Свойства и строение материи
Окружающий человека материальный мир представляет бесконечное множество предметов и явлений, обладающих самыми pазнообpазными свойствами.
Несмотря на различия всем им присущи два важнейших признака:
- 1) все они существуют независимо от сознания человека;
- 2) способны воздействовать на человека, отражаться нашим сознанием.
В домарксистской философии сложились различные концепции материи: атомистическая (Демокpит), эфирная (Декарт), вещественная (Гольбах). «… Материя вообще есть все то, что воздействует каким-то образом на наши чувства» (Гольбах.
Система пpиpоды). Общим для всех концепций было отождествление материи с ее конкретными видами и свойствами или с атомом, как с одной из простейших частиц лежащих в основе строения матеpии.
Разрабатывая научное определение материи, К. Маpкс и Ф. Энгельс имели в виду объективный миp в целом, всю совокупность составляющих его тел. Опиpаясь на диалектический и исторический материализм Маркса и Энгельса, В.И. Ленин дальше развил это учение, сфоpмулиpовав в работе «Матеpиализм и эмпиpиокpитицизм» понятие материи.
«Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотогpафиpуется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».
От философского понятия материи нужно отличать естественнонаучные и социальные представления о ее видах, стpуктуpе и свойствах.
Философское понимание материи отражает объективную реальность мира, а естественнонаучные и социальные представления выражают его физические, химические, биологические, социальные свойства.
Материя — это объективный миp в целом, а не то, из чего он состоит. Отдельные предметы, явления не состоят из материи, выступают конкретными видами ее существования, как, напpимеp, неживая, живая и социально организованная материя, элементарные части, клетки, живые организмы, производственные отношения и т.д.
Понятие материи и ее основные свойства
Все эти формы существования материи изучаются различными естественными, общественными и техническими науками.
Свойства и строение материи
Материя — это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты.
Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое непосредственно либо косвенно посредством наших ощущений представляет собой материю, которая тождественна реальности. Неотъемлемое свойство материи — движение.
Без движения нет материи и наоборот. Движение материи — любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует в бесформенном состоянии — из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложности.
Главная особенность естественно-научного познания заключается в том, что для естествоиспытателей представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения, свойства материальных объектов, их характеристики, которые можно измерить с помощью приборов.
В современном естествознании различают три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.
Вещество — основной вид материи, обладающей массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты. В химии вещества подразделяются на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные — химические соединения. Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия составляющих его атомов и молекул, что и обусловливает различные агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное.
При сравнительно высокой температуре образуется плазменное состояние вещества. Переход вещества из одного состояния в другое можно рассматривать как один из видов движения материи.
В природе наблюдаются различные виды движения материи, которые можно классифицировать с учетом изменений свойств материальных объектов и их воздействий на окружающий мир. Механическое движение (относительное перемещение тел), колебательное и волновое движение, распространение и изменение различных полей, тепловое (хаотическое) движение атомов и молекул, равновесные и неравновесные процессы в макросистемах, фазовые переходы между различными агрегатными состояниями (плавление, парообразование и др.), радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, развитие живых организмов и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом — все это примеры многообразных видов движения материи.
Физическое поле — особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем.
К физическим полям относятся электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электрон-позитронное поле). Источником физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля — заряженные частицы).
Созданные частицами физические поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними. В квантовой теории взаимодействие обусловливается обменом квантами поля между частицами.
Физический вакуум — низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц — квантов поля — в вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы — частицы в промежуточных состояниях, существующие короткое время.
Виртуальные частицы влияют на физические процессы. В физическом вакууме могут рождаться пары частица — античастица разных типов. При достаточно большой концентрации энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами, что подтверждается экспериментом. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, родилась Вселенная.
Всеобщими универсальными формами существования и движения материи принято считать время и пространство.
Движение материальных объектов и различные реальные процессы происходят в пространстве и во времени. Особенность естественно-научного представления об этих понятиях заключается в том, что время и пространство можно охарактеризовать количественно с помощью приборов.
Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого процесса или явления.
Время — это то, что можно измерить с помощью часов. Принцип работы часов основан на многих физических процессах, среди которых наиболее удобны периодические процессы: вращение Земли вокруг своей оси, электромагнитное излучение возбужденных атомов и др.
Многие крупные достижения в естествознании связаны с разработкой более точных часов. Существующие сегодня эталоны позволяют измерить время с очень высокой точностью — относительная погрешность измерений составляет около 10-11.
Временная характеристика реальных процессов основывается на постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Хотя постулат времени кажется естественным и очевидным, его истинность все же относительна, так как его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных часов, поскольку, во-первых, они характеризуются своей точностью и, во-вторых, невозможно создать принципиально одинаковые условия в природе в разное время.
Вместе с тем длительная практика естественнонаучных исследований позволяет не сомневаться в справедливости постулата времени в пределах той точности, которая достигнута в данный момент времени.
При создании классической механики около 300 лет назад И. Ньютон ввел понятие абсолютного, или истинного, математического времени, которое течет всегда и везде равномерно, и относительного времени как меры продолжительности, употребляемой в обыденной жизни и означающей определенный интервал времени: час, день, месяц и т.д.
В современном представлении время всегда относительно. Из теории относительности следует, что при скорости, близкой к скорости света в вакууме, время замедляется — происходит релятивистское замедление времени, и что сильное поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. В обычных земных условиях такие эффекты чрезвычайно малы.
Важнейшее свойство времени заключается в его необратимости.
Прошлое во всех деталях и подробностях нельзя воспроизвести в реальной жизни — прошлое забывается. Необратимость времени обусловлена сложным взаимодействием множества природных систем, в том числе атомов и молекул, и символически обозначается стрелой времени , « летящей» всегда из прошлого в будущее. Необратимость реальных процессов в термодинамике связывают с хаотичным движением атомов и молекул.
Понятие пространства гораздо сложнее понятия времени. В отличие от одномерного времени, реальное пространство трехмерно, т.е.
имеет три измерения. В трехмерном пространстве существуют атомы и планетные системы, выполняются фундаментальные законы природы. Однако выдвигаются гипотезы, согласно которым пространство нашей Вселенной имеет много измерений, хотя из них наши органы чувств способны ощущать только три.
Первые представления о пространстве возникли из очевидного существования в природе твердых тел, занимающих определенный объем.
Исходя из него, можно дать определение: пространство выражает порядок сосуществования физических тел. Завершенная теория пространства — геометрия Евклида — создана более 2000 лет назад и до сих пор считается образцом научной теории.
По аналогии с абсолютным временем И. Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое существует независимо от находящихся в нем физических объектов и может быть совершенно пустым, являясь как бы мировой ареной, где разыгрываются физические процессы.
Свойства пространства определяются геометрией Евклида. Именно такое представление о пространстве лежит в основе практической деятельности людей. Однако пустое пространство идеально, в то время как реальный окружающий нас мир заполнен различными материальными объектами. Идеальное пространство без материальных объектов лишено смысла даже, например, при описании механического движения тела, для которого необходимо указать другое тело в качестве системы отсчета.
Механическое движение тел относительно. Абсолютного движения, как и абсолютного покоя тел, в природе не существует. Пространство, как и время, относительно.
Специальная теория относительности объединила пространство и время в единый континуум пространство — время. Основанием для такого объединения служит принцип относительности и постулат о предельной скорости передачи взаимодействий материальных объектов — скорости света в вакууме, примерно равной 300 000 км/с.
Из данной теории следует относительность одновременности двух событий, происшедших в разных точках пространства, а также относительность измерений длин и интервалов времени, произведенных в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга.
В соответствии с общей теорией относительности свойства пространства — времени зависят от наличия материальных объектов.
Любой материальный объект искривляет пространство, которое можно описать не геометрией Евклида, а сферической геометрией Римана или гиперболической геометрией Лобачевского. Предполагается, что вокруг массивного тела при очень большой плотности вещества искривление становится настолько большим, что пространство — время как бы «замыкается» локально само на себя, отделяя данное тело от остальной Вселенной и образуя черную дыру, которая поглощает материальные объекты и электромагнитное излучение.
На поверхности черной дыры для внешнего наблюдения время как бы останавливается. Предполагается, что в центре нашей Галактики находится огромная черная дыра.
Однако есть и другая точка зрения. Академик Российской академии наук A. A. Логунов утверждает, что никакого искривления пространства — времени нет, а происходит искривление траектории движения объектов, обусловленное изменением гравитационного поля.
По его мнению, наблюдаемое красное смещение в спектре излучения отдаленных галактик можно объяснить не расширением Вселенной, а переходом посылаемого ими излучения от среды с сильным гравитационным полем в среду со слабым гравитационным полем, в котором находится наблюдатель на Земле.
Материя – фундаментальная философская категория.
С позиции материализма она является первичной относительно сознания.
С позиции идеализма материя – это произвольное образование от духовной субстанции. Для субъективного идеализма материя – это постоянная возможность ощущения.
Существует три концепции материи:
- Субстанциональная: материя определяется через вещи. Эта концепция реализуется у древнегреческих философов (Демокрит). Они понимали материю через вещество.
- Атрибутивная: материя определялась через свойства, через первичные качества (масса, размеры) и через субъективные свойства, т.е. через вторичные качества (вкус, цвет).
- Диалектико-материалистическая: материя определяется через отношение с сознанием. Представители этой концепции – Маркс, Ленин. Материя – это философская категория для обозначения реальности, которая существует независимо от нашего сознания и которая копируется нашими органами чувств. Это определение устраняет противоречия между философией и наукой. Эта концепция возникла в конце 19 века вместе с прорывом научного знания.
Вместе с открытием электрона произошел крах материализма.
В материю входят не только вещества, но и поля.
Основными свойствами материи являются:
- Обьективность.
- Познаваемость.
- Структурность.
- Субстанциональность.
Материя существует через дискретные материальные структуры, материи вообще не существует.
Важнейшие свойства материи – это атрибуты. Главный атрибут материи – это движение. Движение – это способ существования материи.
Важнейшие характеристики движения:
- Всеобщность.
- Универсальность
- Объективность.
- Абсолютность (нет вещей неподвижных).
- Противоречивость (движение есть единство устойчивости и изменчивости, устойчивость относительна, а изменчивость – абсолютна).
Для Аристотеля движение было внешним по отношению к материи.
Материя – это самодвижущаяся реальность. В нематериалистической концепции движение понимается как проявление объективного духа.
Атрибуты материи:
1. Движение существует в 3-ех формах.
Пространство и время.
Движение существует по трем основаниям:
- а. По носителю
- б. По взаимодействию.
- в. По законам.
Существуют три основные формы движения материи:
- 1. социальная биологическая (носители – клетка, организм)
- 2. химическая (носитель – молекула)
- 3. физическая (вакуум, поля, элементарные частицы, атомы, молекулы, макротела, планеты, галактики и т.д.; на всех вышеперечисленных уровнях существуют формы взаимодействия: например, межмолекулярное взаимодействие).
Формы движения материи связаны причинно-следственными связями, более высокая форма основана на более низких формах.
В философии в понимании реальности существует подход механицизм – сведение всех законов мира к принципам маханики, трактовка более высокой реальности с позиции более низкой реальности.
Рассмотрим другие атрибуты материи – пространство и время.
Необходимо различать реальное, трицептивное и концептуальное пространство и время.
Пространство – форма бытия материи, которая характеризует ее структурность. Время – форма бытия материи, которая выражает длительность ее существования. В различных формах движения материи временные характеристики неоднозначны: социальное, биологическое, химическое и физическое пространство, время.
Эволюция понятия материи в естествознании и в философии
Для того чтобы понять современную научную картину природы, необходимо уяснить современное понимание материи.
Понятие материи является одним из основных понятий естественнонаучного и философского познания.
Как и все другие научные понятия, оно прошло длительную историю, в течение которой оно развивалось, углублялось и уточнялось, отражая в каждую историческую эпоху общий уровень научных знаний о мире, достигнутый на данном этапе движения человеческой мысли.
Наряду с естественнонаучными представлениями о материи, основанными из фиксации особенных признаков, в области философии акцент делается на понимании материи как субстанции, т.е. того, что «лежит в основе», некое первоначало. Субстанция – причина самой себя и вместе с тем источник вещественного многообразия.
Введением представлений о субстанции решаются несколько проблем:
- 1) единства мира (унитарность всего существующего определяется общим базисом существования);
- 2) монизма (многообразие существующего выводится из модификации единой основы);
- 3) богатства форм мира (многоликость действительности обусловлена естественно-историческим процессом, качественным изменением общей основы).
Наконец, наступает период, когда материя определяется как объективная реальность. Интерпретация материи как объективной реальности окончательно преодолевает трактовку матери как ее конкретно-вещественного воплощения.
В.И.Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм» (1908) дает следующее определение матери: «Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».
Это не онтологическое, а гносеологическое определение.
Подобная интерпретация материи позволяет охватить всю объективную действительность (то, что существует до-, вне- и независимо от сознания), без всяких ограничений. Любые физические представления о строении и свойствах материи учитывают лишь момент особенного, т.к. касаются не всей предметной действительности, а лишь отдельных ее сторон и частных проявлений.
Физические представления о материи, ее свойствах и строении, о ее видах непрестанно устаревают по мере развития науки, т.к. особенное никогда не в состоянии отразить изучаемый предмет во всей его полноте.
В философии «определить» — значит «отличить» от чего-то другого. В определении материи она отличается от сознания (точнее: материальное отличается от духовного и противопоставляется ему).
Материальное (реальное) и духовное – суть два понятия, охватывающие, с одной стороны, весь внешний мир, а с другой – его отображение. Это два предельно широких понятия.
Если теперь подвести итог эволюции представлений о материи, то можно сказать:
- 1. определение материи как субстанции указывает на ее несотворимость, неуничтожимость, на отсутствие внешней причины ее существования и изменения;
- 2. определение материи как объективной реальности дает возможность охватить все многообразие различных объектов и систем природы, но расшифровка объективной реальности невозможна без учета понятий «движение», «взаимодействие», «пространство», «время» и т.д.
Данное определение материи конкретизируется в определении материи как совокупности атрибутов, т.е. неотъемлемых ее качеств. Атрибуты – это изначально присущие, существенные, необходимые, абсолютно обязательные, не отторгаемые от материи ее основные свойства.
Как правило, класс атрибутов бесконечен потенциально, в то же время как класс модусов – бесконечен актуально (модусы – это производные, однажды возникающие материальные свойства).
Чтобы понять, какой смысл вкладывали некоторые физики в слова «материя исчезла», нужно учесть следующее. Атомистическое мировоззрение утверждалось в естествознании долго и трудно. При этом под атомом (в духе Демокрита) понималась абсолютно неделимая (не имеюшая частей) элементарная частица. Точка зрения, согласно которой материя состоит из атомов, которые рассматривались в качестве некоей «неизменной сущности вещей», к концу XIX века разделялась большинством естествоиспытателей, в том числе и физиков.
Поэтому открытия, свидетельствовавшие о сложности атомов (в частности, радиоактивности как их спонтанного распада), были истолкованы некоторыми учеными как «распад», «исчезновение» материи.
На этой основе и делались выводы о крахе материализма и ориентированной на него науки.
В.И.Ленин показал, что в действительности здесь имело место не крушение материализма как такового, но крах лишь его конкретной, первоначальной формы . Ведь материя, понимаемая как некая неизменная сущность вещей — это материя без движения , категория материализма недиалектического.
В этой связи В.И.Ленин отмечал: «Признание каких-либо неизменных элементов, «неизменной сущности вещей» и т.п. не есть материализм, а есть метафизический , т.е. недиалектический материализм»[2] . Материализм же диалектический рассматривает материю как материю движущуюся и поэтому «настаивает на приблизительном, относительном характере всякого научного положения о строении материи и свойствах ее»[3] .
Соответственно этот тип материализма не связан с конкретным содержанием физических представлений. Существенно для него лишь то, что движущаяся материя — это субстанциальная основа действительности, отражаемая человеческим сознанием. «Признание теории,- подчеркивал В.И.Ленин,- снимком, приблизительной копией с объективной реальности,- в этом и состоит материализм»[4] .
Поэтому обнаружение того, что строение материи является гораздо более сложным, чем это казалось ранее, – это отнюдь не свидетельство несостоятельности материализма.
В.И.Ленин в связи с этим разъяснял: «<<Материя исчезает>> — это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор… исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными…
и которые теперь обнаруживаются как относительные, присущие только некоторым состояниям материи. Ибо единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью , существовать вне нашего сознания»[5] .
Диалектика процесса познания, отметим, была глубоко понята еще Гегелем.
Он выработал, в частности, понятие относительной истины как истины ограниченной, т.е. являющейся истиной лишь в определенных пределах. Материалистическая диалектика развила эти идеи в учение об объективной истине , понимая под ней процесс приближения знания к действительности, в ходе которого осуществляется синтез того положительного, что имеется в отдельных относительных истинах.
Объективная истина — это единство последних, где они присутствуют в снятом виде , дополняя и ограничивая друг друга. Классическая механика, например, истинна, если она применяется к макрообъектам с нерелятивистскими скоростями.
Теоремы геометрии Эвклида верны, если речь идет о пространстве с нулевой кривизной. И современная физика включает классическую механику, но, что важно, – с указанием границ ее применимости . Современная геометрия таким же образом включает геометрию Эвклида. И так далее.
Иначе говоря, одна из причин, породивших кризис физики — понимание некоторыми учеными относительной истины как только относительной (это гносеологический релятивизм , зародившийся и во многом преодоленный еще в античной философии).
Однако, что существенно важно,»в каждой научной истине, несмотря на ее относительность, есть элемент абсолютной истины»[6] .
Заканчивая рассмотрение анализа В.И.Лениным кризиса физики, обратим внимание на следующее.
Его положение о том, что » единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью » иногда воспринимается как указание на то, что, согласно материалистической диалектике, материя обладает лишь указанным единственным свойством. Но это не так: речь здесь идет лишь о том, что единственное «свойство» материи, с непризнанием которого связан философский идеализм,- это объективность.
Поэтому здесь уместно еще раз подчеркнуть недопустимость отождествления диалектико-материалистической категории «материя» с естественнонаучными представлениями о ее строении и свойствах.
Непонимание этого большинством ученых (стоявших в основном на позициях стихийного материализма) на рубеже XIX-XX веков и было одной из основных причин кризиса естествознания.
Рассматривая проблемы, связанные с кризисом естествознания на рубеже XIX-XX вв., обратим внимание на то, что кризисные ситуации возникали в нем и раньше, заканчиваясь революционным переходом на новый, более глубокий уровень познания.
Принципиальные трудности возникали всякий раз, когда наука, углубляя анализ сущности явлений, выявляла противоречие, объяснить которое существующая теория не могла. Необходимость его снятия и обуславливала интенсивную разработку новой теории, новой научной картины мира. ( Диалектика , напомним, рассматривает противоречие как источник развития ).
Рассматривая материю, как философскую категорию, обозначающую объективную реальность, В.И.Ленин тем самым продолжает материалистическую линию в философии.
В его определении нет подведения категории «материя» под более широкое понятие, ибо такого понятия просто не существует. В этом смысле Отнятия «материя’ и «объективная реальность» — синонимы. Материя противопоставляется сознанию, при этом подчеркивается объективность, как независимость ее существования от сознания. Именно это свойство: существовать до, вне и независимо от сознания определяет смысл н значение философско-материалистического представления о материи.
Философская трактовка материи обладает признаком всеобщности и обозначает всю объективную реальность. При таком понимании материи нет и не может быть ссылок на физические свойства материи, знание о которых относительно.
Материя и ее атрибуты: пространство, время, движение, системность
Материя, как объективная реальность характеризуется бесконечным количеством свойств.
Материальные вещи и процессы конечны и бесконечны, поскольку их локализованность относительна, а их взаимная связь – абсолютна, непрерывна (внутри самих себя однородна) и прерывна (характеризуются внутренней структурой): всем материальным объектам присуща масса (будь то масса покоя для любого вещества или масса движения для полей) и энергия (потенциальная или актуализированная).
Но важнейшими ее свойствами, ее атрибутами, являются пространство, время и движение.
Пространство характеризуется протяженностью и структурностью материальных объектов (образований) в их соотношении с другими образованиями.
Время характеризуется длительностью и последовательностью существования материальных образований в их соотношении с другими материальными образованиями.
Принципиально важным является ответ на вопрос о том, в каком отношении пространство и время находятся к материи.
По этому вопросу в философии существуют 2 точки зрения.
Первую из них обычно называют субстанциональной концепцией пространства и времени. В соответствии с этой концепцией пространство и время – самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. .Такое понимание пространства и времени вело к выводу о независимости их свойств от характера протекающих в них материальных процессов.
Субстанциональная концепция ведет начало от Демокрита, наиболее яркое воплощение она нашла в .классической физике И.
Ньютона. Идея абсолютного пространства и времени И. Ньютона соответствовала определенной физической картине мира, а именно его взглядам на материю как на совокупность отграниченных друг от друга атомов, обладающих неизменным объемом, инертностью (массой) и действующих друг на друга мгновенно, либо на расстоянии, либо при соприкосновении.
Пространство, по Ньютону, неизменно, неподвижно, его свойства не зависят ни от чего, в том числе и от времени, они не зависят ни от материальных тел, ни от их движения. Можно убрать из пространства все тела, но пространство останется и свойства сохранятся.
Получается, что пространство – это как бы грандиозное вместилище, напоминающее перевернутый вверх дном огромный ящик, в который помещена материя. Такие же взгляды у Ньютона и на время. Он считал, что время течет одинаково во Вселенной и это течение не зависит ни от чего, – а поэтому время абсолютно, ибо оно определяет порядок следования и длительность существования материальных систем.