701.историческое краеведение накопление и развитие краеведческих знаний в рос...
559.физика в системе наук учебное пособие
1. _____________________________________________
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
_____________________________________________________________
В.И.ПОПКОВ
ФИЗИКА
В СИСТЕМЕ НАУК
Утверждено редакционно-издательским советом
в качестве учебного пособия
Брянск
2010
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. 3
Per aspera ad astra
Предисловие
В настоящее время наука и ее влияние на тех-
нику и технологию являются основными факторами
развития общества. Достижения науки привели к
созданию атомной энергетики, аэрокосмической
техники, микроэлектроники, компьютерных техно-
логий и многого другого. Наука стала производи-
тельной силой, определяющей развитие цивилиза-
ции, переход к постиндустриальному обществу. В
этом процессе, называемом научно-техническим
прогрессом, ведущую роль, несомненно, играет
физика.
В последние годы особую актуальность приоб-
рели физические явления и процессы, связанные с
получением, передачей, преобразованием и ис-
пользованием различных видов энергии, созданием
новых материалов. Физические методы исследова-
ния широко применяются в биофизике, молекуляр-
ной биологии, химии, медицине, геологии. Кванто-
вая механика и теория относительности, которые в
период их создания казались слишком абстрактны-
ми и далекими от практики, стали обычными рабо-
чими теориями, широко применяемыми в инженер-
ной практике.
Подчеркивая ведущую роль физики в ХХ веке,
член-корреспондент РАН Н.В.Карлов писал:
«Вне всяких сомнений, ХХ век был ве-
ком физики, люди именно этой науки со-
здали ХХ век таким, каким он, как некая
цельность, вошел в историю человечества
и занял в ней свое славное место… Ни один
мало-мальски серьезный культурологиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. 4
ский дискурс, претендующий на выявление
культурной, в широком смысле слова
«культура», доминанты ХХ века, не обхо-
дится без совершенно справедливых рас-
суждений о роли фундаментальной науки
вообще и физики в особенности в создании
того облика этого века, который мы
наблюдаем как в философской отстранен-
ности, так и в жизненной повседневности.
Физика в ХХ веке – это не только осново-
полагающая наука, формирующая миро-
восприятие деятельного человека. Она не
только снабдила человечество знанием
природы вещей и умением это знание ис-
пользовать. Она построила надежное
научное основание развитию инженерного
искусства, химии и биологии, материало-
ведения и энергетики, дала мощный им-
пульс математике и обеспечила в начале
XXI века триумфальное шествие науки о
живом и информатики».
Роль физики и других естественных наук в раз-
витии общества продолжает возрастать. При ин-
тенсивном развитии новых сложных процессов и
технологий физика все чаще выступает по отноше-
нию к технологии не только как ее естественно-
научное обоснование, но и как повседневный ра-
бочий инструмент. Растет насыщенность производ-
ства физическими методами контроля, расширяют-
ся масштабы использования в технике и техноло-
гиях новых физических эффектов и явлений, нано-
технологий. Увеличение наукоемкости приближает
инженерные теории к физическим. Поэтому изуче-
ние физики является объективной необходимостью
для людей самых разных профессий. Овладение
физикой способствует пониманию широкого круга
явлений и путей практического применения физи-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. 5
ческих законов, формирует научное мировоззре-
ние, позволяет творчески подходить к решению
самых разнообразных производственных задач.
Основная цель предлагаемой книги состоит в
том, чтобы раскрыть предмет и структуру физики,
ее связь с другими науками и техникой, ознакомить
с методами исследования физических явлений, по-
казать место физики в системе естественных наук,
роль физики как фундамента естествознания в
формировании научной картины мира и ее влияние
на научно-технический прогресс.
Предмет физики
Физика, как и другие естественные науки, изу-
чает объективные закономерности окружающего
нас материального мира. Физика – наука, изучаю-
щая простейшие и вместе с тем наиболее общие
свойства и формы движения материи и их взаим-
ные превращения. Вследствие этой общности не
существует явлений природы, не имеющих физиче-
ских свойств или сторон. Формы материи, движе-
ния и взаимодействия, составляющие предмет фи-
зики, встречаются в любых материальных систе-
мах, поэтому понятия физики и ее законы лежат в
основе всего естествознания. В определении физи-
ки два ключевых понятия: материя и движение.
Материя и движение
Материя есть философская категория для обо-
значения объективной реальности, которая дана
человеку в его ощущениях, которая копируется,
фотографируется, отображается нашими ощущени-
ями, существуя независимо от них. В определении
материи следует обратить внимание на два важных
момента. Во-первых, материя существует объек-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. 6
тивно, т.е. независимо от нас. Во-вторых, она ко-
пируется, отображается нашими ощущениями, т.е.
познаваема. Материя – причина, содержание и но-
ситель всего многообразия материального мира. С
точки зрения философского материализма, материя
первична, а все другие формы бытия есть ее по-
рождение; весь мир – движущаяся материя в ее
бесконечно разнообразных проявлениях.
В настоящее время известны два вида материи:
вещество и поле. В последнее время в отдельный
вид материи стали выделять физический вакуум.
Вещество – вид материи, обладающей, в отличие
от физического поля, массой покоя. Вещество – со-
вокупность дискретных образований, слагающихся
из элементарных частиц, масса покоя которых не
равна нулю (в основном из протонов, нейтронов и
электронов), атомов, молекул и построенных из
них тел. Материя в виде вещества имеет опреде-
ленную форму, размеры, пространственную лока-
лизацию.
Поле как физическая реальность (т.е. как вид
материи) в науку было введено М.Фарадеем. До
Фарадея электрическое, магнитное и гравитацион-
ное взаимодействия рассматривались как взаимо-
действия на расстоянии, между взаимодействую-
щими телами была пустота. Фарадей предположил,
что физические тела взаимодействуют друг с дру-
гом через соответствующие физические поля, за-
полняющие пространство между взаимодействую-
щими телами. В классической физике вещество и
поле противопоставляются друг другу как два вида
материи, у первого из которых структура дискрет-
на, а у второго – непрерывна. Поля (электромаг-
нитные, гравитационные и др.) заполняют про-
странство непрерывным образом. Введение поня-
тия поля покончило с действиями на расстоянии и
силами, которые действуют мгновенно. По мнению
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. 7
А.Эйнштейна, идея поля была самой оригинальной
идеей Фарадея, самым великим открытием со вре-
мен Ньютона. О сложной связи между веществом и
полем А.Эйнштейн и Л.Инфельд в книге «Эволюция
физики», вышедшей в 1938 г., писали:
«Мы имеем две реальности: вещество и
поле. Несомненно, что в настоящее время
мы не можем представить себе всю физи-
ку, построенной на понятии вещества, как
это делали физики в начале девятнадцато-
го столетия. В настоящее время мы прини-
маем оба понятия. Можем ли мы считать
вещество и поле двумя различными, не-
сходными реальностями? Пусть дана ма-
ленькая частица вещества; мы могли бы
наивно представить себе, что имеется
определенная поверхность частицы, за
пределами которой ее уже нет, а появляет-
ся ее поле тяготения. В нашей картине об-
ласть, в которой справедливы законы по-
ля, резко отделена от области, в которой
находится вещество частицы. Но что же
является физическим критерием, разли-
чающим вещество и поле? Раньше, когда
мы не знали теории относительности, мы
пытались бы ответить на этот вопрос сле-
дующим образом: вещество имеет массу, в
то время как поле ее не имеет. Поле пред-
ставляет энергию, вещество представляет
массу. Но мы уже знаем, что такой ответ в
свете новых знаний недостаточен. Из тео-
рии относительности мы знаем, что веще-
ство представляет собой огромные запасы
энергии и что энергия представляет веще-
ство. Мы не можем таким путем провести
качественное различие между веществом и
полем, так как различие между массой и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. 8
энергией не качественное. Гораздо боль-
шая часть энергии сосредоточена в веще-
стве, но поле, окружающее частицу, также
представляет собой энергию, хотя и в
несравненно меньшем количестве. Поэто-
му мы могли бы сказать: вещество – там,
где концентрация энергии велика, поле –
там, где концентрация энергии мала. Но
если это так, то различие между веществом
и полем скорее количественное, чем каче-
ственное. Нет смысла рассматривать веще-
ство и поле как два качества, совершенно
отличные друг от друга. Мы не можем
представить себе резкую границу, разде-
ляющую поле и вещество. Те же трудности
вырастают для заряда и его поля. Кажется
невозможным дать ясный качественный
критерий, позволяющий провести разли-
чие между веществом и полем, между за-
рядом и полем…
Мы не можем построить физику на ос-
нове только одного понятия – вещества. Но
деление на вещество и поле, после при-
знания эквивалентности массы и энергии,
есть нечто искусственное и неясно опреде-
ленное».
В классической физике вещество и поле проти-
вопоставлялись друг другу как два разных вида
материи, у первого из которых структура дискрет-
на, а у второго – непрерывна. Квантовая физика,
которая ввела идею двойственной, корпускулярно-
волновой природы любого микрообъекта, привела
к нивелированию противопоставления вещества и
поля. Выявление взаимосвязи вещества и поля
привело к углублению представлений о структуре
материи. На субатомном уровне (т.е. на уровне
элементарных частиц) различие вещества и поля
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. 9
становится относительным. С точки зрения кванто-
вой теории поля, понятия частицы (вещества) и
поля, которые раньше относились к различным фи-
зическим объектам, сливаются в единое понятие
квантового поля как особой формы существования
материи. Совершенно новым свойством стала дис-
кретность, квантованность поля. Поля утрачивают
чисто непрерывный характер, им необходимо соот-
ветствуют дискретные образования – кванты поля.
А элементарные частицы выступают как кванты со-
ответствующих полей. Частица лишь особое состо-
яние поля, квант поля. Неправомерно на субатом-
ном уровне различать вещество и поле по наличию
или отсутствию массы покоя, так как различные
поля обладают массой покоя. В современной физи-
ке поля и частицы выступают как две неразрывно
связанные стороны микромира, как выражение
единства корпускулярных (дискретных) и волно-
вых (непрерывных) свойств микрообъектов. Выяв-
ление тесной взаимосвязи вещества и поля приве-
ло к углублению наших представлений о структуре
материи.
Физический вакуум в квантовой теории поля─
это наинизшее энергетическое состояние всех
квантованных полей, обладающее минимальной
энергией и нулевыми в среднем значениями им-
пульса, момента импульса, электрического заряда,
спина и др., форма материи, лишенная вещества и
излучения. Физический вакуум, с точки зрения
современной физики и космологии, – фундамен-
тальное и исходное состояние материи, свойства
которого определяют собой все остальные свойства
и проявления материи. В физическом вакууме су-
ществуют флуктуации его энергии. Фактически ва-
куум представляет собой плотно заполненное про-
странство из пар виртуальных частиц и античастиц,
непрерывно создаваемых и разрушаемых. Любое
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. 10
состояние материи может быть получено из физи-
ческого вакуума действием оператора рождения
частиц.
В середине 60-х годов ХХ в. Э.Глинер предпо-
ложил, что в начале расширения нашей Вселенной
материя находилась в состоянии физического ва-
куума. Возбужденное состояние такого вакуума
способно создать огромное отрицательное давле-
ние, гигантскую силу космического отталкивания.
Вакуумная материя создает гравитационное от-
талкивание вместо гравитационного притяжения.
Именно гравитационное отталкивание и послужило
причиной первотолчка, который вызвал безудерж-
ное и стремительное раздувание Вселенной с ги-
гантскими начальными скоростями расширения ма-
терии.
Полученные в последнее время космологиче-
ские данные требуют кардинального дополнения
современных представлений о структуре материи и
фундаментальных взаимодействиях элементарных
частиц. Лишь 4% массы Вселенной приходится на
понятное нам «обычное» вещество, которое назы-
вают барионной материей. Остальные 96% – это
некие субстанции: темная материя (23%) и темная
энергия (73%).
Помимо обычного вещества, во Вселенной име-
ется другой тип вещества – темная материя. Обна-
ружение темной материи (т.е. материи, не излуча-
ющей свет и не наблюдаемой телескопами) имеет
фундаментальное значение для космологии, аст-
рофизики и физики элементарных частиц. Иссле-
дователи оказались (в очередной раз в истории
развития науки) перед фактом, заключающимся в
том, что известный мир, о котором, казалось бы,
известно все или почти все, в действительности со-
ставляет лишь малую часть пока еще непознанной
Вселенной.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11. 11
Впервые предположение о существовании тем-
ной материи было высказано в 1933 г. астрономом
Ф.Цвикки на основе результатов исследований га-
лактических кластеров (скоплений галактик).
Ф.Цвикки обратил внимание на то, что масса скоп-
ления галактик в созвездии Волосы Вероники (кла-
стер Coma), определяемая по оптической светимо-
сти скопления и по скорости вращения периферий-
ных галактик в этом скоплении, зависящей от их
расстояния до центра скопления, не соответствуют
друг другу. Масса, которая получается из измере-
ний скорости вращения галактик, во много раз
больше массы, измеряемой по светимости. Цвикки
высказал предположение, что для удержания га-
лактик в составе кластера силами гравитации
необходимо большое количество невидимой мате-
рии. Он ввел в обиход понятие темной (не светя-
щейся) материи. С этих пор на основе широкого
круга самосогласованных астрофизических и кос-
мологических данных было получено множество
разнообразных и неоспоримых свидетельств суще-
ствования темной материи.
Темная материя сродни обычному веществу.
Она способна собираться в сгустки (размером с га-
лактику) и участвует в гравитационных взаимодей-
ствиях. Измерения, проведенные с несколькими
сотнями спиральных галактик, показывают, что все
эти галактики «погружены» в массивное гало из
темной материи. Анализ результатов гравитацион-
ного линзирования показал, что диаметр темного
гало галактик может превосходить видимый диа-
метр более чем на порядок. Скорее всего, темная
материя состоит из новых, не открытых еще в зем-
ных условиях частиц. Эти частицы должны быть
электрически нейтральны и участвовать только в
слабом взаимодействии, подобно нейтрино, но
иметь большую массу. По одной из гипотез канди-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12. 12
датами на роль таких частиц считаются гипотети-
ческие тяжелые и очень тяжелые нейтрино –
нейтралино с массой в десятки ГэВ. Если нейтра-
лино составляют значительную массу Вселенной,
их поток в Метагалактике должен быть огромным.
Наша Солнечная система движется в море нейтра-
лино со скоростью 220 км/с. Через каждый квад-
ратный метр поверхности ежесекундно должно
проноситься примерно 109
нейтралино. Сейчас в
различных странах мира около 20 эксперименталь-
ных групп заняты поиском частиц темной материи,
в т.ч. и нейтралино.
Одной из популярных категорий кандидатов на
роль частиц темной материи являются гипотетиче-
ские частицы – вимпы (название образовано от ан-
глийской аббревиатуры WIMPs – Weakly Interacting
Massive Particles – слабовзаимодействующие мас-
сивные частицы), которые по предположению были
рождены в первые мгновения после Большого
взрыва, когда температура среды была чрезвычай-
но велика и могли рождаться сверхмассивные ча-
стицы. К настоящему времени эти частицы остыли
и представляют собой отдельные сгустки. Предла-
гается также новый класс небарионной холодной
темной материи: сверхслабовзаимодействующие
массивные частицы ─ супервимпы, или свимпы
(SuperWIMPs).
Многочисленные астрономические наблюдения
последних лет достаточно определенно указывают
на то, что преобладающей составляющей совре-
менной Вселенной является экзотическая темная
энергия с практически однородным распределени-
ем плотности и отрицательным давлением. Темная
энергия – гораздо более странная субстанция, чем
темная материя. Она не собирается в сгустки в га-
лактиках и скоплениях галактик, а равномерно
распределена во Вселенной.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13. 13
Темная энергия носит явно выраженный неве-
щественный характер, но именно она доминирует
во Вселенной. Ее нельзя наблюдать по гравитаци-
онным эффектам, создаваемым отдельными объек-
тами, но она влияет на общее расширение Метага-
лактики. Наблюдения показывают, что в последние
миллиарды лет Метагалактика расширяется с уско-
рением, тогда как обычная материя (в том числе
темная) приводила бы к замедлению расширения
под воздействием гравитации. Следовательно, тем-
ная энергия проявляет дальнодействующие свой-
ства антигравитации. Плотность темной энергии
остается постоянной с течением времени, тогда как
плотность обычной энергии обратно пропорцио-
нальна объему Метагалактики. Вероятно, темная
энергия – это особый вид материи, давление кото-
рой отрицательно и численно в точности равно
плотности энергии. По словам академика
В.А.Рубакова, открытия, сделанные в области кос-
мологии, являются прямым свидетельством непол-
ноты современных представлений об элементарных
частицах и фундаментальных взаимодействиях. В
частности, в рамках существующей теории – Стан-
дартной модели физики элементарных частиц – не-
возможно объяснить наличие темной материи во
Вселенной и тот факт, что в ней имеется вещество,
а антивещество отсутствует. Природа темной энер-
гии – это главная загадка фундаментальной физи-
ки ХХI века. Перед наукой стоит задача определить
природу темной энергии и объяснить ее доминиру-
ющую роль во Вселенной. Имеются веские основа-
ния ожидать, что несоответствие между физикой
частиц и космологией найдет свое разрешение в
результате экспериментов на Большом адроном
коллайдере.
Материю нельзя противопоставлять конкретным
вещам как некоторое первоначало, из которого все
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14. 14
формируется. Не существует первичной субстан-
ции, из которой затем формируются вещи; материя
существует только в виде бесконечного разнообра-
зия конкретных объектов. Вещи не состоят из ма-
терии, а являются конкретными формами ее прояв-
ления. При этом все материальные объекты обла-
дают внутренней упорядоченностью, которая про-
является в закономерном движении и взаимодей-
ствии элементов. Существуют различные структур-
ные уровни организации материи, каждый из кото-
рых имеет своего носителя и свою систему законо-
мерностей. Материальное единство мира проявля-
ется в том, что все уровни материи взаимодейству-
ют и переходят друг в друга.
Итак, материя обладает следующими свойства-
ми:
- материя объективна, то есть существует вне
нашего сознания;
- материя существует в многообразии конкрет-
ных объектов;
- существует материальное единство мира как
взаимосвязь и взаимозависимость всех уровней ма-
терии, а также наличие ее универсальных свойств
и законов;
- материя несотворима и неуничтожима, суще-
ствуют законы сохранения, изменение материи
всегда связано с устойчивостью некоторых ее
свойств;
- материя находится в состоянии непрерывного
движения, материя не существует без движения,
т.е. без взаимодействия вещей и процессов;
- движение материи происходит в пространстве
и во времени;
- материя способна к саморазвитию, т.е.
усложнению структуры без вмешательства извне;
- материя познаваема;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15. 15
- все известные материальные объекты и про-
цессы подчинены принципу причинности, т.е. име-
ют свои причины и порождают следствия.
Движение - способ существования материи, ее
всеобщий атрибут. Движение, с точки зрения фи-
лософии, есть всякое изменение вообще, развитие
вообще, взаимодействие материальных объектов.
Ф.Энгельс так определял понятие движения:
«Движение, рассматриваемое в самом
общем смысле слова, т.е. понимаемое как
форма бытия материи, как внутренне при-
сущий материи атрибут, обнимает собою
все происходящие во Вселенной измене-
ния и процессы, начиная от простейшего
перемещения и кончая мышлением».
Движение – неотъемлемое свойство материи,
оно несотворимо и неуничтожимо, как и сама мате-
рия. Материя не косное вещество, к которому
нужно прикладывать движение извне, а основа и
носитель движения.
Долгое время движение понималось как пере-
мещение материальных тел, как изменение их про-
странственного положения. Все остальные процес-
сы пытались объяснить перемещением отдельных
частей тел относительно друг друга (механицизм в
науке). Но уже в ХIХ веке выяснилось, что химиче-
ские реакции, электромагнитные и оптические яв-
ления нельзя свести к механическому движению и
объяснить законами классической механики.
Движение материи многообразно по своим про-
явлениям и существует в различных формах. Вы-
деляют три основные группы форм движения мате-
рии: неорганическая природа, органическая при-
рода и общество.
К формам движения материи в неорганической
природе относятся механическое движение – пере-
мещение тел в пространстве; движение элементар-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16. 16
ных частиц и полей – электромагнитные, гравита-
ционные, сильные и слабые взаимодействия, про-
цессы превращения элементарных частиц и др.;
движения и превращения атомов и молекул, вклю-
чающее в себя химическую форму движения мате-
рии; изменения в структуре макроскопических тел
– тепловые процессы, изменение агрегатных со-
стояний, звуковые колебания и др.; геологические
формы движения материи; изменение космических
систем различных размеров: планет, звезд, галак-
тик и их скоплений.
В настоящее время выделяют следующие струк-
турные уровни неживой природы:
- Вселенная;
- Метагалактика;
- скопления галактик;
- галактики;
- звездные скопления;
- космические тела (звезды, планеты и т.д.);
- макротела;
- молекулы;
- атомы;
- элементарные частицы;
- кварки.
Возможно, что существуют уровни больших или
меньших масштабов, но современной наукой они
еще не идентифицированы. Размеры материальных
объектов, изучаемых современной наукой, лежат в
диапазоне от 10-15
м до 1010
световых лет. Каждому
структурному уровню соответствует своя форма
движения, но они взаимосвязаны и находятся в по-
стоянном взаимодействии. Каждой форме движе-
ния присущи свой носитель, своя область распро-
странения и свои законы.
Формы движения материи в живой природе: со-
вокупность жизненных процессов в организмах и в
надорганизменных системах: обмен веществ, про-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17. 17
цессы отражения, саморегуляции, управления и
воспроизводства, различные отношения в биоцено-
зах и других экологических системах, взаимодей-
ствие всей биосферы с природными системами
Земли и с обществом. Выделяют следующие струк-
турные уровни живой природы:
- Биосферный уровень – наивысший уровень
организации жизни, охватывающий все явления
жизни на планете. Биосфера включает всю сово-
купность живых организмов Земли, в том числе и
человека, вместе с окружающей их природной сре-
дой. Биотический обмен веществ объединяет все
структурные уровни организации жизни в одну си-
стему. Биосфера является единой экологической
системой. На биосферном уровне происходит кру-
говорот веществ и превращение энергии, связан-
ные с жизнедеятельностью всех живых организмов,
обитающих на Земле.
- Биогеоценозный уровень. Биогеоценоз (эко-
система) – сложная динамическая система, пред-
ставляющая собой совокупность биотических и
абиотических элементов, связанных между собой
обменом веществ, энергии и информации. Биогео-
ценозы – это участки Земли с определенными при-
родно-климатическими условиями (геоценозы) и
связанные с ними биоценозы, представляющие
единый природный взаимообусловленный комплекс
с динамичными обратными связями. Биогеоценоз
представляет собой устойчивую систему, которая
может существовать на протяжении длительного
времени в состоянии динамического равновесия.
Нарушение динамического равновесия между эле-
ментами биогеоценоза приводит к экологической
катастрофе.
- Биоценозный уровень. Биоценоз – совокуп-
ность всех организмов, населяющих участок среды
с однородными условиями жизни; совокупность
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18. 18
популяций, сообщество микроорганизмов, живот-
ных и растений, обитающих на определенной тер-
ритории. В биоценозе продукты жизнедеятельности
одних организмов являются условием существова-
ния других организмов. Обычно биоценозы состоят
из нескольких популяций.
- Популяционно-видовой уровень (популяция -
совокупность особей одного вида, занимающих
определенную территорию, свободно скрещиваю-
щихся между собой и частично или полностью изо-
лированных от других особей своего вида).
- Организменный и органотканевый уровень.
- Клеточный уровень.
- Молекулярный (доклеточный) уровень (бел-
ки и нуклеиновые кислоты).
Общественные формы движения материи вклю-
чают в себя многообразные проявления деятельно-
сти людей, все высшие формы отражения и целе-
направленного преобразования действительности:
развитие производительных сил и производствен-
ных отношений, классовые, национальные, госу-
дарственные отношения и др. В социально органи-
зованной форме материи можно выделить следую-
щие структурные уровни:
- человек (отдельный индивид);
- семья;
- группа;
- коллективы разных уровней;
- социальные группы (классы, страты);
- этносы;
- нации;
- расы;
- государства;
- союзы государств;
- человечество в целом.
Высшие формы движения материи исторически
возникают на основе относительно низших и вклю-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19. 19
чают их в себя в преобразованном виде – в соот-
ветствии со структурой и законами развития более
сложной системы. Между ними существуют един-
ство и взаимное влияние. Однако высшие формы
движения качественно отличны от низших и несво-
димы к ним. Раскрытие взаимоотношения между
формами движения материи играет важную роль в
понимании единства мира, в познании сущности
сложных явлений природы и общества. Общие за-
коны движения были сформулированы Гегелем:
переход количественных изменений в качествен-
ные, борьба противоположностей, отрицание отри-
цания. Движение внутренне противоречиво, оно
представляет собой сочетание движения и покоя,
изменения и устойчивости. Устойчивость проявля-
ется всегда: как бы ни изменился объект, он со-
храняет какие-либо характеристики (это следует
хотя бы из законов сохранения). Покой – это дви-
жение, не нарушающее качественной специфики
объекта. Покой всегда относителен, абсолютный
покой невозможен.
Различные формы движения материи изучают
различные науки: физика, химия, биология, со-
циология и т.д. Физика – наука о наиболее общих
свойствах и формах движения материи и их взаим-
ных превращениях. Физика изучает механическое,
тепловое, электромагнитное движение, атомные и
внутриатомные явления и др. Любая материальная
система есть прежде всего физическая система,
поэтому физические формы движения материи
входят как составная часть в более сложные фор-
мы движения материи. Все остальные естественные
науки должны учитывать физические закономерно-
сти, лежащие в основе изучаемых ими явлений:
законы сохранения и превращения энергии, начала
термодинамики и др. Кроме того, все естественные
науки широко используют физические методы ис-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20. 20
следования. Поэтому физика считается основой со-
временного естествознания.
Формы движения материи взаимосвязаны, по-
этому существует взаимосвязь между науками,
изучающими различные формы движения материи.
Итак, свойства движения таковы:
- движение объективно (т.е. существует в ре-
альности, а не в наших представлениях о ней);
- движение всеобще (т.е. все движется);
- движение – неотъемлемое свойство материи,
возникает из самой материи;
- движение неуничтожимо количественно (оно
не прекращается) и качественно (каждая форма
движения может превращаться в другую), прекра-
щение одних форм движения есть возникновение
новых его форм;
- движение абсолютно (в то время как покой
относителен);
- движение имеет определенные формы, кото-
рые подчиняются своим законам, но могут перехо-
дить одна в другую.
Пространство и время
Материя существует и движется во времени и
пространстве, которые являются формами суще-
ствования (бытия) материи, ее атрибутами. Про-
странство есть форма бытия материи, характери-
зующая ее протяженность, структурность, сосуще-
ствование и взаимодействие элементов во всех ма-
териальных системах. Можно сказать, что про-
странство – форма координации одновременно су-
ществующих объектов, выражает порядок сосуще-
ствования отдельных материальных объектов. Вре-
мя – форма бытия материи, выражающая длитель-
ность ее существования, последовательность сме-
ны состояний в изменении и развитии всех матери-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21. 21
альных систем. Время – форма координации сме-
няющих друг друга объектов, отражает порядок
смены явлений. Порядок сосуществования объек-
тов образует структуру пространства, порядок сме-
ны этих состояний образует структуру времени.
Пространство и время неразрывно связаны между
собой, их единство проявляется в движении и раз-
витии материи.
Пространство и время являются основными по-
нятиями всех разделов физики. Они играют глав-
ную роль на эмпирическом уровне физического по-
знания: непосредственное содержание результатов
наблюдений и экспериментов состоит в фиксации
пространственно-временных совпадений. Про-
странство и время служат также одними из важ-
нейших средств конструирования теоретических
моделей, интерпретирующих экспериментальные
данные. Пространство и время имеют решающее
значение для построения научной картины мира,
обеспечивая отождествление и различение отдель-
ных фрагментов материальной действительности. В
физике свойства пространства и времени делят на
метрические (протяженность, длительность) и то-
пологические (размерность, непрерывность и связ-
ность пространства и времени, порядок и направ-
ление времени).
В механической картине мира, созданной
И.Ньютоном, пространство и время носили абсо-
лютный характер. В «Математических началах
натуральной философии» И.Ньютон дал следующие
определения свойств времени и пространства:
«I. Абсолютное, истинное математиче-
ское время само по себе и по самой своей
сущности, без всякого отношения к чему-
либо, протекает равномерно и иначе назы-
вается длительностью.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22. 22
II. Абсолютное пространство по самой
своей сущности, безотносительно к чему
бы то ни было внешнему, остается всегда
одинаковым и неподвижным.
Согласно И.Ньютону, абсолютное пространство
и время представляли собой самостоятельные сущ-
ности, которые не зависели ни друг от друга, ни от
находящихся в них материальных объектов и про-
текающих в них процессов. Абсолютное простран-
ство Ньютона выполняет функцию вместилища ма-
терии, местопребывания материальных объектов и
систем. По Ньютону пространство неизменно и
неподвижно, не зависит от материальных тел и их
движения; время абсолютно и течет везде одина-
ково.
Ньютон отличает абсолютные, истинные, мате-
матические пространство и время от относитель-
ных, обыкновенных пространства и времени, кото-
рые он допускал для обыденной жизни, определяя
их следующим образом:
«…Относительное, кажущееся, или
обыденное время есть или точная, или из-
менчивая, постигаемая чувствами, внеш-
няя, совершаемая при посредстве какого-
либо движения мера продолжительности,
употребляемая в обыденной жизни вместо
истинного, математического времени, как-
то: час, день, месяц, год…
…Относительное пространство есть его
мера или какая-либо ограниченная по-
движная часть, которая определяется
нашими чувствами по положению его от-
носительно некоторых тел и которое в
обыденной жизни принимается за про-
странство неподвижное: так, например,
протяжение пространств подземного воз-
духа или надземного, определяемых по их
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23. 23
положению относительно Земли. По виду и
величине абсолютное и относительное
пространства одинаковы, но численно не
всегда остаются одинаковыми».
Классическая физика считала, что Вселенная в
пространственном отношении бесконечна, что про-
странство Вселенной обладает евклидовой геомет-
рией (т.е. трехмерно, однородно и изотропно).
Пространственные свойства материальных тел в
классической механике абсолютны, т.е. не зависят
от системы отсчета, скорости движения тела, вре-
мени, длительности бытия предметов, их матери-
ального взаимодействия с другими окружающими
предметами.
Свойства пространства, по современным пред-
ставлениям (без учета релятивистских эффектов),
таковы:
- объективность, т.е. независимость от созна-
ния человека;
- всеобщность – не существует материи без
пространства;
- однородность – все точки пространства обла-
дают одинаковыми свойствами (параллельный пе-
ренос не изменяет законов природы);
- изотропность – все направления в простран-
стве обладают одинаковыми свойствами (поворот
на любой угол не изменяет законов природы);
- непрерывность – между двумя точками про-
странства, как бы близко они ни находились, все-
гда можно найти третью;
- связность – между точками пространства нет
разрывов;
- трехмерность – каждая точка пространства
однозначно определяется тремя координатами, все
материальные процессы и взаимодействия реали-
зуются лишь в пространстве трех измерений.
Свойства времени таковы:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24. 24
- объективность;
- всеобщность;
- необратимость – причинно-следственные от-
ношения асимметричны, время всегда направлено
от прошлого к будущему;
- одномерность;
- связность;
- однородность – явления, протекающие в оди-
наковых условиях, но в разные моменты времени,
протекают одинаково;
- непрерывность – между двумя моментами
времени всегда можно выделить третий.
Почти все реальные процессы в природе явля-
ются необратимыми: это и затухание маятника, и
эволюция звезды, и человеческая жизнь. Необра-
тимость процессов в природе как бы задает
направление на оси времени от «прошлого» к «бу-
дущему». Это свойство времени английский физик
и астроном А. Эддингтон образно назвал «стрелой
времени». По поводу необратимости времени
И.Пригожин писал:
« Итак, мы приходим к выводу, что
нарушенная временная симметрия являет-
ся существенным элементом нашего пони-
мания природы…Стрела времени не проти-
вопоставляет человека природе. Наоборот,
она свидетельствует о том, что человек яв-
ляется неотъемлемой составной частью
эволюционирующей Вселенной…
Время – не только существенная
компонента нашего внутреннего опыта и
ключ к пониманию истории человечества
как на уровне отдельной личности, так и на
уровне общества. Время – это ключ к по-
ниманию природы».
Современной теорией свойств пространства и
времени является теория относительности – специ-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. 25
альная и общая, развитые А.Эйнштейном. Специ-
альная теория относительности выявила зависи-
мость пространственных и временных характери-
стик объектов от скорости их движения относи-
тельно определенной системы отсчета и объедини-
ла пространство и время в единый четырехмерный
пространственно-временной континуум – простран-
ство-время. Правда, пространственные релятивист-
ские эффекты имеют существенные значения толь-
ко при скоростях тел, близких к скорости света в
вакууме. Специальная теория относительности со-
хранила представление об евклидовом характере
физического пространства. Общая теория относи-
тельности привела к отказу от этих представлений.
Общая теория относительности вскрыла зави-
симость метрических характеристик пространства-
времени от распределения гравитационных масс,
приводящих к искривлению пространства-времени.
Эйнштейн в общей теории относительности отка-
зался от плоского псевдоевклидова пространства и
перешел к более общей концепции – искривленно-
му четырехмерному пространству Римана. При этом
он фактически свел гравитацию к геометрии про-
странства. В соответствии с таким подходом пустое
пространство, т.е. пространство, в котором отсут-
ствует гравитационное поле, просто не существует.
Пространство-время проявляется лишь как струк-
турное свойство гравитационного поля; последнее
равносильно искривлению пространства-времени.
В свою очередь, это искривление определяет зако-
ны движения материи. Таким образом, согласно
ОТО, гравитация – это искривление пространства-
времени. Уравнения гравитационного поля Эйн-
штейна связывают характеристики пространства-
времени с распределением и движением материи.
(Отметим, что в соответствии с принципом Маха
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26. 26
все законы физики определяются распределением
материи во Вселенной).
По форме уравнения ОТО не похожи на урав-
нения динамики Ньютона. В частности, эйнштей-
новский закон гравитации фактически сводится к
математическому описанию движения свободного
тела в искривленном четырехмерном пространстве-
времени, заданном с помощью криволинейной си-
стемы координат. Параметры, характеризующие
кривизну такого пространства, определяются гра-
витационным полем, а траекторией движения сво-
бодного тела (в том числе и светового луча) явля-
ется не евклидова прямая, а искривленная линия
(геодезическая). В то же время уравнения ОТО пе-
реходят в уравнения Ньютона в предельном случае
малых скоростей и слабых квазистатических грави-
тационных полей. В этом случае четырехмерное
пространство-время становится квазиплоским.
В рамках ОТО были предсказаны три эффекта:
отклонение светового луча в поле солнечного тяго-
тения, гравитационное красное смещение спек-
тральных линий, медленное аномальное движение
перигелия Меркурия. Эти эффекты были подтвер-
ждены экспериментально. В настоящее время по-
сле открытия квазаров, пульсаров, реликтового из-
лучения, рентгеновских звезд и др. общая теория
относительности необходима для изучения и пони-
мания фундаментальных свойств Вселенной.
Тесное переплетение свойств пространства и
времени со свойствами гравитации в ОТО привело
Эйнштейна к идее, что на более глубоком уровне
существует связь пространства-времени и с други-
ми фундаментальными физическими полями, т.е. к
программе геометризации физики, которой он по-
святил последние 30 лет своей жизни. Однако его
попытки создать единую теорию поля не были
успешными.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27. 27
В общей теории относительности от характера
распределения масс зависят такие фундаменталь-
ные свойства пространства-времени, как конеч-
ность и бесконечность, которые тоже обнаружили
свою относительность. Построенная на основе об-
щей теории относительности современная космоло-
гия утверждает конечный, но безграничный харак-
тер пространства Вселенной, изменяемость про-
странственных свойств Вселенной в связи с ее
расширением, неоднородность и анизотропность
физического пространства, его неевклидов харак-
тер.
Таким образом, пространство и время – неотъ-
емлемые, объективные свойства любых материаль-
ных объектов и систем. По поводу зависимости
свойств пространства и времени от материальных
объектов и процессов А.Эйнштейн писал:
«Прежде считали, что если все матери-
альные тела исчезнут из Вселенной, время
и пространство сохранятся. Согласно же
теории относительности, время и простран-
ство исчезнут вместе с телами».
Пространству свойственна относительная пре-
рывность, проявляющаяся в раздельном существо-
вании материальных объектов и систем, имеющих
определенные размеры и границы, в существова-
нии многообразия структурных уровней материи с
различными пространственными отношениями.
Новым шагом в развитии представлений о про-
странстве стала гипотеза о дискретном, квантовом
характере реального пространства в результате
применения идей квантовой механики к теории
гравитации и космологии. Определена минимально
возможная длина кванта пространства – 10-35
м
(так называемая планковская длина). Рассматри-
вается вопрос о дискретности, квантовании време-
ни. По этому поводу В.Гейзенберг писал:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28. 28
«…в предельно малых пространствен-
но-временных областях, порядок величи-
ны которых тот же, что и у элементарных
частиц, пространство и время странным
образом исчезают, а именно: для столь ма-
лых времен уже нельзя правильно опре-
делить сами понятия «раньше» и «поз-
же». Разумеется, пространственно-
временная структура в целом нисколько не
меняется, однако приходится считаться с
возможностью, что в экспериментах с про-
цессами, протекающими в крайне малых
пространственно-временных областях, об-
наружится, что некоторые из них протека-
ют в направлении времени, как бы обрат-
ным тому, которое соответствует их кау-
зальной последовательности».
Существуют альтернативные исследовательские
программы, в которых предлагаются иные кон-
струкции времени и пространства. Так, в исследо-
вательской программе Е.А.Милна, являющейся аль-
тернативой общей теории относительности Эйн-
штейна, первостепенное значение придается вре-
мени по сравнению с пространством. Понятие вре-
мени считается первичным, а понятие пространства
– производным от него.
Н.А.Козырев в своей причинной механике пред-
ложил гипотезу о субстанциональной природе вре-
мени. В рамках этой гипотезы он обнаружил влия-
ние земных и космических необратимых процессов
на вес покоящихся и вращающихся тел, на некото-
рые свойства вещества (плотность, упругость,
электропроводность и др.). Действующий фактор
необратимых процессов он связал с активными
свойствами времени, с причинностью.
В программе геометродинамики, развиваемой
Дж. Уилером, физические явления выводятся из
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
29. 29
свойств пространства-времени. Геометродинамика
включает в себя построение из геометрии про-
странства-времени эквивалентов массы, заряда,
электромагнитного поля. В этой теории частица
выступает как чисто геометрическое понятие. Мас-
са, время, длина, электромагнитные поля и т.д. яв-
ляются объектами чистой геометрии. По мнению
Дж.Уилера:
«В мире нет ничего, кроме пустого ис-
кривленного пространства. Материя, заряд,
электромагнитные и другие физические те-
ла являются лишь проявлением искрив-
ленности пространства. Физика есть гео-
метрия. Все физические понятия должны
быть представлены с помощью пустого,
различным образом искривленного про-
странства, без каких либо добавлений к
нему».
В современной физике и математике широко
применяются абстрактные (концептуальные) мно-
гомерные пространства, которые образуются путем
добавления к трем пространственным координатам
времени и других параметров, учет взаимной связи
и изменения которых необходим для более полного
описания процессов. Например, достаточно после-
довательная квантовая теория суперструн Грина-
Шварца сформулирована непротиворечивым обра-
зом в десятимерном пространстве-времени Минков-
ского. Однако не следует отождествлять эти кон-
цептуальные пространства, вводимые как способ
описания систем, с реальным пространством, кото-
рое всегда трехмерно и характеризует протяжен-
ность и структурность материи, сосуществование и
взаимодействие элементов в различных системах.
Однородность и изотропность пространства и
однородность времени называются свойствами
симметрии пространства и времени. Из свойств
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30. 30
симметрии пространства и времени следует сим-
метрия (инвариантность) физических законов по
отношению к следующим непрерывным преобразо-
ваниям пространства-времени: перенос (сдвиг) или
поворот системы как целого в пространстве; изме-
нение начала отсчета времени (сдвиг во времени).
При этих преобразованиях законы, устанавливаю-
щие соотношения между величинами, характери-
зующими физическую систему, не меняются. Дру-
гими словами, поведение изолированной механи-
ческой системы не зависит от того, какой момент
времени принят за начало отсчета, в каком месте
пространства помещено начало координат и как
ориентированы в пространстве оси координат.
В 1918 г. немецкий математик Э.Нётер сформу-
лировала теорему, согласно которой для физиче-
ской системы, движение которой описывается не-
которым дифференциальным уравнением, каждому
непрерывному преобразованию пространства и
времени соответствует определенный закон сохра-
нения. Таким образом, была установлена взаимо-
связь свойств симметрии пространства и времени с
законами сохранения. Закон сохранения импульса
вытекает из однородности пространства, закон со-
хранения энергии – из однородности времени, за-
кон сохранения момента импульса – из изотропно-
сти пространства.
Материальное единство мира
Материальное единство мира – принцип, утвер-
ждающий общность и взаимосвязь всех явлений
мира, отражаемых в человеческом сознании. Мате-
риальное единство мира проявляется во взаимной
связи всех структурных уровней материи, во взаи-
мосвязи явлений микро – и мегамира.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31. 31
Материальное единство мира предполагает суб-
станциональное единство мира (материя – суб-
станция всех процессов и явлений мира); атрибу-
тивное единство мира (любая часть мира обладает
всеми свойствами материи); генетическое единство
мира (все формы материи имеют общее происхож-
дение); номологическое единство мира (все про-
цессы в мире подчиняются одним всеобщим зако-
нам). О субстанциональном единстве мира извест-
ный американский физик-теоретик Р.Фейнман пи-
сал:
«…как это ни удивительно – вся мате-
рия одинакова. Известно, что материя, из
которой сделаны звезды, такая же, как и
материя, из которой сделана Земля. Харак-
тер света, испускаемого звездами, дает
нам, так сказать, отпечатки пальцев, по ко-
торым можно решить, что там атомы того
же типа, что и на Земле. Оказывается, и
живая, и неживая природа образуется из
атомов одинакового типа. Лягушки сдела-
ны из того же материала, что и камни, но
только материал этот по-разному исполь-
зован. Все это упрощает нашу задачу. У нас
есть атомы – и ничего больше, а атомы од-
нотипны, и однотипны повсюду».
Материальное единство мира находит свое вы-
ражение в наличии у материи комплекса универ-
сальных свойств и диалектических законов струк-
турной организации, изменения и развития. К чис-
лу универсальных свойств материи относятся ее
несотворимость и неуничтожимость, вечность су-
ществования во времени и пространстве, законо-
мерное саморазвитие, проявляющееся в различных
формах, превращение одних состояний в другие.
Несотворимость и неуничтожимость материи
означают, что нет и не может быть никаких спосо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32. 32
бов и средств, с помощью которых можно было бы
прекратить ее существование или сотворить ее из
«ничего», что не было и не будет времени, когда
материя не существовала или не будет существо-
вать. Признание несотворимости и неуничтожимо-
сти материи и форм ее существования полностью
исключают любую постановку вопроса о сотворе-
нии мира какой-то высшей, стоящей над миром си-
лой. Несотворимость и неуничтожимость материи
означает, что любые процессы, происходящие в
мире, никогда своим содержанием не имеют ни со-
творения, ни уничтожения движущейся материи.
Происходят лишь процессы преобразования,
структурной перестройки, модификации ранее су-
ществовавших состояний движущейся материи в
новые ее состояния в определенных, но разнооб-
разных пространственно-временных формах. Мате-
рия находится в состоянии вечного изменения, вы-
зываемого наличием внутренних противоречий, но
при всех изменениях, превращениях одних форм
материи в другие она неизменно остается, сохра-
няется как объективная реальность, существующая
вне и независимо от нашего сознания.
Свое всестороннее выражение в природе прин-
цип несотворимости и неуничтожимости материи и
ее атрибутов, свойств находит в физических зако-
нах сохранения. Физика открывает все новые и но-
вые явления, подтверждающие незыблемость все-
общего закона сохранения и превращения материи
и ее атрибутов, растет число частных законов со-
хранения отдельных характеристик физических
форм движения материи. С законами сохранения
связано введение в физику новых фундаменталь-
ных идей, имеющих принципиальное значение.
Одним из аспектов законов сохранения является их
связь с принципами симметрии. Законы сохранения
энергии, импульса и момента импульса связаны со
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
33. 33
свойствами симметрии пространства и времени. За-
коны сохранения служат пробным камнем любой
физической теории. Непротиворечивость теории
этим законам служит убедительным аргументом в
ее пользу и является важнейшим критерием ее ис-
тинности. Поэтому в современных физических тео-
риях большую роль играет идея сохранения спе-
цифических для данной теории величин, причем
часто поиски этих величин являются важнейшей
частью теории. В истории науки известны случаи,
когда применение законов сохранения позволило
получить новые научные результаты. Так, опира-
ясь на законы сохранения энергии и импульса,
В.Паули предсказал существование новой элемен-
тарной частицы – нейтрино.
Одна из характерных особенностей законов со-
хранения состоит в том, что они могут проявляться
в форме ограничений или даже категорических за-
претов, выражающих невозможность прохождения
тех или иных процессов в определенных условиях.
Часто, когда исследователи сталкиваются с прин-
ципиальной невозможностью каких-либо процес-
сов, в итоге приходят к открытию новой сохраня-
ющейся величины. Об этой роли законов М.Борн
писал:
«Каждый закон природы устанавли-
вает в известном смысле предел; то, что
ему противоречит, недостижимо. Такое по-
ложение вещей оказалось в известной сте-
пени обратимым: если опыт наталкивается
на препятствие, которое он не может пре-
одолеть, несмотря на большое усилие, то,
как говорят, это препятствие является от-
правным пунктом для нового позитивного
знания, для познания нового закона при-
роды».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34. 34
Таким образом, в законах сохранения находит
свое отражение важнейший материалистический
принцип неуничтожимости материи и движения,
взаимосвязь между различными формами движу-
щейся материи и специфика превращения одних
форм материи и движения в другие.
Развитие знаний о микро- и мегамире постоянно
приводит к открытию новых структурных элемен-
тов материи и связей между ними, вызывает необ-
ходимость создания новых научных понятий для их
выражения. При этом в процессе познания раскры-
ваются специфические черты различных областей
материального мира и конкретные формы его ма-
териального единства. Одним из универсальных
свойств материи является ее неисчерпаемость.
Неисчерпаемость материи философами понима-
ется двояко. С онтологической точки зрения неис-
черпаемость материи рассматривается как неис-
черпаемость, бесконечность самого материального
мира, его структурных элементов и их взаимодей-
ствий, как беспредельность делимости материи.
Универсальное взаимодействие всех разнообраз-
ных видов и состояний материи, их взаимная обу-
словленность и взаимопревращаемость – основа
множественности связей между ними, многообра-
зия и неисчерпаемости различных уровней и струк-
тур материального мира. Материя бесконечна в том
смысле, что каждый ее объект бесконечен по своим
свойствам. В.И.Ленин писал: «Электрон также
неисчерпаем, как и атом, природа бесконеч-
на». Открытие новых элементарных частиц, квар-
ков, новых объектов и свойств мегамира убеди-
тельно подтверждают тезис о неисчерпаемости ма-
терии.
С гносеологической (теоретико-познаватель-
ной) точки зрения принцип неисчерпаемости за-
ключается в признании бесконечности процесса
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35. 35
познания, движения к абсолютной истине через
познание относительных истин, обусловленных
уровнем развития науки и общественной практики.
Р.Фейнман писал:
«Каждый шаг в изучении природы –
это всегда только приближение к истине,
вернее, к тому, что мы считаем истиной.
Все, что мы изучаем, – это какое-то при-
ближение, ибо мы знаем, что не все зако-
ны еще знаем».
Аналогичную мысль высказывал А.Эйнштейн:
«Наука не является и никогда не будет
являться законченной книгой. Каждый
важный успех приносит новые вопросы.
Всякое развитие обнаруживает со време-
нем все новые и более глубокие трудно-
сти».
Важное значение для понимания материального
единства мира имеет установленный физиками
следующий факт: существующий набор числовых
значений фундаментальных постоянных (гравита-
ционная постоянная, постоянная Планка, скорость
света в вакууме, заряд электрона и др.) необходим
для существования основных устойчивых связан-
ных состояний материи, т.е. всей живой и неживой
природы в известных нам формах. Изменение ка-
кой-либо фундаментальной постоянной при неиз-
менности остальных приведет к невозможности су-
ществования основных устойчивых связанных со-
стояний: ядер, атомов, звезд и галактик.
Структура физики
В соответствии с многообразием исследуемых
форм движения материи физика подразделяется на
ряд дисциплин, или разделов, в той или иной мере
связанных друг с другом. Деление физики на от-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»