Физическая картина мира

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Тема: «Физическая картина мира»

       1. Введение

       2. Уровни организации материи

       3. Вещество и поле как виды материи

       4. Микро- и макро- мир материи

       5. Заключение

1.       Введение

Естествознание — это совокупность наук о природе. Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека. Естествознание возникает в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой этой прак­тической деятельности

В XIX веке было принято естественные науки (или опытное познание природы) разделять на 2 большие группы. Первая группа по традиции охватывает науки о явлени­ях природы (физика, химия, физиология), а вторая — о предметах природы. Хотя деление это довольно условное, но очевидно, что предметы природы — это не только весь окружающий материальный мир с небесными телами и зем­лей, но и неорганические составные части земли, и находящиеся на ней органические существа, и, наконец, человек.

Рассмотрение небесных тел составляет предмет астрономических наук, земля составляет предмет ряда наук, из которых наиболее разработаны геология, география и физика земли. Познание предметов, входящих в состав земной коры и на ней находящихся, составляет предмет естественной истории с ее тремя главными отделами: минералогией, ботаникой и зоологией. Человек же служит предметом антропологии, наиболее важными составными частями которой являются анатомия и физиология. В свою очередь, на ана­томии и физиологии базируются медицина и экспериментальная психология.

В наше время такой общепризнанной классификации естественных наук уже не существует. По объектам исследования самым широким делением является деление на науки о живой и так называемой неживой природе. Важнейшие большие области естествознания (физика, химия, биология) можно отличать по формам движения материи, которые они изучают. Однако этот принцип, с одной стороны, не позволяет охватить все естественные науки (например математику и многие смежные науки), с другой стороны, он неприменим к обоснованию дальнейших классификационных делений, той сложной дифференциации и взаимосвязи наук, которые столь характерны для современного естествознания.

В современном естествознании органически переплетаются два противоположных процесса: непрерывной дифференциации естествознания и все более узкие области науки и интеграции этих обособленных наук.

2. Уровни организации 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.

"Уровень" есть такая абстрактная мера, с помощью которой можно учитывать изменения, происходящие в организации систем (в связи с их эволюцией) относительно какой-то точки отсчета (например, максимальной энтропии), и сравнивать системы между собой (например, по линии качественного изменения их структуры за определенный период).

Уровни организации материи:

1-й - уровень статических структур, или так называемый уровень оснований. Это "география и анатомия" Вселенной - элементы, вещества, планеты и т.д., образующие класс естественно возникших структур неорганической природы. Данному уровню систем характерна первичная ("элементарная") форма отражения, когда информация не выделяется из общего содержания взаимодействия. Однако изменения и развитие на этом уровне уже происходят, о чем, например, свидетельствует эволюция минералов на Земле;

2-й - уровень простых динамических систем с детерминированным движением (Солнечная система, часовой механизм и т.д.);

              3-й - уровень авторегуляции систем (уровень "термостата"), являющейся "началом" механизма управления. Передача и анализ информации - существенная функциональная особенность систем на этом уровне;

4-й - уровень самоорганизующихся структур, или "открытых систем". Данный уровень, на котором формируется опережающее отражение и живое начинает отличаться от неживого, может быть назван уровнем клетки. Открытие клетки Ф. Энгельс назвал одним из трех великих открытий, которые гигантскими шагами двинули познание взаимных связей процессов, совершающихся в природе. "Все есть клетка, - писал он Марксу, - клетка есть гегелевское в-себе-бытие и в своем развитии проходит именно гегелевский процесс, пока из нее, наконец, не развивается "идея", данный завершенный организм";

5-й - уровень растений, как переходная ступень от неживого к живому;

              6-й - уровень животных. Характерно появление элементов психики и коммуникативности;

              7-й - уровень человека с высшей формой отражения (сознания, мышления). Характерны интенсификация информационных процессов, познание окружающего мира и целенаправленная деятельность;

              8-й - уровень общественных институтов, т.е. человеческого общества, этапы самоорганизации которого - общественно-экономические формации.

9-м уровнем может стать уровень общения с. внеземными цивилизациями (метасистема цивилизаций) или распространения разумной жизни во Вселенной, зародившейся на нашей планете при условии, если богатейшие флора и фауна, человечество одиноки в пустом безжизненном Космосе.

              В информационном аспекте уровни организации материи позволяют понять связь живой и неживой природы через концепцию открытых систем.

3. Вещество и поле как виды материи

К материи принято относить все то, что существует независимо от сознания человека. По отношению к сознанию человека весь этот мир выступает как объект. реальность, которое в отличие от сознания предстает как нечто само по себе существующее, имеющие независимое бытие. Сознание выступает как субъективная реальность. Материя не существует сама по себе, она реализует свое бытие в виде отдельных целостных материальных объектов(теплота, звук).Следовательно системность материи состоит в существовании ее в виде отдельных матер. объектов, каждый из которых представляет собой определенную систему(растение, животное).

Материя – философская категория для обозначения объективной реальности, отражаемой нашими ощущениями и существующей независимо от них. В классических представлениях естествознания различают два вида материи – вещество и поле.
Согласно теории корпускулярно-волнового дуализма свет – это поток частиц – квантов или фотонов, несущих определенные порции энергии и импульса, но в то же время свет – это волны электромагнитного поля, обладающие энергией и импульсом и распространяющиеся в пространстве со скоростью света.
В квантовой механике любой частице соответствует волна. А когда частиц много? С точки зрения квантовой механики можно было бы сопоставить каждой частице свое поле. Однако опыт свидетельствует о полной неразличимости тождественных частиц. Конечно, уэлектронов могут быть разные энергии и импульсы, но при одних и тех же параметрах электроны одинаковы.

Итак, если все частицы одинаковы, как волны в одной и той же среде, то, значит, эта среда, т. е. поле, является более фундаментальным понятием.
Поле определяется через силы, действующие на некоторый пробный объект (заряд, массу), помещенный в данную точку пространства. Пространство непрерывно. В каждой его точке эта сила имеет вполне определенное значение, считающееся характеристикой поля. При этом переход от точки к точке непрерывный и плавный. Важным свойством поля является непрерывность его характеристик. Именно непрерывность позволяет эффективно применять математические методы для описания физических характеристик разнообразных объектов. К настоящему времени известно несколько типов физических полей, соответствующих типам взаимодействий, – электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля элементарных частиц.

С математической точки зрения поле – это произвольная функция или набор функций, координат и времени.
Поля могут быть постоянными и переменными. Например, электрическое и магнитное поля фотона являются переменными (они синусоидально зависят от координат и времени, т. е. изменяются по гармоническому закону), а магнитное поле Земли и электрическое поле в грозовой туче постоянные.
Вещество построено из электронов и нуклонов (протонов и нейтронов). Последние в свою очередь состоят из кварков. Различного рода взаимодействия между частицами вещества осуществляются полями. Кванты полей, переносящих электромагнитное взаимодействие, представляют собой фотоны, гравитационное взаимодействие – гравитоны, сильное взаимодействие – глюоны, слабое взаимодействие – векторные бозоны

В классической физике вещество и поле абсолютно противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. Открытие в квантовой теории двойственной корпускулярно-волновой природы микрообъектов нивелирует это противопоставление. На этой основе были строго разделены категории вещества и материи, на протяжении многих веков отождествлявшиеся в философии и науке, причем философское значение осталось за категорией материи, а понятие вещество сохранило научный смысл в физике и химии. В земных условиях для веществ известны четыре состояния: твердые тела, жидкости, газы, плазма.

4. Микро- и макро- мир материи

В науке выделяются три уровня строения материи:
              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.

Макромир - мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир - это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.
              И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро- , макро- и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
              Понятно, что границы микро - и макромира подвижны, и не существует отдельного микромира и отдельного макромира.

5. Заключение

Итак,  физическая  картина  мира  —  это  идеальная  модель   природы, выступающая как определенный итог исторического развития физики на  том  или ином его этапе и  функционирующая  на  теоретическом  уровне  познания.  Она строится на теориях, господствующих в данный период развития физики.
              Формирование картин исследуемой реальности в каждой отрасли науки всегда протекает не только как процесс внутринаучного характера, но и как взаимодействие науки с другими областями культуры.