Структурные уровни организации материи

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал  ГОУ ВПО

ВСЕРОССИЙСКОГО  ЗАОЧНОГО ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

в  г. Архангельске

Кафедра Философии, истории и права 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  дисциплине «Концепции современного естествознания»

Тема№ 9 «Структурные уровни организации материи» 

 
 
 
 
 
 

Архангельск, 2009 
 
 

                                            Содержание:

1. Введение                                                                                                     с.3
2. Роль системных представлений в анализе структурных уровней организации материи.                                                                                с.4
3. Макро – микро – и мега – миры.                                                               с.8
4. Классическое и современное понимание концепции макромира.        с.9
5. Заключение.                                                                                                с.13
6. Список литературы                                                                                    с.14

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                          2

                                                1.Введение

         Одна из важнейших задач естествознания – создание естественно научной картины мира в виде целостной упорядоченной системы. Для решения используются общие абстрактные понятия: материя, движение, время и пространство. Материя – это все, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю, она тождественна реальности. Неотъемлемое свойство материи – движение. Без движения нет материи, и наоборот. Движение материи – это любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует в бесформенном состоянии: из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложности.

       Отличительная особенность естественно-научного познания заключается в том, что  для естествоиспытателей представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи  и движения, свойства материальных объектов, их характеристики, которые  можно измерить с помощью приборов. В современном естествознании различают три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

       Вещество  – основной вид материи, обладающий массой. К вещественным объектам относятся  элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них  материальные системы.

       Физическое  поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. К физическим полям относятся электромагнитное и гравитационное поля, поля ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электрон-позитронное поле).

       Физический  вакуум – низшее энергетическое состояние  квантового поля. Этот термин введен в  квантовой теории поля для объяснения некоторых 

                                                            3

микропроцессов. Среднее число частиц (квантов поля) в вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы (т.е. частицы в промежуточных состояниях, существующие короткое время). Виртуальные частицы влияют на физические процессы. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состояния, родилась Вселенная.[2] 

            2. Роль системных  представлений в анализе структурных уровней организации материи

       Современное научное знание основано на структурности материи и системном подходе. Система – это определенная целостность, проявляющая себя как нечто единое по отношению к другим объектам или условиям. В понятие системы входит совокупность элементов связей между ними. Под элементом системы понимается компонент системы, который далее, внутри данной системы, рассматривается как неделимый, под структурной организации материи – ее иерархическое строение – любой объект от микрочастиц  до организмов, планет и галактик является частью более сложного образования и сам может считаться таковым, т.е. состоящим из неких составных частей. Доступная для наблюдателя часть мира простирается в пространстве от 10^-17 до 10²⁶ м, а во времени до 2*10¹⁰ лет. [4]

       Устойчивые  связи элементов определяют упорядоченность  системы. Существует два типа связей между элементами системы – по «горизонтали» и по «вертикали».

       Связи по «горизонтали» - это связи координации между однопорядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть систем не может измениться без того, что бы ни изменились другие части.

                                                          4

       Связи по «вертикали» - это связи субординации, т.е. соподчинения элементов. Они выражают сложное внутреннее устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им. Вертикальная структура включает уровни организации системы, а также их иерархию.

       Исходным  пунктом всякого системного исследования является представления о целостности  изучаемой системы.

       Целостность системы означает, что все ее составные  части, соединяясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми интегративными свойствами.

       Свойства  системы – не просто сумма свойств  ее элементов, а нечто новое, присущее только системе в целом. Например, молекула Н₂О. Сам по себе водород, два атома которого образуют данную систему, горит, а кислород (в нее входит один атом) поддерживает горение. Система же, образовавшаяся из этих элементов, вызвала к жизни совсем иное, а именно – интегрированное свойство: вода гасит огонь. Наличие свойств, присущих системе в целом, но не ее частям, определяется взаимодействием элементов.

       Итак, согласно современным научным взглядам на природу, все природные объекты  представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.

       В естественных науках выделяются два  больших класса материальных систем: системы неживой природы и  системы живой природы.

       В неживой природе  в качестве структурных  уровней организации материи выделяют элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, физический вакуум, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы – галактики, системы галактик – метагалактику.

                                                           5

       В живой природе к структурным  уровням организации материи  относят  системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и белки; клетки как особый уровень биологической  организации, представленные в форме  одноклеточных организмов и элементарных единиц живого вещества; многоклеточные организмы растительного и живого мира; надорганизменные структуры, включающие виды, популяции и биогеоценозы и, наконец, биосферу как всю массу живого вещества.

       В природе все взаимосвязано, поэтому  можно выделить такие системы, которые  включают элементы как живой, так  и неживой природы – биогеоценозы.

       Естественные  науки, начав изучение материального  мира с наиболее простых непосредственно  воспринимаемых человеком материальных объектов, переходят далее к изучению сложнейших объектов глубинных структур материи, выходящих за пределы человеческого  восприятия и несоизмеримых с  объектами повседневного опыта. [1]

       До  конца XIX в мельчайшей структурной единицей материи считались атомы химических элементов. Открытие Д.И. Менделеевым в 1869г периодического закона подтолкнуло ученых к выводу о существовании более мелких частиц, свойства которых обусловливают свойства атомов, в том числе и периодический закон их взаимосвязей. В 1897г английский физик Дж.Томсон открыл электрон – первую элементарную частицу. В 1932 г после открытия нейтрона картина строения веществ казалось в общих чертах окончательно выясненной. Известных к тому времени частиц (протона, нейтрона и электрона) полностью хватало для того чтобы объяснить строение и свойства всех веществ.

       Открытие  нового структурного уровня строения материи заложило основы функции твердого тела. Были поняты строения металлов,

                                                                 6

диэлектриков, полупроводников, их термодинамические, электрические и магнитные свойства. Открылись пути целенаправленного  поиска новых материалов с необходимыми свойствами, пути создания новых производств, новых технологий. [3]

       Применяя  системный подход, естествознание не просто выделяет типы материальных систем, а раскрывает их связь и соотношение.

       В науке выделяют три уровня строения материи: макромир, микромир и мегамир. И хотя на этих уровнях действуют  свои специфические закономерности, микро-, макро-, мегамиры теснейшим образом  взаимосвязаны.

       В настоящее время в области  фундаментальной теоретической физики разрабатываются концепции, согласно которым объективно существующий мир не исчерпывается материальным миром, воспринимаемым нашими органами чувств или физическими приборами. Авторы данных концепций пришли к следующему выводу: наряду с материальным миром существует реальность высшего порядка, обладающая принципиально иной природой по сравнению с реальностью материального мира. С их точки зрения мир высшей реальности определяет структуру и эволюцию материального мира. Утверждается, что объектами мира высшей реальности выступают не материальные системы, как в микро-, макро- и мегамирах, а некие идеальные физические и материальные структуры, которые проявляются в материальном мире в виде естественно-научных законов. Эти структуры выступают как носители идеи необходимости, общезначимости и регулярности, выражающих сущность объективных физических законов.

       Но  одних законов, порожденных такого рода физическими и математическими  структурами, явно недостаточно для  существования материального мира. Необходимо  множество программ, определяющих

                                                       7

«поведение» и эволюции материальных объектов. 

       С точки зрения указанного подхода, каждая материальная система является воплощением  некоторой идеальной структуры, а ее эволюция определяется некой  программой. Программа предполагает определенную направленность развития, т.е. его цель. Поскольку любая  программа не может возникнуть сама собой, а является продуктом творческого  акта, то как считают некоторые физики-теоретики, Вселенной присущ творческий Разум. С их точки зрения материальный мир есть лишь самый «нижний» слой бытия, взаимодействующий со всеми другими слоями и определяемый ими. [1]