Формы существования материи

СистемнАЯ организациЯ И ЗАКОНЫ ЭНЕРГИИ материального мира

Формы существования материи и её системная организация. Форма существования материи – единство движения материи во времени и пространстве. Теория относительности. Системная иерархия. Структурные уровни организации материи (неживая, живая и социально-организованная). Структурированность изучения материального мира. Законы взаимопревращения различных видов энергии материального мира

Форма существования материи – это единство движения во времени и пространстве. Движение – это изменение вообще, всякое взаимодействие материальных объектов.

В мире нет материи без движения, так же как не может быть движения без материи. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителен и представляет собой один из моментов движения. Например, тело, покоящееся по отношению к Земле, движется вместе с ней вокруг Солнца, вместе с Солнцем – вокруг центра Галактики. Поскольку мир бесконечен, то всякое тело участвует в бесконечном движении. Качественная устойчивость тел и стабильность их свойств также представляет собой проявление относительного покоя. В процессе развития материи проявляются качественно новые и более сложные формы движения. Но даже механическое перемещение не является абсолютно простым. В процессе развития материи через электромагнитные и гравитационные поля между телами непрерывно происходит движение.

Теория относительности указывает, что «с увеличением скорости движения происходит возрастание массы тел, уменьшаются по направлению движения линейные размеры, убыстряется ритм процессов в телах». «При околосветовых скоростях электроны и другие частицы способны интенсивно излучать кванты электромагнитного поля по направлению движения».

Таким образом, всякое развитие материального мира включает в себя взаимодействие различных форм движения и их взаимное превращение. Движение так же неисчерпаемо, как и сама материя. Движение материи представляет собой процесс взаимодействия противоположностей.

Движение материальной системы включает в себя целостное изменение системы. Оно выступает как процесс развития системы. При восходящем развитии системы (от низшего к высшему) происходит усложнение связей, структуры и формы движения материальных объектов. Нисходящее развитие выражает напротив деградацию и распад системы, упрощение её форм движения. Движение является более общим понятием, чем развитие.

Выделяют следующие основные формы движения:

* в неживой природе – это движение элементарных частиц и полей (гравитационное, электромагнитное, взаимного превращения, движение атомов и молекул); движение макроскопических тел через процессы кристаллизации и изменение агрегатных состояний, движение в космических системах различного порядка);

* в живой природе – биологические процессы в различных системах (биохимические, гормональные электрофизиологические и т.д.);

* в обществе – все социальные изменения, присущие общественным системам различного порядка.

Общей мерой движения является энергия. Все виды энергии в природе, соответствующие различным формам движения. Ихможно объединить в 3 основные группы:

- энергия пространственного перемещения тел;

- энергия связей и взаимодействий тел посредством различных полей;

- собственная внутренняя энергия, соответствующая массе покоя тела.

В первую группу входит кинетическая энергия поступательного, вращательного, колебательного и других видов движения. Величина энергии зависит от массы и скорости тел, а у фотонов – от частоты колебаний.

Во вторую группу входят все виды потенциальной внутренней энергии материальных систем, представляющие собой различные проявления энергии взаимодействия посредством электромагнитного, гравитационного и ядерного полей.

В третью группу входит собственная внутренняя энергия каждого объекта, соответствующая его общей массе. Эта энергия находится в частицах в связанном состоянии и высвобождается полностью лишь в реакциях превращения пар частиц и античастиц в электромагнитное излучение. Она характеризует огромные внутренние возможности превращений и активных проявлений материй. Материя как бы пронизана энергией, и эта энергия высвобождается при определенных условиях.

Одной из форм движения материи является «жизнь». Жизнь – это форма движения высокоорганизованной материи (белковых тел), содержанием которой является упорядоченный постоянный обмен веществ, энергии и информации внутри организма и с окружающей средой на каждом этапе развития.

Существенной особенностью «живых тел» является накопление информации, саморегуляция и воспроизводство. По существу, «жизнь» – это не одна форма движения, а система форм, в которых наряду с общими признаками есть и много специфических различий. Они проявляются при переходе от уровня организма к популяциям, видам, биоценозам и всей биосфере. Внутри каждой из таких систем существуют свои типы взаимодействий, подчиняющиеся различным законам.

Общественные формы движения включают в себя все типы отношений в обществе. По сравнению с другими формами они отличаются наибольшей сложностью. Усложняются прежде всего информационные связи, специфичные для всех самоорганизующихся систем с управлением. В обществе эти связи становятся необычайно многообразными в количественном и качественном отношениях.

Между всеми формами движения материи существует взаимная связь. Например, тепловое движение в неживой природе может существовать в очень широком диапазоне температур. Но в живых организмах оно возможно лишь в очень узком температурном интервале. Формы движения способны к взаимным превращениям при строгом выполнении законов, сохранения материи и её основных свойств.

Время и пространство представляют собой совокупность бесчисленного множества пространственно-временных свойств и структур реально существующих материальных систем.

Время характеризует последовательность смены состояний и причинно-следственных отношений, любых объектов и процессов.

Пространство как форма существования материи выражает существование, структурность и протяженность любых взаимодействующих объектов и систем.

Общими свойствами времени и пространства являются их объективность, независимость от человеческого сознания, их абсолютность как универсальных форм существования материи, неразрывную связь друг с другом и с движением, количественную и качественную бесконечность.

Важнейшим свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин – координат. В прямоугольной декартовой системе координат – х, у, z, называемое длиной, шириной и высотой. В сферической системе координат – это радиус-вектор r, углы a и b. В цилиндрической системе – высота z, радиус-вектор и угол a.

Пространство выступает как всеобщая форма существования материи, которая выражает структурность, протяженность и сосуществование элементов материи в различных системах. Величина протяженности тел зависит от их внутренних и внешних связей. Пространству присуще определенное свойство симметрии. Она проявляется в сохранении объектами их геометрической формы и ряда других свойств при зеркальном отражении объектов, таких как шар, куб, параллелепипед и др. Но пространственная симметрия присуща далеко не всем объектам, например, асимметричное расположение некоторых органов у животных. Асимметрична пространственная структура молекул живого вещества.

Важнейшим свойством времени является его неповторяемость. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность его изменений определяет и общую непрерывность времени. Поскольку любой конкретный объект существует ограниченный период, то время обладает свойством прерывности. Эта прерывность характеризует периоды изменения конкретных качественных состояний.

К числу важнейших свойств времени относят его одномерность и необратимость. Одномерность проявляется в последовательности временных изменений в виде линейной упорядоченности. Необратимость проявляется в ходе времени только от прошлого к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее. Но осуществившись, оно уже недоступно никакому внешнему влиянию и воздействию.

В 1905 г. Альбертом Эйнштейном была разработана теория относительности. Предметом теории относительности являются пространственно-временные отношения при равномерных и прямолинейных движениях систем отсчета. Эйнштейном были даны новые законы движения, обобщающие законы движения Ньютона. Эти обобщения сводились только для случая очень малых скоростей тел. В этой теории была раскрыта теория оптических явлений в движущихся телах.

Эйнштейн доказал, что масса тела пропорциональна запасенной в ней энергии. Одним из основных положений теории относительности является утверждение равноправности всех равномерных систем отсчета. Им отвергается существование абсолютного пространства и абсолютного времени, фигурирующих в ньютоновской физике.

Главный вывод теории состоит в установлении такой универсальной связи пространства и времени, в которой они объединены в единую форму существования материи – «пространство – время». Только пространственно-временные отношения и свойства предметов и явлений имеют абсолютный характер и находятся в единой системе отсчета.

Важнейшими теоретико-познавательными выводами теории относительности является:

а) подтверждение учения диалектического материализма о пространстве и времени как формах существования материи;

б) развитие теории пространства и времени – соединение пространства и времени в единую форму существования и установление конкретной зависимости структуры пространства и времени от распределения движения материи;

в) установление внутренней связи единства ряда сторон материального мира;

г) связь массы и энергии и взаимную обусловленность законов поля тяготения и движения тел;

д) конкретизация и углубление представлений о неразрывности пространства, времени и движения материи.

У советских ученых-физиков о теории относительности выработалась другая точка зрения, которая существенно отличается от теории Эйнштейна. Геометрические свойства реального физического пространства и времени гораздо более сложны, чем это предполагалось Эйнштейном. Математическим отображением этих свойств является не геометрия Эвклида, которую использовал Эйнштейн, а геометрия Римана. Метрика пространства и времени является евклидовой лишь при отсутствии поля тяготения, наличие же поля тяготения приводит к отклонению метрики от эвклидовой.

Характер метрики неразрывно связан с распределением тяготеющих масс и их движением. Связь эта взаимная. С одной стороны, отклонение метрики от эвклидовой обусловлена наличием тяготеющих масс, с другой стороны – движением масс в поле тяготения – отклонением метрики от эвклидовой.

Суть этих процессов: «массы определяют метрику пространства и времени, а метрика пространства и времени определяет их движение».

Нерасторжимое единство движения материи с пространством и временем состоит в том, что при движении материи ни пространство, ни время изолировано существовать друг без друга не могут.

В иерархии структурных уровней материи (мего-, макро- и микромиров) каждому уровню свойственны только ему присущие критерии движения, пространства и времени.

Расширение наших знаний о формах и движении материи позволяет решать вопросы о временной эволюции материального мира. Материя, находясь в постоянном движении, в процессе эволюции переходит из одного качественного состояния в другое, что, соответственно, делает неизбежным изменение ее пространственно-временной структуры.

Дата добавления: 2014-11-29