![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Физическая форма материиСтр 1 из 4Следующая ⇒
Бакланова Юлия географический факультет, грф-1, 2(10) ЕДИНЫЙ ЗАКОНОМЕРНЫЙ МИРОВОЙ ПРОЦЕСС Известные современной науке четыре основные формы материи выступают в качестве ступеней единого бесконечного мирового процесса развития. Все научное знание, вся духовная и материальная культура общества основываются на познании и практическом использовании этих четырех фундаментальных форм материи. Представление о едином мировом процессе развития является синтезом философских и конкретно-научных обобщений. Физическая форма материи В отличие от других, физическая форма материи (ФФМ) известна нам, более или менее достоверно, лишь с некоторого относительно простого уровня — лептонов и кварков, выше которого следует уровень “сильнодействующих” (участвующих в “сильных взаимодействиях”) элементарных частиц (протонов, нейтронов, мезонов, гиперонов и т. д.), атомов, макротел, космических объектов, включая крупнейшее известное нам образование — Метагалактику, или “нашу Вселенную”, “Вселенную в космологическом смысле). Разрабатываются гипотезы о более простых, чем кварки, физических элементах или структурах — протокварках, “струнах” и т. д. Наиболее элементарный, по-видимому, уровень ФФМ — сингулярное состояние остается пока предметом гипотез и, в силу этого, современная физика еще не располагает единой фундаментальной теорией ФФМ. В более укрупненном плане ФФМ может рассматриваться как составленная из двух основных форм физической материи — вещества и поля. Хотя современная физика не знает как наиболее простых, так и наиболее крупных (больше Метагалактики) уровней физической реальности, в ней получила серьезные основания идея генетического единства ФФМ. Согласно современным представлениям, известная нам физическая реальность возникла из относительно простого сингулярного состояния в результате “Большого взрыва” 10-20 млрд. лет назад. Предполагается, что для описания исходного сингулярного состояния и, следовательно, создания фундаментальной физической теории необходима новая концепция, представляющая собой синтез идей квантовой механики и теории относительности. Не зная нижнего и верхнего пределов ФФМ, мы можем, однако, с большой уверенностью заключить о существовании объединяющих физическую реальность двух наиболее фундаментальных свойств — массы и энергии. Величина массы и энергии в существенной степени определяет устойчивость и изменчивость элементарных частиц, ядер, атомов и атомно-молекулярных систем, характер их движения, вид взаимодействия, пространственно-временной интервал существования данных физических объектов, геометрические свойства пространства, времени, характер и последовательность ступеней эволюции Вселенной. Разумеется, каждая частная физическая форма материи и движения обладает своими специфическими свойствами, отличающими ее от других форм, однако в целом, в своей тотальности частные физические формы материи характеризуются единым, общим, интегральным свойством — энергией, в которой угасают эти специфические свойства, исчезают различия между частными физическими формами материи и движения. Наличие этого свойства оказывается необходимой основой взаимодействия и взаимопревращения различных физических объектов, позволяет ввести общую меру физического движения, отражающую единство физической реальности, ее отличие от химической, биологической и социальной форм материи. Фундаментальные свойства масса и энергия находятся в глубокой зависимости, фиксируемой соотношением Эйнштейна Е=тс2, которое М. Борн назвал законом, выражающим важнейшие результаты теории относительности, позволяющим достичь глубокого объединения наших знаний о мире. Таким образом, физическая форма материи — это масс-энергетический мир. В рамках целостной ФФМ можно выделить несколько уровней, изучение которых имеет особый частно-научный и философский интерес. Вещество и поле. Физика XIX в. рассматривала вещество и поле как две резко различающиеся формы физической материи. С этих позиций вещество дискретно, или состоит из корпускул — атомов, молекул и т. д., имеющих определенную конфигурацию, радиус, массу покоя, траекторию движения. Поле (электромагнитное, гравитационное, мезонное и др.) имеет непрерывный, волновой характер, не делится на корпускулы, не имеет массы покоя, траектории движения, движется со скоростью света. Физика XX в. обнаружила глубокое единство вещества и поля. Оно выражается, во-первых, во взаимопревращениях вещества и поля (когда частицы и античастицы аннигилируют, превращаются в кванты поля и, наоборот, поле рождает из себя частицы вещества); во-вторых, в том, что вещество и поле обладают родственными свойствами. Обнаружение единства вещества и поля создало огромные теоретические и гносеологические трудности как для физики, так и для философии. В 1900 г. М. Планк впервые ввел представление о том, что свет распространяется не какими угодно порциями, а только определенными — квантами. Понятие кванта обозначало порции энергии, на которые делится энергия светового потока, и свидетельствовало о том, что свет состоит из своего рода “частиц”, которые позднее Эйнштейн назвал фотонами. В 1913 г. Я. Бор создал первый вариант квантовой теории атома, согласно которой структура атома, распределение его электронных оболочек определяется квантовыми уровнями. В 20-е гг. было установлено, что электроны в своем движении через тончайшую металлическую пластинку проявляют волновые свойства — дифракции и интерференции. В 1925 г. Луи де Броиль высказал замечательную мысль, что элементарные частицы обладают двойственными, противоречивыми свойствами — являются одновременно частицами и волнами. Современная квантовая теория вещества и поля была создана Бором, Шредингером и Гейзенбергом. Согласно этой теории, вещество и поле состоят из своего рода частиц, проявляющих в различных опытах либо только корпускулярные, либо только волновые свойства. Так, в счетчике Гейгера электрон ведет себя только как дискретная частица. Когда пучок электронов проходит через кристаллическую решетку или отверстие в диафрагме, он проявляет только волновые свойства. Противоречивые свойства частиц вещества и поля выражаются в двух необычных, с позиций прежней физики, принципах — неопределенности и дополнительности. Согласно принципу неопределенности, если определяется местонахождение (координаты) частицы, то становится неопределенным ее импульс (р), если же точно определяется импульс частицы, то становятся неопределенными ее координаты (х, у, z). Согласно принципу дополнительности полное описание частицы достигается путем совмещения корпускулярного и волнового описания ее. Глубокий микромир. Физики, исходившие из более глубокой идеи неисчерпаемости, структурности элементарных частиц, создают концепцию кварков, т. е. частиц, имеющих дробные (1/3 и 2/3 элементарного) заряды, из которых состоят все элементарные частицы - адроны, участвующие в так называемых “сильных взаимодействиях”. Масса кварка кратно превосходит массу “элементарной частицы”, в состав которой входят 2-3 кварка. Физика различила несколько видов кварков, которые в свою очередь отличаются по “цвету” и “шарму”. Кварки, в отличие от поведения нуклонов в составе атомного ядра, не существуют вне элементарной частицы (“невылетаемость” кварка). Взаимодействие кварков осуществляется благодаря другим частицам, названным глюонами. Все многообразие сильнодействующих элементарных частиц современная физика объясняет комбинацией различных видов и свойств кварков. Позднее в физике вводится гипотеза протокварков. Важнейшее направление развития современной физики — так называемые “Великое объединение” и “Суперобъединение” — попытка свести четыре основных вида физического взаимодействия (сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного) к одному фундаментальному взаимодействию, которое позволило бы объяснить физическую форму материи в целом и создать наиболее фундаментальную физическую теорию. В первые мгновения “Большого взрыва” действовала единая универсальная физическая сила, от которой затем отщепляются гравитация и остальные формы взаимодействия. Материал современной физики позволяет определить специфически физический способ, или форму, развития. С момента “Большого взрыва” развитие ФФМ осуществлялось первоначально путем преимущественно дифференциации, возникновения все большего многообразия физических объектов, затем, все в большей степени, посредством прямого субстратного синтеза, интеграции простых образований в более сложные (например, интеграции элементарных частиц в ядра, атомы, молекулы и т. д.). Важнейшей особенностью этого процесса дифференциации — интеграции является его масс-энергетический характер. Согласно представлениям современной физики эволюция физической Вселенной с необходимостью приводит к возникновению атомов, с которыми связана качественная граница, разделяющая физическую и химическую формы материи. К стадии рекомбинации в ходе расширения Вселенной из свыше трехсот типов элементарных частиц “выживают” наиболее устойчивые частицы — нуклоны и электроны, образующие разнообразные и относительно стабильные системы — ядра и атомы. В развитии ФФМ обнаруживается строгая и необходимая объективная логика — от мощных масс-энергетических процессов, в которые вовлечены колоссальные массы и энергия, к слабым масс-энергетическим процессам, связанным с электронной оболочкой атомов. Коренным качественным скачком в развитии физической формы материи было возникновение атомной организации материи, что означало конец образования разнообразия микрообъектов (“развития в микромире”) и начало построения макросистем. В атоме синтезированы противоположные свойства - устойчивость и изменчивость, стабильное ядро и лабильная электронная оболочка; благодаря сильному взаимодействию нуклонов, ядра атомов не чувствительны к электромагнитному взаимодействию на уровне электронных оболочек, поэтому основным способом взаимодействия материи на атомно-молекулярном уровне ее структуры оказывается соединение неизменных элементов в изменяющиеся системы, т е прямой синтез субстратов, включающий в себя свою противоположность — распад химических систем на составные части. Химическая форма материи является, таким образом, закономерным продуктом развития масс-энергетических процессов, закономерным результатом развития физической формы материи.
|