Современное структурирование уровней организации материи

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Военный институт материального обеспечения. Вольск, Саратовская обл., Россия

Современное структурирование уровней организации материи

Ананьянц Ш.А., Френкель Е.Н., Сапходоева О.И.

Annotatіon

MODERN STRUCTURING OF LEVELS OF ORGANIZATION OF MATTER

Ananyants Sh.A., Frenkel E.N., Sapkhodoeva O.I.

Volsk Military Logistic Institute. Volsk, Saratov region, Russia

Любое членение мира на составные части условны, как условна любая граница, разделяющая его части. Условны понятия и схемы, которые важны для нас как нечто, лежащее в основании созданной нами условности, которая потом властвует над нашим воображением по принципу созданной нами азбуки. Но именно из неё создается стройная система языка и понятий, утверждающих единство ее структуры, единство Мира, состоящего из ограниченного числа атомов в Периодическом законе.

Привычное деление мира на микро- и макромир также условно, поскольку слишком велики различия между объектами этих иерархических ступеней. Под структурой (от латинского слова structure - строение, порядок, расположение) понимается закономерное пространственное расположение единичного в целом, как совокупность устойчивых связей элементарных частей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, сохранение его основных свойств под влиянием внутренних и внешних сил.

Структура вселенной, например, представлена закономерным пространственным расположением и устойчивыми связями галактик, скоплений галактик и т.д. Структура галактик состоит из закономерно расположенных в них и устойчивых связей звезд и звездных скоплений. Структура звёздной системы (например, Солнечной) представляет собой закономерное расположение и устойчивость связей планет, астероидов и т.д. Структура живого и неживого вещества представляет собой закономерное пространственное расположение и устойчивость связей атомов, молекул.

Структура атома характеризуется закономерным расположением и устойчивостью связей частиц, расположенных вокруг ядра и внутри него.

Основными принципами системы являются:

• ее целостность (принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов);

• структурность (закономерность связей и отношений элементов системы);

• взаимозависимость системы от коллективных внутренних (обусловленных структурой) сил и свойств окружающей среды;

• соподчиненность или иерархичность (каждый элемент системы может рассматриваться как подсистема свойств системы другого уровня);

• множественность описания каждой системы на основе множества слагающих ее подсистем, свойств, отношений этих свойств.

Структурные уровни организации материи могут быть представлены схемой (табл. 1).

Таблица 1 Структурные уровни организации материи (современное представление)

Как видим, такое членение на семь иерархических уровней мира условно, как условны и границы подразделений. Граница - это мир условностей, которые меняются под влиянием познания действительного мира.

Условность и необходимость подразделений мира на его составные элементы исходит из необходимости познать мир по частям и в целом. В процессе познания расширяются представления о границах подразделений.

Поразителен также факт неразделимости живой и неживой материи на всех уровнях её организации. «Живое - от живого!». Гласит принцип Пастера Редди. Но живое возникло из неживого, и является следствием эволюции неживого!

Составные элементы живого (атомы, молекулы) представляют собой каждый в отдельности неживое вещество. Если разобрать живое на атомы, то последующей операцией сборки атомов невозможно создать живое. Для этого необходима вся история эволюции живого и неживого действительного окружающего мира вселенной.

Иерархические уровни организации вещества в естественнонаучных дисциплинах разные. В органическом мире они разделяются на классы, типы, группы, семейства, рода, виды. В неорганическом мире иерархические уровни отвечают комплексам, формациям, породам, минеральным видам и т.д. Причем границы этого разделения, повторяем, весьма условны и определяются необходимостью получения информации о структурированной единице (части), изучением свойства которой, трансляции её в четырёхмерном пространстве мы можем понять, как устроено целое.

Два иерархических уровня организации материи - микро- и макромир (микрокосм и макрокосм) издавна разграничиваются естественными науками, поскольку в них проявляются формы движения несколько по-иному. Возникают новые взаимодействия. Но и это деление материального мира является условным. Ибо макромир состоит из структурированного вещества микромира бесконечно транслируемого в пространстве-времени всё существующее и будущее многообразие явлений, состояний, движений объектов.

Микрокосм и макрокосм (от греч., большой мир - вселенная и малый мир - человек). Натурфилософы XVI в., в особенности Парацельс, рассматривали вселенную как человеческий организм в увеличенном виде, а человека как вселенную в миниатюре и выводили отсюда, что между вселенной и человеком существует такая же связь, как и между членами одного телесного организма, и почему, например, звезды могут иметь влияние на судьбу человека.

Последовательность расположения объектов во Вселенной по структурным уровням материи (СУМ) предполагает существование структурной организации сложных многоуровневых систем. Она проявляется в упорядочении взаимодействий между СУМ от высшего к низшему порядку. Предложена в работе Б.П. Иванова.

Поиски фундаментальных закономерностей, которые бы позволили структурировать мир таким образом, чтобы стало возможным предсказание любого исторического уровня его организации, продолжаются. С развитием квантовой механики, мир неожиданно представился «Летучим Голландцем», когда оказалось нельзя однозначно определиться в его реальных границах ни в пространстве, ни во времени. В границах так необходимых нам в привычном для нас макромире в силу двойственности природы микромира 3. Мир в пространстве микромира оказался «размазанным», а границы его выглядели настолько условными, что возникла необходимость для описания взаимодействий между его частицами прибегнуть к виртуальным частицам, «рождение» которых одновременно бы совпадало с их «смертью». И притом они успевали быть передаточным звеном такого взаимодействия.

По представлениям Б.П.Иванова 4 материя оказывается «не размазана», а группируется в пространстве определенным образом. Система материи состоит из сгустка (ядра) и окружающего его физического поля, находящиеся в определенных отношениях и связях друг с другом, образующих некую целостность (единство). Такая система материи названа им организационной формой материи (ОФМ) или локализованным объектом вселенной. Группу организованных форм материи, имеющих одно общее свойство, например, электрический заряд у ядер атомов элементов таблицы Д.И.Менделеева, автор объединяет в один структурный уровень материи (СУМ).

Всю совокупность СУМ он вмещает в следующую иерархию, состоящую из элементов: элементарные частицы; ядра; атомы; молекулы; кристаллы; пыль; микрометеороиды; метеороиды; кометы; астероиды; планеты;

звезды; скопления звезд; шаровые скопления; галактики; скопления галактик; сверхскопления галактик; Метагалактика.

Это также весьма условная иерархия. Поскольку она может быть дополнена, например, последовательным рядом:

кристалл, элементарная ячейка которого состоит из атомов или ионов,

транслируемых по кристаллографическим направлениям; минерал (состоящий из совокупности атомов, ионов, молекул); порода (как совокупность слагающих ее различных минералов); пыль (как совокупность кристаллов, минералов, пород разного состава) и т.д.;

формации, как сообщество геологических тел, объединяемые в парагенетическом, генетическом или в каком-то ином отношении, состоящие из пород, руд, минералов и т.д.

Материальным объектом галактики являются и релятивистские объекты так называемых черных дыр и т.д.

Тем не менее, в предлагаемой иерархии Б.П.Иванова прослеживается определенная закономерность. Между структурными уровнями материи наблюдаются скачкообразные изменения их обобщенных качественных характеристик, что позволило автору использовать в этой иерархии модель «квантовой лестницы», на ступеньках которой размещаются структурные уровни материи.

В пределах одной ступени структурный уровень материи по Б.П. Иванову состоит из трех подуровней. В каждом подуровне наблюдается регулярная повторяемость свойств объектов по мере роста радиуса ядра ОФМ вследствие семикратной бифуркации. Свойство структурности в иерархии СУМ наследуют структурные уровни нижних ступеней. Например, Метагалактика состоит из сверхскоплений галактик, любая галактика в свою очередь состоит из звездных скоплений и т.д. вплоть к элементарным частицам. То есть в основе материи лежит понятие об элементарной части, которая повторяется, транслируется в пространстве-времени, в результате чего формируется целое: вещество и структура мира.

По данным Б.П. Ивановым граница микрокосма (внутреннего мира) и макрокосма определяется числом после .0., .0.1 и т.д. В микрокосм, таким образом, вошли структуры, начиная от гравийных частиц, песка, алеврита и меньшей размерности. Достоинство выше приведённой структурной иерархии на основе идеи организационной формы материи заключается в возможности определения дискретных границ размерности материального мира путем деления на коэффициент подобия 5 равным числу 128 (для микрокосма) и путем умножения на этот же коэффициент (для макрокосма). Таким образом, микромир по Б.П. Иванову вполне дискретен и поддается граничному структурированию, но на границах микроструктур их свойства меняются скачкообразно.

Макрокосм для Земли в этой классификации начинается с околоземного пространства и распространяется на всю внешнюю часть вселенной.

В концепции «квантового рождения вселенной», выдвинутой в 1973 г. П. И. Фоминым и Е. Трионом, причинно-обусловленные связи на всех структурных уровнях Мира наблюдается в «начальном» состоянии вселенной, которое представляло собой физический вакуум. А причиной наблюдаемого ныне космологического расширения могла стать антигравитирующая способность вакуума, вызывающего отталкивание между «внесенными» в него частицами вещества. И для него давление отрицательно:

p = - е.

Однако основным камнем преткновения квантового рождения вселенной заключается в необходимости объяснения, почему она выглядит изотропной при расширении из состояния сингулярности.

Первое поколение космологических моделей соответствовало однородному и изотропному распределению материи, то есть описывало не реальное распределение вещества, а - усредненное по ячейкам, размер которых порядка межгалактических расстояний, с начальной сингулярностью - состоянием с бесконечной плотностью. Эволюция мира в этих моделях зависит от суммарной плотности вещества с в настоящую эпоху. И если с < с крит. (~10- 25 г/см3), то пространство бесконечно («открытый мир») и наблюдающееся ныне космологическое расширение неограниченно; в случае с > скрит. - пространство конечно, а расширение, спустя некоторое время, должно смениться сжатием («замкнутый мир»). Открыт или замкнут, в рамках данных моделей Мир (Метагалактика) в настоящее время не ясно, так как современные наблюдательные оценки свидетельствуют о том, что с / с крит. ~1.

Второе поколение космологических моделей. Учет неоднородностей реального распределения вещества в Метагалактике привел к несколько иной картине её эволюции. Эти модели противоречат наблюдаемой глобальной изотропии реликтового (фонового) излучения. Потому как любое сколь угодно малое отклонение от изотропности быстро растет с расширением вселенной, и она не может открываться в пространстве изотропно, поскольку расширение идет быстрее, чем распространяется электромагнитное излучение. материя атом вселенная

В моделях третьего поколения предусматривается «первичное квантование» параметров модели (приближение к полной квантовой модели мира). Однако модели третьего и второго поколений не позволяют объяснить изотропность Метагалактики, включая изотропность реликтового излучения, за исключением его флуктуации - дипольная компонента.

Список использованных источников

1. Иванов, Б.П. Физическая модель Вселенной [Текст] / Б.П. Иванов. - СПб.: Политехника, 2000. - 312 с.

2. Кожевникова Л. Неистовая Вселенная: эволюция представлений о возникновении и развитии Вселенной [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://chelreglib.ru/media/files/exhib/neistovaia_vselennaia.pdf

3. Паркер, Б. Мечта Эйнштейна : в поисках единой теории строения Вселенной [Текст] / Б. Паркер; пер. с англ. В. и О. Мацарских ; под ред. Я. Смородинского. - СПб. : Амфора, 2001. - 333 с.

4. Френкель, Е.Н. Концепции современного естествознания : физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие / Е.Н. Френкель. - Ростов н/Д : Феникс, 2014. - 246 с.

5. Хокинг, С. Мир в ореховой скорлупке [Текст] / С. Хокинг ; пер. с англ. А. Сергеева. - СПб. : Амфора, 2008. - 218 с.

Размещено на Allbest.ru