Современная наука о строении и свойствах материи - История развития общих представлений о материи

Оглавление:

Материальный мир, окружающий человека, — это бесконечное множество предметов и явлений с самыми разнообразными свойствами. Несмотря на все их различия, все они имеют две важные характеристики:

1) Все они существуют независимо от человеческого сознания;

2) Способны влиять на человеческое сознание и отражаться в нем.

В домарксистской философии возникли различные концепции материи: атомистическая (Демокрит), эфирная (Декарт), материальная (Гольбах). «… Материя вообще — это все, что каким-либо образом воздействует на наши органы чувств» (Гольбах. Система природы). Общим для всех концепций было отождествление материи с ее конкретными видами и свойствами, или с атомом как одной из простейших частиц, лежащих в основе структуры материи.

Разрабатывая научное определение материи, К. Маркс и Ф. Энгельс рассматривали объективный мир как целое, совокупность составляющих его тел. Опираясь на диалектический и исторический материализм Маркса и Энгельса, В.И. Ленин развил это учение дальше и сформулировал понятие материи в своей работе «Материализм и эмпириокритицизм». «Материя — это философская категория для обозначения объективной реальности, данной человеку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется, отражается нашими ощущениями и существует независимо от них».

Необходимо отличать научные и социальные представления о ее видах, структуре и свойствах от философского понятия материи. Философская концепция материи отражает объективную реальность мира, а естественнонаучная и социальная концепции выражают ее физические, химические, биологические и социальные свойства. Материя — это объективный мир в целом, а не то, из чего он состоит. Отдельные предметы, явления не состоят из материи, а являются конкретными формами ее существования, такими как неживая, живая и социально организованная материя, элементарные части, клетки, живые организмы, производственные отношения и т.д. Все эти формы существования материи изучаются различными естественными, общественными и техническими науками.

Сложность определения сущности материи заключается в высокой степени абстракции самого понятия материи, а также в большом количестве различных материальных объектов, форм материи, их свойств и взаимозависимостей. В связи с этим возникает множество вопросов: что происходит? Как развивались представления об этом? Как бесконечное разнообразие конкретных предметов и вещей может быть связано с понятием материи? Какими свойствами он обладает? Какова причина его изменения? Какие виды материи известны в настоящее время? Как происходит взаимный переход от одних видов материи и форм ее движения к другим? На основании каких законов это происходит?

С точки зрения диалектики, материя является объективной реальностью — причиной, основой, содержанием и носителем (субстанцией) всего многообразия мира. Она проявляется в бесчисленных свойствах. Наиболее кардинальными свойствами материи являются объективность существования, структура, неуничтожимость, движение, пространство, время и отражение. Это атрибуты материи, то есть всеобщие, неизменные свойства материи, без которых невозможно ее существование.

Все объекты и процессы внешнего мира имеют одну общую характеристику: они существуют вне и независимо от сознания и прямо или косвенно отражаются в наших ощущениях. Другими словами, они объективны.

Материя — это не реальная возможность всех форм, а их действительное существование. Единственное свойство, которое относительно отличается от материи, — это сознание, дух.

Принцип материального единства мира означает не эмпирическое сходство или тождество конкретных систем, элементов, конкретных свойств и законов, а единство материи как субстанции, как носителя многообразных свойств и отношений.

История развития общих представлений о материи

Проанализировав представления древних ученых о материи, мы увидим, что все они были материалистами по складу ума, но их общим недостатком было, во-первых, сведение понятия материи к определенному виду вещества или совокупности веществ, а во-вторых, признание материи строительным материалом, некой исходной постоянной субстанцией автоматически исключало любой выход за пределы существующих представлений о ней. Таким образом, любой конкретный вид вещества с присущими ему свойствами ограничивал дальнейшее познание, проникновение в природу материи. Однако великой заслугой древних материалистов было изгнание идей о Боге-Творце и признание взаимосвязи материи и движения, а также вечности их существования.

Древнегреческие мыслители оставили очень заметный след в развитии учения о материи. Они первыми стали отстаивать идею о том, что все предметы состоят из мельчайших неделимых частиц — атомов. Первоматерия — атомы движутся в пустоте, и их различные комбинации представляют собой то или иное материальное образование. Разрушение вещей, согласно Демокриту, означает лишь их разложение на атомы. Само понятие атома содержит нечто общее для различных тел.

Хотя атомистическое учение устанавливало общий характер бытия микрообъектов, оно не полностью раскрывало понятие материи; в силу своей субстанциональности и ограниченности она не могла служить критерием всеобщности всего многообразия материи. Сегодня мы знаем, что атомы разнообразны по своей природе и структуре и представляют собой лишь частицы материи. Так, у Демокрита мы видим отождествление понятия материи с одним из ее конкретных проявлений — веществом.

Пытаясь дать определение материи, французский материалист XVIII века писал. Век Гольбах в своей работе «Естественная система», что «по отношению к нам материя — это все, что каким-то образом влияет на наши чувства». Здесь мы видим стремление подчеркнуть общность различных форм материи, а именно то, что они вызывают у нас ощущения. Этим определением Гольбах уже дистанцируется от конкретных свойств предметов и дает представление о материи как об абстракции. Определение Гольбаха, однако, было ограниченным. Она не раскрыла полностью сущность всего того, что действует на наши органы чувств, не раскрыла особенности того, что не может действовать на наши органы чувств. Эта неполнота гольбаховского определения материи создала возможности как для материалистической, так и для идеалистической его интерпретации.

К концу прошлого века естественные науки, особенно физика, достигли достаточно высокого уровня своего развития. Были открыты общие и, казалось бы, незыблемые принципы строения мира. Была открыта клетка, сформулирован закон сохранения и превращения энергии, Дарвин установил эволюционный путь развития живой природы, Менделеев создал периодическую таблицу элементов. Атомы, мельчайшие частицы материи, неделимые с точки зрения того времени, были признаны основой существования всех людей и предметов. Таким образом, понятие материи отождествлялось с понятием вещества; масса характеризовалась как мера количества вещества или как мера количества материи. Считалось, что материя находится вне контекста пространства и времени. Благодаря работе Фарадея, а затем Максвелла, были установлены законы движения электромагнитного поля и электромагнитная природа света. В то же время распространение электромагнитных волн связывалось с механическими колебаниями гипотетической среды — эфира. Физики с удовлетворением отметили: наконец-то картина мира создана, окружающие нас явления укладываются в предназначенные для них рамки.

Если мы обратимся к учениям XIX века о структуре и свойствах материи, то обнаружим, что они страдали от тех же недостатков, что и учения древности. Взгляд на материю как на первичную, неизменную субстанцию и ее отождествление с веществом содержали предпосылки возможности критических ситуаций в физике. И это не заставило себя ждать.

Свойства и структура материи

Материя — это все, что прямо или косвенно воздействует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все, что существует вокруг нас и может быть воспринято нашими органами чувств прямо или косвенно, представляет собой материю, которая тождественна реальности. Движение — это неотъемлемое свойство материи. Без движения нет материи, и наоборот. Движение материи — это любое изменение, которое происходит в материальных объектах в результате их взаимодействия. Материя не существует в бесформенном состоянии: она образует сложную иерархическую систему материальных объектов разного размера и сложности.

Главная особенность научного знания состоит в том, что естествоиспытателей интересует не материя и движение вообще, а конкретные виды материи и движения, свойства материальных объектов и их характеристики, которые можно измерить с помощью приборов. Современное естествознание выделяет три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Материя — это основная форма материи, обладающая массой. К материальным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные материальные объекты, образованные из них. В химии вещества делятся на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные — химические соединения. Свойства веществ зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия между составляющими их атомами и молекулами, в результате чего возникают различные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. При относительно высоких температурах формируется плазменное состояние материи. Переход материи 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 изменения свойств материальных объектов и их воздействия на окружающий мир. Механическое движение (относительное движение 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 состояниями вещества (плавление, парообразование и т.д.), радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, эволюция живых существ и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом — вот примеры разнообразных видов движения материи.

Физическое поле — это особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. Физические поля включают электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электронно-позитронное поле). Источниками физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля — заряженные частицы). Физические поля, создаваемые частицами, осуществляют взаимодействие между ними с конечной скоростью. В квантовой теории взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.

Физический вакуум — это самое низкое энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц — полевых квантов — в вакууме равно нулю, но в нем могут рождаться виртуальные частицы — частицы в промежуточных состояниях, существующие короткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы. В физическом вакууме могут создаваться пары частица-античастица различных типов. При достаточно высокой концентрации энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами, что подтверждается экспериментами. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, была создана Вселенная.

Время и пространство предполагаются как универсальные формы существования и движения материи. Движение материальных объектов и различные реальные процессы происходят в пространстве и времени. Особенностью научной концепции этих понятий является то, что время и пространство можно охарактеризовать количественно с помощью приборов.

Материя и движение Время и пространство

Одной из важнейших задач естествознания является создание научной картины мира в виде целостной системы порядка. Для решения этой проблемы используются общие и абстрактные понятия: Материя, движение, время и пространство.

Материя — это все, что прямо или косвенно воздействует на органы чувств человека и другие объекты. Мир вокруг нас, все, что существует вокруг нас и может быть обнаружено нашими органами чувств прямо или косвенно, является материей, которая тождественна реальности. Движение — это неотъемлемое свойство материи. Без движения нет материи, и наоборот. Движение материи — это любое изменение, которое происходит в материальных объектах в результате их взаимодействия. Материя не существует в бесформенном состоянии — она образует сложную иерархическую систему материальных объектов разного уровня сложности.

Главная особенность научного знания состоит в том, что естествоиспытателей интересует не материя или движение вообще, а определенные виды материи и другие свойства материальных объектов и их свойства, которые можно измерить с помощью приборов. Современное естествознание выделяет три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество — это основная форма материи, обладающая массой. Объекты субстанции включают элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные материальные объекты, образованные из них. В химии вещества делятся на простые (содержащие атомы одного химического элемента) и сложные — химические соединения. Свойства материи зависят от внешних условий, интенсивности и взаимодействия составляющих ее атомов в молекулах, в результате чего возникают различные состояния материи: твердое, жидкое и газообразное. При относительно 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 изменения свойств материальных объектов и их воздействия на окружающую среду. Механическое движение (относительное движение 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 состояниями вещества (плавление, испарение и т.д.), радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, эволюция живых существ и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом — вот примеры различных видов движения материи.

Физическое поле — это особый тип материи, который позволяет осуществлять физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. Физические поля включают электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электронно-позитронное поле). Источниками физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля — заряженные частицы). Физические поля, создаваемые частицами, с конечной скоростью переносят взаимодействие между ними. В квантовой теории взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.

Физический вакуум — это самое низкое энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц — квантов поля — в вакууме равно нулю, но в вакууме могут быть созданы виртуальные частицы — частицы в промежуточных состояниях, существующих в течение короткого времени. Виртуальные частицы влияют на физические процессы. В физическом вакууме могут создаваться пары частица-античастица различных типов. При достаточно большой концентрации энергии вакуум взаимодействует с реальными частицами, что подтверждается экспериментами. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, была создана Вселенная.

Концепция атомизма. Дискретность и непрерывность материи

Как уже упоминалось выше, структура материи интересовала естествоиспытателей с древних времен. В Древней Греции обсуждались две противоположные гипотезы о строении материальных тел. Один из них был предложен древнегреческим мыслителем Аристотелем. Она заключается в том, что вещество делится на более мелкие частицы, и нет предела их делимости. По сути, эта гипотеза подразумевает непрерывность материи. Другая гипотеза была предложена древнегреческим философом Левкиппом (5 г. до н.э.) и развита его учеником Демокритом, а затем его последователем, философом-материалистом Эпикуром (ок. 341 — 270 гг. до н.э.). Это концепция атомизма, концепция дискретной квантовой структуры материи. Согласно Демокриту, в природе существуют только атомы и пустота. Атомы — это неделимые, вечные, неразрушимые элементы материи.

Реальность существования атомов подвергалась сомнению вплоть до конца девятнадцатого века. В то время концепция атома не была необходима для объяснения многих результатов химических реакций. Для них, как и для количественного описания движения частиц, было введено еще одно понятие — молекула. Существование молекул было экспериментально доказано французским физиком Жаном Перреном (1870 — 1942) путем наблюдения за броуновским движением. Молекула — это наименьшая единица материи, соединенная химическими связями. Число атомов в молекуле варьируется от двух (H2, O2, HF, KCl и т.д.) до сотен, тысяч или миллионов (витамины, гормоны, белки, нуклеиновые кислоты).

Неотделимость атома как компонента молекулы уже давно не вызывает сомнений. Однако в начале 20-го века физические эксперименты показали, что атомы состоят из более мелких частиц. Например, в 1897 году английский физик Д. Томсон (1856— 1940) открыл электрон, который является составной частью атома. В следующем году он определил отношение его заряда к массе, а в 1903 году предложил одну из первых атомных моделей.

По сравнению с наблюдаемыми телами, атомы химических элементов очень малы: их размер составляет 10-10 — 10-9 м, масса — 10-27 — 10-25 кг. Они имеют сложную структуру и состоят из ядер и электронов. Дальнейшие исследования показали, что атомные ядра также состоят из протонов и нейтронов, поэтому они имеют дискретную структуру. Это означает, что концепция атомизма для ядер характеризует структуру материи на уровне нуклонов.

В настоящее время предполагается, что не только материя, но и другие виды материи — физическое поле и физический вакуум имеют дискретную структуру. Даже пространство и время, согласно квантовой теории поля, образуют хаотически изменяющуюся пространственно-временную среду на сверхмалых масштабах, с ячейками размером 10-35 м и временем 10-43 с. Квантовые ячейки настолько малы, что ими можно пренебречь при описании свойств атомов, нуклонов и т.д., если считать пространство и время непрерывными.

Основной вид материи, материя в твердом и жидком состояниях, обычно воспринимается как непрерывная, когерентная среда. Для анализа и описания свойств такой материи в большинстве случаев рассматривается только ее непрерывность. Однако при объяснении тепловых явлений, химической связи, электромагнитного излучения и т.д. та же материя рассматривается как дискретная среда, состоящая из взаимодействующих атомов и молекул.

Другой вид материи, физическое поле, характеризуется дискретностью и непрерывностью. При решении многих физических задач гравитационное, электрическое, магнитное и другие поля предполагаются непрерывными. Квантовая теория поля, однако, предполагает, что физические поля дискретны.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции: