Основные свойства и формы существования материи. Тема: Формы существования материи Какой формы материи не существует

Основополагающим элементом изучения подавляющего количества естественных наук является материя. В этой статье мы рассмотрим материи, формы её движения и свойства.

Что такое материя?

На протяжении многих веков понятие материи менялось и совершенствовалось. Так, древнегреческий философ Платон видел её как субстрат вещей, который противостоит их идее. Аристотель же говорил, что это нечто вечное, что не может быть ни сотворено, ни уничтожено. Позже философы Демокрит и Левкипп дали определение материи как некой основополагающей субстанции, из которой состоят все тела в нашем мире и во Вселенной.

Современное понятие материи дал В. И. Ленин, согласно которому она является самостоятельной и независимой объективной категорией, выражаемой человеческим восприятием, ощущениями, она также может быть скопирована и сфотографирована.

Атрибуты материи

Главными характеристиками материи являются три признака:

• Пространство.
• Время.
• Движение.

Первые два отличаются метрологическими свойствами, то есть их можно количественно измерить специальными приборами. Пространство измеряется в метрах и его производных величинах, а время в часах, минутах, секундах, а также в сутках, месяцах, годах и т. д. У времени есть также другое, не менее важное свойство - необратимость. Нельзя вернуться на какую-либо исходную временную точку, вектор времени всегда имеет одностороннюю направленность и движется от прошлого к будущему. В отличие от времени, пространство - более сложное понятие и имеет трёхмерное измерение (высота, длина, ширина). Таким образом, все виды материи могут передвигаться в пространстве за определённый промежуток времени.

Формы движения материи

Всё, что нас окружает, передвигается в пространстве и взаимодействует друг с другом. Движение происходит непрерывно и является главным свойством, которым обладают все виды материи. Между тем этот процесс может протекать не только при взаимодействии нескольких объектов, но и внутри самого вещества, обуславливая его видоизменения. Различают следующие формы движения материи:

• Механическая - это перемещение предметов в пространстве (падение яблока с ветки, бег зайца).

• Физическая - возникает, когда тело изменяет свои характеристики (например, агрегатное состояние). Примеры: тает снег, испаряется вода и т. д.
• Химическая - видоизменение химического состава вещества (коррозия металла, окисление глюкозы)
• Биологическая - имеет место в живых организмах и характеризует вегетативный рост, обмен веществ, размножение и др.

• Социальная форма - процессы социального взаимодействия: общение, проведение собраний, выборов и т. д.
• Геологическая - характеризует движения материи в земной коре и недрах планеты: ядре, мантии.

Все вышеназванные формы материи взаимосвязаны, взаимодополняют и взаимозаменяют друг друга. Они не могут существовать самостоятельно и не являются самодостаточными.

Свойства материи

Древняя и современная наука приписывали материи множество свойств. Самое распространённое и очевидное - это движение, однако имеются и другие универсальные свойства:

• Она несотворима и неуничтожима. Это свойство означает, что любое тело или вещество какое-то время существует, развивается, перестаёт существовать как исходный объект, однако материя не прекращает своего существования, а просто превращается в другие формы.
• Она вечна и бесконечна в пространстве.
• Постоянное движение, преобразование, видоизменение.
• Предопределённость, зависимость от порождающих факторов и причин. Данное свойство является своего рода объяснением происхождения материи как следствия определённых явлений.

Основные виды материи

Современные ученые выделяют три фундаментальных вида материи:

• Вещество, обладающее определённой массой в состоянии покоя, представляет собой наиболее распространённый вид. Оно может состоять из частиц, молекул, атомов, а также их соединений, которые образуют физическое тело.
• Физическое поле - это особая материальная субстанция, которая призвана обеспечивать взаимодействие объектов (веществ).
• Физический вакуум - является материальной средой с наименьшим уровнем энергии.

Вещество

Вещество - вид материи, главным свойством которого является дискретность, то есть прерывистость, ограниченность. В его структуру входят мельчайшие частицы в виде протонов, электронов и нейтронов, из которых состоит атом. Атомы соединяются в молекулы, формируя вещество, которое, в свою очередь, образует физическое тело или текучую субстанцию.

Любое вещество обладает рядом индивидуальных характеристик, отличающих его от других: масса, плотность, температура кипения и плавления, структура кристаллической решётки. При определённых условиях разные вещества можно соединять и смешивать. В природе они встречаются в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. При этом конкретное агрегатное состояние лишь соответствует условиям содержания вещества и интенсивности молекулярного взаимодействия, но не является его индивидуальной характеристикой. Так, вода при разных температурах может принимать и жидкую, и твёрдую, и газообразную форму.

Физическое поле

Виды физической материи включают и такую компоненту, как физическое поле. Оно представляет собой некую систему, в которой материальные тела взаимодействуют. Поле является не самостоятельным объектом, а, скорее, носителем специфичных свойств образовавших его частиц. Таким образом, импульс, высвобожденный от одной частицы, но не поглощённый другой, является принадлежностью поля.

Физические поля - это реальные неосязаемые формы материи, обладающие свойством непрерывности. Их можно классифицировать по различным критериям:

1. В зависимости от полеобразующего заряда выделяют: электрическое, магнитное и гравитационное поля.
2. По характеру движения зарядов: динамическое поле, статистическое (содержит неподвижные относительно друг друга заряженные частицы).
3. По физической природе: макро- и микрополя (создаются движением отдельных заряженных частиц).
4. В зависимости от среды существования: внешнее (которое окружает заряженные частицы), внутреннее (поле внутри вещества), истинное (суммарное значение внешнего и внутреннего полей).

Физический вакуум

В XX веке в физике как компромисс между материалистами и идеалистами для объяснения некоторых явлений появился термин "физический вакуум". Первые приписывали ему материальные свойства, а вторые утверждали, что вакуум - это не что иное, как пустота. Современная физика опровергла суждения идеалистов и доказала, что вакуум - это материальная среда, также получившая название квантового поля. Число частиц в нём приравнивается к нулю, что, однако, не препятствует кратковременному возникновению частиц в промежуточных фазах. В квантовой теории уровень энергии физического вакуума условно принимается за минимальный, то есть равный нулю. Однако экспериментально доказано, что энергетическое поле может принимать как отрицательные, так и положительные заряды. Существует гипотеза, что Вселенная возникла именно в условиях возбуждённого физического вакуума.

До сих пор не до конца изучена структура физического вакуума, хотя и известны многие его свойства. Согласно дырочной теории Дирака, квантовое поле состоит из движущихся квантов с одинаковыми зарядами, неясным остаётся состав самих квантов, скопления которых перемещаются в виде волновых потоков.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

Пространство и время - это всеобщие формы существования материи. Как и материя, пространство и время объективны, независимы от сознания. Структура и свойства движущейся материи определяют структуру и свойства пространства и времени. Пространство и время зависят не только от материи, но и друг от друга. Это обнаруживается даже при простом механическом перемещении: по положению солнца на небе можно определить время, а для определения координат космического корабля нужно задать время. Более глубоко связь пространства и времени раскрыла теория относительности. Она ввела единое понятие четырехмерного пространства и- времени(пространства Минковского) . Так данные современного естествознания подтверждают единство материи, движения, пространства и времени. Пространство - есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, сосуществование и взаимодействие материальных тел во всех системах. Время - форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний всех материальных систем.

Время и пространство обладают общими свойствами. К ним относятся:

Объективность и независимость от сознания человека;

Их абсолютность как атрибутов материи;

Неразрывная связь друг с другом и движением;

Единство прерывного и непрерывного в их структуре;

Зависимость от процессов развития и структурных изменений в материальных системах;

Количественная и качественная бесконечность.

Различают монологические (направление, непрерывность, необратимость) и метрические (связанные с измерениями) свойства пространства и времени.

Наряду с общими характеристиками пространства и времени, им свойственны некоторые особенности, которые характеризуют их как различные атрибуты материи, хотя и тесно связанные между собой.

Так, к всеобщим свойствам пространства относятся:

Протяженность, т.е. взаимное расположение и существование различных тел, возможность прибавления или уменьшения какого-либо элемента;

Связность и непрерывность, которая проявляется физическим воздействием через поля различного характера перемещения тел;

Относительная прерывность, т.е. раздельное существование материальных тел, каждому из которых присущи свои границы и размеры.

Общее свойство пространства - это трехмерность, т.е. все материальные процессы происходят в пространстве 3-х измерений. Кроме всеобщих свойств пространство обладает и локальными свойствами. Например, симметрия и асимметрия, месторасположение, расстояние между телами, конкретные формы и размеры. Все эти свойства зависят от структуры и внешней связи тел, скорости их движения, взаимодействия с внешними полями. Пространство одной материальной системы непрерывно переходит в пространство другой системы, поэтому оно практически незаметно, отсюда его неисчерпаемость как в количественном так и в качественном отношении.

К всеобщим свойствам времени относятся объективность, неразрывная связь с атрибутами материи (пространством, движением и др.), длительность (выражающая последовательность существования и смены состояний тел) образовывается из возникающих друг за другом моментов времени, которые составляют весь период существования тела от его возникновения и до перехода в другие формы.

Существование каждого тела имеет начало и конец, поэтому время существования этого тела конечно и прерывно. Но при этом материя не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет формы своего бытия. Отсутствие разрывов между моментами и интервалами времени характеризует непрерывность времени. Время одномерно, асимметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему.

Специфические свойства времени:

Конкретные периоды существования тел (они возникновенны до перехода в иные формы) ;

Одновременность событий (они всегда относительны) ;

Ритм процессов, скорость изменения состояний, темп развития процессов, и др.

Но не смотря на индивидуальные свойства, отличающие друг от друга пространство и время, в мире нет материи, которая бы не обладала пространственно-временными свойствами, так же, как время и пространство не существуют сами по себе, вне материи или независимо от нее. Весь опыт человечества, в том числе данные научных исследований, говорит о том, что нет вечных предметов, процессов и явлений. Даже небесные тела, существующие миллиарды лет, имеют начало и конец, возникают и гибнут. Ведь, погибая или разрушаясь, предметы не исчезают бесследно, а превращаются в другие предметы и явления. Но для философии, существовавшее время, прежде всего, а затем и пространство, есть порождение событий, актов в глубине бытия, до всякой объективности. Первичный акт не предполагает ни времени, ни пространства, он порождает время и пространство. Материя вечна, несотворима и неучтожима. Она существовала всегда и везде, всегда и везде будет существовать.

Движение как способ существования материи. Формы и виды движения.

Нет движения без материи, как нет и материи без движения. Движение есть способ существования материи. Под движением в философии принято понимать любое изменение. Движение абсолютно, как абсолютны взаимосвязи между материальными объектами или их сторонами. Покой (состояние устойчивости) всегда относителен, временен, преходящ. Движение неразрывно связано со структурной организацией материи. Каждому уровню структурной организации материи соответствует определенная форма или вид движения. Основными формами движения материи являются механическое, физическое, химическое, биологическое и социальное движение. Высшие формы движения включают в себя низшие формы, но не сводимы к ним.

Материя существует лишь постольку, поскольку она движется. Именно благодаря тому, что вещам материального мира присуще движение, они являются тем, что они есть.

Движение – это всеобщий атрибут материи, способ ее существования.

В мире все находится в движении, от атомов до вселенной. Все пребывает в вечном стремлении к иному состоянию, и не по принуждению, а по собственной природе. Поскольку движ есть сущностный атрибут материи, то оно, также как и сама материя, несотворимо и неуничтожимо. Движение - это способ сущ материи. Движ заключено в самой природе материи. Одни формы движ превращ в другие и ни один вид не берется ниокуда.

Движение есть единство изменчивости и устойчивости, беспокойства и покоя. В потоке не прекращ движения всегда присутствуют дискретные моменты покоя., проявляющиеся прежде всего в сохранении внутренней природы каждого данного движения, в виде равновесия движений и их относительно устойчивой формы, т.е. относительного покоя. Покой, т.о., сущ как характеристика движ в какой-либо устойчивой форме. Каак бы не изменялся предмет, но пока он сущ, он сохраняет свою определенность. Река остается рекой.

Абсолютный покой невозможен.

Существует несколько качественно различных форм движ материи: механ, физическая, хим, биологическая, социальная... Качественное разнообразие одного уровня не м.б. объяснено кач разнообразием другого. Точное описание движ частиц воздуха не может объяснить смысл чел речи. Однако необходимо иметь в виду и общие закономерности, свойственные вскм уровням, а также их взаимодействие. Эта связь выраж в том, что высшее включает низшее. (ДНК - хим соединение) Однако высшие формы не включены в низшие. (нет жизни в хим соединениях)

Прослеживание связей между различными формами движ материи позволяет создать картину их развития во вселенной. На его разных этапах возникают все новые уровни организации материи и соотв им формы движения, причем появление каждой новой формы связано с сосотоянием Вселенной как целого. Сразу после Б. Взрыва не было ни атомов ни соотв им форм движения. Хим и физ формы движения возникли на опред уровне развития Вселенной. Также на опр этапе косм эволюции сформировались планетные системы, возникли условия для возникнов жизни,т.е биол формы движения. В этом смысле жизнь надо расматривать как космическое явление. В свою очередь только пройдя длшит этап эволюции, жив природа смогла породить социально организованную материю., и тогда возникла социальная форма движ.

Совр наука показывает, что наша астрономическая вселенная, мир, в кот мы живем, по-видимому, явл только одним из возможных миров. Причем уже в особенностях взаимод. элементарных частиц заложены опр предпосылки, возможности для развертывания более сложных форм движения. (мировые константы)

В соврем космологии указанные идеи входят в содержание так называемого антропного принципа, согласнокот наш мир устроен таким образом, что допускает возможность появл человека как закономерного итога эволюции материи. Но возможны и др миры, с другими мир константами. Эти миры возможно бедны, пусты и допускают только низшие формы движ материи, а возможно и наоборот. В этом смысле человек и чел общество предстают как такая форма организации материи, кот обусловлена свойствами целого нашей Вселенной, фундаментальными характеристиками космоса.

Мировое развитие являет собой заклномерный поступательный процесс, противоречия которого представляют собой источник, движ силу общ прогресса.Всемирная история постоянно выдвигала пробл противоречий общ прогресса, и каждая ее эпоха свидетельствовала о катаклизмах, прерворотах и вместе с тем она являет собой необходимый процесс движ человечества от одних форм своей соц организации к другим, более совершенным.

Критерий прогресса - общественно историческая практика, в кот выделяются два ее основных вида: производственная и социально-преобразующая. Ядром этой практики выступает развитие производ сил как высшего критерия общ прогресса. Главное в произв силах - это человек Этим объясняется то, что в данном критерии воплощаются и достижения науки, принципы управления, и социально-полит состояние общества, и уровень образования, и образ жизни вплоть до мировоззрения, кот опосредовано влияют на эффективность производства. Вот почему?развитие производ сил человечества означает прежде всего развитие богатства чел природы как самоцель?. Действительным ядром общ прогресса выступают способ производства.

Для определения подлинно прогрессивного есть критерий, выработанный самой историей человечества. Критерий этот, выраженный словом гуманизм, обозначает как специф свойства чел природы так и оценку этих свойств как высшего начала общ жизни. Прогрессивно то, что способствует возвышению гуманизма.

15. Элементарные частицы: определение, классификации по различным основаниям (массе, знаку заряда, значению спина, участию в физическом взаимодействии).

Элементарные частицы - мельчайшие неделимые объекты в микромире (в атомном, ядерном и субъядерном масштабе). Из элементарных частиц состоят атомы и атомные ядра. Экспериментально установлено, что элементарные частицы одновременно обладают корпускулярными и волновыми свойствами (корпускулярно-волновой дуализм).

Квантовая теория утверждает, что каждая элементарная частица участвующая в сильных взаимодействиях (адрон), состоит из кварков – но кварков не нашли ни при каких энергиях.

Элементарная частица с квантовым числом L>0 в полевой теории

Увеличить

Элементарная частица с квантовым числом L>0 в полевой теории

Полевая теория утверждает, что элементарные частицы (с квантовым числом L>0) состоят из вращающегося поляризованного переменного электромагнитного поля с постоянной составляющей – с электромагнитными полями мы сталкиваемся на каждом шагу. Число элементарных частиц бесконечно и каждая элементарная частица (с квантовым числом L>0) имеет бесконечное число возбужденных состояний. Благодаря наличию переменного электромагнитного поля элементарные частицы обладают волновыми свойствами.

Как мы видим, полевая теория охватывает все элементарные частицы и объясняет их строение исходя из реально существующих в природе полей, действуя в рамках законов природы. Квантовая теория вынуждена была стать на путь игнорирования закона сохранения энергии, поскольку переносчики взаимодействий (постулированных квантовой теорией) в природе не существуют.

В свое время квантовая теория заполнила собой вакуум, возникший в физике в связи с временными трудностями полевой теории элементарных частиц. Теперь, когда полевой теории элементарных частиц удалось построить научную картину микромира - монопольному господству квантовой теории в физике пришел конец.

Насколько разнообразны элементарные частицы, настолько же разнообразны и их характеристики. Именно на основании характеристик и составлена классификация элементарных частиц. Один из самых важных показателей - это масса. Важно брать во внимание именно массу покоя частицы, поскольку в момент движения, особенно с высокими скоростями, она значительно увеличивается. Иногда, не учитывая этот факт, некоторые ученые объявляли об открытии новых частиц, хотя имели дело с давно известными. Единицей отсчета принято считать массу покоя электрона, поскольку он является самой легкой из них. В наше время классификация элементарных частиц в соответствии с их массами покоя выглядит следующим образом: фотоны, у которых нет массы покоя, поскольку постоянно движутся со световой скоростью; легкие частицы – лептоны, к которым относятся нейтрино и электрон; средние частицы, которые весят от одной массы электрона до тысячи; тяжелые – барионы, обладающие массой в более, чем тысячу масс электрона, к которым относятся нейтроны, протоны, гиперионы. Следующая характеристика, по которой создана классификация элементарных частиц, – их электрический заряд. Он кратен заряду одного электрона (-1) всегда. Согласно данной характеристике все частицы делятся на положительно заряженные, отрицательно заряженные и с нулевым зарядом. Предполагается также существование частиц, имеющих дробный заряд. Еще одна характеристика, по которой создана классификация элементарных частиц, – время их жизни: стабильные частицы, к коим относятся электрон, нейтрино, фотон и протон, нейтрон сохраняет стабильность до тех пор, пока находится в составе ядра атома, а в свободном состоянии он распадается в течение 15 минут; нестабильные частицы – все остальные. Время жизни у них 10(-10) – 10(-24) секунд, а частицы с самой короткой длительность жизни – резонансы, разрушающиеся еще до того, как успевают покинуть атомное ядро или атом. Живут они 10(-25) - 10(-26) секунды. Хотя существование такого рода частиц теоретически вычислено, но практически их никто не зафиксировал. В жизнедеятельности человека самая важная роль принадлежит, конечно, стабильным частицам, ведь именно из них и построены все макротела. Следующая классификационная характеристика – тип взаимодействия: лептоны - частицы, которые участвуют только в слабом и электромагнитном взаимодействии; адроны - это частицы, которые, помимо вышеперечисленных, принимают участие еще и в сильных взаимодействиях. Но самая важная характеристика элементарных частиц – это спин (описание импульса частицы). Такая величина в классической механике описывает характеристику вращения тела. Но физика, рассматривая свойства элементарных частиц, спин характеризует по-другому - как внутреннюю степень свободы данной частицы. Он может принимать только положительные значения, которые пропорциональны постоянной Планка, в отличие от спина в механике, способного принимать любые значения. Коэффициент, выражающий его пропорциональность, назван квантовым спиновым числом. Для одних частиц он может иметь целочисленные (0, 1, 2), а у других - полуцелые (1/2, 3/2) значения. Частица, обладающая 0-вым спином, выглядит одинаково при повороте ее под любым углом, со спином в единицу - обретает такой же вид после поворота ее на 360 градусов, а со спинов равным 2 – после поворота на 180 градусов, со спином в ½ - на 720 градусов. Все частицы с нецелым значением спинов носят название – фермионы. К ним относятся все широко известные частицы, например, протоны, электроны, нейтроны. Их спины составляют 1/2. А с целочисленными – бозоны. Эти вещества, по сути, являются квантами полей, но даже обладая корпускулярными свойствами, все же выступают в роли полей в классическом пределе. Ярким образцом бозонов является фотон, спин у которых составляет 1, а также мезоны с нулевым спином.

16. Кварки: определение, особенности поведения. Квантовые числа кварков.

17. Физическое взаимодействие: общие положения для всех видов взаимодействия. Сравнительная характеристика четырёх фундаментальных физических взаимодействий.

18. Развитие представлений о пространстве и времени. Свойства пространства и времени.

19. Постулаты и следствия общей и специальной теории относительности.

20. Динамические и статистические законы в природе и обществе, детерминизм.

21. Принципы современной физики (симметрии, соответствия, дополнительности, соотношения неопределенностей, суперпозиции).

22. Начала классической термодинамики. Замкнутые, изолированные и открытые системы. Порядок и хаос. Энтропия.

23. Проблемы самоорганизации материи. Основы синергетики.

24. Развитие взглядов на строение Вселенной с древних времен до наших дней.. Современная космологическая модель Вселенной.

25. Гипотеза Большого взрыва, её современная интерпретация.

26. Структура Солнечной системы.

27. Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Литосфера как абиотическая основа жизни. Свойства литосферы. Ресурсная и геодинамическая функции литосферы.

28. Атмосфера, гидросфера, магнитосфера Земли. Характеристика, значение.

29. Географическая оболочка Земли: строение, функции и закономерности. Географическая среда и человек.

30. Химия как наука, ее предмет, методы и задачи.

31. История становления химии: характеристика основных этапов.

32. Современные концепции химии: состава, строения, учение о химическом процессе. Реакционная способность вещества.

33. Определения жизни. Критерии, свойства и уровни организации живого.

34. Концепции о происхождении жизни на Земле, их развитие.

35. Концепция происхождения жизни на Земле А.И. Опарина.

36. История идеи развития в биологии (учения К. Линнея, Ж.-Б. Ламарка, Ж. Кювье).

37. Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина. Современная теория эволюции.

38. Характеристика этапов происхождения человека. Физические факторы антропогенеза. Сходство и отличия человека и животных.

39. Человек как биосоциальное существо. Творчество. Эмоции. Человек и время. Работоспособность человека.

40. Здоровье человека. Проблемы нормы и патология. Факторы ортобиоза.

41. Биосфера, человек и космос. Концепция А.Л. Чижевского. Концепция этногенеза Л. Гумилева.

42. Сильный и слабый антропный принцип в современной науке.

43. Современные глобальные проблемы человечества. Возможные пути их решения. Концепция устойчивого развития человечества.

44. Учение В.И. Вернадского о ноосфере.

45. Биоэтика. Генная инженерия. Евгеника.

16. Кварк - фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e /3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки являются точечными частицами вплоть до масштаба примерно 5·10 −18 м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят - «ароматов») кварков, свойства которых даны в таблице. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействияпостулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой «цвет». Каждому кварку соответствует антикварк с противоположными квантовыми числами.

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА - целые или дробные числа, к-рые определяют возможные значения физ. величин, характеризующих квантовые системы (атом, ядро, молекулу и др.), а также отд. элементарные частицы, кварки, глюоны . К. ч. были впервые введены в физику для описания найденных эмпирически закономерностей атомных спектров, однако смысл К. ч. и связанной с ними дискретности нек-рых физ. величин, характеризующих поведение микрочастиц, был раскрыт лишь квантовой механикой. Согласно квантовой механике, возможные значения физ. величин определяются собственными значениями соответствующих операторов, действующих в пространстве состояний физ. системы. С матем. точки зрения это линейные самосопряжённые операторы в гильбертовом пространстве, собственные значения к-рых могут быть непрерывными или дискретными; в последнем случае и возникают нек-рые К. ч. В несколько более общем смысле К. ч. называют величины, сохраняющиеся в процессе движения, но не обязательно принадлежащие дискретному спектру, напр., импульс или энергию свободно движущейся частицы, массу покоя частицы. Набор К. ч., исчерпывающе определяющий состояние квантовой системы, наз. полным. Совокупность состояний, отвечающая всем возможным значениям К. ч. из полного набора, образует полную систему состояний. Так, состояния электрона в атоме определяются четырьмя К. ч. соответственно четырём степеням свободы, связанным с тремя пространств. координатами и спином. Для атома водорода и водородоподобных атомов это: главное К. ч. (п=1, 2, . . .), орбитальное К. ч. (l =0, 1, . . ., n -1), магн. К. ч. (m l , | m l | [ l ) - проекция орбитального момента на нек-рое направление и К. ч. проекции спина (m s 6 1 / 2). Др. набор К. ч., более пригодный для описания атомных спектров при учёте спин-орбитального взаимодействия (определяющего тонкую структуру уровней энергии), получается при использовании вместо m l и m s К. ч. полного момента кол-ва движения (j =l 6 1 / 2) и К. ч. проекции полного момента (m j , |m j | [j ). Те же К. ч. используются для приближённого описания состояний отд. электронов в сложных (многоэлектронных) атомах, состояний нуклонов в ядрах и т. д. (см. Атом, Ядро атомное ). Приведённые выше К. ч. связаны с пространств. симметриями квантовых систем относительно нек-рых непрерывных преобразований. Др. К. ч. отвечают дискретным симметриям, напр., чётность состояния (Р) , к-рая принимает значения +1 и -1 в зависимости от того, сохраняет волновая ф-ция знак при инверсии координат (r "" - r )или меняет его на обратный.

Материя - это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое непосредственно либо косвенно посредством наших ощущений представляет собой материю, которая тождественна реальности. Неотъемлемое свойство материи - движение. Без движения нет материи и наоборот. Движение материи - любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует в бесформенном состоянии - из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложности.

Как физическая реальность материя известна в двух видах: вещество и поле. Оба вида различаются и по содержанию (по массе) и по форме бытия и проявления. Так, вещество существует в пяти основных состояниях: твердом, жидком, газообразном, плазменном. Поле бывает: гравитационное, электромагнитное, слабое, сильное. В окружающем нас мире можно выделить три основных типа материальных систем: система неживой природы (материи), живой и социальной. Из биологических и социальных систем нам известны только те, которые существуют на земле.

Вещество - основной вид материи, обладающей массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты. В химии вещества подразделяются на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные - химические соединения. Свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия составляющих его атомов и молекул, что и обусловливает различные агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. При сравнительно высокой температуре образуется плазменное состояние вещества. Переход вещества из одного состояния в другое можно рассматривать как один из видов движения материи.

Физическое поле - особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. К физическим полям относятся электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электрон-позитронное поле). Источником физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля - заряженные частицы). Созданные частицами физические поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними. В квантовой теории взаимодействие обусловливается обменом квантами поля между частицами.

Всеобщими универсальными формами существования и движения материи принято считать время и пространство. Движение материальных объектов и различные реальные процессы происходят в пространстве и во времени. Особенность естественно-научного представления об этих понятиях заключается в том, что время и пространство можно охарактеризовать количественно с помощью приборов.

Способ существования материи.

Движение - способ существования материи

Познание сущности движения довольно сложно. Учение о движении разрабатывалось на протяжении всей истории философской мысли. Однако, смысл движения, его сущность, источник и причину наиболее полно отразила марксистская философия.

В основе диалектико-материалистического понимания движения лежат следующие положения.

Во-первых, движение есть неотъемлемое, необходимое и существенное свойство, способ существования материи. "Материя без движения, – писал Ф. Энгельс, – так же немыслима, как и движение без материи".

Во-вторых, движение определяется как любое изменение. "Движение, в применении к материи, – утверждал Ф. Энгельс, – это изменение вообще".

В-третьих, движение представляет собой противоречие, а его источником взаимодействие противоположностей. "Движение есть противоречие, – отмечал В.И. Ленин, – есть единство противоречий".

Неисчерпаемость материи, многообразие объектов и явлений связаны с многообразием форм движения, ибо последнее, как уже выяснено, является способом существования материи.

Физическое движение (молния, радиация, свет)

Химическое движение (химическая реакция)

Биологическое движение (жизнь)

Социальное движение (реформы)

Формы движения расположены именно в этом порядке не случайно: каждая последующая включает в себя предыдущие. В основе классификации Ф. Энгельса лежат принципы: структурности (каждая форма движения имеет специфического, главного материального носителя); развития (высшие формы движения возникают в результате развития низших); историзма (характеризует последовательность познания человеком основных форм движения: от относительно простого к более сложному).

Каждая из этих форм включает в себя бесконечное множество видов движения.

15. Элементарные частицы: определение, классификации по различным основаниям (массе, знаку заряда, значению спина, участию в физическом взаимодействии)

Известные сегодня науке формы существования материи, это пространство и время . Они существуют независимо от нашего сознания и присущи всем без исключения видам материи и уровням ее организации.

Пространство представляет собой динамичную n-мерную систему структурных элементов, свойства которых определяют его геометрию по отношению к избранному объекту исследования.

Пространство - часть Вселенной, структура которой формируется полями тяготения всех без исключения физических тел: галактик, звездных систем, звезд, планет, макро тел и микро частиц. Естественно, что не существует физических тел вне пространства и пространства без физических тел.

Пространство отражает порядок сосуществования и взаимодействия физических тел. Учитывая его n-мерность, геометрия пространства достаточно сложна и не может описываться только прямолинейными взаимодействиями геометрии Евклида.

Современные представления о пространстве основаны на нелинейной геометрии Лобачевского – Римана, в основе которой отрицание постулата Евклида о параллельных прямых.

Сложная нелинейная конфигурация пространства еще и подвижна. Ее динамика определяется динамикой формирующих ее, в соответствии с принципом минимума энергии, физических тел, их полей и внешних воздействий.

Однородность пространства (его симметрия ) означает неизменность физических свойств и законов сохранения для замкнутой системы физических тел при ее переносе в пространстве. Иначе говоря, для физического тела не принципиально, из какой конкретно точки пространства его начали перемещать, и в какую точку пространства оно попадет.

Симметрия вообще, означает неизменность свойств физического тела или течения процесса при изменении одного или нескольких внешних физических параметров.

Например, кристалл сохраняет неизменной свою симметрию, несмотря на его вращение вокруг собственной оси, перемещении из одной точки в лаборатории в другую, изменение температуры в определенном диапазоне и т.д.

Важнейшие свойства пространства однородность и изотропность. Из однородности пространства вытекает закон сохранения импульса (р = m v, где р – импульс, m - масса, а v - скорость): в однородном пространстве импульс замкнутой системы тел величина постоянная, а незамкнутой не изменяется, если действие на тело всех внешних сил компенсировано.

Еще одно свойство пространства, его изотропность, означающая инвариантность физических законов относительно направления системы отсчета (системы координат).

Из изотропности следует закон сохранения момента импульса, согласно которому момент импульса закрытой системы, в пространстве не изменяется с течением времени.

Впервые о пространстве, его материальности и особенных свойствах заговорили древнегреческие ученые. Это знаменовало собой эпоху натурфилософии – период познания механизмов процессов и явлений, преобразования физических тел.

В самом деле, мифологический этап познания человечества сводился к ответам на вопрос «ЧТО ЭТО». Что за явление дождь, гроза, солнце, день и ночь.

Древнегреческий ученыйФалес Милетский (624 – 548 год до нашей эры) впервые выдвинул идею материальности пространства, состоящего из воды, как всеобщей исходной субстанции, шарообразности Земли и ее центральном расположении, во Вселенной.

Космологическая концепция его лучшего ученика Анаксимандра Милетского , (611 - 547 год до нашей эры), состояла в возникновении пространства Вселенной из некой "безграничности, бесконечности", служившей первоосновой всего сущего. Пространство Вселенной, по Анаксимандру,замкнуто , что позволило ему сделать вывод: ничто во Вселенной, никуда не исчезает и неоткуда не берется. Это одна из первых формулировок закона сохранения материи!

В центре Вселенной,ему представлялось,трехмерная, цилиндрической формы Земля, вокруг которой по своим орбитам движутся Солнце, известные на тот период планеты: Луна, Венера, Марс, Уран, Сатурн.

Звезды неподвижно расположены на сферическом небосклоне.

В седьмом – шестом веке до нашей эры высказывается одна из первых идей геоцентризма!

Ученик Анаксимандра, Анаксимен Милетский (560 – 502 до н.э.) разделяя в духе традиции ионийской школы, взгляды своего учителя, предлагал воздух, как первооснову для пространства из которого происходит все сущее в мире. Все тела, он учил, созданы за счет различной степени сгущения воздуха.

Пифагор Самосский (581 – 497 год до нашей эры) на основании своего эстетико-космологического учения о "гармонии сфер ", пришел к выводу об упорядоченности мироздания и, в частности, пространства. Хаоса в пространстве не существует.

Согласно Пифагору, сферическое пространство Вселенной состоит из пяти элементов: огонь, вода, воздух, земля и эфир. В центре Вселенной располагается вселенский огонь.

Левкипп (500 – 440 год до н.э.) и его ученик Демокрит Абдерский (460 – 370 год до н.э.) представляли пространство как материальную пустоту, вместилище тел и атомов.

В натурфилософском материальном мире признается существование некоей субстанции для создания упорядоченного пространства, в пустоте которого движутся небесные тела. Хаосу в пространстве места нет.

древнегреческий философ, Эпикур Самосский (341 - 270 год до н. э.) пришел к выводу, что пустота пространства бесконечна,

Великий Аристотель (384 - 322 год до нашей эры) представлял пространство заполненное эфиром, субстанцией предающей стройность и функциональность Вселенной.

Гиппарх Никейский (190 – 125 год до н.э.), уроженец города Никея (современная Турция), впервые пришел к выводу о непостоянстве структуры звездного неба ,

Клавдием Птолемеем (87 – 165 год н.э.) В наиболее фундаментальной, тринадцати томной работе "Альмагест" Птолемей наиболее полно изложил свое представление о мироустройстве. Пространство, по Птолемею, состоит из кристаллических небесных сфер, на которых располагаются фиксированные и неподвижные звезды. Выше небесных сфер располагается перводвижитель, возможно бог.

В средние века идею бесконечности пространства высказывал кардинал Николай Кузанский (1401 – 1464).

Николай Коперник (1473 – 1543), изучая труды Пифагора, его ученика Филолая пришел к выводу о замкнутости гигантского пространства Вселенной. В этом с ним был согласен Джордано Бруно (1548 – 1600) высказавший идею об однородности и бесконечности пространства Вселенной.

Свою космологическую концепцию разработал Галилео Галилей (1564 – 1642).

Ее основные положения состоят в представлении Вселенной, как абсолютного, единого для всех, непрерывного, одномерного временииабсолютного, подчиняющегося трехмерной геометрии Евклида, пространства.

Впервые доказательно концепцию пространства и времени высказалсэр Исаак Ньютон. Он утверждал, что пространство абсолютно , трехмерно, непрерывно, однородно и изотропно, является вместилищем всех тел во Вселенной, но существует независимо от них.

Еще одной формой существования материи являетсявремя.

Окружающий человека материальный мир представляет бесконечное множество предметов и явлений, обладающих самыми разнообразными свойствами. Не смотря на различия всем им присущи два важнейших признака: 1) все они существуют независимо от сознания человека, и 2) способны воздействовать на человека, отражаться нашим сознанием. Понятие материи является фундаментальным в философии. Так как понятие материи связано с общим миропониманием, оно лежит в основе любой философии, поскольку понимание материи в истории философии развивалось и материализмом и идеализмом. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, характерно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рассматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. Философский материализм - философское направление, которое исходит из того, что мир материален, существует объективно, вне и независимо от сознания, что материя первична, никем не сотворена, существует вечно, что сознание, мышление - свойство материи, что мир и его закономерности познаваемы.
Наиболее полно и разносторонне учение о материи развивалось в материалистической философии, которая исходила из первоосновы материи, рассматривает ее как субстанцию, уделяя особое внимание взглядам на атрибуты материи. В историческом развитии воззрение на материю во многом определялось в развитии знаний об атрибутах материи на основе обобщения естественно-научных знаний о природе (Атрибуты: движение и взаимодействие, противоречивость движения, пространственное отражение, причинность, необходимость и закономерность.
На протяжении длительного исторического периода (Античность – конец 19 в.) материя отождествлялась с теми фундаментальными элементами вещества, которые были известны науке на той или иной ступени исторического развития. В античной философии материя чувственно воспринималась вещественными первоначалами (огонь, воздух, вода, земля). В философии 19 в. в соответствии с естественно-научными представлениями, материя отождествлялась с атомами как с мельчайшими частицами вещества и свойства вещества рассматривались как универсальные, всеобщие свойства материи (механические свойства вещества, масса покоя, инертность и т.п.). Таким образом, хотя в материалистической философии материя и определялась как субстанция, то есть всеобщая, универсальная объективно существующая субстанция, она истолковывалась в соответствии с историческим ограничением естественно-научных знаний о материальных природных вещах. Таким образом в этом подходе уже существовало противоречие – материя объективно вне зависимости от сознания, но вместе с тем определялась через ограниченность нашего сознания на определенном этапе развития. Это противоречие в определении материи обнаружилось на рубеже 19-20 в.в. в связи с открытиями в физике, а именно в связи с открытием структуры строения атома (ядро и электроны). И именно элементарные взаимодействия и определяют структурную целостность атома. Исходя из представлений о строении вещества, что атом как мельчайшая частица вещества отождествляется с материей, а атом представляет собой элементарные взаимодействия, то материя превращается в нечто невещественное явление, то есть нематериальна. Эти изменения в понимании материи явились причиной принципиального нового подхода к определении материи как субстанции. Новый подход к материи как и субстанции был разработан с позиции диалектико-материалистического подхода, в соответствии с которым Материя – это философская категория для обозначения объективной реальности, которая познается человеком и существует независимо от него и его познания. Подобное определение материи обосновано в работе В.И. Ленина.
Определение категории материи отвлекается от всего многообразия конкретных свойств вещей, изучаемых наукой и решает только одно всеобщее свойство – объективное существование: Любой предмет независимо от его многообразия конкретных свойств и независимо от того имеет ли наука знания об этом предмете является материей если он существует объективно, вне и независимо от сознания. При таком определении категории материи, философские учения о ней как субстанции не зависят от истории определенного естественно-научного знания о многообразии конкретных свойств материальных вещей.
Таким образом, определение материи как субстанции необходимо отличать от исторического научного знания о многообразии свойств материальных вещей.
ДВИЖЕНИЕ
В применении к материи - это изменение вообще. Движение - это атрибут, неотъемлемое свойство материи. Материи неподвижной, неизменно пребывающей в состоянии абсолютного покоя не существует. Материя и движение неразрывны. Эта основополагающая идея материализма была высказана англ. материалистом ТОЛАНГОМ: «материя не существует без движения, движение - без материи». Движение есть единственный способ существования материи. Представление о материи, лишенной движения имеет одним из своих источников метафизическое понимание соотношения покоя и движения. В этом случае, движение мыслится как переход от одного состояния покоя к другому под воздействием внешних сил. В частности, Ньютон предполагал существование абсолютного пространства, по отношению к которому возможен абсолютный покой. Однако в реальной действительности мы сталкиваемся с ситуацией, характеризующейся тем, что движение абсолютно, а покой - лишь относителен, потому, что при неизменности координат данного тела в системе, связанной с каким - либо другим телом или системой тел, это тело изменяет свои координаты в системах, связанных с другими телами. (Механистический аспект). С другой стороны, покой относителен в том плане, что в состоянии этого относительного покоя происходят изменения разноуровнего характера (движение частиц и т.д.) В виде относительного покоя мы можем характеризовать наличие в рамках действительности, относительной устойчивости, позволяющей телам на протяжении определенного времени сохранятся как телам (сохранять качественную определенность). Изменение – это результат взаимодействия или совместного воздействия вещей друг на друга, в процессе которого осуществляется перераспределение энергии и вещества от одного к другому.
Качественно различным видам материи соответствуют свои особые, качественно различающиеся между собой формы движения.
Наиболее приемлемыми и общепризнанными формами движения являются:
*Механическая форма движения (изменения, обусловленные содержанием механики)
*Физическая форма (типа расширения металла и др.)
*Химическая форма движения (мобильность молекул, движение и изменение хим связей)
*Биологическая (рост растений организмов)
*Социальная (реформы, процессы воспитания, политические передряги)
В последнее время некоторые пытаются включить сюда еще другие формы.
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Пространство и время - это всеобщие формы существования материи. Как и материя, пространство и время объективны, независимы от сознания. Структура и свойства движущейся материи определяют структуру и свойства пространства и времени. Пространство и время зависят не только от материи, но и друг от друга. Это обнаруживается даже при простом механическом перемещении: по положению солнца на небе можно определить время, а для определения координат космического корабля нужно задать время. Более глубоко связь пространства и времени раскрыла теория относительности. Она ввела единое понятие четырехмерного пространства и- времени(пространства Минковского) . Так данные современного естествознания подтверждают единство материи, движения, пространства и времени. Пространство - есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, сосуществование и взаимодействие материальных тел во всех системах. Время - форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний всех материальных систем.
Время и пространство обладают общими свойствами. К ним относятся:
- объективность и независимость от сознания человека;
- их абсолютность как атрибутов материи;
- неразрывная связь друг с другом и движением;
- единство прерывного и непрерывного в их структуре;
- зависимость от процессов развития и структурных изменений в материальных системах;
- количественная и качественная бесконечность.
Различают монологические (направление, непрерывность, необратимость) и метрические (связанные с измерениями) свойства пространства и времени.
Наряду с общими характеристиками пространства и времени, им свойственны некоторые особенности, которые характеризуют их как различные атрибуты материи, хотя и тесно связанные между собой.
Так, к всеобщим свойствам пространства относятся:
- протяженность, т.е. взаимное расположение и существование различных тел, возможность прибавления или уменьшения какого-либо элемента;
- связность и непрерывность, которая проявляется физическим воздействием через поля различного характера перемещения тел;
- относительная прерывность, т.е. раздельное существование материальных тел, каждому из которых присущи свои границы и размеры.
Общее свойство пространства - это трехмерность, т.е. все материальные процессы происходят в пространстве 3-х измерений. Кроме всеобщих свойств пространство обладает и локальными свойствами. Например, симметрия и асимметрия, месторасположение, расстояние между телами, конкретные формы и размеры. Все эти свойства зависят от структуры и внешней связи тел, скорости их движения, взаимодействия с внешними полями. Пространство одной материальной системы непрерывно переходит в пространство другой системы, поэтому оно практически незаметно, отсюда его неисчерпаемость как в количественном так и в качественном отношении.
К всеобщим свойствам времени относятся объективность, неразрывная связь с атрибутами материи (пространством, движением и др.), длительность (выражающая последовательность существования и смены состояний тел) образовывается из возникающих друг за другом моментов времени, которые составляют весь период существования тела от его возникновения и до перехода в другие формы.
Существование каждого тела имеет начало и конец, поэтому время существования этого тела конечно и прерывно. Но при этом материя не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет формы своего бытия. Отсутствие разрывов между моментами и интервалами времени характеризует непрерывность времени. Время одномерно, асимметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему.
Специфические свойства времени:
- конкретные периоды существования тел (они возникновенны до перехода в иные формы) ;
- одновременность событий (они всегда относительны) ;
- ритм процессов, скорость изменения состояний, темп развития процессов, и др.
Но не смотря на индивидуальные свойства, отличающие друг от друга пространство и время, в мире нет материи, которая бы не обладала пространственно-временными свойствами, так же, как время и пространство не существуют сами по себе, вне материи или независимо от нее. Весь опыт человечества, в том числе данные научных исследований, говорит о том, что нет вечных предметов, процессов и явлений. Даже небесные тела, существующие миллиарды лет, имеют начало и конец, возникают и гибнут. Ведь, погибая или разрушаясь, предметы не исчезают бесследно, а превращаются в другие предметы и явления. Но для философии, существовавшее время, прежде всего, а затем и пространство, есть порождение событий, актов в глубине бытия, до всякой объективности. Первичный акт не предполагает ни времени, ни пространства, он порождает время и пространство. Материя вечна, несотворима и неучтожима. Она существовала всегда и везде, всегда и везде будет существовать.