Материя и формы ее движения

1 К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, стр. 428—429.

2 В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 277.

92

щаться в другие частицы, например совместно со своим антиподом — позитроном в фотоны. Ленинское положение о неисчерпаемости электрона должно быть отнесено не только к электрону, но и к другим микрочастицам, обладающим своими, отличными от электрона свойствами, к микромиру в целом.

Открытие нового, поистине неисчерпаемого мира более мелких, чем атом, структурных образований, безусловно, требует того, чтобы продолжить тот ряд основных видов материи и форм движения в неорганической природе, который у Энгельса заканчивался атомом. При этом важно учесть, что в свете данных науки XX в. рассмотрение видов материи только по «дискретной» линии оказывается односторонним. Когда в конце XIX в. идея механического эфира как среды, в которой происходит распространение электромагнитных колебаний, потерпела крах, место эфира заняло электромагнитное поле как разновидность материи, обладающей особыми законами движения. Это поле, согласно представлениям Фарадея и Максвелла, представляет собой непрерывную среду. Однако уже в 1900 г. Планком была выдвинута гипотеза о том, что энергия в поле передается порциями, квантами. Вскоре после этого Эйнштейн объяснил с помощью гипотезы квантов фотоэффект, а Бор — линейные спектры атомов, и гипотеза превратилась в доказанное опытом важное теоретическое положение.

Электромагнитное поле оказалось  первым, но отнюдь не последним объектом физики, в котором было обнаружено присущее природе диалектическое единство прерывности и непрерывности, корпускулярных и волновых свойств. В настоящее время физика признает существование не только электромагнитного поля, квантами которого являются фотоны, но и ряда других видов материальных полей. Задача классификации элементарных частиц есть одновременно задача классификации физических полей, каждое из которых обладает своими носителями и своими законами. Электромагнитное, «слабое» и «сильное» — таковы три основных вида сил взаимодействия в микромире. Несколько в стороне от этих грех полей стоит гравитационное поле, существование квантов которого — гравитонов — пока нельзя считать полностью доказанным.

Представления физики о материальных полях, квантами которых являются элементарные частицы различных видов, в настоящее время далеки от своего завершения и тем более философского обобщения. Не углубляясь в эту специальную проблему 1, мы ограничимся выводом о том, что в «фундаменте» материи существует ряд качественно различных, взаимодействующих между собой видов материи, для каждого из которых характерны свои «силы» и, следовательно, законы движения, т. е. каждый из которых представляет собой особую форму движения материи. Физи-

1 См. об этом, например, В. С. Готт. Философские вопросы современной физики, М., 1972, гл. III.

93

ческие поля есть тот самый  нижний «этаж» в иерархии видов материи  и форм движения, над которым надстраиваются все последующие «этажи».

Усложнение организации  материального носителя движения приводит к своеобразному «сплетению»  различных видов материи и появлению качественно новых форм движения. Уже протон есть, по-видимому, сложное образование, поскольку имеются данные о его структурности. Тем более следует признать сложным образованием состоящее из нейтронов и протонов атомное ядро с заложенным в нем противоречием электростатических сил отталкивания и сил притяжения ядерного Полн. Следующие ступени в этом ряду уже были указаны Энгельсом. Это прежде всего атом, представляющий собой сложную систему из ядра и электронов и обладающий особым внутриатомным движением. Соединение атомов в молекулы ведет к следующей ступени усложнения материи, к многообразию химических соединений, для которых характерны свои законы, законы химической формы движения. Атомы и молекулы в свою очередь образуют макротела, находящиеся в различных агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твердом. Этим телам присуще внутреннее молекулярное движение, которое по-прежнему остается наряду с атомом и элементарными частицами сферой изучения физики, но не может быть отождествлено с физической формой движения, ибо является лишь одной из форм движения, изучаемых этой наукой.

Таково одно направление, по которому происходит развитие взглядов Энгельса о взаимосвязи видов  материи и форм движения.

Другое направление касается вопроса о сущности механической и тепловой форм движения, представления о которых в связи с быстрым прогрессом физики также значительно расширились. Энгельс связывал обе эти формы движения с определенными видами материи, а именно: механическое движение — с земными и небесными массами, по современной терминологии, с макротелами, а тепловое движение — с движением молекул, образующих макротела. Однако, как было отмечено выше, Энгельс понимал механическое движение не только как специфическую для макротел форму движения, но также как момент перемещений в пространстве и времени, обязательно присутствующий в любой иной форме движения. Эта мысль Энгельса дает ключ к пониманию механического движения как совершенно особой формы движения, не связанной с каким-то одним, определенным видом материи, а присущей всем видам материи и представляющей собой; момент всякой другой формы движения.

Чтобы доказать эту мысль, необходимо убедиться, во-первых в наличии  механического движения во всех остальных  формах материального движения и, во-вторых, в том, что для земных и небесных масс механическое движение вовсе не является специфической формой.

94

Первое было уже отмечено Энгельсом. Открытые с тех пор  новые виды материального движения также включают в себя механическое перемещение как обязательный момент. Но при этом законы механики, которые  в XIX в. рассматривались как действующие  повсеместно совершенно одинаковым образом, оказывается, обладают спецификой в различных условиях. Физика XX в. расширила рамки классической механики в двух отношениях, познав законы движения при больших скоростях (теория относительности) и законы движения малых объектов, в которых уже нельзя пренебрегать двойственной, корпускулярно-волновой их природой (квантовая теория). Законы движения в теории относительности и в квантовой теории переходят в предельном случае в законы механики Ньютона, когда скорости тел перестают быть сравнимыми со скоростью света в первом случае и совершается переход от микромира к макромиру — во втором случае.

Что касается движения земных и небесных масс, то вряд ли можно  считать механическое движение какой-то специфической для них формой. Перемещение в пространстве и времени всегда есть результат действия определенных сил, т. е. взаимодействия тел по определенным законам. Законы механического движения в классической механике (так же обстоит дело и в квантовой механике, и в специальной теории относительности) сами по себе ничего не говорят еще о природе сил, вызывающих движение, т. е. о законе взаимодействия тел. При движении планет, звезд, комет и т. д., а также при движении земных масс это главным образом силы тяготения. Вот почему указанное движение небесных тел и земных масс — поскольку оно вызвано силами тяготения, а не другими причинами (например, давлением света и электромагнитными полями в межзвездном пространстве, теплотой или деятельностью живых организмов и т. д. на Земле) — следует рассматривать скорее как движение гравитационное, которое связано с упомянутым ранее гравитационным полем. К этому мы еще вернемся ниже в связи с вопросом о пространстве и времени.

Тепловое движение Энгельс  рассматривал как молекулярное движение в газе, жидкости и твердом теле, и это было вполне оправданно в  тот период развития науки, поскольку  тепловое движение первоначально исследовалось  как движение молекул. Сейчас уже нет оснований отождествлять тепловое движение с молекулярным, Например, в кристаллическом твердом теле в тепловом обмене принимают участие прежде всего атомы (молекулы, ионы), составляющие кристаллическую решетку, а также так называемые свободные электроны; молекул как отдельных образований в кристалле может и не быть. В плазме, которую можно рассматривать как особое состояние вещества, при температурах, достигающих миллионов градусов, молекулы не могут образоваться из атомов, потому что атомы лишены электронных оболочек. В плазме (она существует в природе в недрах звезд, а на земле ее получают в опытных установках по синтезу легких ядер в тяжелые)

95

в тепловом движении участвуют  атомные ядра, а также электроны и другие элементарные частицы.

Тепловое движение вообще есть неупорядоченное, хаотическое движение микрочастиц, атомов, молекул, образующий в своей совокупности макротела. Энгельс был совершенно прав, когда утверждал, что тепловое движение не сводится к механическому движению, так как неупорядоченное, статистическое движение большого числа частиц создает новое качество по сравнению с механическим перемещением каждой из этих частиц внутри системы, либо всей системы как целого. Действительно, такие характеристики статистического процесса, как температура или давление, возникают благодаря совокупному движению частиц, но по отношению к отдельной частице они не имеют смысла.

Мы кратко рассмотрели  выше лишь основные формы движения материи. В рамках каждой из них существует немалое разнообразие видов материи и форм ее движения. Например, движение связанных в радикалы атомов, входящих в цепи или кольца в сложных органических соединениях, подчиняется специфическим законам, которые не действуют в простых неорганических соединениях. В несравненно более значительной степени разнятся «уровни организации» в живой природе. Классификация этих уровней проводится по-разному. Согласно взглядам академика Г. М. Франка, первый уровень — макромолекулы белка и нуклеиновые кислоты; второй уровень — «действующая химическая система», в которую включены молекулы разных соединений. Эти два уровня — биохимические, но их еще нельзя назвать жизнью. Третий уровень — внутриклеточные органеллы и частицы; четвертый уровень — живая клетка «в сборе», с тончайшей регуляцией функций входящих в нее частиц; пятый уровень — многоклеточные организмы. Наконец, организмы объединяются в различного рода «надорганизменные системы»: популяции, виды, биогеоценозы вплоть до биосферы 1.

Таким образом, многообразие видов материи и форм движения в природе не исчерпывается основными. В рамках каждого из этих видов  существуют свои «подвиды», последние  в свою очередь подразделяются на еще более частные и т. д., так  что путь от общего (материя вообще, движение вообще) к единичному лежит через бесконечную лестницу особенного.

96