Представление о микро-, макро- и мега мире. Их взаимосвязь и границы

Все многообразие известных человечеству объектов и свой­ственных им явлений обычно разделяется на три качественно различные области — микро -, макро - и мегамиры. Предлагается выделить еще два уровня — гипомир (микромир в микромире) и гипермир (сверхмегамир). Однако последние два уровня следует считать пока гипотетичными, лишь предсказываемыми теорией, но еще не ставшими эксперимен­тально наблюдаемыми, достоверно установленными.

Еще в начале XX в. немецкий физик М. Планк определил фун­даментальные константы (предельно малые величины, меньше которых не должно быть)— длины (10^-33 см) и времени (10^-44 с), получившие название «планковская длина» и «планковское время». Это более чем в миллиард миллиардов раз меньше раз­меров атомных ядер (10 ^{- 13} см), которые сами на пять порядков (в 10⁵, т.е. в сто тысяч раз) мельче атомов, характеризующихся величинами в 10^-8 см.

Считается, что в области планковских масштабов неприменима общая теория относительности и для описания физических процессов здесь необходимо создание квантовой теории гравитации. Это свидетельствует не только о количественном, но и о качественном отличии предполагаемо­го гипомира от надежно установленного микромира — мира атомов и большого семейства (примерно четырехсот) так назы­ваемых элементарных частиц — электронов, протонов, нейт­ронов и др. В области реально, экспериментально изучаемого мира физики фиксируют размеры порядка 10^-6 см (в тысячу раз меньше размеров атомных ядер).

Специфика микромира наиболее ярко отражена в разделах физики, основанных на квантовой механике, в том числе ре­лятивистской, учитывающей одновременно и квантованность, и относительность (релятивность) процессов в микромире, их структурных, пространственно-временных и энергетических характеристик.

Наряду с углублением познания в области микромира (по­знанием мира «вглубь») для науки XX в. очень характерно стре­мительное движение познания по линии увеличения размеров изучаемых объектов, т.е. познание мира «вширь». По этой ли­нии наука дополняет познание привычного людям земного мак­ромира, характеризуемого умеренными скоростями и энергия­ми взаимодействия, познанием мегамира — гигантских по срав­нению с земными масштабами звездных систем, звездных скоплений и сверх­скоплений. Это мир планет, звезд, галактик.

Самым большим объектом, установленным наукой, явля­ется Метагалактика, включающая все известные скопления га­лактик. Размеры ее — порядка 10²⁸ см. Такое расстояние свет проходит со скоростью 300 000 км/с за 20 миллиардов лет. Не­которые ученые отождествляют Метагалактику со Вселенной в целом, но все больше ученых склоняется к тому, что миров, подобных Метагалактике, во Вселенной множество. Представ­ления о множестве мегамиров и ведут к выделению нового уров­ня в строении Вселенной —- гипермира.

Таким образом, сейчас выделяют 5 уровней материального мира: гипомир, микромир, макромир, мегамир, гипермир. Им соответствуют расстояния от 10^-33 см до 10²⁸ см.

Таким образом, исследуемый современной наукой мир охватывает расстояния в диапазоне более чем 60 порядков. В этих рамках микро­мир выделяется, прежде всего, как объект квантовой механики, макромир — как объект классической механики, мегамир — как объект релятивистской механики.

К области макромира относятся те процессы, для которых постоянную Планка (h = 6,62 • 10^-27 эрг • с) можно считать бес­конечно малой величиной, которой допустимо пренебречь, а скорость света с = 300 000 км/с — бесконечно большой вели­чиной, позволяющей отвлечься от временной длительности пе­редачи сигналов, считать взаимодействия систем мгновенны­ми, как бы безвременными.

При описании мегамира необходимо считаться с релятивистс­кими эффектами — зависимостью размеров объектов, длитель­ности процессов, одновременности или разновременности со­бытий от системы отсчета, искривлением пространства-време­ни, изменением его геометрии и топологии, размерности.

При этом системность мира позволяет утверждать, что границы между этими мирами отсутствуют и установлены учеными исключительно для удобства исследований.

20. Виды материи и их взаимосвязь. Характери­стика основных видов материи.

 

Общее свойство всех предметов и явлений - быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания и отражаться им — выражает философское понятие, или категория, материя.

Всеобщие свойства материи: объективность, абсолютность, относительность, субстанциональность, бесконечность, вечность, неуничтожимость и несотворимость.

В естествознании материя - это бесчисленное множество всех существующих явлений, объектов и их систем. Это основа всех многообразных свойств, отношений, взаимодействии и форм движения.

Структурно в материи можно выделить: вещество и поле.

Атрибутами материи являются пространство, время, движение. Обычно выделяются 5 форм движения материи:

· механическая.

· физическая;

· химическая;

· биологическая;

· социальная;

Вещество и поле - фундаментальные физические понятия, обозначающие два основных вида материи на макроскопическом уровне:

Вещество - совокупность дискретных образований, обладающих 6 степенями свободы, массой покоя (атомы, молекулы и то, что из них построено);

Классическое вещество может находиться в одном из трех агрегатных состояний: газообразном, жидком или твердом. Кроме того, выделяют высокоионизованное состояние вещества (чаще газообразного, но, в широком смысле, любого агрегатного состояния), называемое плазмой.

В химическом отношении все вещества подразделяют на простые и сложные (химические соединения), а также на неорганические и органические вещества.

Поле - вид материи, характеризующейся непрерывностью, бесчисленным количеством степеней свободы и имеющей нулевую массу покоя (электромагнитное поля и поля тяготения - гравитационное).

Открытие поля. как вида материи имело огромное философское значение, т. к. обнаружило несостоятельность метафизического отождествления материи с вещество. Разработка Лениным диалектико-материалистического определения материи во многом опиралась на философское обобщение развития учения о поле.

На субатомном уровне (т. е. на уровне элементарных частиц) различие вещества и поля становится относительными. Поле (электромагнитное и гравитационное) утрачивают чисто непрерывный характер: им необходимо соответствуют дискретные образования - кванты (фотоны и гравитоны). А элементарные частицы, из к-рых состоит вещество ─ протоны, нейтроны, электроны, мезоны и т. д. - выступают как кванты соответствующих нуклонных, мезонных и др. полей и утрачивают свой чисто дискретный характер.

Неправомерно на субатомном уровне различать вещество и поле и по наличию или отсутствию массы покоя, т. к. нуклонные, мезонные и т. д. поля обладают массой покоя. В современной физике поля и частицы выступают как две неразрывно связанные стороны микромира, как выражение единства корпускулярных (дискретных) и волновых (континуальных, непрерывных) свойств микрообъектов.

При определенных условия вещество и поле могут превращаться друг в друга, что выражается вформуле E₀=mc²;, которая устанавливает взаимосвязь между энергией покоя (E ₀) и массой (m).