа едина, и лучшие умы ХХ века пытались создать единую теорию поля. Пока такие попытки успехом не увенчались, но «великое объединение» уже началось: в конце 60-тых годов ХХ века была выдвинута теория электрослабых взаимодействий. Единую теорию поля предстоит разрабатывать ученым ХХ1, а возможно и последующих веков.

Способом передачи любого поля является волна.

Второй формой существования материи является вещество.

Вещество состоит из молекул, которые в свою очередь состоят из атомов, атомы – из ядра и электронной оболочки, ядро – из протонов, нейтронов и элементарных частиц, а мельчайшими (правда, пока гипотетическими) «кирпичиками» мироздания являются кварки. И здесь следует вспомнить о корпускулярно-волновом дуализме Л. де Бройля: каждой микрочастице соответствует волна и наоборот: каждой волне можно сопоставить поток микрочастиц. Глубокий физический (и философский) смысл этого принципа состоит в том, что он говорит о единстве материи и двух ее форм – вещества и поля.

2. Структурные уровни организации материи.

В предыдущем изложении не раз употреблялись термины МИКРОМИР, МАКРОМИР и МЕГАМИР. Ими условно обозначаются структурные уровни организации материи.

МИКРОМИР - мир объектов, размер которых равен или меньшие размера атома (атомы, ядра, протоны, нейтроны, элементарные частицы, кварки). Для наблюдения этих объектов их надо разогнать до достаточно больших скоростей, соизмеримых со скоростью света; изучением микромира занимаются квантовая механика и ядерная физика; в мире этих объектов действуют сильные и слабые взаимодействия. Основной парадигмой микромира являются постулаты Н. Бора, главными принципами - корпускулярно-волновой дуализм Л. де Бройля, принцип неопределенности В. Гейзенберга и дополнительности Н. Бора.

МАКРОМИР - мир объектов, подчиняющихся законам классической физики (механики, электромагнетизма, термодинамики), их размер - от молекул до Солнечной системы- соизмерим с размерами человеческого тела, они движутся с относительно малыми скоростями (по сравнению со скоростью света), основная парадигма макромира - парадигма Ньютона - связана с абсолютностью и независимостью пространства и времени. Наша каждодневная жизнь протекает в именно в этом мире, нас окружают его объекты. Главным принципом макромира является детерминизм (принцип определенности) П. Лапласа.

МЕГАМИР - мир объектов космического масштаба: это звезды, галактики, Вселенная. Они движутся с огромными скоростями, соизмеримыми со скоростью света, при которых проявляется взаимосвязь пространства и времени - это парадигма мегамира. Пространство в этом мире как минимум четырехмерно, время является четвертой координатой. Из этого следует, что при больших скоростях расстояние сокращается, время замедляется, а масса возрастает Астрономия и современная космология, изучающие мегамир, базируются на теории относительности А. Эйнштейна.

Разумеется, микро-, макро - и мегамиры взаимосвязаны и влияют друг на друга (о влиянии Космоса на человека будет сказано далее).

Таким образом, в конце ХХ века пришедшие еще из античности мысли о единстве, непрерывности и дискретности мироздания вышли на новый уровень.