ΔΟΚΙΜΗ
κατά πειθαρχία έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης
Θέμα Νο 9
«Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης»
Σχέδιο:
Εισαγωγή………………………………………………………………………………..2
- Ο ρόλος των εννοιών του συστήματος στην ανάλυση των δομικών επιπέδων οργάνωσης της ύλης…………………………………………………………………
Διαρθρωτικά επίπεδα διαβίωσης…………………………………………………………..6
Η ουσία του μακρόκοσμου, του μικρόκοσμου και του μεγάκοσμου……………………………….7
- Μικρόκοσμος………………………………………………………………………………..8
- Μακρόκοσμος………………………………………………………………………………11
- Μεγακόσμος……………………………………………………………………12
- Ανάλυση της κλασικής και σύγχρονης κατανόησης της έννοιας του μακρόκοσμου……………………………………………………………………………….
Εισαγωγή.
Όλα τα αντικείμενα της φύσης (ζωντανή και άψυχη φύση) μπορούν να αναπαρασταθούν ως ένα σύστημα που έχει χαρακτηριστικά που χαρακτηρίζουν τα επίπεδα οργάνωσής τους. Η έννοια των δομικών επιπέδων της ζωντανής ύλης περιλαμβάνει ιδέες συστηματικότητας και συναφούς οργάνωσης της ακεραιότητας των ζωντανών οργανισμών. Η ζωντανή ύλη είναι διακριτή, δηλ. χωρίζεται σε συστατικά μέρη ενός κατώτερου οργανισμού που έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες.
Τα δομικά επίπεδα διαφέρουν όχι μόνο στις τάξεις πολυπλοκότητας, αλλά και στα πρότυπα λειτουργίας. Η ιεραρχική δομή είναι τέτοια που κάθε ανώτερο επίπεδο δεν ελέγχει, αλλά περιλαμβάνει το κατώτερο. Λαμβάνοντας υπόψη το επίπεδο οργάνωσης, μπορεί κανείς να εξετάσει την ιεραρχία των δομών οργάνωσης των υλικών αντικειμένων έμψυχης και άψυχης φύσης. Αυτή η ιεραρχία δομών ξεκινά με στοιχειώδη σωματίδια και τελειώνει με ζωντανές κοινότητες. Η έννοια των δομικών επιπέδων προτάθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 20 του αιώνα μας. Σύμφωνα με αυτό, τα δομικά επίπεδα διαφέρουν όχι μόνο από τις κατηγορίες πολυπλοκότητας, αλλά από τα πρότυπα λειτουργίας. Η έννοια περιλαμβάνει μια ιεραρχία δομικών επιπέδων, στην οποία κάθε επόμενο επίπεδο περιλαμβάνεται στο προηγούμενο.
- Ο ρόλος των εννοιών του συστήματος στην ανάλυση των δομικών επιπέδων της οργάνωσης της ύλης.
Ύλη (λατ. Materia - ουσία), «...μια φιλοσοφική κατηγορία για τον προσδιορισμό της αντικειμενικής πραγματικότητας, που δίνεται σε ένα άτομο με τις αισθήσεις του, η οποία αντιγράφεται, φωτογραφίζεται, επιδεικνύεται από τις αισθήσεις μας, που υπάρχει ανεξάρτητα από εμάς».
Η ύλη είναι ένα άπειρο σύνολο όλων των αντικειμένων και συστημάτων που υπάρχουν στον κόσμο, το υπόστρωμα οποιωνδήποτε ιδιοτήτων, συνδέσεων, σχέσεων και μορφών κίνησης. Η ύλη περιλαμβάνει όχι μόνο όλα τα άμεσα παρατηρήσιμα αντικείμενα και σώματα της φύσης, αλλά και όλα εκείνα που, κατ' αρχήν, μπορούν να γίνουν γνωστά στο μέλλον με βάση τη βελτίωση των μέσων παρατήρησης και πειράματος.
ΣΕ σύγχρονη επιστήμηΟι ιδέες για τη δομή του υλικού κόσμου βασίζονται σε μια συστηματική προσέγγιση, σύμφωνα με την οποία οποιοδήποτε αντικείμενο του υλικού κόσμου (άτομο, οργανισμός, γαλαξίας και το ίδιο το Σύμπαν) μπορεί να θεωρηθεί ως ένας πολύπλοκος σχηματισμός, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών μερών οργανωμένων σε ακεραιότητα. .
Βασικές αρχές της συστημικής προσέγγισης:
- Ακεραιότητα, που μας επιτρέπει να θεωρούμε ταυτόχρονα το σύστημα ως ενιαίο σύνολο και ταυτόχρονα ως υποσύστημα για ανώτερα επίπεδα.
Ιεραρχία της δομής, δηλαδή η παρουσία πολλών (τουλάχιστον δύο) στοιχείων που βρίσκονται με βάση την υποταγή των στοιχείων χαμηλότερου επιπέδου σε στοιχεία ανώτερου επιπέδου. Η εφαρμογή αυτής της αρχής είναι ξεκάθαρα ορατή στο παράδειγμα οποιουδήποτε συγκεκριμένου οργανισμού. Όπως γνωρίζετε, κάθε οργανισμός είναι μια αλληλεπίδραση δύο υποσυστημάτων: του διαχειριστικού και του διαχειριζόμενου. Το ένα είναι υποδεέστερο του άλλου.
Δομή, η οποία σας επιτρέπει να αναλύσετε τα στοιχεία του συστήματος και τις σχέσεις τους μέσα σε μια συγκεκριμένη οργανωτική δομή. Κατά κανόνα, η διαδικασία λειτουργίας ενός συστήματος καθορίζεται όχι τόσο από τις ιδιότητες των επιμέρους στοιχείων του όσο από τις ιδιότητες της ίδιας της δομής.
Πολλαπλότητα, που επιτρέπει τη χρήση πολλών κυβερνητικών, οικονομικών και μαθηματικών μοντέλων για την περιγραφή μεμονωμένων στοιχείων και του συστήματος στο σύνολό του.
Για να δηλώσει την ακεραιότητα των αντικειμένων στην επιστήμη, αναπτύχθηκε η έννοια του «συστήματος».
Ένα σύστημα είναι ένα σύμπλεγμα στοιχείων που αλληλεπιδρούν. Μετάφραση από τα ελληνικά, είναι ένα σύνολο που αποτελείται από μέρη, μια σύνδεση.
Η έννοια του «στοιχείου» σημαίνει ένα ελάχιστο, και στη συνέχεια αδιαίρετο στοιχείο μέσα σε ένα δεδομένο σύστημα. Ένα σύστημα μπορεί να αποτελείται όχι μόνο από ομοιογενή αντικείμενα, αλλά και από ετερογενή. Μπορεί να είναι απλό ή πολύπλοκο στη δομή. Ένα πολύπλοκο σύστημα αποτελείται από στοιχεία, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζουν υποσυστήματα διαφορετικών επιπέδων πολυπλοκότητας και ιεραρχίας.
Κάθε σύστημα χαρακτηρίζεται όχι μόνο από την παρουσία συνδέσεων και σχέσεων μεταξύ των συστατικών στοιχείων του, αλλά και από την άρρηκτη ενότητά του με το περιβάλλον.
Διακρίνονται διάφοροι τύποι συστημάτων:
- από τη φύση της σύνδεσης μεταξύ των μερών και του συνόλου - ανόργανο και οργανικό.
με μορφές κίνησης της ύλης - μηχανική, φυσική, χημική, φυσικοχημική.
σε σχέση με την κίνηση - στατιστική και δυναμική.
ανά τύπο αλλαγής - μη λειτουργικό, λειτουργικό, αναπτυσσόμενο.
από τη φύση της ανταλλαγής με το περιβάλλον - ανοιχτό και κλειστό.
κατά βαθμό οργάνωσης - απλό και σύνθετο.
κατά επίπεδο ανάπτυξης - χαμηλότερα και υψηλότερα.
από τη φύση της προέλευσης - φυσική, τεχνητή, μικτή.
προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης – προοδευτικής και οπισθοδρομικής.
Οι σταθερές συνδέσεις μεταξύ των στοιχείων καθορίζουν την τάξη του συστήματος. Υπάρχουν δύο τύποι συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων του συστήματος - οριζόντια και κάθετα.
Οι «οριζόντιες» συνδέσεις είναι συνδέσεις συντονισμού μεταξύ στοιχείων ίδιας τάξης. Συσχετίζονται στη φύση τους: κανένα μέρος του συστήματος δεν μπορεί να αλλάξει χωρίς άλλα μέρη να αλλάξουν.
Οι «κάθετες» συνδέσεις είναι συνδέσεις υποταγής, δηλαδή υποταγής στοιχείων. Εκφράζουν την περίπλοκη εσωτερική δομή του συστήματος, όπου ορισμένα μέρη μπορεί να είναι κατώτερα σε σημασία από άλλα και να είναι υποδεέστερα σε αυτά. Η κάθετη δομή περιλαμβάνει επίπεδα οργάνωσης του συστήματος, καθώς και την ιεραρχία τους.
Κατά συνέπεια, το σημείο εκκίνησης κάθε συστημικής έρευνας είναι η ιδέα της ακεραιότητας του συστήματος που μελετάται.
Η ακεραιότητα του συστήματος σημαίνει ότι όλα τα συστατικά μέρη του, που αλληλεπιδρούν και συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζουν ένα μοναδικό σύνολο που έχει νέες ιδιότητες συστήματος.
Οι ιδιότητες ενός συστήματος δεν είναι απλώς το άθροισμα των ιδιοτήτων των στοιχείων του, αλλά κάτι νέο, εγγενές μόνο στο σύστημα ως σύνολο.
Έτσι, σύμφωνα με τις σύγχρονες επιστημονικές απόψεις για τη φύση, όλα τα φυσικά αντικείμενα είναι διατεταγμένα, δομημένα, ιεραρχικά οργανωμένα συστήματα.
Στις φυσικές επιστήμες, υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες υλικών συστημάτων: συστήματα άψυχης φύσης και συστήματα ζωντανής φύσης.
Τα συστήματα άψυχης φύσης περιλαμβάνουν στοιχειώδη σωματίδια και πεδία, φυσικό κενό, άτομα, μόρια, μακροσκοπικά σώματα, πλανήτες και πλανητικά συστήματα, αστέρια, γαλαξίες και το σύστημα των γαλαξιών - τον Μεταγαλαξία.
Τα συστήματα της ζωντανής φύσης περιλαμβάνουν βιοπολυμερή (μόρια πληροφοριών), κύτταρα, πολυκύτταρους οργανισμούς, πληθυσμούς, βιοκαινώσεις και τη βιόσφαιρα ως το σύνολο όλων των ζωντανών οργανισμών.
Στη φύση, τα πάντα είναι αλληλένδετα, επομένως μπορούμε να διακρίνουμε συστήματα που περιλαμβάνουν στοιχεία τόσο της ζωντανής όσο και της άψυχης φύσης - βιογεωκαινώσεις και τη γήινη βιόσφαιρα.
- Δομικά επίπεδα ζωντανών όντων.
Βιόσφαιρα -συμπεριλαμβανομένου ολόκληρου του συνόλου των ζωντανών οργανισμών στη Γη μαζί με το φυσικό τους περιβάλλον. Σε αυτό το επίπεδο, η βιολογική επιστήμη λύνει ένα τέτοιο πρόβλημα όπως οι αλλαγές στη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι πρόσφατα η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται ετησίως κατά 0,4%, δημιουργώντας τον κίνδυνο παγκόσμιας αύξησης της θερμοκρασίας, την εμφάνιση του λεγόμενου «φαινόμενου του θερμοκηπίου».
Επίπεδο βιοκαινώσεωνεκφράζει το επόμενο στάδιο της δομής των έμβιων όντων, που αποτελείται από τμήματα της Γης με μια ορισμένη σύνθεση ζωντανών και άβιων συστατικών, που αντιπροσωπεύουν ένα ενιαίο φυσικό σύμπλεγμα, ένα οικοσύστημα. Η ορθολογική χρήση της φύσης είναι αδύνατη χωρίς γνώση της δομής και της λειτουργίας των βιογεωκαινώσεων ή των οικοσυστημάτων.
Πληθυσμός-είδοςεπίπεδο σχηματίζεται από ελεύθερα διασταυρώσεις ατόμων του ίδιου είδους. Η μελέτη του είναι σημαντική για τον εντοπισμό παραγόντων που επηρεάζουν τα μεγέθη του πληθυσμού.
Οργανισμός και ιστός οργάνουΤα επίπεδα αντικατοπτρίζουν τα χαρακτηριστικά των μεμονωμένων ατόμων, τη δομή, τη φυσιολογία, τη συμπεριφορά τους, καθώς και τη δομή και τις λειτουργίες των οργάνων και των ιστών των ζωντανών όντων.
Κυτταρική και υποκυτταρικήεπίπεδα αντανακλούν τις διαδικασίες εξειδίκευσης των κυττάρων, καθώς και διάφορες ενδοκυτταρικές εγκλείσεις.
Μοριακόςεπίπεδο είναι το αντικείμενο της μοριακής βιολογίας, ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της οποίας είναι η μελέτη των μηχανισμών μετάδοσης της γενετικής πληροφορίας και η ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής και της βιοτεχνολογίας.
Η διαίρεση της ζωντανής ύλης σε επίπεδα είναι, φυσικά, πολύ υπό όρους. Η λύση σε συγκεκριμένα βιολογικά προβλήματα, όπως η ρύθμιση του αριθμού των ειδών, βασίζεται σε δεδομένα για όλα τα επίπεδα των έμβιων όντων. Αλλά όλοι οι βιολόγοι συμφωνούν ότι στον ζωντανό κόσμο υπάρχουν κλιμακωτά επίπεδα, ένα είδος ιεραρχίας. Η ιδέα τους αντικατοπτρίζει ξεκάθαρα μια συστηματική προσέγγιση στη μελέτη της φύσης, η οποία βοηθά στην καλύτερη κατανόηση της.
Η θεμελιώδης βάση του ζωντανού κόσμου είναι το κύτταρο. Η έρευνά της βοηθά στην κατανόηση των ιδιαιτεροτήτων όλων των ζωντανών όντων.
- Η ουσία του μακρόκοσμου, του μικρόκοσμου και του μεγάκοσμου.
Τα κριτήρια για τον προσδιορισμό των διαφορετικών δομικών επιπέδων είναι τα ακόλουθα:
- χωροχρονικές κλίμακες;
ένα σύνολο βασικών ιδιοτήτων.
συγκεκριμένοι νόμοι κίνησης.
ο βαθμός σχετικής πολυπλοκότητας που προκύπτει στη διαδικασία της ιστορικής ανάπτυξης της ύλης σε μια δεδομένη περιοχή του κόσμου.
κάποια άλλα σημάδια.
Μικρόκοσμος.
Το πρόθεμα "micro" αναφέρεται σε πολύ μικρά μεγέθη. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι ένας μικρόκοσμος είναι κάτι μικρό.
Ο μικρόκοσμος είναι μόρια, άτομα, στοιχειώδη σωματίδια - ο κόσμος των εξαιρετικά μικρών, μη άμεσα παρατηρήσιμων μικροαντικειμένων, η χωρική διάσταση των οποίων υπολογίζεται από 10 -8 έως 10 -16 cm και η διάρκεια ζωής είναι από το άπειρο έως τα 10 -24 δευτερόλεπτα.
Στη φιλοσοφία, ο άνθρωπος μελετάται ως μικρόκοσμος και στη φυσική, οι έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης, τα μόρια μελετώνται ως μικρόκοσμος.
Ο μικρόκοσμος έχει τα δικά του χαρακτηριστικά, τα οποία μπορούν να εκφραστούν ως εξής:
1) οι μονάδες απόστασης (m, km, κ.λπ.) που χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο είναι απλά άσκοπες.
2) είναι επίσης άσκοπη η χρήση μονάδων μέτρησης του ανθρώπινου βάρους (g, kg, λίβρες κ.λπ.).
Στην αρχαιότητα, ο Δημόκριτος πρότεινε την Ατομική υπόθεση της δομής της ύλης· αργότερα, τον 18ο αιώνα, αναβιώθηκε από τον χημικό J. Dalton, ο οποίος έλαβε το ατομικό βάρος του υδρογόνου ως ένα και συνέκρινε τα ατομικά βάρη άλλων αερίων με το.
Χάρη στα έργα του J. Dalton άρχισαν να μελετώνται οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του ατόμου. Τον 19ο αιώνα, ο D.I. Mendeleev κατασκεύασε ένα σύστημα χημικών στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος.
Στη φυσική, η έννοια των ατόμων ως των τελευταίων αδιαίρετων δομικών στοιχείων της ύλης προήλθε από τη χημεία. Στην πραγματικότητα, οι φυσικές μελέτες του ατόμου ξεκινούν στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο Γάλλος φυσικός A. A. Becquerel ανακάλυψε το φαινόμενο της ραδιενέργειας, το οποίο συνίστατο στην αυθόρμητη μετατροπή ατόμων ορισμένων στοιχείων σε άτομα άλλων στοιχείων.
Η ιστορία της έρευνας για τη δομή του ατόμου ξεκίνησε το 1895 χάρη στην ανακάλυψη του ηλεκτρονίου από τον J. Thomson, ενός αρνητικά φορτισμένου σωματιδίου που είναι μέρος όλων των ατόμων.
Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο και το άτομο ως σύνολο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, υποτέθηκε ότι εκτός από το ηλεκτρόνιο υπάρχει και ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Η μάζα του ηλεκτρονίου υπολογίστηκε ότι είναι το 1/1836 της μάζας ενός θετικά φορτισμένου σωματιδίου.
Υπήρχαν πολλά μοντέλα της δομής του ατόμου.
Το 1902, ο Άγγλος φυσικός W. Thomson (Λόρδος Kelvin) πρότεινε το πρώτο μοντέλο του ατόμου - ένα θετικό φορτίο κατανέμεται σε μια αρκετά μεγάλη περιοχή και τα ηλεκτρόνια παρεμβάλλονται μαζί του, όπως "σταφίδες σε πουτίγκα".
Το 1911, ο E. Rutherford πρότεινε ένα μοντέλο του ατόμου που έμοιαζε με το ηλιακό σύστημα: στο κέντρο υπάρχει ένας ατομικός πυρήνας και τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από αυτόν στις τροχιές τους.
Ο πυρήνας έχει θετικό φορτίο και τα ηλεκτρόνια αρνητικό. Αντί για τις βαρυτικές δυνάμεις που δρουν στο ηλιακό σύστημα, οι ηλεκτρικές δυνάμεις δρουν στο άτομο. Το ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου, αριθμητικά ίσο με τον αύξοντα αριθμό στο περιοδικό σύστημα του Mendeleev, εξισορροπείται από το άθροισμα των φορτίων των ηλεκτρονίων - το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.
Και τα δύο αυτά μοντέλα αποδείχθηκαν αντιφατικά.
Το 1913, ο μεγάλος Δανός φυσικός N. Bohr εφάρμοσε την αρχή της κβαντοποίησης για να λύσει το πρόβλημα της δομής του ατόμου και των χαρακτηριστικών των ατομικών φασμάτων.
Το μοντέλο του ατόμου του N. Bohr βασίστηκε στο πλανητικό μοντέλο του E. Rutherford και στην κβαντική θεωρία της ατομικής δομής που αναπτύχθηκε από αυτόν. Ο N. Bohr διατύπωσε μια υπόθεση για τη δομή του ατόμου, βασισμένη σε δύο αξιώματα που είναι εντελώς ασύμβατα με την κλασική φυσική:
1) σε κάθε άτομο υπάρχουν πολλές στατικές καταστάσεις.
2) όταν ένα ηλεκτρόνιο μεταβαίνει από μια στατική κατάσταση σε μια άλλη, το άτομο εκπέμπει ή απορροφά ένα μέρος της ενέργειας.
Τελικά, είναι θεμελιωδώς αδύνατο να περιγραφεί με ακρίβεια η δομή ενός ατόμου με βάση την ιδέα των τροχιών των σημειακών ηλεκτρονίων, καθώς τέτοιες τροχιές στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν.
Η θεωρία του N. Bohr αντιπροσωπεύει, λες, το όριο του πρώτου σταδίου στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής. Αυτή είναι η πιο πρόσφατη προσπάθεια να περιγραφεί η δομή του ατόμου με βάση κλασική φυσική, συμπληρώνοντάς το με μόνο έναν μικρό αριθμό νέων υποθέσεων.
Φαινόταν ότι τα αξιώματα του N. Bohr αντανακλούσαν κάποιες νέες, άγνωστες ιδιότητες της ύλης, αλλά μόνο εν μέρει. Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα ελήφθησαν ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης της κβαντικής μηχανικής. Αποδείχθηκε ότι το ατομικό μοντέλο του N. Bohr δεν πρέπει να ληφθεί κυριολεκτικά, όπως ήταν στην αρχή. Οι διεργασίες στο άτομο, κατ' αρχήν, δεν μπορούν να αναπαρασταθούν οπτικά με τη μορφή μηχανικών μοντέλων κατ' αναλογία με γεγονότα στον μακρόκοσμο. Ακόμη και οι έννοιες του χώρου και του χρόνου με τη μορφή που υπάρχουν στον μακρόκοσμο αποδείχθηκαν ακατάλληλες για την περιγραφή μικροφυσικών φαινομένων. Το άτομο των θεωρητικών φυσικών γινόταν όλο και περισσότερο ένα αφηρημένο, μη παρατηρήσιμο άθροισμα εξισώσεων.
Macroworld.
Φυσικά, υπάρχουν αντικείμενα που είναι πολύ μεγαλύτερα σε μέγεθος από αντικείμενα στον μικρόκοσμο. Αυτά τα αντικείμενα αποτελούν τον μακρόκοσμο. Ο μακρόκοσμος «κατοικείται» μόνο από αντικείμενα που είναι συγκρίσιμα σε μέγεθος με το μέγεθος ενός ατόμου. Ο ίδιος ο άνθρωπος μπορεί επίσης να θεωρηθεί αντικείμενο του μακρόκοσμου.
Ο μακρόκοσμος έχει μια αρκετά περίπλοκη οργάνωση. Το μικρότερο στοιχείο του είναι το άτομο και το μεγαλύτερο σύστημά του είναι ο πλανήτης Γη. Περιλαμβάνει τόσο μη ζωντανά συστήματα όσο και ζωντανά συστήματα διαφόρων επιπέδων. Κάθε επίπεδο οργάνωσης του μακρόκοσμου περιέχει τόσο μικροδομές όσο και μακροδομές. Για παράδειγμα, τα μόρια φαίνεται να ανήκουν στον μικρόκοσμο, αφού δεν παρατηρούνται άμεσα από εμάς. Αλλά, από τη μια πλευρά, η μεγαλύτερη δομή του μικρόκοσμου είναι το άτομο. Και τώρα έχουμε την ευκαιρία να δούμε ακόμη και μέρος ενός ατόμου υδρογόνου χρησιμοποιώντας μικροσκόπια τελευταίας γενιάς. Από την άλλη, υπάρχουν τεράστια μόρια που είναι εξαιρετικά πολύπλοκα στη δομή τους, για παράδειγμα, το DNA του πυρήνα μπορεί να έχει μήκος σχεδόν ένα εκατοστό. Αυτή η τιμή είναι ήδη αρκετά συγκρίσιμη με την εμπειρία μας, και αν το μόριο ήταν παχύτερο, θα το βλέπαμε με γυμνό μάτι.
Όλες οι ουσίες, είτε στερεές είτε υγρές, αποτελούνται από μόρια. Τα μόρια σχηματίζουν κρυσταλλικά πλέγματα, μεταλλεύματα, πετρώματα και άλλα αντικείμενα, δηλ. τι μπορούμε να νιώσουμε, να δούμε κ.λπ. Ωστόσο, παρά τους τεράστιους σχηματισμούς όπως τα βουνά και οι ωκεανοί, όλα αυτά είναι μόρια συνδεδεμένα μεταξύ τους. Τα μόρια είναι ένα νέο επίπεδο οργάνωσης· όλα αποτελούνται από άτομα, τα οποία σε αυτά τα συστήματα θεωρούνται αδιαίρετα, δηλ. στοιχεία του συστήματος.
Τόσο το φυσικό επίπεδο οργάνωσης του μακρόκοσμου όσο και το χημικό επίπεδο ασχολούνται με μόρια και διάφορες καταστάσεις της ύλης. Ωστόσο, το χημικό επίπεδο είναι πολύ πιο περίπλοκο. Δεν περιορίζεται στο φυσικό, το οποίο εξετάζει τη δομή των ουσιών, τις φυσικές τους ιδιότητες, την κίνηση (όλα αυτά μελετήθηκαν στο πλαίσιο της κλασικής φυσικής), τουλάχιστον ως προς την πολυπλοκότητα των χημικών διεργασιών και την αντιδραστικότητα των ουσιών.
Στο βιολογικό επίπεδο οργάνωσης του μακρόκοσμου, εκτός από μόρια, συνήθως δεν μπορούμε να δούμε κύτταρα χωρίς μικροσκόπιο. Υπάρχουν όμως κύτταρα που φτάνουν σε τεράστια μεγέθη, για παράδειγμα, οι άξονες των νευρώνων του χταποδιού έχουν μήκος ένα μέτρο ή και περισσότερο. Ταυτόχρονα, όλα τα κύτταρα έχουν ορισμένα παρόμοια χαρακτηριστικά: αποτελούνται από μεμβράνες, μικροσωληνίσκους, πολλά έχουν πυρήνες και οργανίδια. Όλες οι μεμβράνες και τα οργανίδια, με τη σειρά τους, αποτελούνται από γιγάντια μόρια (πρωτεΐνες, λιπίδια κ.λπ.), και αυτά τα μόρια αποτελούνται από άτομα. Επομένως, τόσο τα γιγάντια μόρια πληροφοριών (DNA, RNA, ένζυμα) όσο και τα κύτταρα είναι μικροεπίπεδα του βιολογικού επιπέδου οργάνωσης της ύλης, το οποίο περιλαμβάνει τεράστιους σχηματισμούς όπως οι βιοκενόζες και η βιόσφαιρα.
Megaworld.
Ο Μεγακόσμος είναι ένας κόσμος αντικειμένων που είναι δυσανάλογα μεγαλύτερα από τους ανθρώπους.
Ολόκληρο το Σύμπαν μας είναι ένας μεγακόσμος. Το μέγεθός του είναι τεράστιο, είναι απεριόριστο και συνεχώς επεκτείνεται. Το Σύμπαν είναι γεμάτο με αντικείμενα που είναι πολύ μεγαλύτερα από τον πλανήτη μας Γη και τον Ήλιο μας. Συμβαίνει συχνά η διαφορά μεταξύ οποιουδήποτε αστεριού εκτός του ηλιακού συστήματος να είναι δεκάδες φορές μεγαλύτερη από τη Γη.
Η σύγχρονη επιστήμη θεωρεί τον μεγακόσμο, ή το διάστημα, ως ένα αλληλεπιδρών και αναπτυσσόμενο σύστημα όλων ουράνια σώματα. Ο μεγακόσμος έχει μια συστημική οργάνωση με τη μορφή πλανητών και πλανητικών συστημάτων που αναδύονται γύρω από αστέρια, αστέρια και αστρικά συστήματα - γαλαξίες. συστήματα γαλαξιών - Μεταγαλαξίες.
Η μελέτη του μεγακόσμου σχετίζεται στενά με την κοσμολογία και την κοσμογονία.
Η Κοσμογονία είναι ένας κλάδος της επιστήμης της αστρονομίας που μελετά την προέλευση των γαλαξιών, των αστεριών, των πλανητών και άλλων αντικειμένων. Σήμερα η κοσμογονία μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη:
1) κοσμογονία του ηλιακού συστήματος. Αυτό το μέρος (ή τύπος) της κοσμογονίας ονομάζεται αλλιώς πλανητικό.
2) αστρική κοσμογονία.
Και παρόλο που όλα αυτά τα επίπεδα έχουν τους δικούς τους συγκεκριμένους νόμους, ο μικρόκοσμος, ο μακρόκοσμος και ο μεγακόσμος είναι στενά συνδεδεμένοι μεταξύ τους.
- Ανάλυση της κλασικής και σύγχρονης κατανόησης της έννοιας του μακρόκοσμου.
Το πιο σημαντικό για την μετέπειτα ανάπτυξη των φυσικών επιστημών ήταν η έννοια της διακριτής δομής της ύλης - ο ατομισμός, σύμφωνα με την οποία όλα τα σώματα αποτελούνται από άτομα - τα μικρότερα σωματίδια στον κόσμο.
Οι αρχικές αρχές στον ατομισμό ήταν τα άτομα και το κενό. Η ουσία των φυσικών διεργασιών εξηγήθηκε με βάση τη μηχανική αλληλεπίδραση των ατόμων, την έλξη και την απώθησή τους.
Δεδομένου ότι οι σύγχρονες επιστημονικές ιδέες για τα δομικά επίπεδα της οργάνωσης της ύλης αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια μιας κριτικής επανεξέτασης των ιδεών της κλασικής επιστήμης, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε αντικείμενα μακροεπίπεδου, η μελέτη πρέπει να ξεκινήσει με τις έννοιες της κλασικής φυσικής.
Ο I. Newton, βασιζόμενος στα έργα του Γαλιλαίου, ανέπτυξε μια αυστηρή επιστημονική θεωρία της μηχανικής, η οποία περιγράφει τόσο την κίνηση των ουράνιων σωμάτων όσο και την κίνηση των γήινων αντικειμένων με τους ίδιους νόμους. Η φύση θεωρήθηκε ως ένα πολύπλοκο μηχανικό σύστημα. Η ύλη θεωρήθηκε ως υλική ουσία που αποτελείται από μεμονωμένα σωματίδια ατόμων ή σωματιδίων. Τα άτομα είναι απολύτως ισχυρά, αδιαίρετα, αδιαπέραστα, χαρακτηρίζονται από την παρουσία μάζας και βάρους.
Η κίνηση θεωρήθηκε ως κίνηση στο χώρο κατά μήκος συνεχών τροχιών σύμφωνα με τους νόμους της μηχανικής. Πιστεύεται ότι όλες οι φυσικές διεργασίες μπορούν να περιοριστούν στην κίνηση των υλικών σημείων υπό την επίδραση της βαρύτητας, η οποία είναι μεγάλης εμβέλειας
Ακολουθώντας τη Νευτώνεια μηχανική, δημιουργήθηκαν η υδροδυναμική, η θεωρία της ελαστικότητας, η μηχανική θεωρία της θερμότητας, η μοριακή κινητική θεωρία και πολλά άλλα, σύμφωνα με τα οποία η φυσική έχει επιτύχει τεράστια επιτυχία. Ωστόσο, υπήρχαν δύο τομείς - οπτικά και ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν πλήρως στο πλαίσιο της μηχανιστικής εικόνας του κόσμου.
Κατά την ανάπτυξη της οπτικής, ο I. Newton, ακολουθώντας τη λογική της διδασκαλίας του, θεωρούσε το φως ως ροή υλικών σωματιδίων - σωματιδίων. Στη σωματιδιακή θεωρία του φωτός του I. Newton, υποστηρίχθηκε ότι τα φωτεινά σώματα εκπέμπουν μικροσκοπικά σωματίδια που κινούνται σύμφωνα με τους νόμους της μηχανικής και προκαλούν μια αίσθηση φωτός όταν εισέρχονται στο μάτι. Με βάση αυτή τη θεωρία, ο I. Newton εξήγησε τους νόμους της ανάκλασης και της διάθλασης του φωτός.
Μαζί με τη μηχανική σωματιδιακή θεωρία, έγιναν προσπάθειες να εξηγηθούν τα οπτικά φαινόμενα με έναν θεμελιωδώς διαφορετικό τρόπο, δηλαδή, στη βάση της κυματικής θεωρίας που διατυπώθηκε από τον H. Huygens. Ο H. Huygens θεώρησε ότι το κύριο επιχείρημα υπέρ της θεωρίας του ήταν το γεγονός ότι δύο ακτίνες φωτός, που τέμνονται, διαπερνούν η μία την άλλη χωρίς καμία παρεμβολή, ακριβώς όπως δύο σειρές κυμάτων στο νερό.
Σύμφωνα με τη σωματιδιακή θεωρία, μεταξύ δέσμης εκπεμπόμενων σωματιδίων, όπως φως, συγκρούσεις ή τουλάχιστον κάποιου είδους διαταραχή θα συμβούν. Με βάση τη θεωρία των κυμάτων, ο H. Huygens εξήγησε με επιτυχία την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός.
Ωστόσο, υπήρχε μια σημαντική ένσταση σε αυτό. Όπως γνωρίζετε, τα κύματα ρέουν γύρω από τα εμπόδια. Αλλά μια ακτίνα φωτός, που διαδίδεται σε ευθεία γραμμή, δεν μπορεί να ρέει γύρω από εμπόδια. Εάν ένα αδιαφανές σώμα με αιχμηρή άκρη τοποθετηθεί στη διαδρομή μιας ακτίνας φωτός, τότε η σκιά του θα έχει μια αιχμηρή άκρη. Ωστόσο, αυτή η ένσταση απομακρύνθηκε σύντομα χάρη στα πειράματα του Γκριμάλντι. Με πιο λεπτή παρατήρηση χρησιμοποιώντας μεγεθυντικούς φακούς, ανακαλύφθηκε ότι στα όρια των αιχμηρών σκιών μπορούσε κανείς να δει αδύναμες περιοχές φωτισμού με τη μορφή εναλλασσόμενων φωτεινών και σκοτεινών λωρίδων ή φωτοστέφανων. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε περίθλαση του φωτός.
Η κυματική θεωρία του φωτός προτάθηκε ξανά στις πρώτες δεκαετίες του 19ου αιώνα από τον Άγγλο φυσικό T. Young και τον Γάλλο φυσιοδίφη O. J. Fresnel. Ο Τ. Γιουνγκ έδωσε μια εξήγηση για το φαινόμενο της παρεμβολής, δηλ. την εμφάνιση σκούρων λωρίδων όταν το φως εφαρμόζεται στο φως. Η ουσία του μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας μια παράδοξη δήλωση: το φως που προστίθεται στο φως δεν παράγει απαραίτητα ισχυρότερο φως, αλλά μπορεί να παράγει ασθενέστερο φως και ακόμη και σκοτάδι. Ο λόγος για αυτό είναι ότι, σύμφωνα με την κυματική θεωρία, το φως δεν είναι ροή υλικών σωματιδίων, αλλά δονήσεις ενός ελαστικού μέσου ή κυματική κίνηση. Όταν αλυσίδες κυμάτων σε αντίθετες φάσεις επικαλύπτονται μεταξύ τους, όπου η κορυφή ενός κύματος συμπίπτει με την κοιλότητα ενός άλλου, καταστρέφονται η μία την άλλη, με αποτέλεσμα σκούρες ρίγες.
Ένας άλλος τομέας της φυσικής όπου τα μηχανικά μοντέλα αποδείχθηκαν ανεπαρκή ήταν ο τομέας των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων. Τα πειράματα του Άγγλου φυσιοδίφη M. Faraday και τα θεωρητικά έργα του Άγγλου φυσικού J. C. Maxwell κατέστρεψαν τελικά τις ιδέες της Νευτώνειας φυσικής για τη διακριτή ύλη ως το μόνο είδος ύλης και έθεσαν τα θεμέλια για την ηλεκτρομαγνητική εικόνα του κόσμου. Το φαινόμενο του ηλεκτρομαγνητισμού ανακαλύφθηκε από τον Δανό φυσιοδίφη H.K.Oersted, ο οποίος παρατήρησε πρώτος τη μαγνητική επίδραση των ηλεκτρικών ρευμάτων.
Αργότερα, ο M. Faraday κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η μελέτη του ηλεκτρισμού και της οπτικής είναι αλληλένδετα και αποτελούν ένα ενιαίο πεδίο. Τα έργα του έγιναν το σημείο εκκίνησης για την έρευνα του J.C. Maxwell, η αξία του οποίου έγκειται στη μαθηματική ανάπτυξη των ιδεών του M. Faraday για τον μαγνητισμό και τον ηλεκτρισμό.
Έχοντας γενικεύσει τους νόμους των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων που είχαν θεσπιστεί προηγουμένως πειραματικά (Coulomb, Ampere) και το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής που ανακαλύφθηκε από τον M. Faraday, ο Maxwell βρήκε ένα σύστημα διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με καθαρά μαθηματικό τρόπο. Αυτό το σύστημα εξισώσεων παρέχει, εντός των ορίων της εφαρμογής του, μια πλήρη περιγραφή των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων και είναι μια θεωρία τόσο τέλεια και λογικά συνεκτική όσο και το σύστημα της Νευτώνειας μηχανικής.
Από τις εξισώσεις ακολούθησε το σημαντικότερο συμπέρασμα για την πιθανότητα ανεξάρτητης ύπαρξης πεδίου μη «συνδεδεμένου» με ηλεκτρικά φορτία. ΣΕ
και τα λοιπά.................Εισαγωγή 2
1.Τι είναι ύλη. Ιστορία της εμφάνισης της άποψης της ύλης 3
2. Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης:
2.1 μικρόκοσμος 6
2.2 μακρόκοσμος 7
2,3 μεγακόσμοι 13
Συμπέρασμα 24
Αναφορές 25
- Εισαγωγή
- Τι είναι η ύλη; Η ιστορία της εμφάνισης της άποψης της ύλης
Η ύλη είναι ένα άπειρο σύνολο όλων των αντικειμένων και συστημάτων που υπάρχουν στον κόσμο, το υπόστρωμα οποιωνδήποτε ιδιοτήτων, συνδέσεων, σχέσεων και μορφών κίνησης. Η ύλη περιλαμβάνει όχι μόνο όλα τα άμεσα παρατηρήσιμα αντικείμενα και σώματα της φύσης, αλλά και όλα εκείνα που, κατ' αρχήν, μπορούν να γίνουν γνωστά στο μέλλον με βάση τη βελτίωση των μέσων παρατήρησης και πειράματος. Από τη σκοπιά της μαρξιστικής-λενινιστικής αντίληψης της ύλης, συνδέεται οργανικά με τη διαλεκτικο-υλιστική λύση στο κύριο ζήτημα της φιλοσοφίας. πηγάζει από την αρχή της υλικής ενότητας του κόσμου, την υπεροχή της ύλης σε σχέση με την ανθρώπινη συνείδηση και την αρχή της γνώσης του κόσμου στη βάση μιας συνεπούς μελέτης συγκεκριμένων ιδιοτήτων, συνδέσεων και μορφών κίνησης της ύλης.
Η βάση για ιδέες σχετικά με τη δομή του υλικού κόσμου είναι μια προσέγγιση συστημάτων, σύμφωνα με την οποία οποιοδήποτε αντικείμενο του υλικού κόσμου, είτε είναι άτομο, πλανήτης, οργανισμός ή γαλαξίας, μπορεί να θεωρηθεί ως ένας πολύπλοκος σχηματισμός, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών μερών οργανωμένων σε ακεραιότητα. Για να δηλώσει την ακεραιότητα των αντικειμένων στην επιστήμη, αναπτύχθηκε η έννοια του συστήματος.
Η ύλη ως αντικειμενική πραγματικότητα περιλαμβάνει όχι μόνο την ύλη στις τέσσερις καταστάσεις συσσωμάτωσης (στερεό, υγρό, αέριο, πλάσμα), αλλά και φυσικά πεδία (ηλεκτρομαγνητικά, βαρυτικά, πυρηνικά κ.λπ.), καθώς και τις ιδιότητες, τις σχέσεις, τις αλληλεπιδράσεις προϊόντων. . Περιλαμβάνει επίσης αντιύλη (ένα σύνολο αντισωματιδίων: ποζιτρόνιο ή αντιηλεκτρόνιο, αντιπρωτόνιο, αντινετρόνιο), που ανακαλύφθηκε πρόσφατα από την επιστήμη. Η αντιύλη δεν είναι σε καμία περίπτωση αντιύλη. Η αντιύλη δεν μπορεί να υπάρξει καθόλου.
Η κίνηση και η ύλη συνδέονται οργανικά και άρρηκτα μεταξύ τους: δεν υπάρχει κίνηση χωρίς ύλη, όπως δεν υπάρχει ύλη χωρίς κίνηση. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχουν αμετάβλητα πράγματα, ιδιότητες και σχέσεις στον κόσμο. «Όλα ρέουν», όλα αλλάζουν. Ορισμένες μορφές ή τύποι αντικαθίστανται από άλλες, μεταμορφώνονται σε άλλες - η κίνηση είναι σταθερή. Η ειρήνη είναι μια διαλεκτικά εξαφανιζόμενη στιγμή στη συνεχή διαδικασία της αλλαγής και του γίγνεσθαι. Η απόλυτη ειρήνη ισοδυναμεί με θάνατο ή μάλλον ανυπαρξία. Μπορεί κανείς να καταλάβει από αυτή την άποψη τον A. Bergson, ο οποίος θεωρούσε όλη την πραγματικότητα ως μια αδιαίρετη κινούμενη συνέχεια. Ή τον A.N. Whitehead, για τον οποίο «η πραγματικότητα είναι μια διαδικασία». Και η κίνηση και η ανάπαυση είναι σίγουρα σταθερές μόνο σε σχέση με κάποιο πλαίσιο αναφοράς. Έτσι, ο πίνακας στον οποίο γράφονται αυτές οι γραμμές βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με το δεδομένο δωμάτιο, το οποίο, με τη σειρά του, βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με το δεδομένο σπίτι, και το ίδιο το σπίτι βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με τη Γη. Αλλά μαζί με τη Γη, το τραπέζι, το δωμάτιο και το σπίτι κινούνται γύρω από τον άξονα της γης και γύρω από τον Ήλιο.
Η κινούμενη ύλη υπάρχει σε δύο κύριες μορφές - στο χώρο και στο χρόνο. Η έννοια του χώρου χρησιμεύει για την έκφραση των ιδιοτήτων επέκτασης και τάξης συνύπαρξης των υλικών συστημάτων και των καταστάσεων τους. Είναι αντικειμενική, καθολική (καθολική μορφή) και αναγκαία. Η έννοια του χρόνου καθορίζει τη διάρκεια και τη σειρά των αλλαγών στις καταστάσεις των υλικών συστημάτων. Ο χρόνος είναι αντικειμενικός, αναπόφευκτος και μη αναστρέψιμος. Είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ φιλοσοφικών και φυσικών επιστημονικών ιδεών για το χώρο και το χρόνο. Η ίδια η φιλοσοφική προσέγγιση αντιπροσωπεύεται εδώ από τέσσερις έννοιες του χώρου και του χρόνου: ουσιαστικό και σχεσιακό, στατικό και δυναμικό.
Ο ιδρυτής της άποψης ότι η ύλη αποτελείται από διακριτά σωματίδια ήταν ο Δημόκριτος.
Ο Δημόκριτος αρνήθηκε την άπειρη διαιρετότητα της ύλης. Τα άτομα διαφέρουν μεταξύ τους μόνο ως προς το σχήμα, τη σειρά της αμοιβαίας διαδοχής και τη θέση τους στον κενό χώρο, καθώς και ως προς το μέγεθος και τη βαρύτητα, που εξαρτάται από το μέγεθος. Έχουν απείρως ποικίλα σχήματα με βαθουλώματα ή εξογκώματα. Ο Δημόκριτος αποκαλεί επίσης τα άτομα «ειδώλια» ή «ειδώλια», από τα οποία προκύπτει ότι τα άτομα του Δημόκριτου είναι τα μικρότερα, περαιτέρω αδιαίρετα σχήματα ή ειδώλια. Στη σύγχρονη επιστήμη έχει γίνει πολλή συζήτηση για το αν τα άτομα του Δημόκριτου είναι φυσικά ή γεωμετρικά σώματα, αλλά ο ίδιος ο Δημόκριτος δεν έχει καταλήξει ακόμη στη διάκριση μεταξύ φυσικής και γεωμετρίας. Από αυτά τα άτομα που κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, από τη «δίνη» τους, λόγω φυσικής αναγκαιότητας, μέσα από τη συνένωση αμοιβαία όμοιων ατόμων, σχηματίζονται τόσο μεμονωμένα ολόκληρα σώματα όσο και ολόκληρος ο κόσμος. η κίνηση των ατόμων είναι αιώνια και ο αριθμός των αναδυόμενων κόσμων είναι άπειρος.
Ο κόσμος της αντικειμενικής πραγματικότητας που είναι προσβάσιμος στους ανθρώπους διευρύνεται συνεχώς. Οι εννοιολογικές μορφές έκφρασης της ιδέας των δομικών επιπέδων της ύλης είναι ποικίλες.
Η σύγχρονη επιστήμη προσδιορίζει τρία δομικά επίπεδα στον κόσμο.
2 . Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης
2.1 Μικρόκοσμος
Μικρόκοσμος- αυτά είναι μόρια, άτομα, στοιχειώδη σωματίδια - ο κόσμος των εξαιρετικά μικρών, μη άμεσα παρατηρήσιμων μικροαντικειμένων, η χωρική ποικιλομορφία των οποίων υπολογίζεται από 10 -8 έως 10 -16 cm και η διάρκεια ζωής είναι από το άπειρο έως τα 10 -24 μικρό.
Δημόκριτος
στην αρχαιότητα
προτάθηκε
Ατομική υπόθεση της δομής της ύλης ,
αργότερα, τον 18ο αιώνα. αναβίωσε από τον χημικό J. Dalton, ο οποίος πήρε το ατομικό βάρος του υδρογόνου ως ένα και συνέκρινε τα ατομικά βάρη άλλων αερίων με αυτό. Χάρη στα έργα του J. Dalton άρχισαν να μελετώνται οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του ατόμου. Τον 19ο αιώνα Ο D.I. Mendeleev κατασκεύασε ένα σύστημα χημικών στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος.
Στη φυσική, η έννοια των ατόμων ως των τελευταίων αδιαίρετων δομικών στοιχείων της ύλης προήλθε από τη χημεία. Στην πραγματικότητα, οι φυσικές μελέτες του ατόμου ξεκινούν στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο Γάλλος φυσικός A. A. Becquerel ανακάλυψε το φαινόμενο της ραδιενέργειας, το οποίο συνίστατο στην αυθόρμητη μετατροπή ατόμων ορισμένων στοιχείων σε άτομα άλλων στοιχείων.
Η ιστορία της έρευνας για τη δομή του ατόμου ξεκίνησε το 1895 χάρη στην ανακάλυψη του ηλεκτρονίου από τον J. Thomson, ενός αρνητικά φορτισμένου σωματιδίου που είναι μέρος όλων των ατόμων. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο και το άτομο ως σύνολο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, υποτέθηκε ότι εκτός από το ηλεκτρόνιο υπάρχει και ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Η μάζα του ηλεκτρονίου υπολογίστηκε ότι είναι το 1/1836 της μάζας ενός θετικά φορτισμένου σωματιδίου.
Υπήρχαν πολλά μοντέλα της δομής του ατόμου.
Το 1902, ο Άγγλος φυσικός W. Thomson (Λόρδος Kelvin) πρότεινε το πρώτο μοντέλο του ατόμου - ένα θετικό φορτίο κατανέμεται σε μια αρκετά μεγάλη περιοχή και τα ηλεκτρόνια παρεμβάλλονται μαζί του, όπως "σταφίδες σε πουτίγκα".
Το 1911, ο E. Rutherford πρότεινε ένα μοντέλο του ατόμου που έμοιαζε με το ηλιακό σύστημα: στο κέντρο υπάρχει ένας ατομικός πυρήνας και τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από αυτόν στις τροχιές τους.
Ο πυρήνας έχει θετικό φορτίο και τα ηλεκτρόνια αρνητικό. Αντί για τις βαρυτικές δυνάμεις που δρουν στο ηλιακό σύστημα, οι ηλεκτρικές δυνάμεις δρουν στο άτομο. Το ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου, αριθμητικά ίσο με τον αύξοντα αριθμό στο περιοδικό σύστημα του Mendeleev, εξισορροπείται από το άθροισμα των φορτίων των ηλεκτρονίων - το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.
Και τα δύο αυτά μοντέλα αποδείχθηκαν αντιφατικά.
Το 1913, ο μεγάλος Δανός φυσικός N. Bohr εφάρμοσε την αρχή της κβαντοποίησης για να λύσει το πρόβλημα της δομής του ατόμου και των χαρακτηριστικών των ατομικών φασμάτων.
Το μοντέλο του ατόμου του N. Bohr βασίστηκε στο πλανητικό μοντέλο του E. Rutherford και στην κβαντική θεωρία της ατομικής δομής που αναπτύχθηκε από αυτόν. Ο N. Bohr διατύπωσε μια υπόθεση για τη δομή του ατόμου, βασισμένη σε δύο αξιώματα που είναι εντελώς ασύμβατα με την κλασική φυσική:
1) σε κάθε άτομο υπάρχουν πολλές στατικές καταστάσεις (στη γλώσσα του πλανητικού μοντέλου, αρκετές σταθερές τροχιές) ηλεκτρονίων, που κινούνται κατά μήκος των οποίων μπορεί να υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο χωρίς να εκπέμπει ;
2) όταν ένα ηλεκτρόνιο μεταβαίνει από μια στατική κατάσταση σε μια άλλη, το άτομο εκπέμπει ή απορροφά ένα μέρος της ενέργειας.
Τελικά, είναι θεμελιωδώς αδύνατο να περιγραφεί με ακρίβεια η δομή ενός ατόμου με βάση την ιδέα των τροχιών των σημειακών ηλεκτρονίων, καθώς τέτοιες τροχιές στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν.
Η θεωρία του N. Bohr αντιπροσωπεύει, λες, το όριο του πρώτου σταδίου στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής. Αυτή είναι η πιο πρόσφατη προσπάθεια περιγραφής της δομής του ατόμου με βάση την κλασική φυσική, συμπληρωμένη με μόνο έναν μικρό αριθμό νέων υποθέσεων.
Φαινόταν ότι τα αξιώματα του N. Bohr αντανακλούσαν κάποιες νέες, άγνωστες ιδιότητες της ύλης, αλλά μόνο εν μέρει. Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα ελήφθησαν ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης της κβαντικής μηχανικής. Αποδείχθηκε ότι το ατομικό μοντέλο του N. Bohr δεν πρέπει να ληφθεί κυριολεκτικά, όπως ήταν στην αρχή. Οι διεργασίες στο άτομο, κατ' αρχήν, δεν μπορούν να αναπαρασταθούν οπτικά με τη μορφή μηχανικών μοντέλων κατ' αναλογία με γεγονότα στον μακρόκοσμο. Ακόμη και οι έννοιες του χώρου και του χρόνου με τη μορφή που υπάρχουν στον μακρόκοσμο αποδείχθηκαν ακατάλληλες για την περιγραφή μικροφυσικών φαινομένων. Το άτομο των θεωρητικών φυσικών γινόταν όλο και περισσότερο ένα αφηρημένο, μη παρατηρήσιμο άθροισμα εξισώσεων.
2.2 Macroworld
Macroworld- ο κόσμος των σταθερών μορφών και μεγεθών ανάλογα με τον άνθρωπο, καθώς και κρυσταλλικών συμπλεγμάτων μορίων, οργανισμών, κοινοτήτων οργανισμών. ο κόσμος των μακρο-αντικειμένων, η διάσταση του οποίου συσχετίζεται μεκλίμακες ανθρώπινης εμπειρίας: οι χωρικές ποσότητες εκφράζονται σε χιλιοστά, εκατοστά και χιλιόμετρα και ο χρόνος - σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες, χρόνια.
Στην ιστορία της μελέτης της φύσης, μπορούν να διακριθούν δύο στάδια: προ-επιστημονικό και επιστημονικό.
Προεπιστημονικό, ή φυσικό-φιλοσοφικό ,
καλύπτει την περίοδο από την αρχαιότητα έως τη διαμόρφωση της πειραματικής φυσικής επιστήμης τον 16ο-17ο αιώνα. Τα παρατηρούμενα φυσικά φαινόμενα εξηγήθηκαν με βάση θεωρητικές φιλοσοφικές αρχές.
Το πιο σημαντικό για την μετέπειτα ανάπτυξη των φυσικών επιστημών ήταν η έννοια της διακριτής δομής της ύλης, ο ατομισμός, σύμφωνα με τον οποίο όλα τα σώματα αποτελούνται από άτομα - τα μικρότερα σωματίδια στον κόσμο.
Το επιστημονικό στάδιο της μελέτης της φύσης ξεκινά με τη διαμόρφωση της κλασικής μηχανικής.
Δεδομένου ότι οι σύγχρονες επιστημονικές ιδέες για τα δομικά επίπεδα της οργάνωσης της ύλης αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια μιας κριτικής επανεξέτασης των ιδεών της κλασικής επιστήμης, που μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε αντικείμενα μακροεπίπεδου, πρέπει να ξεκινήσουμε με τις έννοιες της κλασικής φυσικής.
Ο σχηματισμός επιστημονικών απόψεων για τη δομή της ύλης χρονολογείται από τον 16ο αιώνα, όταν ο Γ. Γαλιλαίος έθεσε τα θεμέλια για την πρώτη φυσική εικόνα του κόσμου στην ιστορία της επιστήμης - μια μηχανική. Όχι μόνο τεκμηρίωσε το ηλιοκεντρικό σύστημα του Ν. Κοπέρνικου και ανακάλυψε τον νόμο της αδράνειας, αλλά ανέπτυξε μια μεθοδολογία για έναν νέο τρόπο περιγραφής της φύσης - επιστημονικό και θεωρητικό. Η ουσία του ήταν ότι μόνο ορισμένα φυσικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά αναγνωρίστηκαν και έγιναν αντικείμενο επιστημονικής έρευνας. Ο Γαλιλαίος έγραψε: «Ποτέ δεν θα απαιτήσω από τα εξωτερικά σώματα τίποτα άλλο εκτός από το μέγεθος, το σχήμα, την ποσότητα και λίγο πολύ γρήγορη κίνηση για να εξηγήσω την εμφάνιση της γεύσης, της όσφρησης και του ήχου».
Ο I. Newton, βασιζόμενος στα έργα του Γαλιλαίου, ανέπτυξε μια αυστηρή επιστημονική θεωρία της μηχανικής, που περιγράφει τόσο την κίνηση των ουράνιων σωμάτων όσο και την κίνηση των γήινωναντικείμενα με τους ίδιους νόμους. Η φύση θεωρήθηκε ως ένα πολύπλοκο μηχανικό σύστημα.
Μέσα στο πλαίσιο της μηχανικής εικόνας του κόσμου που ανέπτυξε ο I. Newton και οι οπαδοί του, προέκυψε ένα διακριτό (σωματικό) μοντέλο πραγματικότητας. Η ύλη θεωρήθηκε ως υλική ουσία που αποτελείται από μεμονωμένα σωματίδια - άτομα ή σωματίδια. Τα άτομα είναι απολύτως ισχυρά, αδιαίρετα, αδιαπέραστα, χαρακτηρίζονται από την παρουσία μάζας και βάρους.
Βασικό χαρακτηριστικό του Νευτώνειου κόσμου ήταν ο τρισδιάστατος χώρος της Ευκλείδειας γεωμετρίας, ο οποίος είναι απολύτως σταθερός και πάντα σε ηρεμία. Ο χρόνος παρουσιάστηκε ως μια ποσότητα ανεξάρτητη είτε από το χώρο είτε από την ύλη.
Η κίνηση θεωρήθηκε ως κίνηση στο χώρο κατά μήκος συνεχών τροχιών σύμφωνα με τους νόμους της μηχανικής.
Το αποτέλεσμα της εικόνας του κόσμου του Νεύτωνα ήταν η εικόνα του Σύμπαντος ως ενός γιγαντιαίου και πλήρως καθορισμένου μηχανισμού, όπου τα γεγονότα και οι διαδικασίες είναι μια αλυσίδα αλληλοεξαρτώμενων αιτιών και αποτελεσμάτων.
Η μηχανιστική προσέγγιση για την περιγραφή της φύσης έχει αποδειχθεί εξαιρετικά γόνιμη. Ακολουθώντας τη Νευτώνεια μηχανική, δημιουργήθηκαν η υδροδυναμική, η θεωρία της ελαστικότητας, η μηχανική θεωρία της θερμότητας, η μοριακή κινητική θεωρία και πολλά άλλα, σύμφωνα με τα οποία η φυσική έχει επιτύχει τεράστια επιτυχία. Ωστόσο, υπήρχαν δύο τομείς - οπτικά και ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν πλήρως στο πλαίσιο μιας μηχανιστικής εικόνας του κόσμου.
Μαζί με τη μηχανική σωματιδιακή θεωρία, έγιναν προσπάθειες να εξηγηθούν τα οπτικά φαινόμενα με έναν θεμελιωδώς διαφορετικό τρόπο, δηλαδή, στη βάση της κυματικής θεωρίας που διατυπώθηκε από τον X. Huygens. Η κυματική θεωρία καθιέρωσε μια αναλογία μεταξύ της διάδοσης του φωτός και της κίνησης των κυμάτων στην επιφάνεια του νερού ή των ηχητικών κυμάτων στον αέρα. Υπέθεσε την παρουσία ενός ελαστικού μέσου που γεμίζει όλο το χώρο - ενός φωτεινού αιθέρα. Με βάση την κυματική θεωρία του X. Ο Huygens εξήγησε με επιτυχία την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός.
Ένας άλλος τομέας της φυσικής όπου τα μηχανικά μοντέλα αποδείχθηκαν ανεπαρκή ήταν ο τομέας των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων. Τα πειράματα του Άγγλου φυσιοδίφη M. Faraday και τα θεωρητικά έργα του Άγγλου φυσικού J. C. Maxwell κατέστρεψαν τελικά τις ιδέες της Νευτώνειας φυσικής για τη διακριτή ύλη ως το μόνο είδος ύλης και έθεσαν τα θεμέλια για την ηλεκτρομαγνητική εικόνα του κόσμου.
Το φαινόμενο του ηλεκτρομαγνητισμού ανακαλύφθηκε από τον Δανό φυσιοδίφη H. K. Oersted, ο οποίος παρατήρησε πρώτος τη μαγνητική επίδραση των ηλεκτρικών ρευμάτων. Συνεχίζοντας την έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση, ο M. Faraday ανακάλυψε ότι μια προσωρινή αλλαγή στα μαγνητικά πεδία δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα.
Ο M. Faraday κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η μελέτη του ηλεκτρισμού και της οπτικής είναι αλληλένδετα και αποτελούν ένα ενιαίο πεδίο. Τα έργα του έγιναν το σημείο εκκίνησης για την έρευνα του J. C. Maxwell, η αξία του οποίου έγκειται στη μαθηματική ανάπτυξη των ιδεών του M. Faraday για τον μαγνητισμό και τον ηλεκτρισμό. Ο Maxwell «μετέφρασε» το μοντέλο των γραμμών πεδίου του Faraday σε έναν μαθηματικό τύπο. Η έννοια του «πεδίου δυνάμεων» αναπτύχθηκε αρχικά ως μια βοηθητική μαθηματική έννοια. Ο J.C. Maxwell του έδωσε ένα φυσικό νόημα και άρχισε να θεωρεί το πεδίο ως μια ανεξάρτητη φυσική πραγματικότητα: «Ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι εκείνο το μέρος του χώρου που περιέχει και περιβάλλει σώματα που βρίσκονται σε ηλεκτρική ή μαγνητική κατάσταση».
Από την έρευνά του, ο Maxwell μπόρεσε να συμπεράνει ότι τα κύματα φωτός είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Η μοναδική ουσία του φωτός και του ηλεκτρισμού, που πρότεινε ο M. Faraday το 1845, και ο J. C. Maxwell τεκμηριώθηκε θεωρητικά το 1862, επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τον Γερμανό φυσικό G. Hertz το 1888.
Μετά τα πειράματα του G. Hertz, η έννοια του πεδίου καθιερώθηκε τελικά στη φυσική, όχι ως βοηθητική μαθηματική κατασκευή, αλλά ως μια αντικειμενικά υπάρχουσα φυσική πραγματικότητα. Ανακαλύφθηκε ένας ποιοτικά νέος, μοναδικός τύπος ύλης.
Έτσι, στα τέλη του 19ου αιώνα. η φυσική έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η ύλη υπάρχει μέσαδύο τύπους: διακριτή ύλη και συνεχές πεδίο.
Ως αποτέλεσμα των επακόλουθων επαναστατικών ανακαλύψεων στη φυσική στα τέλη του περασμένου και στις αρχές αυτού του αιώνα, οι ιδέες της κλασικής φυσικής για την ύλη και το πεδίο ως δύο ποιοτικά μοναδικούς τύπους ύλης καταστράφηκαν.
2.3 Μεγακόσμοι
Megaworld- αυτοί είναι πλανήτες, σύμπλοκα αστεριών, γαλαξίες, μεταγαλαξίες - ένας κόσμος τεράστιων κοσμικών κλιμάκων και ταχυτήτων, η απόσταση στον οποίο μετράται σε έτη φωτός και η διάρκεια ζωής των διαστημικών αντικειμένων μετράται σε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια.
Και παρόλο που αυτά τα επίπεδα έχουν τους δικούς τους συγκεκριμένους νόμους, οι μικρο-, οι μακρο- και οι μέγα-κόσμοι είναι στενά συνδεδεμένοι.
Σε μικροσκοπικό επίπεδο, η φυσική σήμερα μελετά διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε μήκη της τάξης του 10 έως τη μείον δέκατη όγδοη δύναμη του cm, σε χρόνο της τάξης από 10 έως την μείον εικοστή δεύτερη δύναμη του s. Στον μεγακόσμο, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν όργανα για να καταγράφουν αντικείμενα που βρίσκονται μακριά από εμάς σε απόσταση περίπου 9-12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.
Η σύγχρονη επιστήμη βλέπει τον μεγακόσμο ή το διάστημα ως ένα σύστημα αλληλεπίδρασης και ανάπτυξης όλων των ουράνιων σωμάτων.
Όλοι οι υπάρχοντες γαλαξίες περιλαμβάνονται στο σύστημα της υψηλότερης τάξης- Μεταγαλαξία .
Οι διαστάσεις του Μεταγαλαξία είναι πολύ μεγάλες: η ακτίνα του κοσμολογικού ορίζοντα είναι 15-20 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Οι έννοιες «Σύμπαν» και «Μεταγαλαξίας» είναι έννοιες πολύ κοντινές: χαρακτηρίζουν το ίδιο αντικείμενο, αλλά από διαφορετικές όψεις. Η έννοια «σύμπαν» σημαίνει ολόκληρο τον υπάρχοντα υλικό κόσμο. η έννοια του "Μεταγαλαξία" είναι ο ίδιος κόσμος, αλλά από την άποψη της δομής του - ως διατεταγμένο σύστημα γαλαξιών.
Η δομή και η εξέλιξη του Σύμπαντος μελετώνται από την κοσμολογία .
Η κοσμολογία ως κλάδος της φυσικής επιστήμης βρίσκεται σε μια μοναδική διασταύρωση επιστήμης, θρησκείας και φιλοσοφίας. Τα κοσμολογικά μοντέλα του Σύμπαντος βασίζονται σε ορισμένες ιδεολογικές προϋποθέσεις, και αυτά τα ίδια τα μοντέλα έχουν μεγάλη ιδεολογική σημασία.
Στην κλασική επιστήμη υπήρχε η λεγόμενη θεωρία της σταθερής κατάστασης του Σύμπαντος, σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν ήταν πάντα σχεδόν το ίδιο όπως είναι τώρα. Η αστρονομία ήταν στατική: μελετήθηκαν οι κινήσεις πλανητών και κομητών, περιγράφηκαν αστέρια, δημιουργήθηκαν οι ταξινομήσεις τους, κάτι που ήταν φυσικά πολύ σημαντικό. Αλλά το ζήτημα της εξέλιξης του Σύμπαντος δεν τέθηκε.
Τα σύγχρονα κοσμολογικά μοντέλα του Σύμπαντος βασίζονται σε γενική θεωρίασχετικότητα του Α. Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία η μετρο χώρος και ο χρόνος καθορίζονται από την κατανομή των βαρυτικών μαζών στο Σύμπαν. Οι ιδιότητές του στο σύνολό τους καθορίζονται από τη μέση πυκνότητα της ύλης και άλλους συγκεκριμένους φυσικούς παράγοντες.
Η εξίσωση της βαρύτητας του Αϊνστάιν δεν έχει μία, αλλά πολλές λύσεις,που εξηγεί την ύπαρξη πολλών κοσμολογικών μοντέλων του Σύμπαντος. Το πρώτο μοντέλο αναπτύχθηκε από τον ίδιο τον Α. Αϊνστάιν το 1917. Απέρριψε τα αξιώματα της Νευτώνειας κοσμολογίας για την απολυτότητα και το άπειρο του χώρου και του χρόνου. Σύμφωνα με το κοσμολογικό μοντέλο του Σύμπαντος του Α. Αϊνστάιν, ο παγκόσμιος χώρος είναι ομοιογενής και ισότροπος, η ύλη κατανέμεται ομοιόμορφα σε αυτόν κατά μέσο όρο και η βαρυτική έλξη των μαζών αντισταθμίζεται από την παγκόσμια κοσμολογική απώθηση.
Η ύπαρξη του Σύμπαντος είναι άπειρη, δηλ. δεν έχει αρχή ή τέλος, και ο χώρος είναι απεριόριστος, αλλά πεπερασμένος.
Το σύμπαν στο κοσμολογικό μοντέλο του Α. Αϊνστάιν είναι ακίνητο, άπειρο στο χρόνο και απεριόριστο στον χώρο.
Το 1922 Ο Ρώσος μαθηματικός και γεωφυσικός A.A Friedman απέρριψε το αξίωμα της κλασικής κοσμολογίας σχετικά με τη στατική φύση του Σύμπαντος και έλαβε μια λύση στην εξίσωση του Αϊνστάιν, η οποία περιγράφει το Σύμπαν με «διαστελλόμενο» χώρο.
Δεδομένου ότι η μέση πυκνότητα της ύλης στο Σύμπαν είναι άγνωστη, σήμερα δεν γνωρίζουμε σε ποιον από αυτούς τους χώρους του Σύμπαντος ζούμε.
Το 1927, ο Βέλγος ηγούμενος και επιστήμονας J. Lemaitre συσχέτισε την «επέκταση»χώρους με αστρονομικά δεδομένα παρατήρησης. Ο Lemaitre εισήγαγε την έννοια της αρχής του Σύμπαντος ως ιδιομορφία (δηλαδή, μια υπερπυκνή κατάσταση) και τη γέννηση του Σύμπαντος ως Big Bang.
Το 1929, ο Αμερικανός αστρονόμος E.P. Το Hubble ανακάλυψε την ύπαρξη μιας παράξενης σχέσης μεταξύ της απόστασης και της ταχύτητας των γαλαξιών: όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς και με ταχύτητα που αυξάνεται ανάλογα με την απόσταση - το γαλαξιακό σύστημα διαστέλλεται.
Η διαστολή του Σύμπαντος θεωρείται επιστημονικά τεκμηριωμένο γεγονός. Σύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς του J. Lemaître, η ακτίνα του Σύμπαντος στην αρχική του κατάσταση ήταν 10 -12 cm, που είναι σε μέγεθος κοντά στην ακτίνα ενός ηλεκτρονίου, και η πυκνότητά του ήταν 10 96 g/cm 3 . Σε μια μοναδική κατάσταση, το Σύμπαν ήταν ένα μικροαντικείμενο αμελητέου μεγέθους. Από την αρχική ενική κατάσταση, το Σύμπαν κινήθηκε προς διαστολή ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης.
Οι αναδρομικοί υπολογισμοί καθορίζουν την ηλικία του Σύμπαντος στα 13-20 δισεκατομμύρια χρόνια. Γ.Α. Ο Gamow πρότεινε ότι η θερμοκρασία της ουσίας ήταν υψηλή και έπεσε με τη διαστολή του Σύμπαντος. Οι υπολογισμοί του έδειξαν ότι το Σύμπαν στην εξέλιξή του περνά από ορισμένα στάδια, κατά τα οποία συμβαίνει ο σχηματισμός χημικών στοιχείων και δομών. Στη σύγχρονη κοσμολογία, για λόγους σαφήνειας, το αρχικό στάδιο της εξέλιξης του Σύμπαντος χωρίζεται σε «εποχές».
Εποχή αδρονίων. Βαριά σωματίδια που εισέρχονται σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις.
Η εποχή των λεπτονίων.Σωματίδια φωτός που εισέρχονται σε ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση.
Εποχή φωτονίων.Διάρκεια 1 εκατομμύριο χρόνια. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας - η ενέργεια του Σύμπαντος - προέρχεται από φωτόνια.
Αστρική εποχή.Εμφανίζεται 1 εκατομμύριο χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος. Κατά την αστρική εποχή ξεκινά η διαδικασία σχηματισμού πρωτοαστέρων και πρωτογαλαξιών.
Τότε ξεδιπλώνεται μια μεγαλειώδης εικόνα του σχηματισμού της δομής του Μεταγαλαξία.
Στη σύγχρονη κοσμολογία, μαζί με την υπόθεση του Big Bang, το πληθωριστικό μοντέλο του Σύμπαντος, το οποίο εξετάζει τη δημιουργία του Σύμπαντος, είναι πολύ δημοφιλές. Η ιδέα της δημιουργίας έχει μια πολύ περίπλοκη αιτιολόγηση και συνδέεται με την κβαντική κοσμολογία. Αυτό το μοντέλο περιγράφει την εξέλιξη του Σύμπαντος ξεκινώντας από τη στιγμή 10 -45 s μετά την έναρξη της διαστολής.
Οι υποστηρικτές του πληθωριστικού μοντέλου βλέπουν μια αντιστοιχία μεταξύ των σταδίων της κοσμικής εξέλιξης και των σταδίων της δημιουργίας του κόσμου που περιγράφονται στο βιβλίο της Γένεσης στη Βίβλο.
Σύμφωνα με την υπόθεση του πληθωρισμού, η κοσμική εξέλιξη στο πρώιμο Σύμπαν διέρχεται από διάφορα στάδια.
Η αρχή του Σύμπαντος ορίζεται από τους θεωρητικούς φυσικούς ως μια κατάσταση κβαντικής υπερβαρύτητας με ακτίνα του Σύμπαντος 10 -50 cm
Στάδιο πληθωρισμού. Ως αποτέλεσμα ενός κβαντικού άλματος, το Σύμπαν πέρασε σε μια κατάσταση διεγερμένου κενού και, ελλείψει ύλης και ακτινοβολίας σε αυτό, επεκτάθηκε εντατικά σύμφωνα με έναν εκθετικό νόμο. Την περίοδο αυτή δημιουργήθηκε ο χώρος και ο χρόνος του ίδιου του Σύμπαντος. Κατά το στάδιο του πληθωρισμού διάρκειας 10 -34. Το Σύμπαν διογκώθηκε από ένα αφάνταστα μικρό κβαντικό μέγεθος 10 -33 σε ένα αφάνταστα μεγάλο 10 1000000 cm, που είναι πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από το μέγεθος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος - 10 28 cm. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης αυτής της αρχικής περιόδου δεν υπήρχε ύλη ή ακτινοβολία στο Σύμπαν.
Μετάβαση από το πληθωριστικό στάδιο στο στάδιο των φωτονίων. Η κατάσταση του ψευδούς κενού διαλύθηκε, η απελευθερωμένη ενέργεια πήγε στη γέννηση βαρέων σωματιδίων και αντισωματιδίων, τα οποία, έχοντας εκμηδενιστεί, έδωσαν μια ισχυρή λάμψη ακτινοβολίας (φωτός) που φώτιζε το χώρο.
Το στάδιο του διαχωρισμού της ύλης από την ακτινοβολία: η ύλη που παραμένει μετά την εκμηδένιση έχει γίνει διαφανής στην ακτινοβολία, την επαφή μεταξύ ύλης καιη ακτινοβολία εξαφανίστηκε. Η ακτινοβολία που διαχωρίζεται από την ύλη αποτελεί το σύγχρονο υπόβαθρο λειψάνων, που προβλέφθηκε θεωρητικά από τον G. A. Gamov και ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1965.
Στη συνέχεια, η ανάπτυξη του Σύμπαντος πήγε προς την κατεύθυνση από την απλούστερη ομοιογενή κατάσταση στη δημιουργία ολοένα και πιο περίπλοκων δομών - ατόμων (αρχικά άτομα υδρογόνου), γαλαξίες, αστέρια, πλανήτες, τη σύνθεση βαρέων στοιχείων στα έντερα των αστεριών, συμπεριλαμβανομένων αυτών απαραίτητο για τη δημιουργία της ζωής, την ανάδυση της ζωής και ως κορωνίδα της δημιουργίας - τον άνθρωπο.
Η διαφορά μεταξύ των σταδίων της εξέλιξης του Σύμπαντος στο πληθωριστικό μοντέλο και του μοντέλου της Μεγάλης Έκρηξης αφορά μόνο το αρχικό στάδιο της τάξης των 10 -30 δευτερολέπτων, τότε δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ αυτών των μοντέλων στην κατανόηση των σταδίων της κοσμικής εξέλιξης .
Στο μεταξύ, αυτά τα μοντέλα μπορούν να υπολογιστούν σε υπολογιστή με τη βοήθεια της γνώσης και της φαντασίας, αλλά το ερώτημα παραμένει ανοιχτό.
Η μεγαλύτερη δυσκολία για τους επιστήμονες προκύπτει στην εξήγηση των αιτιών της κοσμικής εξέλιξης. Αν αφήσουμε στην άκρη τις λεπτομέρειες, μπορούμε να διακρίνουμε δύο βασικές έννοιες που εξηγούν την εξέλιξη του Σύμπαντος: την έννοια της αυτοοργάνωσης και την έννοια του δημιουργισμού.
Για την έννοια της αυτοοργάνωσης, το υλικό Σύμπαν είναι η μόνη πραγματικότητα και δεν υπάρχει άλλη πραγματικότητα εκτός από αυτό. Η εξέλιξη του Σύμπαντος περιγράφεται με όρους αυτοοργάνωσης: υπάρχει μια αυθόρμητη διάταξη των συστημάτων προς την κατεύθυνση του σχηματισμού ολοένα και πιο περίπλοκων δομών. Το δυναμικό χάος δημιουργεί τάξη.
Στα πλαίσια της έννοιας του δημιουργισμού, δηλ. δημιουργία, η εξέλιξη του Σύμπαντος συνδέεται με την υλοποίηση του προγράμματος ,
και τα λοιπά.................
Ανοικτή Κοινωνική Ακαδημία της Μόσχας
Τμήμα Μαθηματικών και Γενικών Φυσικών Επιστημών
Ακαδημαϊκή πειθαρχία:
Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης.
Αφηρημένο θέμα:
Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης.
Σχολή Αλληλογραφίας
αριθμός ομάδας: FEB-3.6
Επόπτης:
Μόσχα 2009
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
I. Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης: μικρο-, μακρο-, μέγα-κόσμοι
1.1 Σύγχρονη θεώρηση της δομικής οργάνωσης της ύλης
II. Η δομή και ο ρόλος της στην οργάνωση των ζωντανών συστημάτων
2.1 Σύστημα και σύνολο
2.2 Μέρος και στοιχείο
2.3 Αλληλεπίδραση μέρους και όλου
III. Άτομο, άνθρωπος, Σύμπαν - μια μακρά αλυσίδα επιπλοκών
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ
Εισαγωγή
Όλα τα αντικείμενα της φύσης (ζωντανή και άψυχη φύση) μπορούν να αναπαρασταθούν ως ένα σύστημα που έχει χαρακτηριστικά που χαρακτηρίζουν τα επίπεδα οργάνωσής τους. Η έννοια των δομικών επιπέδων της ζωντανής ύλης περιλαμβάνει ιδέες συστηματικότητας και συναφούς οργάνωσης της ακεραιότητας των ζωντανών οργανισμών. Η ζωντανή ύλη είναι διακριτή, δηλ. χωρίζεται σε συστατικά μέρη ενός κατώτερου οργανισμού που έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες. Τα δομικά επίπεδα διαφέρουν όχι μόνο στις τάξεις πολυπλοκότητας, αλλά και στα πρότυπα λειτουργίας. Η ιεραρχική δομή είναι τέτοια που κάθε ανώτερο επίπεδο δεν ελέγχει, αλλά περιλαμβάνει το κατώτερο. Το διάγραμμα αντικατοπτρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια την ολιστική εικόνα της φύσης και το επίπεδο ανάπτυξης της φυσικής επιστήμης στο σύνολό της. Λαμβάνοντας υπόψη το επίπεδο οργάνωσης, μπορεί κανείς να εξετάσει την ιεραρχία των δομών οργάνωσης των υλικών αντικειμένων έμψυχης και άψυχης φύσης. Αυτή η ιεραρχία δομών ξεκινά με στοιχειώδη σωματίδια και τελειώνει με ζωντανές κοινότητες. Η έννοια των δομικών επιπέδων προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1920. του αιώνα μας. Σύμφωνα με αυτό, τα δομικά επίπεδα διαφέρουν όχι μόνο από τις κατηγορίες πολυπλοκότητας, αλλά από τα πρότυπα λειτουργίας. Η έννοια περιλαμβάνει μια ιεραρχία δομικών επιπέδων, στην οποία κάθε επόμενο επίπεδο περιλαμβάνεται στο προηγούμενο.
Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μελετήσει την έννοια της δομικής οργάνωσης της ύλης.
I. Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης: μικρο-, μακρο-, μεγακόσμοι
Στη σύγχρονη επιστήμη, η βάση για ιδέες σχετικά με τη δομή του υλικού κόσμου είναι μια συστημική προσέγγιση, σύμφωνα με την οποία οποιοδήποτε αντικείμενο του υλικού κόσμου, είτε είναι άτομο, πλανήτης κ.λπ. μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύστημα - ένας πολύπλοκος σχηματισμός που περιλαμβάνει στοιχεία, στοιχεία και συνδέσεις μεταξύ τους. Ένα στοιχείο σε αυτή την περίπτωση σημαίνει ένα ελάχιστο, περαιτέρω αδιαίρετο μέρος ενός δεδομένου συστήματος.
Το σύνολο των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων σχηματίζει τη δομή του συστήματος· οι σταθερές συνδέσεις καθορίζουν την τάξη του συστήματος. Οι οριζόντιες συνδέσεις συντονίζουν και διασφαλίζουν τη συσχέτιση (συνέπεια) του συστήματος· κανένα μέρος του συστήματος δεν μπορεί να αλλάξει χωρίς να αλλάξει άλλα μέρη. Οι κάθετες συνδέσεις είναι συνδέσεις υποταγής· ορισμένα στοιχεία του συστήματος είναι δευτερεύοντα σε άλλα. Το σύστημα έχει ένα σημάδι ακεραιότητας - αυτό σημαίνει ότι όλα τα συστατικά μέρη του, όταν συνδυάζονται σε ένα σύνολο, σχηματίζουν μια ποιότητα που δεν μπορεί να αναχθεί στις ιδιότητες μεμονωμένων στοιχείων. Σύμφωνα με τις σύγχρονες επιστημονικές απόψεις, όλα τα φυσικά αντικείμενα είναι ταξινομημένα, δομημένα, ιεραρχικά οργανωμένα συστήματα.
Με τη γενικότερη έννοια της λέξης «σύστημα» σημαίνει οποιοδήποτε αντικείμενο ή οποιοδήποτε φαινόμενο του κόσμου γύρω μας και αντιπροσωπεύει τη διασύνδεση και την αλληλεπίδραση μερών (στοιχείων) μέσα στο σύνολο. Δομή είναι η εσωτερική οργάνωση ενός συστήματος, που συμβάλλει στη σύνδεση των στοιχείων του σε ένα ενιαίο σύνολο και του προσδίδει μοναδικά χαρακτηριστικά. Η δομή καθορίζει τη σειρά των στοιχείων ενός αντικειμένου. Στοιχεία είναι οποιαδήποτε φαινόμενα, διαδικασίες, καθώς και οποιεσδήποτε ιδιότητες και σχέσεις βρίσκονται σε κάθε είδους αμοιβαία σύνδεση και συσχέτιση μεταξύ τους.
Στην κατανόηση της δομικής οργάνωσης της ύλης, η έννοια της «ανάπτυξης» παίζει σημαντικό ρόλο. Η έννοια της ανάπτυξης της άψυχης και ζωντανής φύσης θεωρείται ως μια μη αναστρέψιμη κατευθυνόμενη αλλαγή στη δομή των φυσικών αντικειμένων, αφού η δομή εκφράζει το επίπεδο οργάνωσης της ύλης. Η πιο σημαντική ιδιότητα μιας κατασκευής είναι η σχετική σταθερότητά της. Η δομή είναι μια γενική, ποιοτικά καθορισμένη και σχετικά σταθερή τάξη εσωτερικών σχέσεων μεταξύ των υποσυστημάτων ενός συγκεκριμένου συστήματος. Η έννοια του «οργανωτικού επιπέδου», σε αντίθεση με την έννοια της «δομής», περιλαμβάνει την ιδέα μιας αλλαγής στις δομές και τη διαδοχή της κατά τη διάρκεια ιστορική εξέλιξησύστημα από τη στιγμή της ίδρυσής του. Ενώ η αλλαγή στη δομή μπορεί να είναι τυχαία και όχι πάντα κατευθυνόμενη, η αλλαγή στο επίπεδο της οργάνωσης συμβαίνει με τον απαραίτητο τρόπο.
Συστήματα που έχουν φτάσει στο κατάλληλο επίπεδο οργάνωσης και έχουν μια ορισμένη δομή αποκτούν την ικανότητα να χρησιμοποιούν πληροφορίες προκειμένου, μέσω της διαχείρισης, να διατηρήσουν αμετάβλητο (ή να αυξήσουν) το επίπεδο οργάνωσής τους και να συμβάλουν στη σταθερότητα (ή μείωση) της εντροπίας τους. η εντροπία είναι ένα μέτρο της διαταραχής). Μέχρι πρόσφατα, οι φυσικές επιστήμες και άλλες επιστήμες μπορούσαν να κάνουν χωρίς μια ολιστική, συστηματική προσέγγιση των αντικειμένων μελέτης τους, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τη μελέτη των διαδικασιών σχηματισμού σταθερών δομών και αυτοοργάνωσης.
Επί του παρόντος, τα προβλήματα της αυτοοργάνωσης, που μελετώνται στη συνέργεια, γίνονται σημαντικά σε πολλές επιστήμες, που κυμαίνονται από τη φυσική έως την οικολογία.
Το καθήκον της συνεργίας είναι να αποσαφηνίσει τους νόμους της οργάνωσης ενός οργανισμού και την εμφάνιση της τάξης. Σε αντίθεση με την κυβερνητική, εδώ η έμφαση δεν δίνεται στις διαδικασίες διαχείρισης και ανταλλαγής πληροφοριών, αλλά στις αρχές της οικοδόμησης ενός οργανισμού, της ανάδυσης, της ανάπτυξής του και της αυτο-περιπλοκής του (G. Haken). Το ζήτημα της βέλτιστης παραγγελίας και οργάνωσης είναι ιδιαίτερα οξύ κατά τη μελέτη παγκόσμιων προβλημάτων - ενέργειας, περιβάλλοντος και πολλά άλλα που απαιτούν τη συμμετοχή τεράστιων πόρων.
1.1 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΑΠΟΨΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΟΜΗΤΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ
Στην κλασική φυσική επιστήμη, το δόγμα των αρχών της δομικής οργάνωσης της ύλης αντιπροσωπεύτηκε από τον κλασικό ατομισμό. Οι ιδέες του ατομισμού χρησίμευσαν ως το θεμέλιο για τη σύνθεση όλης της γνώσης για τη φύση. Τον 20ο αιώνα, ο κλασικός ατομισμός υπέστη ριζικούς μετασχηματισμούς.
Σύγχρονες αρχέςΗ δομική οργάνωση της ύλης σχετίζεται με την ανάπτυξη των εννοιών του συστήματος και περιλαμβάνει κάποιες εννοιολογικές γνώσεις για το σύστημα και τα χαρακτηριστικά του που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος, τη συμπεριφορά του, την οργάνωση και την αυτοοργάνωσή του, την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον, τη σκοπιμότητα και την προβλεψιμότητα της συμπεριφοράς και άλλα ακίνητα.
Η απλούστερη ταξινόμηση των συστημάτων είναι να τα χωρίσουμε σε στατικά και δυναμικά, η οποία, παρά την ευκολία της, εξακολουθεί να είναι υπό όρους, επειδή τα πάντα στον κόσμο αλλάζουν συνεχώς. Τα δυναμικά συστήματα χωρίζονται σε ντετερμινιστικά και στοχαστικά (πιθανολογικά). Αυτή η ταξινόμηση βασίζεται στη φύση της πρόβλεψης της δυναμικής της συμπεριφοράς του συστήματος. Τέτοια συστήματα μελετώνται στη μηχανική και την αστρονομία. Αντίθετα, τα στοχαστικά συστήματα, που συνήθως ονομάζονται πιθανο-στατιστικά, ασχολούνται με μαζικά ή επαναλαμβανόμενα τυχαία γεγονότα και φαινόμενα. Επομένως, οι προβλέψεις σε αυτά δεν είναι αξιόπιστες, αλλά μόνο πιθανολογικές.
Από τη φύση της αλληλεπίδρασης με περιβάλλονγίνεται διάκριση μεταξύ ανοικτών και κλειστών (απομονωμένων) συστημάτων και μερικές φορές διακρίνονται επίσης μερικώς ανοιχτά συστήματα. Αυτή η ταξινόμηση είναι κυρίως υπό όρους, γιατί η ιδέα των κλειστών συστημάτων προέκυψε στην κλασική θερμοδυναμική ως μια ορισμένη αφαίρεση. Η συντριπτική πλειοψηφία, αν όχι όλα, τα συστήματα είναι ανοιχτού κώδικα.
Πολλά πολύπλοκα συστήματα που βρίσκονται στον κοινωνικό κόσμο είναι στοχευμένα, δηλ. επικεντρώνεται στην επίτευξη ενός ή περισσότερων στόχων και σε διαφορετικά υποσυστήματα και σε διαφορετικά επίπεδα του οργανισμού αυτοί οι στόχοι μπορεί να είναι διαφορετικοί και ακόμη και να έρχονται σε σύγκρουση μεταξύ τους.
Η ταξινόμηση και η μελέτη των συστημάτων κατέστησαν δυνατή την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου γνώσης, η οποία ονομάστηκε συστημική προσέγγιση. Η εφαρμογή ιδεών συστημάτων στην ανάλυση οικονομικών και κοινωνικών διαδικασιών συνέβαλε στην εμφάνιση της θεωρίας παιγνίων και της θεωρίας αποφάσεων. Το πιο σημαντικό βήμα στην ανάπτυξη της μεθόδου συστημάτων ήταν η εμφάνιση της κυβερνητικής ως γενικής θεωρίας ελέγχου σε τεχνικά συστήματα, ζωντανούς οργανισμούς και κοινωνία. Αν και οι ατομικές θεωρίες ελέγχου υπήρχαν πριν από την κυβερνητική, η δημιουργία μιας ενοποιημένης διεπιστημονικής προσέγγισης κατέστησε δυνατή την αποκάλυψη βαθύτερων και γενικότερων προτύπων ελέγχου ως διαδικασίας συσσώρευσης, μετάδοσης και μετασχηματισμού πληροφοριών. Ο ίδιος ο έλεγχος πραγματοποιείται με τη χρήση αλγορίθμων, οι οποίοι επεξεργάζονται από υπολογιστές.
Η καθολική θεωρία των συστημάτων, που καθόρισε τον θεμελιώδη ρόλο της μεθόδου του συστήματος, εκφράζει αφενός την ενότητα του υλικού κόσμου και αφετέρου την ενότητα επιστημονική γνώση. Μια σημαντική συνέπεια αυτής της θεώρησης των υλικών διαδικασιών ήταν ο περιορισμός του ρόλου της μείωσης στη γνώση των συστημάτων. Έγινε σαφές ότι όσο περισσότερες διεργασίες διαφέρουν από άλλες, τόσο πιο ποιοτικά ετερογενείς είναι, τόσο πιο δύσκολο είναι να μειωθούν. Επομένως, οι νόμοι των πιο πολύπλοκων συστημάτων δεν μπορούν να περιοριστούν εντελώς στους νόμους των κατώτερων μορφών ή των απλούστερων συστημάτων. Ως αντίποδας της αναγωγικής προσέγγισης προκύπτει μια ολιστική προσέγγιση (από το ελληνικό holos - όλο), σύμφωνα με την οποία το όλο πάντα προηγείται των μερών και είναι πάντα σημαντικότερο από τα μέρη.
Κάθε σύστημα είναι ένα σύνολο που σχηματίζεται από τα διασυνδεδεμένα και αλληλεπιδρώντα μέρη του. Επομένως, η διαδικασία της γνώσης των φυσικών και κοινωνικών συστημάτων μπορεί να είναι επιτυχής μόνο όταν τα μέρη τους και το σύνολο μελετώνται όχι σε αντίθεση, αλλά σε αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Η σύγχρονη επιστήμη βλέπει τα συστήματα ως πολύπλοκα, ανοιχτά, με πολλές δυνατότητες για νέους τρόπους ανάπτυξης. Οι διαδικασίες ανάπτυξης και λειτουργίας ενός πολύπλοκου συστήματος έχουν τη φύση της αυτοοργάνωσης, δηλ. η εμφάνιση εσωτερικά συνεπούς λειτουργίας λόγω εσωτερικών συνδέσεων και συνδέσεων με το εξωτερικό περιβάλλον. Η αυτοοργάνωση είναι μια φυσική επιστημονική έκφραση της διαδικασίας αυτοκίνησης της ύλης. Συστήματα ζωντανής και άψυχης φύσης, καθώς και τεχνητά συστήματα, έχουν την ικανότητα να αυτοοργανώνονται.
Στη σύγχρονη επιστημονικά βασισμένη έννοια της συστημικής οργάνωσης της ύλης, συνήθως διακρίνονται τρία δομικά επίπεδα της ύλης:
μικρόκοσμος - ο κόσμος των ατόμων και των στοιχειωδών σωματιδίων - εξαιρετικά μικρά άμεσα μη παρατηρήσιμα αντικείμενα, διάσταση από 10-8 cm έως 10-16 cm και διάρκεια ζωής - από άπειρο έως 10-24 δευτερόλεπτα.
Ο μακρόκοσμος είναι ο κόσμος των σταθερών μορφών και ποσοτήτων ανάλογων με τους ανθρώπους: γήινες αποστάσεις και ταχύτητες, μάζες και όγκοι. η διάσταση των μακρο-αντικειμένων είναι συγκρίσιμη με την κλίμακα της ανθρώπινης εμπειρίας - χωρικές διαστάσεις από κλάσματα χιλιοστού σε χιλιόμετρα και χρονικές διαστάσεις από κλάσματα δευτερολέπτου έως χρόνια.
megaworld – ο κόσμος του διαστήματος (πλανήτες, σύμπλοκα αστεριών, γαλαξίες, μεταγαλαξίες). Ένας κόσμος με τεράστιες κοσμικές κλίμακες και ταχύτητες, η απόσταση μετριέται σε έτη φωτός και ο χρόνος μετριέται σε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια.
Η μελέτη της ιεραρχίας των δομικών επιπέδων της φύσης συνδέεται με την επίλυση του πολύπλοκου προβλήματος του καθορισμού των ορίων αυτής της ιεραρχίας τόσο στον μεγακόσμο όσο και στον μικρόκοσμο. Τα αντικείμενα κάθε επόμενου σταδίου προκύπτουν και αναπτύσσονται ως αποτέλεσμα του συνδυασμού και της διαφοροποίησης ορισμένων συνόλων αντικειμένων του προηγούμενου σταδίου. Τα συστήματα γίνονται όλο και πιο πολυεπίπεδα. Η πολυπλοκότητα του συστήματος αυξάνεται όχι μόνο επειδή αυξάνεται ο αριθμός των επιπέδων. Η ανάπτυξη νέων σχέσεων μεταξύ των επιπέδων και με το κοινό περιβάλλον για τέτοια αντικείμενα και τις συσχετίσεις τους καθίσταται ουσιαστική.
Ο μικρόκοσμος, όντας ένα υποεπίπεδο των μακρόκοσμων και μεγακόσμων, έχει εντελώς μοναδικά χαρακτηριστικά και επομένως δεν μπορεί να περιγραφεί από θεωρίες που σχετίζονται με άλλα επίπεδα της φύσης. Συγκεκριμένα, αυτός ο κόσμος είναι εγγενώς παράδοξος. Η αρχή "αποτελείται από" δεν ισχύει για αυτόν. Έτσι, όταν δύο στοιχειώδη σωματίδια συγκρούονται, δεν σχηματίζονται μικρότερα σωματίδια. Μετά τη σύγκρουση δύο πρωτονίων, προκύπτουν πολλά άλλα στοιχειώδη σωματίδια - συμπεριλαμβανομένων των πρωτονίων, των μεσονίων και των υπερονίων. Το φαινόμενο της «πολλαπλής γέννησης» σωματιδίων εξηγήθηκε από τον Heisenberg: κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης, μεγάλη κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ύλη και παρατηρούμε πολλαπλή γέννηση σωματιδίων. Ο μικρόκοσμος μελετάται ενεργά. Αν πριν από 50 χρόνια ήταν γνωστοί μόνο 3 τύποι στοιχειωδών σωματιδίων (το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο ως τα μικρότερα σωματίδια της ύλης και το φωτόνιο ως το ελάχιστο μέρος της ενέργειας), τώρα έχουν ανακαλυφθεί περίπου 400 σωματίδια. Η δεύτερη παράδοξη ιδιότητα του μικρόκοσμου συνδέεται με τη διπλή φύση του μικροσωματιδίου, που είναι ταυτόχρονα κύμα και σωματίδιο. Επομένως, δεν μπορεί να εντοπιστεί αυστηρά μονοσήμαντα στο χώρο και στο χρόνο. Αυτό το χαρακτηριστικό αντικατοπτρίζεται στην αρχή της σχέσης αβεβαιότητας Heisenberg.
Τα επίπεδα οργάνωσης της ύλης που παρατηρούνται από τον άνθρωπο κατακτώνται λαμβάνοντας υπόψη φυσικές συνθήκεςανθρώπινη κατοίκηση, δηλ. λαμβάνοντας υπόψη τους επίγειους νόμους μας. Ωστόσο, αυτό δεν αποκλείει την υπόθεση ότι σε επίπεδα αρκετά μακριά από εμάς μπορεί να υπάρχουν μορφές και καταστάσεις ύλης που χαρακτηρίζονται από εντελώς διαφορετικές ιδιότητες. Από αυτή την άποψη, οι επιστήμονες άρχισαν να διακρίνουν γεωκεντρικά και μη γεωκεντρικά συστήματα υλικών.
Ο γεωκεντρικός κόσμος είναι ο κόσμος αναφοράς και βασικός του Νευτώνειου χρόνου και του Ευκλείδειου χώρου, που περιγράφεται από ένα σύνολο θεωριών που σχετίζονται με αντικείμενα σε γήινη κλίμακα. Τα μη γεωκεντρικά συστήματα είναι ένας ειδικός τύπος αντικειμενικής πραγματικότητας, που χαρακτηρίζεται από διαφορετικούς τύπους ιδιοτήτων, διαφορετικό χώρο, χρόνο, κίνηση, από τα γήινα. Υπάρχει η υπόθεση ότι ο μικρόκοσμος και ο μεγακόσμος είναι παράθυρα σε μη γεωκεντρικούς κόσμους, πράγμα που σημαίνει ότι τα μοτίβα τους, τουλάχιστον σε απομακρυσμένο βαθμό, καθιστούν δυνατό να φανταστούμε έναν διαφορετικό τύπο αλληλεπίδρασης από τον μακρόκοσμο ή τον γεωκεντρικό τύπο πραγματικότητας.
Δεν υπάρχει αυστηρό όριο μεταξύ του μεγακόσμου και του μακρόκοσμου. Συνήθως πιστεύεται ότι αυτός
ξεκινά με αποστάσεις περίπου 107 και μάζες 1020 kg. Το σημείο αναφοράς για την αρχή του μεγακόσμου μπορεί να είναι η Γη (διάμετρος 1,28 × 10 + 7 m, μάζα 6 × 1021 kg). Δεδομένου ότι ο μεγακόσμος ασχολείται με μεγάλες αποστάσεις, εισάγονται ειδικές μονάδες για τη μέτρησή τους: αστρονομική μονάδα, έτος φωτός και παρσεκ.
Αστρονομική μονάδα (α.ε.) –η μέση απόσταση από τη Γη στον Ήλιο είναι 1,5 × 1011 m.
Ετος φωτός – η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, δηλαδή 9,46 × 1015 m.
Parsec (παράλλαξη δεύτερη) –η απόσταση στην οποία η ετήσια παράλλαξη της τροχιάς της γης (δηλαδή, η γωνία στην οποία είναι ορατός ο ημι-κύριος άξονας της τροχιάς της γης, που βρίσκεται κάθετα στη γραμμή όρασης) είναι ίση με ένα δευτερόλεπτο. Αυτή η απόσταση είναι ίση με 206265 AU. = 3,08×1016 m = 3,26 St. ΣΟΛ.
Τα ουράνια σώματα στο Σύμπαν σχηματίζουν συστήματα ποικίλης πολυπλοκότητας. Έτσι σχηματίζεται ο Ήλιος και 9 πλανήτες που κινούνται γύρω του Ηλιακό σύστημα.Το μεγαλύτερο μέρος των αστεριών στον γαλαξία μας είναι συγκεντρωμένο σε έναν δίσκο ορατό από τη Γη «από το πλάι» με τη μορφή μιας ομιχλώδους λωρίδας που διασχίζει την ουράνια σφαίρα - τον Γαλαξία.
Όλα τα ουράνια σώματα έχουν τη δική τους ιστορία ανάπτυξης. Η ηλικία του Σύμπαντος είναι 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ηλικία του Ηλιακού Συστήματος υπολογίζεται σε 5 δισεκατομμύρια χρόνια, της Γης - 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Μια άλλη τυπολογία υλικών συστημάτων είναι αρκετά διαδεδομένη σήμερα. Πρόκειται για τη διαίρεση της φύσης σε ανόργανη και οργανική, στην οποία κατέχει μια ιδιαίτερη θέση κοινωνική μορφήύλη. Ανόργανη ύλη είναι στοιχειώδη σωματίδια και πεδία, ατομικοί πυρήνες, άτομα, μόρια, μακροσκοπικά σώματα, γεωλογικοί σχηματισμοί. Η οργανική ύλη έχει επίσης δομή πολλαπλών επιπέδων: προκυτταρικό επίπεδο - DNA, RNA, νουκλεϊκά οξέα. κυτταρικό επίπεδο – ανεξάρτητοι μονοκύτταροι οργανισμοί. πολυκύτταρο επίπεδο – ιστοί, όργανα, λειτουργικά συστήματα (νευρικό, κυκλοφορικό κ.λπ.), οργανισμοί (φυτά, ζώα). υπεροργανιστικές δομές – πληθυσμοί, βιοκαινώσεις, βιόσφαιρα. Η κοινωνική ύλη υπάρχει μόνο χάρη στις δραστηριότητες των ανθρώπων και περιλαμβάνει ειδικές υποδομές: ατομική, οικογένεια, ομάδα, συλλογική, πολιτεία, έθνος κ.λπ.
II. ΔΟΜΗ ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΖΩΗΣ
2.1 ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΟΛΟ
Ένα σύστημα είναι ένα σύμπλεγμα στοιχείων που αλληλεπιδρούν. Μετάφραση από τα ελληνικά, είναι ένα σύνολο που αποτελείται από μέρη, μια σύνδεση.
Έχοντας υποστεί μια μακρά ιστορική εξέλιξη, η έννοια του συστήματος από τα μέσα του 20ου αιώνα. γίνεται μια από τις βασικές επιστημονικές έννοιες.
Οι πρωταρχικές ιδέες για το σύστημα προέκυψαν μέσα αρχαία φιλοσοφίαως τάξη και αξία της ύπαρξης. Η έννοια του συστήματος έχει πλέον ένα εξαιρετικά ευρύ πεδίο εφαρμογής: σχεδόν κάθε αντικείμενο μπορεί να θεωρηθεί ως σύστημα.
Κάθε σύστημα χαρακτηρίζεται όχι μόνο από την παρουσία συνδέσεων και σχέσεων μεταξύ των συστατικών στοιχείων του, αλλά και από την άρρηκτη ενότητά του με το περιβάλλον.
Διακρίνονται διάφοροι τύποι συστημάτων:
Σύμφωνα με τη φύση της σύνδεσης μεταξύ των μερών και του συνόλου - ανόργανο και οργανικό.
Σύμφωνα με τις μορφές κίνησης της ύλης - μηχανική, φυσική, χημική, φυσικοχημική.
Σε σχέση με την κίνηση - στατιστική και δυναμική.
Ανά τύπο αλλαγής - μη λειτουργικό, λειτουργικό, αναπτυσσόμενο.
Από τη φύση της ανταλλαγής με το περιβάλλον - ανοιχτό και κλειστό.
Κατά βαθμό οργάνωσης - απλό και σύνθετο.
Ανά επίπεδο ανάπτυξης - χαμηλότερο και υψηλότερο.
Από τη φύση της προέλευσης - φυσική, τεχνητή, μικτή.
Σύμφωνα με την κατεύθυνση της ανάπτυξης - προοδευτική και οπισθοδρομική.
Σύμφωνα με έναν από τους ορισμούς, ένα σύνολο είναι κάτι από το οποίο δεν λείπει κανένα από τα μέρη, από τα οποία αποτελείται ονομάζεται ολότητα. Το σύνολο προϋποθέτει αναγκαστικά τη συστηματική οργάνωση των συστατικών του.
Η έννοια του συνόλου αντανακλά την αρμονική ενότητα και την αλληλεπίδραση των μερών σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο διατεταγμένο σύστημα.
Η ομοιότητα των εννοιών του συνόλου και του συστήματος χρησίμευσε ως βάση για την πλήρη ταύτισή τους, κάτι που δεν είναι απολύτως σωστό. Στην περίπτωση ενός συστήματος, δεν έχουμε να κάνουμε με ένα μόνο αντικείμενο, αλλά με μια ομάδα αλληλεπιδρώντων αντικειμένων που επηρεάζουν αμοιβαία το ένα το άλλο. Καθώς το σύστημα συνεχίζει να βελτιώνεται προς την τάξη των στοιχείων του, μπορεί να γίνει αναπόσπαστο. Η έννοια του συνόλου χαρακτηρίζει όχι μόνο την πολλαπλότητα των συστατικών του, αλλά και το γεγονός ότι η σύνδεση και η αλληλεπίδραση των μερών είναι φυσικές, που απορρέουν από τις εσωτερικές ανάγκες της ανάπτυξης των μερών και του συνόλου.
Επομένως, το σύνολο είναι ένα ειδικό είδος συστήματος. Η έννοια του συνόλου είναι μια αντανάκλαση της εσωτερικά αναγκαίας, οργανικής φύσης της σχέσης μεταξύ των συστατικών του συστήματος, και μερικές φορές μια αλλαγή σε ένα από τα συστατικά προκαλεί αναπόφευκτα τη μία ή την άλλη αλλαγή στο άλλο, και συχνά σε ολόκληρο το σύστημα .
Οι ιδιότητες και ο μηχανισμός του συνόλου ως ανώτερου επιπέδου οργάνωσης σε σύγκριση με τα μέρη που το οργανώνουν δεν μπορούν να εξηγηθούν μόνο μέσω της άθροισης των ιδιοτήτων και των ροπών δράσης αυτών των μερών, θεωρούμενων μεμονωμένα το ένα από το άλλο. Νέες ιδιότητες του συνόλου προκύπτουν ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των μερών του, επομένως, για να γνωρίσουμε το σύνολο, είναι απαραίτητο, μαζί με τη γνώση των χαρακτηριστικών των μερών, να γνωρίζουμε και τον νόμο οργάνωσης του συνόλου, δηλ. ο νόμος του συνδυασμού μερών.
Εφόσον το σύνολο ως ποιοτική βεβαιότητα είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των συστατικών του, είναι απαραίτητο να σταθούμε στα χαρακτηριστικά τους. Όντας συστατικά ενός συστήματος ή ενός συνόλου, τα στοιχεία συνάπτουν διάφορες σχέσεις μεταξύ τους. Οι σχέσεις μεταξύ των στοιχείων μπορούν να χωριστούν σε «στοιχείο – δομή» και «μέρος – σύνολο». Στο σύστημα του συνόλου παρατηρείται η υποταγή των μερών στο σύνολο. Το σύστημα του συνόλου χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι μπορεί να δημιουργήσει τα όργανα που του λείπουν.
2.2 ΜΕΡΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟ
Ένα στοιχείο είναι ένα συστατικό ενός αντικειμένου που μπορεί να είναι αδιάφορο για τις ιδιαιτερότητες του αντικειμένου. Σε μια κατηγορία δομής μπορεί κανείς να βρει συνδέσεις και σχέσεις μεταξύ στοιχείων που αδιαφορούν για την ιδιαιτερότητά της.
Ένα μέρος είναι επίσης αναπόσπαστο στοιχείο ενός αντικειμένου, αλλά, σε αντίθεση με ένα στοιχείο, ένα μέρος είναι ένα στοιχείο που δεν είναι αδιάφορο για τις ιδιαιτερότητες του αντικειμένου στο σύνολό του (για παράδειγμα, ένας πίνακας αποτελείται από μέρη - ένα καπάκι και τα πόδια, καθώς και στοιχεία - βίδες, μπουλόνια, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη στερέωση άλλων αντικειμένων: ντουλάπια, ντουλάπια κ.λπ.)
Ένας ζωντανός οργανισμός στο σύνολό του αποτελείται από πολλά συστατικά. Κάποια από αυτά θα είναι απλά στοιχεία, άλλα ταυτόχρονα μέρη. Μέρη είναι μόνο εκείνα τα συστατικά που είναι εγγενή στις λειτουργίες της ζωής (μεταβολισμός κ.λπ.): εξωκυτταρική ζωντανή ύλη. κύτταρο; ύφασμα; όργανο; Σύστημα οργάνων.
Όλοι έχουν εγγενείς λειτουργίες των έμβιων όντων, όλες εκτελούν τις συγκεκριμένες λειτουργίες τους στο σύστημα οργάνωσης του συνόλου. Επομένως, ένα μέρος είναι συστατικό του συνόλου, η λειτουργία του οποίου καθορίζεται από τη φύση, την ίδια την ουσία του συνόλου.
Εκτός από μέρη, το σώμα περιέχει και άλλα συστατικά που δεν κατέχουν τα ίδια τις λειτουργίες της ζωής, δηλ. είναι μη ζωντανά συστατικά. Αυτά είναι τα στοιχεία. Τα μη ζωντανά στοιχεία υπάρχουν σε όλα τα επίπεδα της συστημικής οργάνωσης της ζωντανής ύλης:
Στο πρωτόπλασμα του κυττάρου υπάρχουν κόκκοι αμύλου, σταγόνες λίπους, κρύσταλλοι.
Σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό, τα μη ζωντανά συστατικά που δεν έχουν τον δικό τους μεταβολισμό και την ικανότητα να αναπαράγονται περιλαμβάνουν τα μαλλιά, τα νύχια, τα κέρατα, τις οπλές και τα φτερά.
Έτσι, μέρος και στοιχείο αποτελούν απαραίτητα συστατικά της οργάνωσης των έμβιων όντων ως αναπόσπαστο σύστημα. Χωρίς στοιχεία (μη ζωντανά συστατικά), η λειτουργία των εξαρτημάτων (ζωντανά συστατικά) είναι αδύνατη. Επομένως, μόνο η συνολική ενότητα τόσο των στοιχείων όσο και των μερών, δηλ. άψυχα και ζωντανά συστατικά, αποτελεί τη συστημική οργάνωση της ζωής, την ακεραιότητά της.
2.2.1 ΣΧΕΣΗ ΚΑΤΗΓΟΡΙΩΝ ΜΕΡΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟ
Η σχέση μεταξύ των κατηγοριών μέρος και στοιχείου είναι πολύ αντιφατική. Το περιεχόμενο του τμήματος κατηγορίας διαφέρει από το στοιχείο της κατηγορίας: στοιχεία είναι όλα τα συστατικά στοιχεία του συνόλου, ανεξάρτητα από το αν η ιδιαιτερότητα του συνόλου εκφράζεται σε αυτά ή όχι, και μέρη είναι μόνο εκείνα τα στοιχεία στα οποία η ιδιαιτερότητα του αντικειμένου ως σύνολο εκφράζεται άμεσα, επομένως η κατηγορία του μέρους είναι στενότερη από την κατηγορία του στοιχείου. Από την άλλη πλευρά, το περιεχόμενο της κατηγορίας του μέρους είναι ευρύτερο από την κατηγορία του στοιχείου, αφού μόνο ένα συγκεκριμένο σύνολο στοιχείων αποτελεί μέρος. Και αυτό μπορεί να φανεί σε σχέση με οποιοδήποτε σύνολο.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν ορισμένα επίπεδα ή όρια στη δομική οργάνωση του συνόλου που διαχωρίζουν στοιχεία από μέρη. Ταυτόχρονα, η διαφορά μεταξύ των κατηγοριών μέρος και στοιχείο είναι πολύ σχετική, καθώς μπορούν να μετασχηματιστούν αμοιβαία, για παράδειγμα, όργανα ή κύτταρα, ενώ λειτουργούν, υπόκεινται σε καταστροφή, πράγμα που σημαίνει ότι από μέρη μετατρέπονται σε στοιχεία και κακία αντίστροφα, πάλι χτίζονται από άψυχα, δηλ. στοιχεία και γίνονται μέρη. Στοιχεία που δεν απεκκρίνονται από το σώμα μπορεί να μετατραπούν σε εναποθέσεις αλατιού, που είναι ήδη μέρος του σώματος, και μάλιστα μάλλον ανεπιθύμητο.
2.3 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΜΕΡΟΥΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛΗΡΟΥ
Η αλληλεπίδραση του μέρους και του συνόλου είναι ότι το ένα προϋποθέτει το άλλο, είναι ενωμένα και δεν μπορούν να υπάρξουν το ένα χωρίς το άλλο. Δεν υπάρχει όλο χωρίς μέρος και το αντίστροφο: δεν υπάρχουν μέρη έξω από το σύνολο. Ένα μέρος γίνεται μέρος μόνο στο σύστημα του συνόλου. Ένα μέρος αποκτά το νόημά του μόνο μέσω του συνόλου, όπως το σύνολο είναι η αλληλεπίδραση των μερών.
Στην αλληλεπίδραση ενός μέρους και του συνόλου, ο πρωταγωνιστικός, καθοριστικός ρόλος ανήκει στο σύνολο. Μέρη ενός οργανισμού δεν μπορούν να υπάρχουν ανεξάρτητα. Αντιπροσωπεύοντας τις ιδιωτικές προσαρμοστικές δομές του οργανισμού, τα μέρη προκύπτουν κατά την ανάπτυξη της εξέλιξης για χάρη ολόκληρου του οργανισμού.
Ο καθοριστικός ρόλος του συνόλου σε σχέση με τα μέρη στην οργανική φύση επιβεβαιώνεται καλύτερα από τα φαινόμενα της αυτοτομίας και της αναγέννησης. Μια σαύρα που πιάνεται από την ουρά τρέχει μακριά, αφήνοντας πίσω την άκρη της ουράς. Το ίδιο συμβαίνει και με τα νύχια των καβουριών και των καραβίδων. Αυτοτομία, δηλ. Το αυτοκόψιμο της ουράς σε μια σαύρα, τα νύχια στα καβούρια και οι καραβίδες, είναι μια προστατευτική λειτουργία που συμβάλλει στην προσαρμογή του οργανισμού, που αναπτύχθηκε στην εξελικτική διαδικασία. Το σώμα θυσιάζει το μέρος του για να σώσει και να διατηρήσει το σύνολο.
Το φαινόμενο της αυτοτομίας παρατηρείται σε περιπτώσεις που ο οργανισμός είναι σε θέση να αποκαταστήσει το χαμένο μέρος. Το τμήμα της ουράς της σαύρας που λείπει μεγαλώνει ξανά (αλλά μόνο μία φορά). Τα καβούρια και οι καραβίδες επίσης συχνά αναπτύσσουν σπασμένα νύχια. Αυτό σημαίνει ότι το σώμα είναι ικανό να χάσει πρώτα ένα μέρος για να σώσει το σύνολο, ώστε στη συνέχεια να αποκαταστήσει αυτό το μέρος.
Το φαινόμενο της αναγέννησης καταδεικνύει περαιτέρω την υποταγή των μερών στο σύνολο: το όλο απαιτεί αναγκαστικά την εκπλήρωση, στον έναν ή τον άλλο βαθμό, των χαμένων μερών. Σύγχρονη βιολογίαδιαπίστωσε ότι όχι μόνο τα χαμηλά οργανωμένα πλάσματα (φυτά και πρωτόζωα), αλλά και τα θηλαστικά έχουν την αναγεννητική ικανότητα.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι αναγέννησης: όχι μόνο μεμονωμένα όργανα αποκαθίστανται, αλλά και ολόκληροι οργανισμοί από μεμονωμένα μέρη του (ύδρα από δακτύλιο που κόβεται από τη μέση του σώματός του, πρωτόζωα, πολύποδες κοραλλιών, ανελίδια, αστερίες κ.λπ.). Στη ρωσική λαογραφία, γνωρίζουμε το Serpent-Gorynych, του οποίου τα κεφάλια έκοψαν καλοί φίλοι, που αμέσως μεγάλωσε ξανά... Σε γενικούς βιολογικούς όρους, η αναγέννηση μπορεί να θεωρηθεί ως η ικανότητα ενός ενήλικου οργανισμού να αναπτυχθεί.
Ωστόσο, ο καθοριστικός ρόλος του συνόλου σε σχέση με τα μέρη δεν σημαίνει ότι τα μέρη στερούνται την ιδιαιτερότητά τους. Ο καθοριστικός ρόλος του συνόλου προϋποθέτει όχι παθητικό, αλλά ενεργητικό ρόλο των μερών, με στόχο τη διασφάλιση της κανονικής ζωής του οργανισμού στο σύνολό του. Υποταγμένα στο συνολικό σύστημα του συνόλου, τα μέρη διατηρούν σχετική ανεξαρτησία και αυτονομία. Από τη μια πλευρά, τα μέρη λειτουργούν ως συστατικά του συνόλου, και από την άλλη, τα ίδια είναι μοναδικές ολοκληρωμένες δομές, συστήματα με τις δικές τους συγκεκριμένες λειτουργίες και δομές. Σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό, από όλα τα μέρη, είναι τα κύτταρα που αντιπροσωπεύουν το υψηλότερο επίπεδο ακεραιότητας και ατομικότητας.
Το γεγονός ότι τα μέρη διατηρούν τη σχετική ανεξαρτησία και αυτονομία τους επιτρέπει τη σχετική ανεξαρτησία στη μελέτη μεμονωμένων συστημάτων οργάνων: του νωτιαίου μυελού, του αυτόνομου νευρικού συστήματος, του πεπτικού συστήματος κ.λπ., κάτι που έχει μεγάλη σημασία για την πρακτική. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η μελέτη και η αποκάλυψη των εσωτερικών αιτιών και μηχανισμών της σχετικής ανεξαρτησίας των κακοήθων όγκων.
Η σχετική ανεξαρτησία των μερών, σε μεγαλύτερο βαθμό από τα ζώα, είναι εγγενής στα φυτά. Χαρακτηρίζονται από το σχηματισμό ορισμένων τμημάτων από άλλα - βλαστική αναπαραγωγή. Όλοι πιθανότατα έχουν δει στη ζωή τους μοσχεύματα άλλων φυτών εμβολιασμένα, για παράδειγμα, σε μια μηλιά.
3..ΑΤΟΜ, ΑΝΘΡΩΠΟΣ, ΣΥΜΠΑΝ - ΜΙΑ ΜΑΚΡΥ ΑΛΥΣΙΔΑ ΕΠΙΠΛΟΚΩΝ
Στη σύγχρονη επιστήμη χρησιμοποιείται ευρέως η μέθοδος της δομικής ανάλυσης, η οποία λαμβάνει υπόψη τη συστηματική φύση του υπό μελέτη αντικειμένου. Άλλωστε δομή είναι ο εσωτερικός διαμελισμός της υλικής ύπαρξης, ο τρόπος ύπαρξης της ύλης. Τα δομικά επίπεδα της ύλης σχηματίζονται από ένα ορισμένο σύνολο αντικειμένων κάθε είδους και χαρακτηρίζονται από έναν ειδικό τρόπο αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών τους στοιχείων· σε σχέση με τις τρεις κύριες σφαίρες της αντικειμενικής πραγματικότητας, αυτά τα επίπεδα μοιάζουν με αυτό.
| ΔΟΜΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ | |||
Ανόργανος | Κοινωνία | ||
| 1 | Υπομικροστοιχειώδες | Βιολογικός μακρομοριακή | Ατομο |
| 2 | Μικροστοιχειώδες | Κυτταρικός | Οικογένεια |
| 3 | Πυρηνικός | Μικροοργανικό | Της ομάδας |
| 4 | Ατομικός | Όργανα και ιστοί | Μεγάλες κοινωνικές ομάδες (τάξεις, έθνη) |
| 5 | Μοριακός | Το σώμα ως σύνολο | Κράτος (κοινωνία των πολιτών) |
| 6 | Μακρο επίπεδο | Πληθυσμός | κρατικά συστήματα |
| 7 | Μέγα επίπεδο (πλανήτες, αστροπλανητικά συστήματα, γαλαξίες) | Βιοκένωση | Ανθρωπότητα |
| 8 | Μετα-επίπεδο (μεταγαλαξίες) | Βιόσφαιρα | Νοσφαίρα |
Κάθε μία από τις σφαίρες της αντικειμενικής πραγματικότητας περιλαμβάνει έναν αριθμό αλληλένδετων δομικών επιπέδων. Μέσα σε αυτά τα επίπεδα κυριαρχούν οι σχέσεις συντονισμού και μεταξύ των επιπέδων κυριαρχούν οι σχέσεις υποταγής.
Η συστηματική μελέτη των υλικών αντικειμένων περιλαμβάνει όχι μόνο την καθιέρωση τρόπων περιγραφής των σχέσεων, των συνδέσεων και της δομής πολλών στοιχείων, αλλά και τον εντοπισμό αυτών που σχηματίζουν σύστημα, δηλαδή διασφαλίζουν τη χωριστή λειτουργία και ανάπτυξη του συστήματος. Η συστηματική προσέγγιση των υλικών σχηματισμών προϋποθέτει τη δυνατότητα κατανόησης του εν λόγω συστήματος σε υψηλότερο επίπεδο. Το σύστημα συνήθως χαρακτηρίζεται από μια ιεραρχική δομή, δηλαδή τη διαδοχική συμπερίληψη ενός συστήματος χαμηλότερου επιπέδου σε ένα σύστημα υψηλότερου επιπέδου. Έτσι, η δομή της ύλης στο επίπεδο της άψυχης φύσης (ανόργανη) περιλαμβάνει στοιχειώδη σωματίδια, άτομα, μόρια (αντικείμενα του μικροκόσμου, μακροσώματα και αντικείμενα του μεγακόσμου: πλανήτες, γαλαξίες, συστήματα μεταγαλαξίας κ.λπ.). Ένας μεταγαλαξίας συχνά ταυτίζεται με ολόκληρο το Σύμπαν, αλλά το Σύμπαν κατανοείται με την εξαιρετικά ευρεία έννοια της λέξης· είναι πανομοιότυπο με ολόκληρο τον υλικό κόσμο και την κινούμενη ύλη, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει πολλούς μεταγαλαξίες και άλλα κοσμικά συστήματα.
Η άγρια ζωή είναι επίσης δομημένη. Διακρίνει το βιολογικό και το κοινωνικό επίπεδο. Το βιολογικό επίπεδο περιλαμβάνει υποεπίπεδα:
Μακρομόρια (νουκλεϊκά οξέα, DNA, RNA, πρωτεΐνες).
Κυτταρικό επίπεδο;
Μικροοργανικοί (μονοκύτταροι οργανισμοί);
Όργανα και ιστοί του σώματος στο σύνολό του.
Πληθυσμός;
Biocenotic;
Βιόσφαιρα.
Οι κύριες έννοιες αυτού του επιπέδου στα τρία τελευταία υποεπίπεδα είναι οι έννοιες του βιοτόπου, της βιοκένωσης, της βιόσφαιρας, που απαιτούν εξήγηση.
Ο βιότοπος είναι μια συλλογή (κοινότητα) του ίδιου είδους (για παράδειγμα, μια αγέλη λύκων), που μπορούν να διασταυρωθούν και να δημιουργήσουν το δικό τους είδος (πληθυσμούς).
Η βιοκένωση είναι μια συλλογή πληθυσμών οργανισμών στους οποίους τα απόβλητα ορισμένων αποτελούν τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη άλλων οργανισμών που κατοικούν σε μια περιοχή γης ή νερού.
Η βιόσφαιρα είναι ένα παγκόσμιο σύστημα ζωής, εκείνο το τμήμα του γεωγραφικού περιβάλλοντος (κάτω μέρος της ατμόσφαιρας, ανώτερο τμήμα της λιθόσφαιρας και υδρόσφαιρα), που είναι ο βιότοπος των ζωντανών οργανισμών, παρέχοντας τις απαραίτητες συνθήκες για την επιβίωσή τους (θερμοκρασία, έδαφος , κ.λπ.), που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης βιοκενόζων.
Η γενική βάση της ζωής σε βιολογικό επίπεδο - ο οργανικός μεταβολισμός (ανταλλαγή ύλης, ενέργειας και πληροφοριών με το περιβάλλον) εκδηλώνεται σε οποιοδήποτε από τα υποεπίπεδα που προσδιορίζονται:
Στο επίπεδο των οργανισμών, μεταβολισμός σημαίνει αφομοίωση και αφομοίωση μέσω ενδοκυτταρικών μετασχηματισμών.
Στο επίπεδο των οικοσυστημάτων (βιοκένωση), αποτελείται από μια αλυσίδα μετασχηματισμού μιας ουσίας που αφομοιώθηκε αρχικά από τους παραγωγούς οργανισμούς μέσω των καταναλωτικών οργανισμών και των οργανισμών καταστροφής που ανήκουν σε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ;
Στο επίπεδο της βιόσφαιρας, συμβαίνει μια παγκόσμια κυκλοφορία ύλης και ενέργειας με την άμεση συμμετοχή παραγόντων σε κοσμική κλίμακα.
Σε ένα ορισμένο στάδιο ανάπτυξης της βιόσφαιρας, προκύπτουν ειδικοί πληθυσμοί ζωντανών όντων, οι οποίοι, χάρη στην ικανότητά τους να εργάζονται, έχουν σχηματίσει ένα μοναδικό επίπεδο - κοινωνικό. Η κοινωνική δραστηριότητα στη δομική πτυχή χωρίζεται σε υποεπίπεδα: άτομα, οικογένειες, διάφορες ομάδες (βιομηχανικές), κοινωνικές ομάδες κ.λπ.
Το δομικό επίπεδο της κοινωνικής δραστηριότητας βρίσκεται σε διφορούμενες γραμμικές σχέσεις μεταξύ τους (για παράδειγμα, το επίπεδο των εθνών και το επίπεδο των κρατών). Υφανση διαφορετικά επίπεδαμέσα στην κοινωνία, γεννά την ιδέα της κυριαρχίας της τύχης και του χάους στην κοινωνική δραστηριότητα. Αλλά μια προσεκτική ανάλυση αποκαλύπτει την παρουσία θεμελιωδών δομών σε αυτό - τις κύριες σφαίρες της κοινωνικής ζωής, που είναι οι υλικές και παραγωγικές, κοινωνικές, πολιτικές, πνευματικές σφαίρες, οι οποίες έχουν τους δικούς τους νόμους και δομές. Όλοι τους, υπό μια ορισμένη έννοια, υποτάσσονται στον κοινωνικο-οικονομικό σχηματισμό, είναι βαθιά δομημένοι και καθορίζουν τη γενετική ενότητα της κοινωνικής ανάπτυξης στο σύνολό της. Έτσι, οποιαδήποτε από τις τρεις περιοχές της υλικής πραγματικότητας διαμορφώνεται από έναν αριθμό συγκεκριμένων δομικών επιπέδων, τα οποία βρίσκονται σε αυστηρή σειρά σε μια συγκεκριμένη περιοχή της πραγματικότητας. Η μετάβαση από τη μια περιοχή στην άλλη συνδέεται με την επιπλοκή και την αύξηση του αριθμού των διαμορφωμένων παραγόντων που διασφαλίζουν την ακεραιότητα των συστημάτων. Μέσα σε καθένα από τα δομικά επίπεδα υπάρχουν σχέσεις υποταγής (το μοριακό επίπεδο περιλαμβάνει το ατομικό επίπεδο και όχι το αντίστροφο). Τα πρότυπα των νέων επιπέδων είναι μη αναγώγιμα στα πρότυπα των επιπέδων βάσει των οποίων προέκυψαν και οδηγούν σε ένα δεδομένο επίπεδο οργάνωσης της ύλης. Διαρθρωτική οργάνωση, δηλ. συστηματικότητα είναι ο τρόπος ύπαρξης της ύλης.
συμπέρασμα
Στη σύγχρονη επιστήμη χρησιμοποιείται ευρέως η μέθοδος της δομικής ανάλυσης, η οποία λαμβάνει υπόψη τη συστηματική φύση των υπό μελέτη αντικειμένων. Άλλωστε δομή είναι ο εσωτερικός διαμελισμός της υλικής ύπαρξης, ο τρόπος ύπαρξης της ύλης.
Τα δομικά επίπεδα της οργάνωσης της ύλης είναι χτισμένα σύμφωνα με την αρχή της πυραμίδας: τα υψηλότερα επίπεδα αποτελούνται από μεγάλο αριθμό κατώτερων επιπέδων. Τα κατώτερα επίπεδα είναι η βάση της ύπαρξης της ύλης. Χωρίς αυτά τα επίπεδα, η περαιτέρω κατασκευή της «πυραμίδας της ύλης» είναι αδύνατη. Τα υψηλότερα (σύνθετα) επίπεδα διαμορφώνονται μέσω της εξέλιξης - σταδιακά μεταβαίνοντας από το απλό στο σύνθετο. Τα δομικά επίπεδα της ύλης σχηματίζονται από ένα ορισμένο σύνολο αντικειμένων κάθε είδους και χαρακτηρίζονται από έναν ειδικό τρόπο αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών τους στοιχείων.
Όλα τα αντικείμενα ζωντανής και άψυχης φύσης μπορούν να αναπαρασταθούν με τη μορφή ορισμένων συστημάτων που έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το επίπεδο οργάνωσής τους. Λαμβάνοντας υπόψη το επίπεδο οργάνωσης, μπορεί κανείς να εξετάσει την ιεραρχία των δομών οργάνωσης των υλικών αντικειμένων έμψυχης και άψυχης φύσης. Μια τέτοια ιεραρχία δομών ξεκινά με στοιχειώδη σωματίδια, που αντιπροσωπεύουν το αρχικό επίπεδο οργάνωσης της ύλης, και τελειώνει με ζωντανούς οργανισμούς και κοινότητες - τα υψηλότερα επίπεδα οργάνωσης.
Η έννοια των δομικών επιπέδων της ζωντανής ύλης περιλαμβάνει ιδέες συστηματικότητας και τη σχετική οργανική ακεραιότητα των ζωντανών οργανισμών. Ωστόσο, η ιστορία της θεωρίας συστημάτων ξεκίνησε με μια μηχανιστική κατανόηση της οργάνωσης της ζωντανής ύλης, σύμφωνα με την οποία ό,τι υψηλότερο περιορίστηκε στο κατώτερο: οι διαδικασίες της ζωής - σε ένα σύνολο φυσικών και χημικών αντιδράσεων και η οργάνωση του σώματος - σε την αλληλεπίδραση μορίων, κυττάρων, ιστών, οργάνων κ.λπ.
Βιβλιογραφία
1. Danilova V.S. Βασικές έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: Proc. εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. – Μ., 2000. – 256 σελ.
2. Naydysh V.M. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: Εγχειρίδιο.. Εκδ. 2ο, αναθεωρημένο και επιπλέον - Μ.; Άλφα-Μ; INFRA-M, 2004. – 622 σελ.
3. Ruzavin G.I. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. – Μ., 2003. – 287 σελ.
4. Η έννοια της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: Εκδ. Καθηγήτρια Σ.Ι.Σαμυγίνα, Σειρά «Εγχειρίδια και διδακτικά βοηθήματα» - 4η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον – Rostov n/a: “Phoenix”.2003 -448c.
5. Dubnischeva T.Ya. Η έννοια της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: ένα εγχειρίδιο για μαθητές. πανεπιστήμια / 6η έκδ., διορθ. και επιπλέον -Μ; Εκδοτικό κέντρο «Ακαδημία», -20006.-608γ.
Η έννοια της ύλης (hyle) βρέθηκε για πρώτη φορά στον Πλάτωνα. Η ύλη κατά την κατανόησή του είναι ένα ορισμένο υπόστρωμα (υλικό) χωρίς ιδιότητες, από το οποίο σχηματίζονται σώματα διαφόρων μεγεθών και σχημάτων. είναι άμορφο, αόριστο, παθητικό. Στη συνέχεια, η ύλη, κατά κανόνα, ταυτίστηκε με μια συγκεκριμένη ουσία ή άτομα. Καθώς η επιστήμη και η φιλοσοφία αναπτύσσονται, η έννοια της ύλης χάνει σταδιακά τα αισθησιακά συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της και γίνεται όλο και πιο αφηρημένη. Προορίζεται να αγκαλιάσει την άπειρη ποικιλία όλων όσων πραγματικά υπάρχουν και δεν μπορούν να αναχθούν στη συνείδηση.
Στη διαλεκτική-υλιστική φιλοσοφία, η ύλη ορίζεται ως μια αντικειμενική πραγματικότητα, που μας δίνεται με αισθήσεις, που υπάρχει ανεξάρτητα από την ανθρώπινη συνείδηση και αντανακλάται από αυτήν. Αυτός ο ορισμός είναι ο πιο αποδεκτός στη σύγχρονη ρωσική φιλοσοφική λογοτεχνία. Η ύλη είναι η μόνη ουσία που υπάρχει. Είναι αιώνιο και άπειρο, άκτιστο και άφθαρτο, ανεξάντλητο και σε συνεχή κίνηση, ικανό για αυτοοργάνωση και προβληματισμό. Υπάρχει - causa sui, η αιτία του εαυτού (B. Spinoza). Όλες αυτές οι ιδιότητες (ουσιαστικότητα, ανεξάντλητο, άφθαρτο, κίνηση, αιωνιότητα) είναι αχώριστες από την ύλη και γι' αυτό ονομάζονται ιδιότητες της. Αχώριστες από την ύλη είναι οι μορφές της - ο χώρος και ο χρόνος.
Η ύλη είναι μια πολύπλοκη οργάνωση συστήματος. Σύμφωνα με τα σύγχρονα επιστημονικά δεδομένα, δύο μεγάλα βασικά επίπεδα μπορούν να διακριθούν στη δομή της ύλης (η αρχή της διαίρεσης είναι η παρουσία ζωής): η ανόργανη ύλη (άψυχη φύση) και η οργανική ύλη (ζωντανή φύση).
Η ανόργανη φύση περιλαμβάνει τα ακόλουθα δομικά επίπεδα:
1. Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα μικρότερα σωματίδια της φυσικής ύλης (φωτόνια, πρωτόνια, νετρίνα κ.λπ.), καθένα από τα οποία έχει το δικό του αντισωματίδιο. Επί του παρόντος, είναι γνωστά περισσότερα από 300 στοιχειώδη σωματίδια (συμπεριλαμβανομένων των αντισωματιδίων), συμπεριλαμβανομένων των λεγόμενων «εικονικών σωματιδίων» που υπάρχουν σε ενδιάμεσες καταστάσεις για πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των στοιχειωδών σωματιδίων
- ικανότητα για αμοιβαίες μεταμορφώσεις.
2. Άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός χημικού στοιχείου που διατηρεί τις ιδιότητές του. Αποτελείται από έναν πυρήνα και ένα κέλυφος ηλεκτρονίων. Ο πυρήνας ενός ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια.
3. Χημικό στοιχείο είναι μια συλλογή ατόμων με το ίδιο πυρηνικό φορτίο. Υπάρχουν 107 γνωστά χημικά στοιχεία (19 λαμβάνονται τεχνητά), από τα οποία αποτελούνται όλες οι ουσίες άψυχης και ζωντανής φύσης.
4. Μόριο - το μικρότερο σωματίδιο μιας ουσίας που έχει όλα του Χημικές ιδιότητες. Αποτελείται από άτομα που συνδέονται με χημικούς δεσμούς.
5. Οι πλανήτες είναι τα πιο ογκώδη σώματα στο Ηλιακό Σύστημα, που κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον Ήλιο.
6. Πλανητικά συστήματα.
7. Τα αστέρια είναι φωτεινές μπάλες αερίου (πλάσμα), παρόμοιες με τον Ήλιο: περιέχουν το μεγαλύτερο μέρος της ύλης του Σύμπαντος. Σχηματίζονται από περιβάλλον αερίου-σκόνης (κυρίως από υδρογόνο και ήλιο).
8. Οι γαλαξίες είναι γιγάντια αστρικά συστήματα, έως και εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια, ιδιαίτερα ο Γαλαξίας μας (Γαλαξίας), που περιέχει περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια αστέρια.
9. Σύστημα γαλαξιών.
Η οργανική φύση (βιόσφαιρα, ζωή) έχει τα ακόλουθα επίπεδα (τύποι αυτοοργάνωσης):
1. Προκυτταρικό επίπεδο - δεσονουκλεϊκά οξέα, ριβονουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες. Οι τελευταίες - οργανικές ουσίες υψηλής μοριακής απόδοσης, κατασκευασμένες από 20 αμινοξέα, αποτελούν (μαζί με τα νουκλεϊκά οξέα) τη βάση της δραστηριότητας ζωής όλων των οργανισμών.
2. Το κύτταρο είναι ένα στοιχειώδες ζωντανό σύστημα, η βάση της δομής και της ζωτικής δραστηριότητας όλων των φυτών και των ζώων.
3. Πολυκύτταροι οργανισμοί χλωρίδας και πανίδας
- άτομα ή το σύνολο τους.
4. Πληθυσμός - μια συλλογή ατόμων του ίδιου είδους που καταλαμβάνει συγκεκριμένο χώρο για μεγάλο χρονικό διάστημα και αναπαράγεται σε μεγάλο αριθμό γενεών.
5. Biocenosis - μια συλλογή φυτών, ζώων και μικροοργανισμών που κατοικούν σε μια δεδομένη περιοχή γης ή υδάτινο σώμα.
6. Biogeocenosis (οικοσύστημα) - μια ομοιογενής περιοχή της επιφάνειας της γης, ένα ενιαίο φυσικό σύμπλεγμα που σχηματίζεται από ζωντανούς οργανισμούς και τον βιότοπό τους.
Ανάλογα με το μέγεθος, η ύλη χωρίζεται σε τρία επίπεδα:
1. Macroworld - ένα σύνολο αντικειμένων των οποίων οι διαστάσεις είναι συγκρίσιμες με την κλίμακα της ανθρώπινης εμπειρίας: οι χωρικές ποσότητες εκφράζονται σε χιλιοστά, εκατοστά, χιλιόμετρα και χρόνο - σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες, χρόνια.
2. Μικρόκοσμος - ο κόσμος των εξαιρετικά μικρών, μη άμεσα παρατηρήσιμων μικροαντικειμένων, των οποίων η χωρική διάσταση υπολογίζεται έως και 10 (-8) - έως 16 (-16) cm και η διάρκεια ζωής από το άπειρο έως 10 (- 24) δευτερόλεπτα.
3. Ο Μεγακόσμος είναι ένας κόσμος τεράστιων κοσμικών κλιμάκων και ταχυτήτων, η απόσταση στον οποίο μετράται σε έτη φωτός (και η ταχύτητα του φωτός είναι 3.000.000 km/s), και η διάρκεια ζωής των διαστημικών αντικειμένων μετριέται σε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτή είναι η άποψη του υλισμού. Σε αντίθεση με τους υλιστές, οι ιδεαλιστές αρνούνται την ύλη ως αντικειμενική πραγματικότητα. Για τους υποκειμενικούς ιδεαλιστές (Μπέρκλεϋ, Μαχ), η ύλη είναι ένα «σύμπλεγμα αισθήσεων»· για τους αντικειμενικούς ιδεαλιστές (Πλάτωνας, Χέγκελ) είναι προϊόν του πνεύματος, του «άλλου όντος» μιας ιδέας.
3. Η κίνηση και οι κύριες μορφές της. Χώρος και χρόνος.
Με την ευρεία έννοια, η κίνηση όπως εφαρμόζεται στην ύλη είναι «αλλαγή γενικά»· περιλαμβάνει όλες τις αλλαγές που συμβαίνουν στον κόσμο. Οι ιδέες για την κίνηση ως αλλαγή προήλθαν από την αρχαία φιλοσοφία και αναπτύχθηκαν σε δύο βασικές γραμμές - υλιστική και ιδεαλιστική.
Οι ιδεαλιστές κατανοούν την κίνηση όχι ως αλλαγές στην αντικειμενική πραγματικότητα, αλλά ως αλλαγές στις αισθητηριακές αντιλήψεις, ιδέες και σκέψεις. Έτσι, γίνεται μια προσπάθεια να σκεφτούμε την κίνηση χωρίς ύλη. Ο υλισμός τονίζει την αποδοτική φύση της κίνησης σε σχέση με την ύλη (το αδιαχώριστο της από αυτήν) και την υπεροχή της κίνησης της ύλης σε σχέση με τις αλλαγές στο πνεύμα. Έτσι, ο F. Bacon υπερασπίστηκε την ιδέα ότι η ύλη είναι γεμάτη δραστηριότητα και σχετίζεται στενά με την κίνηση ως έμφυτη ιδιότητά της.
Η κίνηση είναι μια ιδιότητα, μια αναπόσπαστη ιδιότητα της ύλης· συνδέονται στενά και δεν υπάρχουν το ένα χωρίς το άλλο. Ωστόσο, στην ιστορία της γνώσης υπήρξαν προσπάθειες να απομακρυνθεί αυτό το χαρακτηριστικό από την ύλη. Έτσι, υποστηρικτές της «ενεργητικότητας» - μια τάση στη φιλοσοφία και τη φυσική επιστήμη που προέκυψε στα τέλη του 19ου αιώνα. - αρχές 20ου αιώνα προσπάθησαν να αναγάγουν όλα τα φυσικά φαινόμενα σε τροποποιήσεις ενέργειας χωρίς υλική βάση, δηλ. να διαχωρίζει την κίνηση (και η ενέργεια είναι ένα γενικό ποσοτικό μέτρο των διαφόρων μορφών κίνησης της ύλης) από την ύλη. Η ενέργεια ερμηνεύτηκε ως ένα καθαρά πνευματικό φαινόμενο, και αυτή η «πνευματική ουσία» διακηρύχθηκε ότι είναι η βάση όλων των υπαρχόντων.
Αυτή η έννοια είναι ασυμβίβαστη με το νόμο της διατήρησης του μετασχηματισμού ενέργειας, σύμφωνα με τον οποίο η ενέργεια στη φύση δεν προκύπτει από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται. μπορεί να αλλάξει μόνο από τη μια μορφή στην άλλη. Επομένως, η κίνηση είναι άφθαρτη και αχώριστη από την ύλη.
Η ύλη σχετίζεται στενά με την κίνηση και υπάρχει με τη μορφή των συγκεκριμένων μορφών της. Τα κυριότερα είναι: μηχανικά, φυσικά, χημικά, βιολογικά και κοινωνικά. Αυτή η ταξινόμηση προτάθηκε για πρώτη φορά από τον F. Engels, αλλά επί του παρόντος έχει υποστεί ορισμένες προδιαγραφές και διευκρινίσεις. Έτσι, σήμερα υπάρχουν απόψεις ότι ανεξάρτητες μορφές κίνησης είναι γεωλογικές, περιβαλλοντικές, πλανητικές, υπολογιστές κ.λπ.
Η σύγχρονη επιστήμη αναπτύσσει την ιδέα ότι η μηχανική κίνηση δεν συνδέεται με κάποιο συγκεκριμένο δομικό επίπεδο της οργάνωσης της ύλης. Είναι μάλλον μια πτυχή, μια ορισμένη τομή που χαρακτηρίζει την αλληλεπίδραση πολλών τέτοιων επιπέδων. Έχει καταστεί επίσης απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ της κβαντικής μηχανικής κίνησης, που χαρακτηρίζει την αλληλεπίδραση στοιχειωδών σωματιδίων και ατόμων, και της μακρομηχανικής κίνησης των μακροσωμάτων.
Οι ιδέες για τη βιολογική μορφή της κίνησης της ύλης έχουν εμπλουτιστεί σημαντικά. Οι ιδέες για τους κύριους φορείς υλικών του διευκρινίστηκαν. Εκτός από τα μόρια πρωτεΐνης, απομονώθηκαν οξέα DNA και RNA ως μοριακός φορέας της ζωής.
Κατά τον χαρακτηρισμό των μορφών κίνησης της ύλης και της αλληλεπίδρασής τους, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα εξής:
1. Κάθε μορφή είναι ποιοτικά συγκεκριμένη, αλλά είναι όλα άρρηκτα συνδεδεμένα και, υπό κατάλληλες συνθήκες, μπορούν ξαφνικά να μετατραπούν σε αντίπαλους.
2. Οι απλές (κατώτερες) μορφές αποτελούν τη βάση ανώτερων και πιο πολύπλοκων μορφών.
3. Οι υψηλότερες μορφές κίνησης περιλαμβάνουν χαμηλότερες μορφές σε μετασχηματισμένη μορφή. Τα τελευταία είναι δευτερεύοντα σε σχέση με την ανώτερη μορφή, η οποία έχει τους δικούς της νόμους.
4. Απαράδεκτο ανώτερες μορφέςμείωση στο χαμηλότερο. Έτσι, οι υποστηρικτές του μηχανισμού (XVII-XIX αιώνες) προσπάθησαν να εξηγήσουν όλα τα φαινόμενα της φύσης και της κοινωνίας μόνο με τη βοήθεια των νόμων της κλασικής μηχανικής. Ο μηχανισμός είναι μια μορφή αναγωγισμού, σύμφωνα με την οποία ανώτερες μορφές οργάνωσης (για παράδειγμα, βιολογικές και κοινωνικές) μπορούν να αναχθούν σε χαμηλότερες (για παράδειγμα, φυσικές ή χημικές) και να εξηγηθούν πλήρως μόνο από τους νόμους της τελευταίας (για παράδειγμα, κοινωνικός δαρβινισμός).
Η κίνηση ως «αλλαγή γενικά» χωρίζεται όχι μόνο από τις κύριες μορφές της, αλλά και από τους τύπους. Ποσότητα είναι η εξωτερική βεβαιότητα ενός αντικειμένου (μέγεθος, όγκος, μέγεθος, ρυθμός κ.λπ.).
Αυτή είναι μια αλλαγή που συμβαίνει με ένα αντικείμενο χωρίς να το μεταμορφώνει ριζικά (για παράδειγμα, ένα άτομο που περπατά). Η ποιότητα είναι ένας ριζικός μετασχηματισμός της εσωτερικής δομής ενός αντικειμένου, της ουσίας του (για παράδειγμα, μια κούκλα πεταλούδα, ζύμη-ψωμί). Ένας ιδιαίτερος τύπος κίνησης είναι η ανάπτυξη. Η ανάπτυξη νοείται ως μια μη αναστρέψιμη, προοδευτική, ποσοτική και ποιοτική αλλαγή σε ένα αντικείμενο ή φαινόμενο (για παράδειγμα, η ανθρώπινη ζωή, η κίνηση της ιστορίας, η ανάπτυξη της επιστήμης). Μπορεί να υπάρχει μια επιπλοκή της δομής, μια αύξηση του επιπέδου οργάνωσης ενός αντικειμένου ή φαινομένου, που συνήθως χαρακτηρίζεται ως πρόοδος. Εάν η κίνηση συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση - από πιο τέλειες μορφές σε λιγότερο τέλειες, τότε αυτό είναι παλινδρόμηση. Η επιστήμη της ανάπτυξης στην πλήρη της μορφή είναι η διαλεκτική.
Χώρος και χρόνος. Ο χώρος είναι μια μορφή ύπαρξης της ύλης, η οποία εκφράζει την έκταση, τη δομή, τη σειρά συνύπαρξης και την παράθεση των υλικών αντικειμένων.
Ο χρόνος είναι μια μορφή ύπαρξης της ύλης, η οποία εκφράζει τη διάρκεια ύπαρξης των υλικών αντικειμένων και την αλληλουχία των αλλαγών που συμβαίνουν με τα αντικείμενα.
Ο χρόνος και ο χώρος είναι στενά συνδεδεμένοι. Ό,τι συμβαίνει στον χώρο συμβαίνει ταυτόχρονα στο χρόνο, και ό,τι συμβαίνει στο χρόνο συμβαίνει στο χώρο.
Στην ιστορία της φιλοσοφίας και της επιστήμης, έχουν προκύψει δύο κύριες έννοιες του χώρου και του χρόνου:
1. Η ουσιαστική έννοια θεωρεί τον χώρο και τον χρόνο ως ειδικές ανεξάρτητες οντότητες που υπάρχουν παράλληλα και ανεξάρτητα από υλικά αντικείμενα. Ο χώρος μειώθηκε σε ένα άπειρο κενό («ένα κουτί χωρίς τοίχους») που περιείχε όλα τα σώματα, χρόνο σε «καθαρή» διάρκεια. Αυτή η ιδέα, που διατυπώθηκε σε γενική μορφή από τον Δημόκριτο, έλαβε το λογικό της συμπέρασμα στην έννοια του απόλυτου χώρου και χρόνου του Νεύτωνα, ο οποίος πίστευε ότι οι ιδιότητές τους δεν εξαρτώνται από τη φύση των υλικών διεργασιών που συμβαίνουν στον κόσμο.
2. Η σχεσιακή έννοια θεωρεί τον χώρο και τον χρόνο όχι ως ειδικές οντότητες ανεξάρτητες από την ύλη, αλλά ως μορφές ύπαρξης πραγμάτων και χωρίς αυτά τα πράγματα δεν υπάρχουν από μόνα τους (Αριστοτέλης, Λάιμπνιτς, Χέγκελ).
Οι ουσιαστικές και σχεσιακές έννοιες δεν συνδέονται μοναδικά με μια υλιστική ή ιδεαλιστική ερμηνεία του κόσμου· και οι δύο αναπτύχθηκαν στη μία ή στην άλλη βάση. Η διαλεκτική υλιστική έννοια του χώρου και του χρόνου ήταν
διατυπώνονται στο πλαίσιο της σχεσιακής προσέγγισης.
Ο χώρος και ο χρόνος, ως μορφές ύπαρξης της ύλης, έχουν κοινές ιδιότητες και χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά καθεμιάς από αυτές τις μορφές. Οι καθολικές τους ιδιότητες περιλαμβάνουν: την αντικειμενικότητα και την ανεξαρτησία από την ανθρώπινη συνείδηση, την άρρηκτη σύνδεσή τους μεταξύ τους και με την κινούμενη ύλη, το ποσοτικό και ποιοτικό άπειρο, την αιωνιότητα. Ο χώρος χαρακτηρίζει την έκταση της ύλης, τη δομή της και την αλληλεπίδραση των στοιχείων στα υλικά συστήματα. Είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ύπαρξη οποιουδήποτε υλικού αντικειμένου. Ο χώρος της πραγματικής ύπαρξης είναι τρισδιάστατος, ομοιογενής και ισότροπος. Η ομοιογένεια του χώρου συνδέεται με την απουσία σημείων «επιλεγμένων» σε αυτόν με οποιονδήποτε τρόπο. Η ισοτροπία του χώρου σημαίνει την ισότητα οποιασδήποτε από τις πιθανές κατευθύνσεις σε αυτόν.
Ο χρόνος χαρακτηρίζει την υλική ύπαρξη ως αιώνια και άφθαρτη στο σύνολό της. Ο χρόνος είναι μονοδιάστατος (από το παρόν στο μέλλον), ασύμμετρος και μη αναστρέψιμος.
Η εκδήλωση του χρόνου και του χώρου είναι διαφορετική διάφορες μορφέςκινήματα, λοιπόν, πρόσφατα έχουν διακριθεί βιολογικοί, ψυχολογικοί, κοινωνικοί και άλλοι χώροι και χρόνοι.
Έτσι, για παράδειγμα, ο ψυχολογικός χρόνος συνδέεται με τις ψυχικές του καταστάσεις, συμπεριφορές κ.λπ. Ο χρόνος σε μια δεδομένη κατάσταση μπορεί να «επιβραδύνει» ή, αντίθετα, να «επιταχύνει», «πετά» ή «τεντώνει». Αυτή είναι μια υποκειμενική αίσθηση του χρόνου.
Ο βιολογικός χρόνος συνδέεται με τους βιορυθμούς των ζωντανών οργανισμών, με τον κύκλο της ημέρας και της νύχτας, με τις εποχές και τους κύκλους της ηλιακής δραστηριότητας. Πιστεύεται επίσης ότι υπάρχουν πολλοί βιολογικοί χώροι (για παράδειγμα, περιοχές κατανομής ορισμένων οργανισμών ή των πληθυσμών τους).
Ο κοινωνικός χρόνος, που σχετίζεται με την ανάπτυξη της ανθρωπότητας, με την ιστορία, μπορεί επίσης να επιταχύνει και να επιβραδύνει το ρυθμό του. Αυτή η επιτάχυνση είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική του εικοστού αιώνα σε σχέση με την επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο. Η επιστημονική και τεχνολογική επανάσταση συμπίεσε κυριολεκτικά τον κοινωνικό χώρο και επιτάχυνε απίστευτα το πέρασμα του χρόνου, δίνοντας εκρηκτικό χαρακτήρα στην ανάπτυξη των κοινωνικο-οικονομικών διαδικασιών. Ο πλανήτης έχει γίνει μικρός και στενός για την ανθρωπότητα συνολικά, και ο χρόνος μετακίνησης από το ένα άκρο στο άλλο μετριέται πλέον σε ώρες, κάτι που ήταν απλώς αδιανόητο ακόμη και τον περασμένο αιώνα.
Τον εικοστό αιώνα, με βάση ανακαλύψεις στις φυσικές και ακριβείς επιστήμες, η διαμάχη μεταξύ αυτών των δύο εννοιών επιλύθηκε. Ο σχεσιακός κέρδισε. Έτσι, ο N. Lobachevsky κατέληξε στο συμπέρασμα στη μη Ευκλείδεια γεωμετρία του ότι οι ιδιότητες του χώρου δεν είναι πάντα και παντού ίδιες και αμετάβλητες, αλλά αλλάζουν ανάλογα με τις πιο γενικές ιδιότητες της ύλης. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας
Α. Αϊνστάιν, οι χωροχρονικές ιδιότητες των σωμάτων εξαρτώνται από την ταχύτητα της κίνησής τους (δηλαδή από τους δείκτες της ύλης). Οι χωρικές διαστάσεις μειώνονται προς την κατεύθυνση της κίνησης καθώς η ταχύτητα του σώματος πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός στο κενό (300.000 km/s) και οι χρονικές διεργασίες στα γρήγορα κινούμενα συστήματα επιβραδύνονται. Απέδειξε επίσης ότι ο χρόνος επιβραδύνεται κοντά σε ογκώδη σώματα, όπως ακριβώς συμβαίνει στο κέντρο των πλανητών. Αυτή η επίδραση είναι πιο αισθητή όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα των ουράνιων σωμάτων.
Έτσι, η θεωρία της σχετικότητας του Α. Αϊνστάιν έδειξε μια άρρηκτη σύνδεση μεταξύ ύλης, χώρου και χρόνου.
Στην κλασική φυσική επιστήμη και, κυρίως, στη φυσική επιστήμη του περασμένου αιώνα, το δόγμα των αρχών της δομικής οργάνωσης της ύλης αντιπροσωπεύτηκε από τον κλασικό ατομισμό. Ήταν στον ατομισμό που έκλεισαν οι θεωρητικές γενικεύσεις που προέρχονταν από κάθε μια από τις επιστήμες. Οι ιδέες του ατομισμού χρησίμευσαν ως βάση για τη σύνθεση της γνώσης και το αρχικό της υπομόχλιο. Στις μέρες μας, υπό την επίδραση της ραγδαίας ανάπτυξης όλων των τομέων της φυσικής επιστήμης, ο κλασικός ατομισμός υφίσταται έντονους μετασχηματισμούς. Οι πιο σημαντικές και ευρέως σημαντικές αλλαγές στις ιδέες μας σχετικά με τις αρχές της δομικής οργάνωσης της ύλης είναι εκείνες οι αλλαγές που εκφράζονται στην τρέχουσα ανάπτυξη των εννοιών του συστήματος.
Το γενικό σχήμα της ιεραρχικής δομής βημάτων της ύλης, που σχετίζεται με την αναγνώριση της ύπαρξης σχετικά ανεξάρτητων και σταθερών επιπέδων, κομβικών σημείων σε μια σειρά από διαιρέσεις της ύλης, διατηρεί τη δύναμη και το ευρετικό νόημά του. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, διακριτά αντικείμενα ενός συγκεκριμένου επιπέδου ύλης, που εισέρχονται σε συγκεκριμένες αλληλεπιδράσεις, χρησιμεύουν ως αρχικά στο σχηματισμό και την ανάπτυξη θεμελιωδώς νέων τύπων αντικειμένων με διαφορετικές ιδιότητες και μορφές αλληλεπίδρασης. Ταυτόχρονα, η μεγαλύτερη σταθερότητα και ανεξαρτησία των αρχικών, σχετικά στοιχειωδών αντικειμένων καθορίζει τις επαναλαμβανόμενες και διαρκείς ιδιότητες, σχέσεις και μοτίβα αντικειμένων υψηλότερου επιπέδου. Αυτή η θέση είναι η ίδια για συστήματα διαφορετικής φύσης.
Η δομικότητα και η συστημική οργάνωση της ύλης είναι από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της, που εκφράζουν την τάξη της ύπαρξης της ύλης και τις συγκεκριμένες μορφές με τις οποίες εκδηλώνεται.
Η δομή της ύλης συνήθως νοείται ως η δομή της στον μακρόκοσμο, δηλ. ύπαρξη με τη μορφή μορίων, ατόμων, στοιχειωδών σωματιδίων κ.λπ. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο άνθρωπος είναι ένα μακροσκοπικό ον και οι μακροσκοπικές κλίμακες του είναι γνωστές, επομένως η έννοια της δομής συνδέεται συνήθως με διάφορα μικροαντικείμενα.
Αλλά αν θεωρήσουμε την ύλη ως σύνολο, τότε η έννοια της δομής της ύλης θα καλύπτει επίσης τα μακροσκοπικά σώματα, όλα τα κοσμικά συστήματα του μεγακόσμου και σε οποιαδήποτε αυθαίρετα μεγάλη χωροχρονική κλίμακα. Από αυτή την άποψη, η έννοια της «δομής» εκδηλώνεται στο γεγονός ότι υπάρχει με τη μορφή μιας άπειρης ποικιλίας ολοκληρωμένων συστημάτων, στενά διασυνδεδεμένων, καθώς και στην τάξη της δομής κάθε συστήματος. Μια τέτοια δομή είναι άπειρη σε ποσοτικούς και ποιοτικούς όρους.
Οι εκδηλώσεις του δομικού άπειρου της ύλης είναι:
– ανεξάντλητο των αντικειμένων και των διαδικασιών του μικροκόσμου.
– άπειρο χώρου και χρόνου.
– άπειρο αλλαγών και ανάπτυξη διαδικασιών.
Από όλη την ποικιλία των μορφών της αντικειμενικής πραγματικότητας, μόνο η πεπερασμένη περιοχή του υλικού κόσμου παραμένει πάντα εμπειρικά προσβάσιμη, η οποία τώρα εκτείνεται σε κλίμακα από 10 -15 έως 10 28 cm, και χρονικά - έως 2 × 10 9 χρόνια.
Η δομικότητα και η συστημική οργάνωση της ύλης είναι από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της. Εκφράζουν την τάξη της ύπαρξης της ύλης και τις συγκεκριμένες μορφές στις οποίες εκδηλώνεται.
Ο υλικός κόσμος είναι ένας: εννοούμε ότι όλα τα μέρη του - από τα άψυχα αντικείμενα μέχρι τα έμβια όντα, από τα ουράνια σώματα μέχρι τον άνθρωπο ως μέλος της κοινωνίας - συνδέονται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.
Ένα σύστημα είναι κάτι που είναι διασυνδεδεμένο με έναν συγκεκριμένο τρόπο και υπόκειται σε σχετικούς νόμους.
Η τακτοποίηση ενός συνόλου συνεπάγεται την παρουσία τακτικών σχέσεων μεταξύ των στοιχείων του συστήματος, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή νόμων της δομικής οργάνωσης. Όλα τα φυσικά συστήματα έχουν εσωτερική τάξη, που προκύπτει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των σωμάτων και της φυσικής αυτοανάπτυξης της ύλης. Το εξωτερικό είναι χαρακτηριστικό για τα τεχνητά συστήματα που δημιουργούνται από τον άνθρωπο: τεχνικά, παραγωγικά, εννοιολογικά κ.λπ.
Τα δομικά επίπεδα της ύλης σχηματίζονται από ένα ορισμένο σύνολο αντικειμένων οποιασδήποτε τάξης και χαρακτηρίζονται από έναν ειδικό τύπο αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών τους στοιχείων.
Τα κριτήρια για τον προσδιορισμό των διαφορετικών δομικών επιπέδων είναι τα ακόλουθα:
– χωροχρονικές κλίμακες.
– ένα σύνολο βασικών ιδιοτήτων·
– συγκεκριμένοι νόμοι κίνησης.
– ο βαθμός σχετικής πολυπλοκότητας που προκύπτει στη διαδικασία της ιστορικής ανάπτυξης της ύλης σε μια δεδομένη περιοχή του κόσμου.
- κάποια άλλα σημάδια.
Τα επί του παρόντος γνωστά δομικά επίπεδα της ύλης μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα παραπάνω χαρακτηριστικά στις ακόλουθες περιοχές.
1. Μικρόκοσμος. Αυτά περιλαμβάνουν:
– στοιχειώδη σωματίδια και ατομικοί πυρήνες – εμβαδόν της τάξης των 10 – 15 cm.
– άτομα και μόρια 10 –8 -10 –7 cm.
Ο μικρόκοσμος είναι μόρια, άτομα, στοιχειώδη σωματίδια - ο κόσμος των εξαιρετικά μικρών, μη άμεσα παρατηρήσιμων μικροαντικειμένων, η χωρική ποικιλομορφία των οποίων υπολογίζεται από 10 -8 έως 10 -16 cm και η διάρκεια ζωής είναι από άπειρο έως 10 -24 μικρό.
2. Macroworld: μακροσκοπικά σώματα 10 –6 -10 7 cm.
Ο μακρόκοσμος είναι ο κόσμος των σταθερών μορφών και ποσοτήτων ανάλογων με τον άνθρωπο, καθώς και κρυσταλλικών συμπλεγμάτων μορίων, οργανισμών, κοινοτήτων οργανισμών. ο κόσμος των μακρο-αντικειμένων, η διάσταση του οποίου είναι συγκρίσιμη με την κλίμακα της ανθρώπινης εμπειρίας: οι χωρικές ποσότητες εκφράζονται σε χιλιοστά, εκατοστά και χιλιόμετρα, και ο χρόνος - σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες, χρόνια.
Ο μεγακόσμος είναι πλανήτες, σύμπλοκα αστεριών, γαλαξίες, μεταγαλαξίες - ένας κόσμος τεράστιων κοσμικών κλιμάκων και ταχυτήτων, η απόσταση στον οποίο μετράται σε έτη φωτός και η διάρκεια ζωής των διαστημικών αντικειμένων μετράται σε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια.
Και παρόλο που αυτά τα επίπεδα έχουν τους δικούς τους συγκεκριμένους νόμους, οι μικρο-, οι μακρο- και οι μέγα-κόσμοι είναι στενά συνδεδεμένοι.
3. Megaworld: διαστημικά συστήματα και απεριόριστες κλίμακες έως 1028 cm.
Τα διαφορετικά επίπεδα ύλης χαρακτηρίζονται από διαφορετικούς τύπους συνδέσεων.
Σε κλίμακες 10–13 cm υπάρχουν ισχυρές αλληλεπιδράσεις, η ακεραιότητα του πυρήνα εξασφαλίζεται από πυρηνικές δυνάμεις.
Η ακεραιότητα των ατόμων, των μορίων και των μακροσωμάτων διασφαλίζεται από ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις.
Σε κοσμική κλίμακα - βαρυτικές δυνάμεις.
Καθώς το μέγεθος των αντικειμένων αυξάνεται, η ενέργεια της αλληλεπίδρασης μειώνεται. Αν πάρετε την ενέργεια βαρυτική αλληλεπίδρασηανά μονάδα, τότε η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση σε ένα άτομο θα είναι 1039 φορές μεγαλύτερη και η αλληλεπίδραση μεταξύ νουκλεονίων -των σωματιδίων που αποτελούν τον πυρήνα- θα είναι 1041 φορές μεγαλύτερη. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των συστημάτων υλικών, τόσο πιο σταθερά συνδέονται τα στοιχεία τους.
Η διαίρεση της ύλης σε δομικά επίπεδα είναι σχετική. Στις διαθέσιμες χωροχρονικές κλίμακες, η δομή της ύλης εκδηλώνεται στη συστημική της οργάνωση, ύπαρξη με τη μορφή ενός πλήθους συστημάτων ιεραρχικά αλληλεπιδρώντων, που κυμαίνονται από τα στοιχειώδη σωματίδια έως τον Μεταγαλαξία.
Μιλώντας για τη δομικότητα - την εσωτερική διάσπαση της υλικής ύπαρξης, μπορεί να σημειωθεί ότι ανεξάρτητα από το πόσο ευρύ είναι το φάσμα της κοσμοθεωρίας της επιστήμης, συνδέεται στενά με την ανακάλυψη ολοένα και περισσότερων νέων δομικών σχηματισμών. Για παράδειγμα, εάν νωρίτερα η θέα του Σύμπαντος περιοριζόταν στον Γαλαξία, στη συνέχεια επεκτάθηκε σε ένα σύστημα γαλαξιών, τώρα ο Μεταγαλαξίας μελετάται ως ένα ειδικό σύστημα με συγκεκριμένους νόμους, εσωτερικές και εξωτερικές αλληλεπιδράσεις.
Στη σύγχρονη επιστήμη χρησιμοποιείται ευρέως η μέθοδος της δομικής ανάλυσης, η οποία λαμβάνει υπόψη τη συστηματική φύση των υπό μελέτη αντικειμένων. Άλλωστε δομή είναι ο εσωτερικός διαμελισμός της υλικής ύπαρξης, ο τρόπος ύπαρξης της ύλης. Τα δομικά επίπεδα της ύλης σχηματίζονται από ένα ορισμένο σύνολο αντικειμένων οποιουδήποτε τύπου και χαρακτηρίζονται από έναν ειδικό τρόπο αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών τους στοιχείων· σε σχέση με τις τρεις κύριες σφαίρες της αντικειμενικής πραγματικότητας, αυτά τα επίπεδα μοιάζουν με αυτό (Πίνακας 1).
Πίνακας 1 – Δομικά επίπεδα ύλης
|
Ανόργανη φύση |
Ζωντανή φύση |
Κοινωνία |
|
Υπομικροστοιχειώδες |
Βιολογικό μακρομοριακό |
Ατομο |
|
Μικροστοιχειώδες |
Κυτταρικός |
Οικογένεια |
|
Πυρηνικός |
Μικροοργανικό |
Της ομάδας |
|
Ατομικός |
Όργανα και ιστοί |
Μεγάλες κοινωνικές ομάδες (τάξεις, έθνη) |
|
Μοριακός |
Το σώμα ως σύνολο |
Κράτος (κοινωνία των πολιτών) |
|
Μακρο επίπεδο |
Πληθυσμοί |
κρατικά συστήματα |
|
Μέγα επίπεδο (πλανήτες, αστροπλανητικά συστήματα, γαλαξίες) |
Βιοκένωση |
Η ανθρωπότητα στο σύνολό της |
|
Μέγα επίπεδο (μεταγαλαξίες) |
Βιόσφαιρα |
Νοσφαίρα |
Κάθε μία από τις σφαίρες της αντικειμενικής πραγματικότητας περιλαμβάνει έναν αριθμό αλληλένδετων δομικών επιπέδων. Σε αυτά τα επίπεδα κυριαρχούν οι σχέσεις συντονισμού και μεταξύ των επιπέδων κυριαρχούν οι σχέσεις υποταγής.
Μια συστηματική μελέτη υλικών αντικειμένων περιλαμβάνει όχι μόνο την καθιέρωση τρόπων για την περιγραφή των σχέσεων, των συνδέσεων και της δομής πολλών στοιχείων, αλλά και τον εντοπισμό εκείνων από αυτά που σχηματίζουν σύστημα, π.χ. εξασφαλίζουν χωριστή λειτουργία και ανάπτυξη του συστήματος. Η συστηματική προσέγγιση των υλικών σχηματισμών προϋποθέτει τη δυνατότητα κατανόησης του εν λόγω συστήματος σε υψηλότερο επίπεδο. Το σύστημα χαρακτηρίζεται συνήθως από μια ιεραρχική δομή, δηλ. διαδοχική συμπερίληψη ενός συστήματος χαμηλότερου επιπέδου σε ένα σύστημα υψηλότερου επιπέδου.
Έτσι, η δομή της ύλης στο επίπεδο της άψυχης φύσης (ανόργανη) περιλαμβάνει στοιχειώδη σωματίδια, άτομα, μόρια (αντικείμενα του μικροκόσμου, μακροσώματα και αντικείμενα του μεγακόσμου: πλανήτες, γαλαξίες, συστήματα μεταγαλαξίας κ.λπ.). Ένας μεταγαλαξίας συχνά ταυτίζεται με ολόκληρο το Σύμπαν, αλλά το Σύμπαν κατανοείται με την εξαιρετικά ευρεία έννοια της λέξης· είναι πανομοιότυπο με ολόκληρο τον υλικό κόσμο και την κινούμενη ύλη, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει πολλούς μεταγαλαξίες και άλλα κοσμικά συστήματα.
Η άγρια ζωή είναι επίσης δομημένη. Διακρίνει το βιολογικό και το κοινωνικό επίπεδο. Το βιολογικό επίπεδο περιλαμβάνει υποεπίπεδα:
– μακρομόρια (νουκλεϊκά οξέα, DNA, RNA, πρωτεΐνες).
– κυτταρικό επίπεδο
– μικροοργανικοί (μονοκύτταροι οργανισμοί).
– όργανα και ιστοί του σώματος ως συνόλου·
- πληθυσμός;
– βιοκενοτική·
– βιόσφαιρα.
Οι κύριες έννοιες αυτού του επιπέδου στα τρία τελευταία υποεπίπεδα είναι οι έννοιες του βιοτόπου, της βιοκένωσης, της βιόσφαιρας, που απαιτούν εξήγηση.
Ο βιότοπος είναι μια συλλογή (κοινότητα) ατόμων του ίδιου είδους (για παράδειγμα, μια αγέλη λύκων) που μπορούν να διασταυρωθούν και να αναπαράγουν το δικό τους είδος (πληθυσμό).
Η βιοκένωση είναι μια συλλογή πληθυσμών οργανισμών στους οποίους τα απόβλητα ορισμένων αποτελούν τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη άλλων οργανισμών που κατοικούν σε μια περιοχή γης ή νερού.
Η βιόσφαιρα είναι ένα παγκόσμιο σύστημα ζωής, εκείνο το τμήμα του γεωγραφικού περιβάλλοντος (κάτω μέρος της ατμόσφαιρας, ανώτερο μέρος της λιθόσφαιρας και υδρόσφαιρα), που είναι ο βιότοπος των ζωντανών οργανισμών, παρέχοντας τις απαραίτητες συνθήκες για την επιβίωσή τους (θερμοκρασία, έδαφος, κ.λπ.), που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης βιοκαινόδων.
Η γενική βάση της ζωής σε βιολογικό επίπεδο - οργανικός μεταβολισμός (ανταλλαγή ύλης, ενέργειας και πληροφοριών με το περιβάλλον) - εκδηλώνεται σε οποιοδήποτε από τα υποεπίπεδα που προσδιορίζονται:
– στο επίπεδο των οργανισμών, μεταβολισμός σημαίνει αφομοίωση και αφομοίωση μέσω ενδοκυτταρικών μετασχηματισμών.
– στο επίπεδο των οικοσυστημάτων (βιοκένωση), αποτελείται από μια αλυσίδα μετασχηματισμών μιας ουσίας που αφομοιώθηκε αρχικά από οργανισμούς παραγωγούς μέσω οργανισμών καταναλωτών και οργανισμών καταστροφέων που ανήκουν σε διαφορετικά είδη·
– στο επίπεδο της βιόσφαιρας, συμβαίνει μια παγκόσμια κυκλοφορία ύλης και ενέργειας με άμεση συμμετοχή παραγόντων σε κοσμική κλίμακα.
Σε ένα ορισμένο στάδιο ανάπτυξης της βιόσφαιρας, προκύπτουν ειδικοί πληθυσμοί ζωντανών όντων, οι οποίοι, χάρη στην ικανότητά τους να εργάζονται, έχουν σχηματίσει ένα μοναδικό επίπεδο - κοινωνικό. Η κοινωνική πραγματικότητα στη δομική πτυχή χωρίζεται σε υποεπίπεδα: άτομα, οικογένειες, διάφορες ομάδες (βιομηχανικές), κοινωνικές ομάδες κ.λπ.
Το δομικό επίπεδο της κοινωνικής δραστηριότητας βρίσκεται σε διφορούμενες γραμμικές σχέσεις μεταξύ τους (για παράδειγμα, το επίπεδο των εθνών και το επίπεδο των κρατών). Η συνένωση διαφορετικών επιπέδων μέσα στην κοινωνία γεννά την ιδέα της κυριαρχίας της τύχης και του χάους στην κοινωνική δραστηριότητα. Αλλά μια προσεκτική ανάλυση αποκαλύπτει την παρουσία θεμελιωδών δομών σε αυτό - τις κύριες σφαίρες της κοινωνικής ζωής, που είναι οι υλικές και παραγωγικές, κοινωνικές, πολιτικές, πνευματικές σφαίρες, οι οποίες έχουν τους δικούς τους νόμους και δομές. Όλοι τους, υπό μια ορισμένη έννοια, υποτάσσονται στον κοινωνικο-οικονομικό σχηματισμό, είναι βαθιά δομημένοι και καθορίζουν τη γενετική ενότητα της κοινωνικής ανάπτυξης στο σύνολό της.
Έτσι, οποιαδήποτε από τις τρεις περιοχές της υλικής πραγματικότητας διαμορφώνεται από έναν αριθμό συγκεκριμένων δομικών επιπέδων, τα οποία βρίσκονται σε αυστηρή σειρά σε μια συγκεκριμένη περιοχή της πραγματικότητας.
Η μετάβαση από τη μια περιοχή στην άλλη συνδέεται με την επιπλοκή και την αύξηση του αριθμού των διαμορφωμένων παραγόντων που διασφαλίζουν την ακεραιότητα των συστημάτων. Μέσα σε καθένα από τα δομικά επίπεδα υπάρχουν σχέσεις υποταγής (το μοριακό επίπεδο περιλαμβάνει το ατομικό επίπεδο και όχι το αντίστροφο). Τα πρότυπα των νέων επιπέδων είναι μη αναγώγιμα στα πρότυπα των επιπέδων βάσει των οποίων προέκυψαν και οδηγούν σε ένα δεδομένο επίπεδο οργάνωσης της ύλης. Διαρθρωτική οργάνωση, δηλ. συστηματικότητα είναι ο τρόπος ύπαρξης της ύλης.
2. ΤΡΕΙΣ «ΕΙΚΟΝΕΣ» ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗ Ή ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ
Μπορούμε επίσης να μιλήσουμε για τρεις κύριες κατευθύνσεις της βιολογίας ή, μεταφορικά, τρεις εικόνες της βιολογίας:
1. Παραδοσιακή ή νατουραλιστική βιολογία. Το αντικείμενο μελέτης του είναι η ζωντανή φύση στη φυσική της κατάσταση και στην αδιαίρετη ακεραιότητά της - ο «Ναός της Φύσης», όπως τον ονόμασε ο Έρασμος Δαρβίνος. Οι απαρχές της παραδοσιακής βιολογίας ανάγονται στον Μεσαίωνα, αν και είναι φυσικό να θυμηθούμε εδώ τα έργα του Αριστοτέλη, ο οποίος εξέτασε θέματα βιολογίας, βιολογικής προόδου και προσπάθησε να συστηματοποιήσει τους ζωντανούς οργανισμούς («η σκάλα της φύσης»). Η διαμόρφωση της βιολογίας σε μια ανεξάρτητη επιστήμη - φυσιοκρατική βιολογία - χρονολογείται από τον 18ο και 19ο αιώνα. Το πρώτο στάδιο της φυσιοκρατικής βιολογίας σημαδεύτηκε από τη δημιουργία ταξινομήσεων ζώων και φυτών. Αυτές περιλαμβάνουν τη γνωστή ταξινόμηση του C. Linnaeus (1707 – 1778), που είναι μια παραδοσιακή συστηματοποίηση του φυτικού κόσμου, καθώς και την ταξινόμηση του J.-B. Lamarck, ο οποίος εφάρμοσε μια εξελικτική προσέγγιση στην ταξινόμηση των φυτών και των ζώων. Η παραδοσιακή βιολογία δεν έχει χάσει τη σημασία της ακόμη και σήμερα. Ως απόδειξη, αναφέρουν τη θέση της οικολογίας μεταξύ των βιολογικών επιστημών, καθώς και σε όλη τη φυσική επιστήμη. Η θέση και η εξουσία του είναι σήμερα εξαιρετικά υψηλή και βασίζεται κυρίως στις αρχές της παραδοσιακής βιολογίας, αφού μελετά τις σχέσεις των οργανισμών μεταξύ τους (βιοτικοί παράγοντες) και με το περιβάλλον (αβιοτικοί παράγοντες).
2. Λειτουργική-χημική βιολογία, που αντικατοπτρίζει τη σύγκλιση της βιολογίας με τις ακριβείς φυσικές και χημικές επιστήμες. Ένα χαρακτηριστικό της φυσικοχημικής βιολογίας είναι η ευρεία χρήση πειραματικών μεθόδων που καθιστούν δυνατή τη μελέτη της ζωντανής ύλης σε υπομικροσκοπικό, υπερμοριακό και μοριακό επίπεδο. Ένα από τα πιο σημαντικά τμήματα της φυσικής και χημικής βιολογίας είναι η μοριακή βιολογία - η επιστήμη που μελετά τη δομή των μακρομορίων που αποτελούν τη βάση της ζωντανής ύλης. Η βιολογία συχνά αποκαλείται μια από τις κορυφαίες επιστήμες του 21ου αιώνα.
Οι πιο σημαντικές πειραματικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στη φυσικοχημική βιολογία περιλαμβάνουν τη μέθοδο των επισημασμένων (ραδιενεργών) ατόμων, τις μεθόδους ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ και την ηλεκτρονική μικροσκοπία, τις μεθόδους κλασμάτωσης (για παράδειγμα, διαχωρισμός διαφόρων αμινοξέων), τη χρήση υπολογιστών κ.λπ.
3. Εξελικτική βιολογία. Αυτός ο κλάδος της βιολογίας μελετά τα πρότυπα της ιστορικής ανάπτυξης των οργανισμών. Επί του παρόντος, η έννοια της εξέλιξης έχει γίνει, στην πραγματικότητα, μια πλατφόρμα πάνω στην οποία λαμβάνει χώρα μια σύνθεση ετερογενούς και εξειδικευμένης γνώσης. Η βάση της σύγχρονης εξελικτικής βιολογίας είναι η θεωρία του Δαρβίνου. Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι ο Δαρβίνος στην εποχή του κατάφερε να εντοπίσει τέτοια γεγονότα και μοτίβα που έχουν παγκόσμια σημασία, δηλ. η θεωρία που δημιουργήθηκε από αυτόν είναι εφαρμόσιμη στην εξήγηση φαινομένων που συμβαίνουν όχι μόνο στη ζωντανή, αλλά και στην άψυχη φύση. Επί του παρόντος, η εξελικτική προσέγγιση έχει υιοθετηθεί από όλες τις φυσικές επιστήμες. Ταυτόχρονα, η εξελικτική βιολογία είναι ένα ανεξάρτητο γνωστικό πεδίο, με τα δικά του προβλήματα, ερευνητικές μεθόδους και προοπτικές ανάπτυξης.
Επί του παρόντος, γίνονται προσπάθειες να συντεθούν αυτές οι τρεις κατευθύνσεις («εικόνες») της βιολογίας και να διαμορφωθεί ένας ανεξάρτητος κλάδος - η θεωρητική βιολογία.
4. Θεωρητική βιολογία. Στόχος της θεωρητικής βιολογίας είναι η κατανόηση των πιο θεμελιωδών και γενικές αρχές, νόμους και ιδιότητες που κρύβουν τη ζωντανή ύλη. Εδώ, διαφορετικές μελέτες διατυπώνουν διαφορετικές απόψεις σχετικά με το ερώτημα τι πρέπει να γίνει το θεμέλιο της θεωρητικής βιολογίας. Ας δούμε μερικά από αυτά:
Αξιώματα βιολογίας. Β.Μ. Ο Mednikov, ένας εξέχων θεωρητικός και πειραματιστής, εξήγαγε 4 αξιώματα που χαρακτηρίζουν τη ζωή και τη διακρίνουν από τη «μη ζωή».
Αξίωμα 1. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί πρέπει να αποτελούνται από έναν φαινότυπο και ένα πρόγραμμα κατασκευής του (γονότυπος), το οποίο κληρονομείται από γενιά σε γενιά. Δεν είναι η δομή που κληρονομείται, αλλά η περιγραφή της δομής και οι οδηγίες για την κατασκευή της. Η ζωή που βασίζεται σε έναν μόνο γονότυπο ή έναν φαινότυπο είναι αδύνατη, γιατί σε αυτή την περίπτωση, είναι αδύνατο να εξασφαλιστεί είτε η αυτοαναπαραγωγή της δομής είτε η αυτοσυντήρησή της. (D. Neumann, N. Wiener).
Αξίωμα 2. Τα γενετικά προγράμματα δεν αναδύονται εκ νέου, αλλά αναπαράγονται με τρόπο μήτρας. Το γονίδιο της προηγούμενης γενιάς χρησιμοποιείται ως μήτρα πάνω στην οποία είναι χτισμένο το γονίδιο της μελλοντικής γενιάς. Η ζωή είναι μια αντιγραφή matrix που ακολουθείται από αυτοσυναρμολόγηση αντιγράφων (N.K. Koltsov).
Αξίωμα 3. Στη διαδικασία μετάδοσης από γενιά σε γενιά, τα γενετικά προγράμματα, ως αποτέλεσμα πολλών λόγων, αλλάζουν τυχαία και μη κατευθυνόμενα, και μόνο κατά τύχη αυτές οι αλλαγές αποδεικνύονται προσαρμοστικές. Η επιλογή των τυχαίων αλλαγών δεν είναι μόνο η βάση της εξέλιξης της ζωής, αλλά και ο λόγος σχηματισμού της, γιατί χωρίς μεταλλάξεις η επιλογή δεν λειτουργεί.
Αξίωμα 4.
Στη διαδικασία σχηματισμού του φαινοτύπου πολλαπλασιάζονται τυχαίες αλλαγές στα γενετικά προγράμματα, γεγονός που καθιστά δυνατή την επιλογή τους από περιβαλλοντικούς παράγοντες. Λόγω της αύξησης των τυχαίων αλλαγών στους φαινοτύπους, η εξέλιξη της ζωντανής φύσης είναι θεμελιωδώς απρόβλεπτη (N.V. Timofeev-Resovsky).
Ο Ε.Σ. Ο Bauer (1935) πρότεινε την αρχή της σταθερής μη ισορροπίας των ζωντανών συστημάτων ως το κύριο χαρακτηριστικό της ζωής.
Ο L. Bertalanffy (1932) θεώρησε τα βιολογικά αντικείμενα ως ανοιχτά συστήματα σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας.
E. Schrödinger (1945), B.P. Οι Astaurs οραματίστηκαν τη δημιουργία της θεωρητικής βιολογίας κατά την εικόνα της θεωρητικής φυσικής.
Ο S. Lem (1968) πρότεινε μια κυβερνητική ερμηνεία της ζωής.
5. Α.Α. Ο Malinovsky (1960) πρότεινε μαθηματικές και συστημικές μεθόδους ως βάση για τη θεωρητική βιολογία.