Структурное строение материального мира

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………3

1. Необычные состояния материи………………………………………………………………….4
1. Общие представления о возникновении материи………………………………………….4
2. Структурное строение материального мира……………………………………………......6

Заключение………………………………………………………………………………………….20

Список используемой литературы………………………………………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

Проблема определения  сущности материи весьма сложна. Сложность  заключается в высокой степени  абстрактности самого понятия материи, а также в многообразии различных  материальных объектов, форм материи, ее свойств и взаимообусловленностей. В связи с этим перед философией и другими науками стоит множество  вопросов: Что такое материя? Как  развивались представления о  ней? Как соотнести с понятием материи бесконечное множество  конкретных предметов, вещей? Какими свойствами она обладает? Вечна ли и бесконечна материя? Что является причиной ее изменения? Какие виды материи известны в  настоящее время? Как осуществляется взаимный переход одних видов  материи и форм ее движения в другие? На основе каких законов это происходит? Наконец, каким образом возникло такое свойство материи, как сознание?  

Обращая свое внимание на окружающий нас мир, мы видим совокупность разнообразных  предметов, вещей. Эти предметы обладают самыми различными свойствами. Одни из них имеют большие размеры, другие - меньшие, одни просты, другие - более  сложны, одни постигаемы достаточно полно  непосредственно чувственным образом, для проникновения в сущность других необходима абстрагирующая деятельность нашего разума. Отличаются эти предметы и по силе своего воздействия на наши органы чувств. 

Однако при всей своей  многочисленности и разнообразии самые  различные предметы окружающего  нас мира имеют один общий, если так  можно выразиться, знаменатель, позволяющий  объединить их понятием материи. Это  общее есть независимость всего  многообразия предметов от сознания людей. В то же время это общее  в бытии различных материальных образований является предпосылкой единства мира. Однако заметить общее  в самых различных предметах, явлениях, процессах - задача далеко не простая. Для этого нужна определенная система сложившихся знаний и  развитая способность к абстрагирующей деятельности человеческого разума. Поскольку знания есть продукт приобретенный, причем накапливаемый постепенно, в  течение длительного времени, то многие суждения людей о природе  и обществе первоначально носили весьма неотчетливый, приближенный, а  порой и просто неверный характер. В полной мере это относится и  к определению категории материи.

Весь окружающий нас мир  представляет собой движущуюся материю  в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями.

 

 

 

1. Необычные состояния материи.

1.1 Общие представления  о возникновении материи.

Материя (лат. Materia – вещество), «…философская категория для  обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях  его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя  независимо от нас».

Материя – это бесконечное  множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых  свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые  объекты и тела природы, но и все  те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования  средств наблюдения и эксперимента. Понятие материи, органически связано с диалектико-материалистическим решением основного вопроса философии; оно исходит из принципа материального единства мира, первичности материи по отношению к человеческому сознанию и принципа познаваемости мира на основе последовательного изучения конкретных свойств, связей и форм движения материи.

В основе представлений о  строении материального мира лежит  системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом,  планета, организм или  галактика, может быть рассмотрен как  сложное  образование, включающее в  себя составные части, организованные  в целостность. Для обозначения  целостности объектов в науке  было выработано понятие системы.

Материя как объективная  реальность включает в себя не только вещество в четырех его агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном, плазменном), но и физические поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное и т. д.), а также их свойства, отношения, продукты взаимодействия. Входит в нее и  антивещество (совокупность античастиц: позитрон, или антиэлектрон, антипротон, антинейтрон), недавно открытое наукой. Антивещество ни в коем случае не антиматерия. Антиматерии вообще быть не может. Дальше «не» (не-материи) отрицание здесь  не идет.

Движение и материя  органически и нерасторжимо связаны  друг с другом: нет движения без  материи, как нет и материи  без движения. Иначе говоря, нет  в мире неизменных вещей, свойств  и отношений. «Все течет», все изменяется. Одни формы или виды сменяются  другими, переходят в другие –  движение постоянно. Покой – диалектически  исчезающий момент в беспрерывном процессе изменения, становления. Абсолютный покой  равнозначен смерти, а вернее –  не существованию. Можно понять в данной связи А. Бергсона, рассматривавшего всю реальность как неделимую движущуюся непрерывность. Или А.Н.Уайтхеда, для которого «реальность есть процесс». И движение, и покой с определенностью фиксируются лишь по отношению к какой-то системе отсчета. Так, стол, за которым пишутся эти строки, покоен относительно данной комнаты, она, в свою очередь, - относительно данного дома, а сам дом – относительно Земли. Но вместе с Землей стол, комната и дом движутся вокруг земной оси и вокруг Солнца.

Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени.

Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности  и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо.

В понятии времени фиксируется  длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и  необратимо. Следует различать философские  и естественнонаучные представления  о пространстве и времени. Собственно философский подход представлен  здесь четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальной и  реляционной, статической и динамической.

Основоположником взгляда  на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит.

Демокрит отрицал бесконечную  делимость материи. Атомы различаются  между собой только формой, порядком взаимного следования, и положением в пустом пространстве, а также  величиной и зависящей от величины тяжестью. Они имеют бесконечно разнообразные  формы с впадинами или выпуклостями. Демокрит называет атомы также «фигурами» или «видиками», из чего следует, что  атомы Демокрита являются максимально  малыми, далее неделимыми фигурами или статуэтками. В современной  науке много спорили о том, являются ли атомы Демокрита физическими  или геометрическими телами, однако сам Демокрит еще не дошел до различения физики и геометрии. Из этих атомов, движущихся в различных направлениях, из их «вихря» по естественной необходимости  путем сближения взаимноподобных  атомов образуются как отдельные  целые тела, так и весь мир; движение атомов вечно, а число возникающих  миров бесконечно.

Мир доступной человеку объективной  реальности постоянно расширяется. Концептуальные формы выражения  идеи структурных уровней материи  многообразны.

 

 

 

 

 

1.2 Структурное строение материального мира.

Окружающий нас мир  современная наука разделяет  на три области: микромир, макромир и мегамир (рис. 1). Это стало возможным  в результате многовекового изучения природы человеком.

Рис. 1 Структурное  строение мира.

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10^-8 до 10^-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10^-24 с.

Вакуум. По представлениям современной науки, вакуум — это отнюдь не пустота или "отсутствие всякого присутствия". Вакуум представляет собой физический объект, в котором непрерывно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц (материализованные порции энергии). Он является динамической системой, обладающей какой-то энергией, которая все время перераспределяется между виртуальными (воображаемыми) частицами. Однако воспользоваться энергией вакуума мы не можем, так как это есть наинизшее энергетическое состояние полей. Вакуум способен порождать не только частицы, но и миры. Самопроизвольные флуктуации вакуума рождают вселенные с разным набором фундаментальных постоянных. В одной из таких областей, видимо случайно, получился набор, годный для появления разумных существ. В ней мы и живем. О других вселенных мы пока ничего не знаем и можем лишь догадываться об их существовании.

Элементарные  частицы. По современным представлениям, все элементарные частицы являются наименьшими "кирпичиками", из которых создан окружающий мир. Однако это не означает, что их свойства просты. Для описания поведения элементарных частиц используют наиболее сложные физические теории, представляющие синтез теории относительности и квантовой теории.

Все известные элементарные частицы подразделяются на две группы: адроны и лептоны. Стабильными, т. е. живущими в свободном состоянии  неограниченно долго, частицами  являются протон, электрон, фотон и, по-видимому, нейтрино всех типов. В  самой природе короткоживущие элементарные образования могут играть роль при  самых экстремальных условиях существования  вещества и поля, например: в "начальных" стадиях эволюции Вселенной, при  образовании таких астрофизических  объектов, как "черные дыры", в  формировании сердцевины нейтронных звезд.

Ядра. Атомные ядра — это связанные системы протонов и нейтронов. Массы ядер всегда несколько меньше суммы масс свободных протонов и нейтронов, составляющих ядро. Это релятивистский эффект, определяющий энергию связи ядра. Ядро как квантовая система может находиться в различных дискретных возбужденных состояниях. В основном состояния ядра могут быть стабильными (устойчивыми) и нестабильными (радиоактивными). Время, за которое из любого макроскопического количества нестабильных ядер распадается половина, называют периодом полураспада. Периоды полураспада известных нам элементов изменяются в пределах примерно от 10¹⁸ лет до 10^-10 с.

Атомы. Они состоят из плотного ядра и электронных орбит. Ядра имеют положительный электрический заряд и окружены роем отрицательно заряженных электронов. В целом атом электронейтрален. Атом есть наименьшая структурная единица химических элементов. В отличие от "плотной упаковки" ядерных частиц атомные электроны образуют весьма рыхлые и ажурные оболочки. Существуют жесткие правила "заселенности" электронами орбит вокруг ядра. Электроны, находящиеся на самых верхних этажах "атомного дома", определяют реакционную способность атомов, т. е. их способность вступать в соединение с другими атомами. Здесь мы вступаем в область химии, и условность границ раздела между физикой и химией в данном случае очевидна. У большинства элементов атомы химически нестабильны. Атом стабилен, если его внешняя оболочка заполнена определенным числом электронов (2,8 и др.). Атомы с незаполненными внешними оболочками вступают в химические реакции, образуя связи с другими атомами.

Демокритом в античности была выдвинута Атомистическая гипотеза строения материи, позже, в XVIII в. была возрождена химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов. Благодаря трудам Дж. Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. В XIX в. Д. И. Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе.

В физику представления об атомах как о последних неделимых  структурных элементах материи  пришли из химии. Собственно физические исследования атома начинаются в  конце XIX в., когда французским физиком  А. А. Беккерелем было открыто явление  радиоактивности, которое заключалось  в самопроизвольном превращении  атомов одних элементов в атомы  других элементов.

История исследования строения атома началась в 1895 г. благодаря  открытию Дж. Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение о наличии помимо электрона и положительно заряженной частицы. Масса электрона составила по расчетам 1/1836 массы положительно заряженной частицы.

Существовало несколько  моделей строения атома.

В 1902 г. английский физик  У. Томсон (лорд Кельвин) предложил первую модель атома — положительный  заряд распределен в достаточно большой области, а электроны  вкраплены в него, как «изюм  в пудинг».

В 1911 г. Э. Резерфорд предложил  модель атома, которая напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны.

Ядро имеет положительный  заряд, а электроны - отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов — атом электрически нейтрален.

Обе эти модели оказались  противоречивы.

В 1913 г. великий датский  физик Н. Бор применил принцип  квантования при решении вопроса  о строении атома и характеристике атомных спектров.

Модель атома Н. Бора базировалась на планетарной модели Э. Резерфорда и на разработанной им самим квантовой  теории строения атома. Н. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой:

1) в каждом атоме существует  несколько стационарных состояний (говоря языком планетарной модели, несколько стационарных орбит) электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;

2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

В конечном итоге  точно  описать структуру атома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно, поскольку таких орбит в действительности не существует.