1.7. Материя и движение

Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в его ощущениях, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них. В определении материи следует обратить внимание на два важных момента. Во-первых, материя существует объективно, т.е. независимо от нас. Во-вторых, она копируется, отображается нашими ощущениями, т.е. познаваема. Материя – причина, содержание и носитель всего многообразия материального мира. С точки зрения философского материализма, материя первична, а все другие формы бытия есть ее порождение; весь мир – движущаяся материя в ее бесконечно разнообразных проявлениях.

В настоящее время известны два вида материи: вещество и поле. Вещество – вид материи, обладающей, в отличие от физического поля, массой покоя. Вещество – совокупность 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. Весь вещественный мир Вселенной образуют три класса элементарных частиц. Это класс кварков, класс лептонов и класс бозонов. Кварки прежде всего образуют протоны и нейтроны, составные части атомных ядер. Класс лептонов включает электрон, мюон, тау-лептон и три сорта нейтрино. Именно эти два класса участвуют в образовании атомарного вещества. Класс бозонов образуют особые частицы, роль которых состоит либо в создании в микромире излучений, либо в участии по обеспечению взаимодействий, протекающих между частицами первых двух классов. Так, фотон, безмассовая частица, служит основой всех электромагнитных взаимодействий. Восемь разновидностей глюонов, также безмассовых частиц, обеспечивают в ходе сильного взаимодействия объединение кварков в протоны и нейтроны. Они же обеспечивают объединение протонов и нейтронов в атомные ядра. Векторные бозоны трех разновидностей участвуют в процессах, носящих название слабого взаимодействия. К этому же классу приписан гравитон, гипотетическая безмассовая частица, участвующая в гравитационных взаимодействиях. Перечисленные частицы составляют ту Вселенную, объекты которой до сих пор изучаются физиками, астрономами и астрофизиками.

Поле как физическая реальность (т.е. как вид материи) в науку было введено М.Фарадеем. До Фарадея электрическое, магнитное и гравитационное взаимодействия рассматривались как взаимодействия на расстоянии, между взаимодействующими телами была пустота. Фарадей предположил, что физические тела взаимодействуют друг с другом через соответствующие физические поля, заполняющие пространство между взаимодействующими телами. В классической физике вещество и поле противопоставляются друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. Поля (электромагнитные, гравитационные и др.) заполняют пространство непрерывным образом. Введение понятия поля покончило с действиями на расстоянии и силами, которые действуют мгновенно. По мнению А.Эйнштейна, идея поля была самой оригинальной идеей Фарадея, самым великим открытием со времен Ньютона.

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 становится относительным. С точки зрения квантовой теории поля понятия частицы (вещества) и поля, которые раньше относились к различным физическим объектам, сливаются в единое понятие квантового поля как особой формы существования материи. Совершенно новым свойством стала дискретность, квантованность поля. Поля утрачивают чисто непрерывный характер, им необходимо соответствуют дискретные образования – кванты поля. А элементарные частицы выступают как кванты соответствующих полей. Частица – лишь особое состояние поля, квант поля. Неправомерно на субатомном уровне различать вещество и поле по наличию или отсутствию массы покоя, так как различные поля обладают массой покоя. В современной физике поля и частицы выступают как две неразрывно связанные стороны микромира, как выражение единства корпускулярных (дискретных) и волновых (непрерывных) свойств микрообъектов.

Полученные в последнее время космологические данные требуют кардинального дополнения современных представлений о структуре материи и фундаментальных взаимодействиях элементарных частиц. Лишь 4% массы Вселенной приходится на понятное нам «обычное» вещество. Остальные 96% – это некие субстанции: темная материя (23%) и темная энергия (73%). Помимо обычного вещества во Вселенной имеется другой тип вещества – темная материя. Темная материя сродни обычному веществу. Она способна собираться в сгустки (размером с галактику) и участвует в гравитационных взаимодействиях. Скорее всего, темная материя состоит из новых, не открытых еще в земных условиях частиц. Темная энергия – гораздо более странная субстанция, чем темная материя. Она не собирается в сгустки, а равномерно распределена во Вселенной. Темная энергия носит явно выраженный невещественный характер, но именно она доминирует во Вселенной. По словам академика В.А.Рубакова, природа темной энергии – это главная загадка фундаментальной физики ХХI века [47]. Перед наукой стоит задача определить природу темной энергии и объяснить ее доминирующую роль во Вселенной.

Материю нельзя противопоставлять конкретным вещам как некоторое первоначало, из которого все формируется. Не существует первичной субстанции, из которой затем формируются вещи; материя существует только в виде бесконечного разнообразия конкретных объектов. Вещи не состоят из материи, а являются конкретными формами ее проявления. При этом все материальные объекты обладают внутренней упорядоченностью, которая проявляется в закономерном движении и взаимодействии элементов. Существуют различные структурные уровни организации материи, каждый из которых имеет своего носителя и свою систему закономерностей. Материальное единство мира проявляется в том, что все уровни материи взаимодействуют и переходят друг в друга.

Итак, материя обладает следующими свойствами:

- материя объективна, то есть существует вне нашего сознания;

- материя существует в многообразии конкретных объектов;

- существует материальное единство мира как взаимосвязь и взаимозависимость всех уровней материи, а также наличие ее универсальных свойств и законов;

- материя несотворима и неуничтожима, существуют 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;

- все известные материальные объекты и процессы подчинены принципу причинности, т.е. имеют свои причины и порождают следствия.

Движение - способ существования материи, ее всеобщий атрибут. Движение, с точки зрения философии, 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 присущий материи атрибут, обнимает собою все происходящие во Вселенной изменения и процессы, начиная от простейшего перемещения и кончая мышлением».

Движение – неотъемлемое свойство материи, оно несотворимо и неуничтожимо, как и сама материя. Материя – не косное вещество, к которому нужно прикладывать движение извне, а основа и носитель движения.

Долгое время движение понималось как перемещение материальных тел, как изменение их пространственного положения. Все остальные процессы пытались объяснить перемещением отдельных частей тел относительно друг друга (механицизм в науке). Но уже в ХIХ веке выяснилось, что химические реакции, электромагнитные и оптические явления нельзя свести к механическому движению и объяснить законами классической механики.

Движение материи многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. Выделяют три основные группы форм движения материи: неорганическая природа, органическая природа и общество.

К формам движения материи в неорганической природе относятся: механическое движение – перемещение тел в пространстве; движение элементарных частиц и полей – электромагнитные, гравитационные, сильные и слабые взаимодействия, процессы превращения элементарных частиц и др.; движения и превращения атомов и молекул, включающее в себя химическую форму движения материи; изменения в структуре макроскопических тел – тепловые процессы, изменение агрегатных состояний, звуковые колебания и др.; геологические формы движения материи; изменение космических систем различных размеров: планет, звезд, галактик и их скоплений.

В настоящее время выделяют следующие структурные урони неживой природы:

- Вселенная;

- Метагалактики;

- галактики;

- 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 постоянном взаимодействии. Каждой форме движения присущи свой носитель, своя область распространения и свои законы.

Формы движения материи в живой природе: совокупность жизненных процессов в организмах и в надорганизменных системах: обмен веществ, процессы отражения, саморегуляции, управления и воспроизводства, различные отношения в биоценозах и других экологических системах, взаимодействие всей биосферы с природными системами Земли и с обществом. Выделяют следующие структурные уровни живой природы:

- биосферный уровень;

- уровень биоценозов (биоценоз – совокупность популяций, населяющих участок суши или воды, при которых продукты жизнедеятельности одних организмов являются условием существования других организмов);

- популяционно-видовой уровень (популяция - совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других особей своего вида);

- организменный и органотканевый уровень;

- клеточный уровень;

- молекулярный (доклеточный) уровень (белки и нуклеиновые кислоты).

Общественные формы движения материи включают в себя многообразные проявления деятельности людей, все высшие формы отражения и целенаправленного преобразования действительности: развитие производительных сил и производственных отношений, классовые, национальные, государственные отношения и др. В социально организованной форме материи можно выделить следующие 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 включают их в себя в преобразованном виде – в соответствии со структурой и законами развития более сложной системы. Между ними существуют единство и взаимное влияние. Однако высшие формы движения качественно отличны от низших и несводимы к ним. Раскрытие взаимоотношения между формами движения материи играет важную роль в понимании единства мира, в познании сущности сложных явлений природы и общества. Общие законы движения были сформулированы Гегелем: переход количественных изменений в качественные, борьба противоположностей, отрицание отрицания. Движение внутренне противоречиво, оно представляет собой сочетание движения и покоя, изменения и устойчивости. Устойчивость проявляется всегда: как бы ни изменился объект, он сохраняет какие-либо характеристики (это следует хотя бы из законов сохранения). Покой – это движение, не нарушающее качественной специфики объекта. Покой всегда относителен, абсолютный покой невозможен.

Различные формы движения материи изучают различные науки: физика, химия, биология, социология и т.д. Физика – наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи и их взаимных 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 формы движения материи. Все остальные естественные науки должны учитывать физические закономерности, лежащие в основе изучаемых ими явлений: законы сохранения и превращения энергии, начала термодинамики и др. Кроме того, все естественные науки широко используют физические методы исследования. Поэтому физика считается основой современного естествознания.

Формы движения материи взаимосвязаны, поэтому существует взаимосвязь между науками, изучающими различные формы движения материи.

Итак, свойства движения таковы:

- движение объективно (т.е. существует в реальности, 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), прекращение одних форм движения есть возникновение новых его форм;

- движение абсолютно (в то время как покой относителен);

- движение имеет определенные формы, которые подчиняются своим законам, но могут переходить одна в другую.