Научный метод

Виртуальная частица  — некоторый абстрактный объект в квантовой теории поля, обладающий квантовыми числами одной из реальных элементарных частиц (с массой ), для которого, однако, не выполняется обычная связь между энергией и импульсом (то есть ). Виртуальные частицы не могут «улететь на бесконечность»; они рождаются и обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться. Можно сказать, что виртуальные частицы — это и есть то, как происходит взаимодействие. Процессы с участием виртуальных частиц называются виртуальными процессами.

Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся  к микрообъектам в субъядерном  масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

 

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки и т. д.) на данный момент считаются бесструктурными  и рассматриваются как первичные  фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно (см. Конфайнмент). Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до ничтожно малой доли секунды (от 10-24 до 10-22, для резонансов).

 

Строение и поведение  элементарных частиц изучается физикой  элементарных частиц. Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

 

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки и т. д.) на данный момент считаются бесструктурными  и рассматриваются как первичные  фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные  частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно (см. Конфайнмент). Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до ничтожно малой доли секунды (от 10-24 до 10-22, для резонансов).

 

Строение и поведение  элементарных частиц изучается физикой  элементарных частиц.

Атомно-молекулярное учение — совокупность теоретических представлений  естествознания о дискретном строении веществ.

 

В развитие атомно-молекулярного  учения большой вклад внесли М. В. Ломоносов, Дж. Дальтон, А. Лавуазье, Ж. Пруст, А. Авогадро, Й. Берцелиус, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров.

 

Учение о строении вещества

 

На протяжении многих веков в сознании человека господствовали натурфилософские представления об атомах, как мельчайших, неделимых, простейших по составу и неизменных «кирпичиках» вещества. Сначала химическая атомистика, как и атомное учение вообще, основывалась на представлениях о существовании лишь одного вида мельчайших частиц вещества - атомов, из которых образуются все тела окружающего мира. На протяжении всей истории развития естествознания, правда, не раз высказывались мысли о том, что, помимо атомов, существуют и другие, более сложные частицы. Такие идеи развивались в работах Гассенди (который ввел и сам термин «молекула»), Бернулли, Ньютона, Бойля, Ломоносова и других. Но достаточно убедительного естественнонаучного обоснования эти взгляды не имели. Дальтон, с именем которого связано утверждение атомного учения в химии, тоже говорил об атомах и молекулах, но не придавал значения их качественному различию, считая молекулы просто сложными атомами, а различия между ними лишь количественными. Развитие химии на базе идей атомизма доставляло между тем все больше и больше фактов, показывающих, что предположение о существовании только одного вида частиц вещества - атомов совершенно недостаточно для объяснения многих химических явлений.

 

 Первоначально атомное  учение предполагало существование  только одного вида мельчайших  частиц - атомов, из которых образуются  все тела окружающего мира. Но уже в самом начале развития химии на основе атомного учения оказалось, что для строго количественного объяснения многих свойств представлений о «двухступенчатой» (атом - макротело) дискретной организации вещества явно недостаточно. Все более четким становилось предположение о существовании наряду с атомами еще одного вида частиц вещества - молекул - сложных микрочастиц, состоящих из двух или нескольких атомов.

 

Четкое разграничение  понятий атома и молекулы было закреплено в 1860 г. на Международном съезде химиков в Карлсруэ. На основе достижений химии в учении о веществе утвердилось, таким образом, представление о существовании двух видов микрочастиц - атомов и молекул. Соответственно сложилось и представление о «трехступенчатой» организации вещества: атом - молекула - макротело. Все вещества (жидкие, твердые, газообразные тела) стали представлять состоящими из молекул, которые, в свою очередь, образованы путем химического соединения из неделимых, неизменных атомов. Общие представления о веществе поднялись на качественно новую ступень. Учение о дискретном строении вещества стало благодаря успехам химии уже не атомным, а атомно-молекулярным. Это был большой шаг, скачок в развитии химического и вообще естественнонаучного мышления, в выработке и конкретизации научной картины мира. Химические превращения вещества стали трактоваться как процессы образования молекул из атомов, как процессы перестройки молекул.

 

 Коренная ломка  сложившихся в XIX в. воззрений  на вещество была вызвана открытием электронов, открытием сложности атомов, их делимости, их превращений (радиоактивность). Атом в XX в. предстал как сложная целостная система из более мелких частиц. Было раскрыто и участие электронов в химических процессах, в образовании химических связей между атомами в молекулах.

 

 Но открытием более  мелких, чем атомы, частиц вещества (атомных ядер, «элементарных частиц»), открытием сложности и делимости  атомов, их изменчивости не исчерпываются  последние десятилетия изменения  в химической атомистике и в общих представлениях о дискретном строении вещества. История химии за столетие со времени оформления атомно-молекулярной теории свидетельствует о том, что молекулы - это была лишь первая ступенька на пути выявления химией качественного многообразия дискретных форм вещества и раскрытия внутреннего механизма его превращений. В ходе развития химических исследований, вооруженных идеями атомно-молекулярного учения, еще в прошлом веке были открыты и другие виды химических частиц.

 

Уникальным и принципиально новым явлением в развитии атомистических представлений были труды М. В. Ломоносова, осуществившего дедуктивный или даже своеобразный гипотетико-дедуктивный синтез этих представлений с учением о химических элементах в рамках логистики. Концептуальной основой такого синтеза явились:

 

 корпускулярные представления  о строении вещества;

 

 кинетическая теория  теплоты; 

 

 закон сохранения  вещества и движения.

 

 В суждениях о  химическом составе тел, их  свойствах и превращениях Ломоносов  использовал корпускулярную теорию для объяснения фазового перехода твердых тел в жидкость и обратно, взаимодействия разных жидкостей при разных температурах и, наконец, Воздействия теплоты на физические и химические явления. Решение всех этих задач он осуществлял с единых позиций своей «корпускулярной философии», сущность которой можно свести к следующим положениям :

 

 все тела вне  зависимости от агрегатного состояния  имеют дискретное строение, они  состоят из «корпускул», т.  е. молекул, которые в свою  очередь, составлены из «элементов», или атомов;

 

 корпускулы могут  быть однородными, или простыми, когда они состоят из одних  тех же элементов, и разнородными, или сложными, когда они представляют  собой соединение разных элементов; 

 

 «теплота не зависит  от сосредоточения постоянной материи, а есть некое состояние тела» и далее - теплота твердого тела «состоит во внутреннем вращательном движении (частиц) связанной материи», теплота жидкостей и газов обусловлена как вращательным, так и линейным движением их частиц; «корпускулы от большой степени теплоты отделяются друг от друга и даже рассеиваются». 

 

 явление перехода  из одного агрегатного состояния  в другое, так же и растворение,  сопровождаются поглощением или  выделением теплоты и обусловлены  перемещением корпускул; 

 

 химические превращения тел обусловлены «изменениями, происходящими в смешанном теле», т. е. изменением элементарного состава.

 

 Рассматривая историю  возникновения развития понятия  молекулы, нельзя не обратить  внимание на то обстоятельство, что по данному вопросу в  химии переплетались и боролись две точки зрения. Первую можно назвать аналитической: она рассматривала молекулу как элементарную единицу состава тела. Вторая признавала за молекулой самостоятельное существование в качестве реальной структурно - кинетической единицы материи.

 

14Формы движения материи[править | править исходный текст]

 

Формы движения материи  — основные типы движения и взаимодействия материальных объектов, выражающие их целостные изменения. Каждому телу присуще не одна, а ряд форм материального  движения. В современной науке выделяются три основные группы, которые в свою очередь имеют множество своих специфических форм движения:[12]

в неорганической природе,

пространственное перемещение;

движение элементарных частиц и полей — электромагнитные, гравитационные, сильные и слабые взаимодействия, процессы превращения элементарных частиц и др.;

движение и превращение  атомов и молекул, включающее в себя химические реакции;

изменения в структуре  макроскопических тел — тепловые процессы, изменение агрегатных состояний, звуковые колебания и другое;

геологические процессы;

изменение космических  систем различных размеров: планет, звезд, галактик и их скоплений.;

в живой природе,

обмен веществ,

саморегуляция, управление и воспроизводство в биоценозах и других экологических системах;

взаимодействие всей биосферы с природными системами  Земли;

внутриорганизменные биологические  процессы, направленные на обеспечение  сохранения организмов, поддержание  стабильности внутренней среды в  меняющихся условиях существования;

надорганизменные процессы выражают отношения между представителями  различных видов в экосистемах  и определяют их численность, зону распространения (ареал) и эволюцию;

в обществе,

многообразные проявления сознательной деятельности людей;

все высшие формы отражения и целенаправленного преобразования действительности.

 

Более высокие формы  движения материи исторически возникают  на основе относительно низших и включают их в себя в преобразованном виде. Между ними существует единство и  взаимное влияние. Но высшие формы движения качественно отличны от низших и несводимы к ним. Раскрытие материальных взаимоотношений имеет огромное значение для понимания единства мира, исторического развития материи, для познания сущности сложных явлений и практического управления ими.

Состояние – философское  и общенаучное понятие. Важная категория  философской онтологии (теорий бытия  и существования, пространства и  времени, реляционизма и детерминизма, теорий статики и динамики, развития) и гносеологии (в части познания этих же и других сущностей), общенаучных теорий, таких как кибернетика и информатика, а также общенаучной по смыслу темпорологии, частонаучных теорий, например, квантовой механики. Синоним понятия С, предложенный болгарским философом А.Поликаровым, – “режим”.

 

 По мнению Аристотеля понятие С. тесно связано с категориями качества и свойства. Он писал: “Претерпеваемым состоянием в одном смысле называется качество, в отношении к которому возможны изменения, … а в другом смысле так называются уже реальные процессы или изменения в области этих свойств” (См.: Аристотель.Указ соч., с. 90). В Новое время понятие С можно обнаружить в работах Г.Лейбница в виде космологической идеи и представлений о смежности и взаимосвязи состояний. Он писал: “Все во Вселенной находится в такой связи, что настоящее всегда скрывает в своих недрах будущее, и всякое данное состояние объяснимо естественным образом только из непосредственно предшествующих ему” ( См.: Лейбниц Г. Указ. соч., с.418).

 

По современным представлениям, понятие С – чрезвычайно общая абстракция, отражающая количественно-качественные формы реализации бытия, существования объектов любой природы, наличной и приобретенной ими специфики и определенности (меры) их сущностных, основных свойств и качеств, как внутренних, так и внешних. Содержание понятия С имеет свою специфику. Его нельзя приравнивать по семантике к категории качества. Это, скорее, форма проявления качественной определенности, так как в его описание обычно не включают описание структуры объекта, характер элементов, всех решительно его свойств. То есть, это ограниченное по объему понятие, в него входят только основные общие и специфицирующие параметры объекта – сущностные характеристики. Понятие же качества фактически требует его потенциально неограниченного описания. С этим связан тот простой факт, что в физике понятие качества не является ее собственным работающим понятием. Таким понятием здесь как раз является понятие С.

 

Опираясь на категорию  С, выражают не только статику объектов разной природы, но через значения переменных характеристик – процессы изменения и развития вещей и явлений, ведущие в итоге к изменению свойств и отношений (как, например, в теории теплоты через “скрытые состояния” и так называемые “переходные состояния”). С помощью понятия С выражают не только последовательность состояний во времени, но и их сосуществование в пространстве и времени. Это оказалось возможным благодаря развитию в физике полевых представлений (например, в электродинамике в виде опережающих и запаздывающих потенциалов). И, если в статике категория С дает нам интегральное описание главных сущностных параметров объектов в данный момент времени, то в рамках длящегося существования и/или качества объекта в целом, а также его частей и аспектов, они выражают изменения, процессуальность, эволюцию и т.п. характеристики. Это можно выразить как последовательную цепь состояний. в виде