Što nije velika razina organizacije materije. Strukturne razine organizacije materije prema B. P. Ivanovu

1. Strukturne razine organizacije materije

U samom opći pogled materija je beskonačan skup svih objekata i sustava koji koegzistiraju u svijetu, ukupnost njihovih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Pritom uključuje ne samo sve neposredno uočljive objekte i tijela prirode, već i sve ono što nam nije dano u osjetima. Cijeli svijet oko nas pokretna je materija u svojim beskrajno raznolikim oblicima i manifestacijama, sa svim svojstvima, vezama i odnosima. U ovom svijetu svi objekti imaju unutarnji red i sistemsku organizaciju. Urednost se očituje u pravilnom kretanju i međudjelovanju svih elemenata materije, zbog čega se oni spajaju u sustave. Cijeli se svijet, dakle, pojavljuje kao hijerarhijski organiziran skup sustava, gdje je svaki objekt istovremeno samostalan sustav i element nekog drugog, složenijeg sustava.

Prema suvremenoj prirodno-znanstvenoj slici svijeta svi prirodni objekti također su uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizirani sustavi. Na temelju sustavnog pristupa prirodi sva se materija dijeli na dvije velike klase materijalnih sustava – neživu i živu prirodu. U sustavu nežive prirode strukturni elementi su: elementarne čestice, atomi, molekule, polja, makroskopska tijela, planeti i planetarni sustavi, zvijezde i zvjezdani sustavi, galaksije, metagalaksije i Svemir u cjelini. Sukladno tome, u divljini su glavni elementi proteini i nukleinske kiseline, stanice, jednostanični i višestanični organizmi, organi i tkiva, populacije, biocenoze, živa tvar planeta.

U isto vrijeme, i neživa i živa materija uključuju niz međusobno povezanih strukturnih razina. Struktura je skup veza između elemenata sustava. Stoga se svaki sustav sastoji ne samo od podsustava i elemenata, već i od različitih veza među njima. Unutar ovih razina glavne su horizontalne (koordinacijske) veze, a između razina - okomite (subordinacijske). Kombinacija horizontalnih i vertikalnih veza omogućuje stvaranje hijerarhijske strukture svemira, u kojoj je glavna kvalifikacijska značajka veličina objekta i njegova masa, kao i njihov odnos s osobom. Na temelju ovog kriterija razlikuju se sljedeće razine materije: mikrokozmos, makrokozmos i megasvijet.

Mikrosvijet je područje izuzetno malih, izravno nevidljivih materijalnih mikroobjekata, čija se prostorna dimenzija računa u rasponu od 10 -8 do 10 -16 cm, a životni vijek - od beskonačnosti do 10 -24 s. To uključuje polja, elementarne čestice, jezgre, atome i molekule.

Makrokozmos je svijet materijalnih objekata, razmjeran u mjerilu s osobom i njegovim fizičkim parametrima. Na ovoj se razini prostorne veličine izražavaju u milimetrima, centimetrima, metrima i kilometrima, a vrijeme u sekundama, minutama, satima, danima i godinama. U praktičnoj stvarnosti makrokozmos predstavljaju makromolekule, tvari u različitim agregatnim stanjima, živi organizmi, čovjek i produkti njegove djelatnosti, tj. makrotijela.

Megasvijet je sfera ogromnih kozmičkih razmjera i brzina, udaljenost u kojoj se mjeri u astronomskim jedinicama, svjetlosnim godinama i parsecima, a vrijeme postojanja svemirskih tijela milijunima i milijardama godina. Ova razina materije uključuje najveće materijalne objekte: zvijezde, galaksije i njihove klastere.

Svaka od ovih razina ima svoje specifične obrasce, nesvodive jedna na drugu. Iako su sve te tri sfere svijeta međusobno tijesno povezane.

Struktura mega svijeta

Glavni strukturni elementi megasvijeta su planeti i planetarni sustavi; zvijezde i zvjezdani sustavi koji tvore galaksije; sustavi galaksija koji tvore metagalaksije.

Planeti su nesvjetleća nebeska tijela, oblika slična lopti, koja kruže oko zvijezda i odbijaju njihovu svjetlost. Zbog svoje blizine Zemlji, najviše su proučavani planeti Sunčevog sustava koji se oko Sunca kreću po eliptičnim orbitama. U ovu skupinu planeta spada i naša Zemlja koja se nalazi na udaljenosti od 150 milijuna km od Sunca.

Zvijezde su svjetleći (plinoviti) svemirski objekti nastali od plinsko-prašinskog medija (uglavnom vodika i helija) kao rezultat gravitacijske kondenzacije. Zvijezde su međusobno udaljene velikim udaljenostima i time izolirane jedna od druge. To znači da se zvijezde praktički ne sudaraju jedna s drugom, iako je kretanje svake od njih određeno gravitacijskom silom koju stvaraju sve zvijezde u Galaksiji. Broj zvijezda u galaksiji je oko trilijun. Najbrojniji od njih su patuljci, čija je masa oko 10 puta manja od mase Sunca. Ovisno o masi zvijezde, u procesu evolucije postaju ili bijeli patuljci, ili neutronske zvijezde, ili crne rupe.

Bijeli patuljak je elektronska postzvijezda nastala kada zvijezda u posljednjoj fazi svoje evolucije ima masu manju od 1,2 Sunčeve mase. Promjer bijelog patuljka jednak je promjeru naše Zemlje, temperatura doseže oko milijardu stupnjeva, a gustoća je 10 t / cm 3, tj. stotinama puta veća od gustoće zemlje.

Neutronske zvijezde nastaju u završnoj fazi evolucije zvijezda s masom od 1,2 do 2 Sunčeve mase. Visoka temperatura i tlak u njima stvaraju uvjete za stvaranje velikog broja neutrona. U tom slučaju dolazi do vrlo brzog sažimanja zvijezde, pri čemu u njezinim vanjskim slojevima počinje brz tijek nuklearnih reakcija. U tom slučaju se oslobađa toliko energije da dolazi do eksplozije s raspršivanjem vanjskog sloja zvijezde. Njegove unutarnje regije brzo se smanjuju. Preostali objekt naziva se neutronska zvijezda jer se sastoji od protona i neutrona. Neutronske zvijezde nazivaju se i pulsari.

Crne rupe su zvijezde u završnoj fazi svog razvoja, čija masa prelazi 2 Sunčeve mase, a imaju promjer od 10 do 20 km. Teoretski proračuni su pokazali da imaju gigantsku masu (10 15 g) i anomalno jako gravitacijsko polje. Ime su dobile jer nemaju sjaj, već svojim gravitacijskim poljem hvataju iz svemira sva svemirska tijela i zračenja koja ne mogu izaći iz njih natrag, kao da padaju u njih (uvlače se kao rupa) . Zbog jake gravitacije niti jedno uhvaćeno materijalno tijelo ne može prijeći gravitacijski radijus objekta, pa promatraču izgledaju "crno".

Zvjezdani sustavi (zvjezdani skupovi) - skupine zvijezda koje su međusobno povezane gravitacijskim silama, imaju zajedničko podrijetlo, sličan kemijski sastav i uključuju do stotine tisuća pojedinačnih zvijezda. Postoje raspršeni zvjezdani sustavi, poput Plejada u zviježđu Bika. Takvi sustavi nemaju pravilan oblik. Poznato ih je preko tisuću

zvjezdani sustavi. Osim toga, zvjezdani sustavi uključuju kuglaste zvjezdane skupove koji uključuju stotine tisuća zvijezda. Gravitacijske sile drže zvijezde u takvim skupovima milijardama godina. Znanstvenici trenutno poznaju oko 150 kuglastih skupova.

Galaksije su skupovi zvjezdanih jata. Koncept "galaksije" u modernoj interpretaciji znači ogromne zvjezdane sustave. Ovaj izraz (od grčkog "mlijeko, mliječan") uveden je u upotrebu za označavanje našeg zvjezdanog sustava, koji je svijetla traka mliječne nijanse koja se proteže cijelim nebom i stoga se naziva Mliječni put.

Uvjetno po izgled Galaksije se mogu podijeliti u tri tipa. U prvu skupinu (oko 80%) spadaju spiralne galaksije. Ova vrsta ima izraženu jezgru i spiralne "rukave". Drugi tip (oko 17%) uključuje eliptične galaksije, tj. one koje imaju oblik elipse. Treći tip (oko 3%) uključuje galaksije nepravilnog oblika koje nemaju jasnu jezgru. Osim toga, galaksije se razlikuju po veličini, broju zvijezda i sjaju. Sve su galaksije u stanju gibanja, a udaljenost između njih se stalno povećava, tj. dolazi do međusobnog udaljavanja (povlačenja) galaksija jedne od druge.

Naš Sunčev sustav pripada galaksiji Mliječni put, koja uključuje najmanje 100 milijardi zvijezda i stoga spada u kategoriju divovskih galaksija. Ima spljošten oblik, u čijem se središtu nalazi jezgra iz koje se protežu spiralni "rukavi". Promjer naše Galaksije je oko 100 tisuća, a debljina 10 tisuća svjetlosnih godina. Naš susjed je maglica Andromeda.

Metagalaksija - sustav galaksija, uključujući sve poznate svemirske objekte.

Budući da se mega svijet bavi velikim udaljenostima, razvijene su sljedeće posebne jedinice za mjerenje tih udaljenosti:

svjetlosna godina - udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj godini brzinom od 300 000 km/s, tj. svjetlosna godina je 10 trilijuna km;

astronomska jedinica je prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca, 1 AJ. jednako 8,3 svjetlosne minute. To znači da sunčeve zrake, odvajajući se od Sunca, stižu do Zemlje za 8,3 minute;

parsec - mjerna jedinica kozmičkih udaljenosti unutar i između zvjezdanih sustava. 1pk - 206 265 a.e., tj. približno jednako 30 trilijuna km, ili 3,3 svjetlosne godine.

Struktura makrokozmosa

Svaka strukturna razina materije u svom razvoju podliježe određenim zakonima, ali u isto vrijeme ne postoje stroge i krute granice između tih razina, sve su međusobno usko povezane. Granice mikro i makrosvijeta su pomične, ne postoji odvojeni mikrosvijet i odvojeni makrosvijet. Naravno, makro-objekti i mega-objekti se grade od mikro-objekata. Ipak, izdvojimo najvažnije objekte makrosvijeta.

Središnji pojam makrosvijeta je pojam materije, koji je u klasičnoj fizici, koja je fizika makrokozmosa, odvojen od polja. Materija je vrsta materije koja ima masu mirovanja. Ono za nas postoji u obliku fizičkih tijela koja imaju neke zajedničke parametre - specifičnu težinu, temperaturu, toplinski kapacitet, mehaničku čvrstoću ili elastičnost, toplinsku i električnu vodljivost, magnetska svojstva itd. Svi ti parametri mogu varirati u širokom rasponu, kako od jedne tvari do druge, tako i za istu tvar, ovisno o vanjskim uvjetima.

Struktura mikrosvijeta

Na prijelazu iz XIX-XX stoljeća. u prirodno-znanstvenoj slici svijeta dogodile su se radikalne promjene uzrokovane najnovijim znanstvenim otkrićima u području fizike koja su zahvatila njezine temeljne ideje i stavove. Kao rezultat znanstvenih otkrića opovrgnute su tradicionalne ideje klasične fizike o atomskoj strukturi materije. Otkriće elektrona značilo je atomski gubitak statusa strukturno nedjeljivog elementa materije i time radikalnu transformaciju klasičnih predodžbi o objektivnoj stvarnosti. Nova otkrića omogućila su:

otkrivaju postojanje u objektivnoj stvarnosti ne samo makro-, već i mikrosvijeta;

potvrditi ideju o relativnosti istine, koja je samo korak na putu do spoznaje temeljnih svojstava prirode;

dokazati da se materija ne sastoji od "nedjeljivog primarnog elementa" (atoma), već od beskonačne raznolikosti pojava, vrsta i oblika materije i njihovih međusobnih odnosa.

Pojam elementarnih čestica. Prijelaz prirodoslovnih spoznaja s atomske razine na razinu elementarnih čestica doveo je znanstvenike do zaključka da su pojmovi i principi klasične fizike neprimjenjivi na proučavanje fizikalnih svojstava najsitnijih čestica materije (mikroobjekata), tj. kao što su elektroni, protoni, neutroni, atomi, koji tvore nama nevidljivi mikrokozmos. Zbog posebnih fizičkih pokazatelja, svojstva objekata mikrosvijeta potpuno su drugačija od svojstava objekata nama poznatog makrosvijeta i dalekog megasvijeta. Otuda se javila potreba za napuštanjem uobičajenih ideja koje nam nameću predmeti i pojave makrokozmosa. Potraga za novim načinima opisivanja mikroobjekata pridonijela je stvaranju pojma elementarnih čestica.

Prema tom konceptu, glavni elementi strukture mikrosvijeta su mikročestice materije, koje nisu ni atomi ni atomske jezgre, ne sadrže nikakve druge elemente i imaju najjednostavnija svojstva. Takve čestice nazivamo elementarnim, tj. najjednostavniji, bez sastavnih dijelova.

Nakon što je ustanovljeno da atom nije posljednja "cigla" svemira, već da je građen od jednostavnijih elementarnih čestica, njihova potraga zauzela je glavno mjesto u istraživanjima fizičara. Povijest otkrića fundamentalnih čestica započela je krajem 19. stoljeća, kada je 1897. engleski fizičar J. Thomson otkrio prvu elementarnu česticu, elektron. Povijest otkrića svih danas poznatih elementarnih čestica uključuje dvije faze.

Prva faza pada na 30-50-e. 20. stoljeće Do početka 1930-ih. otkriveni su proton i foton, 1932. - neutron, a četiri godine kasnije - prva antičestica - pozitron, koji je po masi jednak elektronu, ali ima pozitivan naboj. Do kraja tog razdoblja postale su poznate 32 elementarne čestice, a svaka nova čestica bila je povezana s otkrićem temeljno novog niza fizičkih pojava.

Druga faza dogodila se 1960-ih, kada je ukupan broj poznatih čestica premašio 200. U ovoj fazi akceleratori nabijenih čestica postali su glavno sredstvo otkrivanja i proučavanja elementarnih čestica. U 1970-80-im godinama. tok otkrića novih elementarnih čestica se pojačao, a znanstvenici su počeli govoriti o obiteljima elementarnih čestica. Trenutno je znanosti poznato više od 350 elementarnih čestica koje se razlikuju po masi, naboju, spinu, vijeku trajanja i nizu drugih fizičkih karakteristika.

Sve elementarne čestice imaju neka zajednička svojstva. Jedno od njih je svojstvo dualnosti val-čestica, tj. prisutnost u svim mikro-objektima i svojstava vala i svojstava tvari.

Drugo zajedničko svojstvo je da gotovo sve čestice (osim fotona i dva mezona) imaju svoje antičestice. Antičestice su elementarne čestice koje su u svemu slične česticama, ali se razlikuju po suprotnim predznacima električnog naboja i magnetskog momenta. Nakon otkrića velikog broja antičestica, znanstvenici su počeli govoriti o mogućnosti postojanja antimaterije, pa čak i antisvijeta. Kada materija dođe u dodir s antimaterijom dolazi do anihilacije – transformacije čestica i antičestica u fotone i mezone visokih energija (materija se pretvara u zračenje).

Drugo važno svojstvo elementarnih čestica je njihova univerzalna interkonvertibilnost. Ovo svojstvo nije prisutno ni u makro ni u mega svijetu.

razini organizacije materija (2)Sažetak >> Biologija

3 2. Trojstvo pojmovnog razine znanja u modernoj biologiji …………………………….….. 4 3. Strukturalni razine organizaciježivi sustavi….. . 6... razini organizacije materija. Živa priroda(ukratko - život) - to je takav oblik organizacije materija na razini ...

TEST

po disciplini pojmovi moderne prirodne znanosti

Tema #9
"Strukturne razine organizacije materije"

Plan:
Uvod………………………………………………………………………………..2

Uloga prikaza sustava u analizi strukturnih razina organizacije materije…………………………………………………………2
Strukturne razine života…………………………………………………..6
Suština makrosvijeta, mikrosvijeta i megasvijeta………………………….7

Mikrosvijet…………………………………………………..……………..8

Makrosvijet……………………………………………………..………………11

Megamir………………………………………………………………………12

Analiza klasičnog i suvremenog shvaćanja pojma makrosvijeta……………………………………………………………….…13

Uvod.
Svi objekti prirode (živa i neživa priroda) mogu se prikazati kao sustav sa značajkama koje karakteriziraju njihove razine organizacije. Koncept strukturnih razina žive tvari uključuje prikaze sustavnosti i s njom povezane organizacije cjelovitosti živih organizama. Živa materija je diskretna, tj. dijeli se na sastavne dijelove niže organizacije koji imaju određene funkcije.
Strukturne razine razlikuju se ne samo u klasama složenosti, već iu obrascima funkcioniranja. Hijerarhijska struktura je takva da svaka viša razina ne kontrolira, već uključuje nižu. Uzimajući u obzir razinu organizacije, moguće je razmotriti hijerarhiju organizacijskih struktura materijalnih objekata žive i nežive prirode. Takva hijerarhija struktura počinje elementarnim česticama, a završava životnim zajednicama. Koncept strukturnih razina prvi put je predložen 20-ih godina našeg stoljeća. Sukladno tome, strukturne razine se razlikuju ne samo po klasama složenosti, već i po obrascima funkcioniranja. Koncept uključuje hijerarhiju strukturnih razina, u kojoj je svaka sljedeća razina uključena u prethodnu.

Uloga prikaza sustava u analizi strukturnih razina organizacije materije.

Integritet, koji omogućuje razmatranje sustava u isto vrijeme kao cjeline i istovremeno kao podsustava za više razine.
Hijerarhija strukture, odnosno prisutnost mnoštva (najmanje dva) elemenata smještenih na temelju podređenosti elemenata niže razine elementima više razine. Provedba ovog načela jasno je vidljiva na primjeru svake pojedine organizacije. Kao što znate, svaka organizacija je interakcija dvaju podsustava: upravljačkog i upravljanog. Jedno je podređeno drugome.
Strukturizacija, koja vam omogućuje analizu elemenata sustava i njihovih odnosa unutar određenog organizacijska struktura. U pravilu, proces funkcioniranja sustava određen je ne toliko svojstvima njegovih pojedinačnih elemenata, koliko svojstvima same strukture.
Višestrukost, koja omogućuje korištenje različitih kibernetičkih, ekonomskih i matematičkih modela za opisivanje pojedinačnih elemenata i sustava u cjelini.

po prirodi povezanosti dijelova i cjeline - anorganske i organske;
prema oblicima gibanja tvari - mehaničko, fizikalno, kemijsko, fizikalno-kemijsko;
u odnosu na kretanje - statički i dinamički;
prema vrsti promjena - nefunkcionalne, funkcionalne, razvojne;
po prirodi razmjene s okolinom - otvoreni i zatvoreni;
prema stupnju organiziranosti - jednostavni i složeni;
prema stupnju razvoja - niži i viši;
po prirodi podrijetla - prirodni, umjetni, mješoviti;
u smjeru razvoja – progresivno i regresivno.

Strukturalne razine života.

Suština makrokozmosa, mikrokozmosa i megasvijeta.

prostorno-vremenske ljestvice;
skup najvažnijih svojstava;
specifični zakoni gibanja;
stupanj relativne složenosti koji nastaje u procesu povijesnog razvoja materije na određenom području svijeta;
neki drugi znakovi.

Megasvijet.
Megasvijet je svijet objekata koji su nesamjerljivo veći od osobe.
Cijeli naš svemir je megasvijet. Njegova veličina je ogromna, neograničena je i stalno se širi. Svemir je ispunjen objektima koji su puno veći od našeg planeta Zemlje i našeg Sunca. Često se događa da je razlika između bilo koje zvijezde izvan Sunčevog sustava desetke puta veća od Zemlje.
Megasvijet ili svemir, moderna znanost smatra sustavom svih nebeskih tijela koji međusobno djeluje i razvija se. Megasvijet ima sustavnu organizaciju u obliku planeta i planetarnih sustava koji nastaju oko zvijezda, zvijezda i zvjezdanih sustava – galaksija; sustavi galaksija - Metagalaksije.
Proučavanje megasvijeta usko je povezano s kozmologijom i kozmogonijom.
Kozmogonija je grana znanosti o astronomiji koja proučava podrijetlo galaksija, zvijezda, planeta i drugih objekata. Danas se kozmogonija može podijeliti na dva dijela:
1) kozmogonija Sunčevog sustava. Ovaj dio (ili tip) kozmogonije inače se naziva planetarni;
2) zvjezdana kozmogonija.
I premda sve te razine imaju svoje specifične zakonitosti, mikrokozmos, makrokozmos i megasvijet usko su međusobno povezani.

Analiza klasičnog i suvremenog shvaćanja pojma makrosvijeta.

Materija. strukturu i sustavnu organizaciju materije. Organizacija sustava kao atribut materije. Građa materije. Strukturne razine organizacije materije. strukturne razine raznih sfera.

Materija

Stanični - samostalno postojeći jednostanični organizmi;

Višećelijski - organi i tkiva, funkcionalni sustavi(živčani, krvožilni), organizmi: biljke i životinje;

Tijelo kao cjelina;

Populacije (biotop) - zajednice jedinki iste vrste koje su povezane zajedničkim genom (mogu se križati i razmnožavati svoju vrstu): čopor vukova u šumi, čopor riba u jezeru, mravinjak, grm;

- biocenoza - skup populacija organizama u kojima otpadni proizvodi jednih postaju uvjeti za život i postojanje drugih organizama koji nastanjuju neko kopno ili vodeno područje. Na primjer, šuma: populacije biljaka koje žive u njoj, kao i životinje, gljive, lišajevi i mikroorganizmi međusobno djeluju, tvoreći integralni sustav;

- biosfera - globalni sustav života, onaj dio geografskog okoliša (donji dio atmosfere, gornji dio litosfera i hidrosfera), koja je stanište živih organizama, pruža uvjete potrebne za njihov opstanak (temperatura, tlo, itd.), Nastala kao rezultat interakcije biocenoza.

Opća osnova života na biološkoj razini je organski metabolizam (razmjena tvari, energije, informacija s okolinom), koji se očituje na bilo kojoj od istaknutih podrazina:

Na razini organizama, metabolizam znači asimilaciju i disimilaciju putem unutarstaničnih transformacija;

Na razini biocenoze, sastoji se od lanca transformacija tvari koju su prvobitno asimilirali organizmi proizvođači kroz organizme potrošače i organizme razarače koji pripadaju različitim vrstama;

Na razini biosfere postoji globalno kruženje tvari i energije uz izravno sudjelovanje faktora kozmičkih razmjera.

Unutar biosfere počinje se razvijati posebna vrsta materijalnog sustava koji nastaje zahvaljujući radnoj sposobnosti posebnih populacija živih bića - ljudsko društvo. Društvena stvarnost uključuje podrazine: individualnu, obiteljsku, grupnu, kolektivnu, društvena grupa, klase, nacije, država, sustavi država, društvo u cjelini. Društvo postoji samo zahvaljujući aktivnosti ljudi.

Strukturna razina društvene stvarnosti međusobno je u višeznačnim linearnim odnosima (primjerice, razina nacije i razina države). Isprepletenost različitih razina strukture društva ne znači nepostojanje reda i strukture u društvu. U društvu se mogu izdvojiti temeljne strukture - glavne sfere društvenog života: materijalno-proizvodna, društvena, politička, duhovna itd., koje imaju svoje zakonitosti i strukture. Svi su oni u određenom smislu podređeni, strukturirani i određuju genetsko jedinstvo razvoja društva u cjelini.

Dakle, bilo koje područje objektivne stvarnosti formirano je od niza specifičnih strukturnih razina koje su u strogom poretku unutar određenog područja stvarnosti. Prijelaz iz jednog područja u drugo povezan je s kompliciranjem i povećanjem skupa formiranih čimbenika koji osiguravaju cjelovitost sustava, tj. evolucija materijalnih sustava ide u smjeru od jednostavnog prema složenom, od nižeg prema višem.

Unutar svake od strukturnih razina postoje odnosi subordinacije (molekularna razina uključuje atomsku razinu, a ne obrnuto). Svaki viši oblik nastaje na temelju nižeg, uključuje ga u suptiliranom obliku. To u biti znači da se specifičnost viših oblika može spoznati samo na temelju analize struktura nižih oblika. I obrnuto, bit oblika višeg reda može se spoznati samo na temelju sadržaja višeg oblika materije u odnosu na njega.

Obrasci novih razina ne mogu se svesti na obrasce razina na temelju kojih su nastali, a vodeći su za danu razinu organizacije materije. Osim toga, prijenos svojstava viših razina materije na niže je protuzakonit. Svaka razina materije ima svoje kvalitativne specifičnosti. U najvišoj razini materije, njeni niži oblici nisu predstavljeni u "čistom", već u sintetiziranom ("odstranjenom") obliku. Na primjer, nemoguće je prenijeti zakone životinjskog svijeta u društvo, čak i ako se na prvi pogled čini da u njemu dominira "zakon džungle". Iako okrutnost osobe može biti neusporedivo veća od okrutnosti grabežljivaca, ipak su grabežljivcima nepoznati ljudski osjećaji kao što su ljubav i suosjećanje.

S druge strane, pokušaji da se na nižim razinama pronađu elementi viših razina su neutemeljeni. Na primjer, kaldrma koja razmišlja. Ovo je hiperbola. Ali bilo je pokušaja biologa u kojima su pokušavali stvoriti "ljudske" uvjete za majmune, nadajući se da će za sto ili dvjesto godina u njihovom potomstvu pronaći antropoida (primitivnog čovjeka).

Strukturne razine materije međusobno djeluju kao dio i cjelina. Međudjelovanje dijela i cjeline je u tome što jedno pretpostavlja drugo, oni su jedno i ne mogu jedno bez drugog. Nema cjeline bez dijela, a nema ni dijelova bez cjeline. Dio dobiva svoje značenje samo kroz cjelinu, kao što je cjelina međudjelovanje dijelova.

U međudjelovanju dijela i cjeline odlučujuća uloga pripada cjelini. Međutim, to ne znači da su dijelovi lišeni svoje specifičnosti. Određujuća uloga cjeline ne pretpostavlja pasivnu, već aktivnu ulogu dijelova, usmjerenu na osiguranje normalnog života svemira kao cjeline. Podnošenje na zajednički sustav od cjeline, dijelovi zadržavaju svoju relativnu neovisnost i autonomiju. S jedne strane, oni djeluju kao sastavni dijelovi cjeline, as druge strane, oni sami su vrsta integralnih struktura, sustava. Primjerice, čimbenici koji osiguravaju cjelovitost sustava u neživoj prirodi su nuklearne, elektromagnetske i druge sile, u društvu - industrijski odnosi, politički, nacionalni itd.

Strukturna organizacija, tj. sustav, način je postojanja materije.

Književnost

1. Akhiezer A.I., Rekalo M.P. Moderna fizička slika svijeta. M., 1980.

2. Weinberg S. Otkriće subatomskih čestica. M., 1986.

3. Weinberg S. Prve tri minute. M., 1981.

4. Rovinski R.E. Svemir u razvoju. M., 1995.

5. Shklovsky I.S. Zvijezde, njihovo rođenje i smrt. M., 1975.

6. Filozofski problemi prirodnih znanosti. M., 1985.

Prirodne znanosti, nakon što su započele proučavanje materijalnog svijeta s najjednostavnijim materijalnim objektima koje čovjek izravno opaža, nastavljaju dalje s proučavanjem najsloženijih objekata dubokih struktura materije, koji nadilaze granice ljudske percepcije i nesamjerljivi su. s predmetima svakodnevnog iskustva. Sustavnim pristupom prirodna znanost ne izdvaja samo vrste materijalnih sustava, već otkriva njihovu povezanost i suodnos.

U znanosti se razlikuju tri razine strukture materije:

Mikrosvijet (elementarne čestice, jezgre, atomi, molekule) je svijet izuzetno malih mikroobjekata koji se ne mogu izravno uočiti, čija se prostorna raznolikost računa od deset na minus osmu potenciju do deset na minus šesnaestu potenciju cm, a životni vijek je od beskonačnosti do deset na minus dvadeset četvrtu potenciju sek.

Makrosvijet (makromolekule, živi organizmi, čovjek, tehnički objekti itd.) - svijet makroobjekata čija je dimenzija usporediva s razmjerom ljudskog iskustva: prostorne veličine izražavaju se u milimetrima, centimetrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama. , minute, sati, godine .

Megasvijet (planeti, zvijezde, galaksije) je svijet ogromnih kozmičkih razmjera i brzina, udaljenost u kojem se mjeri svjetlosnim godinama, a vrijeme postojanja svemirskih objekata milijunima i milijardama godina.

I premda te razine imaju svoje specifične zakonitosti, mikro-, makro- i megasvjetovi su usko povezani. Temeljne svjetske konstante određuju razmjere hijerarhijske strukture materije našeg svijeta. Očito je da bi njihova relativno mala promjena trebala dovesti do formiranja kvalitativno drugačijeg svijeta, u kojem bi postalo nemoguće formiranje trenutno postojećih mikro-, makro- i megastruktura i općenito visokoorganiziranih oblika žive tvari. Njihova određena značenja i odnosi među njima, u biti, osiguravaju strukturnu stabilnost našeg Svemira. Stoga problem naizgled apstraktnih svjetskih konstanti ima globalno ideološko značenje.

Materija

Materija je beskonačan skup svih objekata i sustava koji postoje u svijetu, supstrat bilo kojih svojstava, veza, odnosa i oblika kretanja. Materija uključuje ne samo sve neposredno uočljive objekte i tijela prirode, već i sve one koji se u načelu mogu spoznati u budućnosti na temelju poboljšanih sredstava promatranja i eksperimentiranja. Ideje o strukturi materijalnog svijeta temelje se na sustavnom pristupu, prema kojem se bilo koji objekt materijalnog svijeta, bilo da se radi o atomu, planetu, organizmu ili galaksiji, može smatrati složenom formacijom koja uključuje komponente organizirane u cjelovitost. Za označavanje cjelovitosti objekata u znanosti je razvijen koncept sustava.

Materija kao objektivna stvarnost uključuje ne samo materiju u njezina četiri agregatna stanja (kruto, tekuće, plinovito, plazma), već i fizikalna polja (elektromagnetsko, gravitacijsko, nuklearno itd.), kao i njihova svojstva, odnose, interakcije proizvoda . Također uključuje antimateriju (skup antičestica: pozitron, ili antielektron, antiproton, antineutron), koju je znanost nedavno otkrila. Antimaterija nikako nije antimaterija. Ne može uopće postojati antimaterija. Gibanje i materija organski su i neraskidivo povezani jedno s drugim: nema gibanja bez materije, kao što nema ni materije bez gibanja. Drugim riječima, u svijetu nema nepromjenjivih stvari, svojstava i odnosa. Neki oblici ili vrste zamjenjuju se drugima, prelaze u druge - kretanje je stalno. Mir je dijalektički nestajući trenutak u kontinuiranom procesu promjene, postajanja. Apsolutni mir je ravan smrti, odnosno nepostojanju. I kretanje i mirovanje fiksirani su sa sigurnošću samo u odnosu na neki referentni okvir.

Pokretna materija postoji u dva osnovna oblika – u prostoru i u vremenu. Pojam prostora služi za izražavanje svojstva protežnosti i reda koegzistencije materijalnih sustava i njihovih stanja. Ona je objektivna, univerzalna i nužna. Pojam vremena utvrđuje trajanje i redoslijed promjena stanja materijalnih sustava. Vrijeme je objektivno, neizbježno i nepovratno.

Utemeljitelj gledišta da se materija sastoji od diskretnih čestica bio je Demokrit. Demokrit je poricao beskonačnu djeljivost materije. Atomi se međusobno razlikuju samo po obliku, redoslijedu međusobnog slijeda i položaju u praznom prostoru te po veličini i gravitaciji ovisno o veličini. Imaju beskrajnu raznolikost oblika s udubljenjima ili ispupčenjima. U modernoj znanosti bilo je mnogo rasprava o tome jesu li Demokritovi atomi fizička ili geometrijska tijela, ali sam Demokrit još nije došao do razlike između fizike i geometrije. Iz tih atoma, krećući se u različitim smjerovima, iz njihovog "vihora", prirodnom nužnošću, približavanjem međusobno sličnih atoma, nastaju i zasebna cijela tijela i cijeli svijet; kretanje atoma je vječno, a broj svjetova u nastajanju je beskonačan. Svijet objektivne stvarnosti dostupan čovjeku neprestano se širi. Konceptualni oblici izražavanja ideje o strukturnim razinama materije su raznoliki. Moderna znanost identificira tri strukturne razine u svijetu.

Mikrosvijet su molekule, atomi, elementarne čestice - svijet iznimno malih, neposredno nevidljivih mikroobjekata, čija se prostorna raznolikost računa od 10-8 do 10-16 cm, a životni vijek od beskonačnosti do 10-24 cm. s. Makrokozmos je svijet stabilnih oblika i vrijednosti razmjernih osobi, kao i kristalni kompleksi molekula, organizama, zajednica organizama; svijet makroobjekata čija je dimenzija usporediva s razmjerom ljudskog iskustva: prostorne veličine izražavaju se u milimetrima, centimetrima i kilometrima, a vrijeme - u sekundama, minutama, satima, godinama.

Megasvijet su planeti, zvjezdani kompleksi, galaksije, metagalaksije - svijet ogromnih kozmičkih razmjera i brzina, čija se udaljenost mjeri svjetlosnim godinama, a životni vijek svemirskih objekata je milijunima i milijardama godina.

I premda te razine imaju svoje specifične zakonitosti, mikro-, makro- i megasvjetovi su usko povezani.

Jasno je da su granice mikro- i makrosvijeta pokretne, te ne postoji odvojeni mikrosvijet i odvojeni makrosvijet. Naravno, makro-objekti i mega-objekti izgrađeni su od mikro-objekata, a mikro-fenomeni su podloga makro- i mega-fenomena. To se jasno vidi na primjeru izgradnje Svemira od elementarnih čestica koje međusobno djeluju u okviru kozmičke mikrofizike. Zapravo, to moramo razumjeti pričamo samo o različitim razinama razmatranja materije. Mikro-, makro- i mega-veličine objekata koreliraju jedna s drugom kao makro/mikro - mega/makro.

U klasičnoj fizici nije postojao objektivan kriterij za razlikovanje makro- od mikro-objekta. Tu je razliku uveo M. Planck: ako se za promatrani objekt može zanemariti najmanji utjecaj na njega, onda su to makroobjekti, ako ne, to su mikroobjekti. Jezgre atoma nastaju od protona i neutrona. Atomi se spajaju u molekule. Idemo li dalje po ljestvici veličina tijela, slijede obična makrotijela, planeti i njihovi sustavi, zvijezde, jata galaksija i metagalaksije, odnosno može se zamisliti prijelaz iz mikro-, makro- i mega-i u veličina i modeli fizikalnih procesa.

Demokrit je u antici iznio atomističku hipotezu o strukturi materije, kasnije, u XVIII. ponovno je oživio kemičar J. Dalton, koji je uzeo atomsku težinu vodika kao jedinicu i s njom usporedio atomske težine drugih plinova. Zahvaljujući radovima J. Daltona počela su se proučavati fizikalno-kemijska svojstva atoma. U 19. stoljeću D.I. Mendeljejev je izgradio sustav kemijskih elemenata na temelju njihove atomske težine. Povijest proučavanja strukture atoma započela je 1895. godine zahvaljujući otkriću J. Thomsona elektrona - negativno nabijene čestice koja je dio svih atoma. Budući da elektroni imaju negativan naboj, a atom kao cjelina električki neutralan, pretpostavilo se da osim elektrona postoji i pozitivno nabijena čestica. Izračunato je da je masa elektrona 1/1836 mase pozitivno nabijene čestice.

Jezgra ima pozitivan, a elektroni negativan naboj. Umjesto sile gravitacije koja djeluje u Sunčevom sustavu, u atomu djeluju električne sile. Električni naboj atomske jezgre, brojčano jednak rednom broju u Mendeljejevljevom periodnom sustavu, uravnotežen je zbrojem naboja elektrona – atom je električki neutralan. Oba ova modela pokazala su se kontradiktornima.

Godine 1913. veliki danski fizičar N. Bohr primijenio je princip kvantizacije u rješavanju problema strukture atoma i karakteristika atomskih spektara. Model atoma N. Bohra temeljio se na planetarnom modelu E. Rutherforda i na kvantnoj teoriji strukture atoma koju je on razvio. N. Bohr iznio je hipotezu o strukturi atoma, temeljenu na dva postulata koja su potpuno nespojiva s klasičnom fizikom:

1) u svakom atomu postoji nekoliko stacionarnih stanja (u jeziku planetarnog modela, nekoliko stacionarnih orbita) elektrona, krećući se duž kojih elektron može postojati bez zračenja;

2) tijekom prijelaza elektrona iz jednog stacionarnog stanja u drugo, atom emitira ili apsorbira dio energije.

U konačnici, fundamentalno je nemoguće točno opisati strukturu atoma na temelju ideje o orbitama točkastih elektrona, budući da takve orbite zapravo ne postoje. Teorija N. Bohra predstavlja takoreći graničnu crtu prve etape u razvoju moderne fizike. Ovo je najnoviji pokušaj da se struktura atoma opiše na temelju klasične fizike, nadopunjujući je tek malim brojem novih pretpostavki.

Činilo se da postulati N. Bohra odražavaju neka nova, nepoznata svojstva materije, ali samo djelomično. Odgovori na ova pitanja dobiveni su kao rezultat razvoja kvantne mehanike. Pokazalo se da atomski model N. Bohra ne treba shvatiti doslovno, kao što je to bilo u početku. Procesi u atomu se, u principu, ne mogu vizualizirati u obliku mehaničkih modela po analogiji s događajima u makrokozmosu. Čak su se i koncepti prostora i vremena u obliku koji postoji u makrokozmosu pokazali neprikladnima za opisivanje mikrofizičkih fenomena. Atom teoretskih fizičara sve je više postajao apstraktno neopažljiv zbroj jednadžbi.

U povijesti proučavanja prirode mogu se razlikovati dvije faze: predznanstvena i znanstvena. Predznanstveno, ili prirodnofilozofsko, obuhvaća razdoblje od antike do formiranja eksperimentalne prirodne znanosti u 16.-17.st. Promatrane prirodne pojave objašnjavane su na temelju spekulativnih filozofskih načela. Najznačajniji za kasniji razvoj prirodnih znanosti bio je koncept diskretne strukture atomizma materije, prema kojem se sva tijela sastoje od atoma - najmanjih čestica na svijetu.

Formiranjem klasične mehanike počinje znanstvena faza proučavanja prirode. Budući da su moderne znanstvene ideje o strukturnim razinama organizacije materije razvijene tijekom kritičkog promišljanja ideja klasične znanosti, primjenjivih samo na objekte na makro razini, moramo početi s konceptima klasične fizike.

Formiranje znanstvenih pogleda na strukturu materije seže u 16. stoljeće, kada je G. Galileo postavio temelje prvoj fizikalnoj slici svijeta u povijesti znanosti – mehaničkoj. Otkrio je zakon tromosti i razvio metodologiju novog načina opisivanja prirode - znanstvenog i teorijskog. Njegova je bit bila da su se razlikovale samo neke fizičke i geometrijske karakteristike koje su postale predmetom znanstvenog istraživanja.

I. Newton, oslanjajući se na Galileijeva djela, razvio je rigoroznu znanstvenu teoriju mehanike, opisujući i kretanje nebeskih tijela i kretanje zemaljskih objekata po istim zakonima. Na prirodu se gledalo kao na složen mehanički sustav. U okviru mehaničke slike svijeta koju su razvili I. Newton i njegovi sljedbenici, razvio se diskretni (korpuskularni) model stvarnosti. Materija se smatrala materijalnom tvari, koja se sastoji od pojedinačnih čestica – atoma ili korpuskula. Atomi su apsolutno jaki, nedjeljivi, neprobojni, karakterizira ih prisutnost mase i težine.

Bitna karakteristika Newtonovog svijeta bio je trodimenzionalni prostor euklidske geometrije, koji je apsolutno konstantan i uvijek miruje. Vrijeme je predstavljeno kao veličina neovisna ni o prostoru ni o materiji. Kretanje se smatralo kretanjem u prostoru po kontinuiranim putanjama u skladu sa zakonima mehanike. Rezultat Newtonove slike svijeta bila je slika Svemira kao gigantskog i potpuno određenog mehanizma, gdje su događaji i procesi lanac međuovisnih uzroka i posljedica.

Mehanički pristup opisu prirode pokazao se izvanredno plodnim. Na tragu Newtonove mehanike nastale su hidrodinamika, teorija elastičnosti, mehanička teorija topline, molekularno-kinetička teorija i niz drugih, u skladu s kojima je fizika postigla goleme uspjehe. Međutim, postojala su dva područja - optički i elektromagnetski fenomen - koja se nisu mogla u potpunosti objasniti u okviru mehanističke slike svijeta.

Uz mehaničku korpuskularnu teoriju, pokušavalo se objasniti optičke pojave na bitno drugačiji način, naime na temelju valne teorije. Valna teorija uspostavila je analogiju između širenja svjetlosti i kretanja valova na površini vode ili zvučnih valova u zraku. Pretpostavlja se prisutnost elastičnog medija koji ispunjava cijeli prostor - luminifernog etera. Na temelju valne teorije X. Huygens je uspješno objasnio refleksiju i lom svjetlosti.

Još jedno područje fizike u kojem su se mehanički modeli pokazali neadekvatnima bilo je područje elektromagnetskih pojava. Pokusi engleskog prirodoslovca M. Faradaya i teorijski radovi engleskog fizičara J. K. Maxwella konačno su uništili ideje Newtonove fizike o diskretnoj materiji kao jedinoj vrsti materije i postavili temelje elektromagnetskoj slici svijeta. Fenomen elektromagnetizma otkrio je danski prirodoslovac H.K. Oersted, koji je prvi primijetio magnetski učinak električne struje. Nastavljajući istraživanja u tom smjeru, M. Faraday je otkrio da privremena promjena magnetskih polja stvara električnu struju.

M. Faraday je došao do zaključka da su nauk o elektricitetu i optici međusobno povezani i čine jedno područje. Maxwell je Faradayev model linija polja "preveo" u matematičku formulu. Pojam "polje sila" izvorno je formiran kao pomoćni matematički pojam. J. K. Maxwell dao mu je fizičko značenje i počeo razmatrati polje kao neovisnu fizičku stvarnost: "Elektromagnetsko polje je onaj dio prostora koji sadrži i okružuje tijela koja su u električnom ili magnetskom stanju"

Na temelju svojih istraživanja Maxwell je to mogao zaključiti svjetlosni valovi predstavljati Elektromagnetski valovi. Jedinstvena esencija svjetla i elektriciteta, koju su M. Faraday predložili 1845., a J.K. Maxwell teorijski potkrijepio 1862., eksperimentalno potvrdio njemački fizičar G. Hertz 1888. Nakon eksperimenata G. Hertza u fizici, pojam polja konačno je uspostavljen ne kao pomoćna matematička konstrukcija, već kao objektivno postojeća fizikalna tvorevina. stvarnost. Otkrivena je kvalitativno nova, jedinstvena vrsta materije. Dakle, do kraja XIX stoljeća. fizika je došla do zaključka da materija postoji u dva oblika: diskretna materija i kontinuirano polje. Kao rezultat kasnijih revolucionarnih otkrića u fizici krajem prošlog i početkom sadašnjeg stoljeća, srušene su ideje klasične fizike o materiji i polju kao dvjema kvalitativno jedinstvenim vrstama materije.

Megasvijet ili svemir, moderna znanost smatra sustavom svih nebeskih tijela koji međusobno djeluju i razvijaju se. Sve postojeće galaksije uključene su u sustav najvišeg reda – Metagalaksiju. Dimenzije Metagalaksije su vrlo velike: radijus kozmološkog horizonta je 15 - 20 milijardi svjetlosnih godina. Pojmovi "Svemir" i "Metagalaxy" vrlo su bliski pojmovi: karakteriziraju isti objekt, ali u različitim aspektima. Koncept "Svemira" označava cijeli postojeći materijalni svijet; koncept "Metagalactic" - isti svijet, ali sa stajališta njegove strukture - kao uređeni sustav galaksija. Građu i evoluciju Svemira proučava kozmologija. Kozmologija, kao grana prirodnih znanosti, nalazi se na razmeđi znanosti, religije i filozofije. Kozmološki modeli Svemira temelje se na određenim ideološkim preduvjetima, a sami ti modeli imaju veliko ideološko značenje.

U klasičnoj znanosti postojala je takozvana teorija stacionarnog stanja svemira, prema kojoj je svemir oduvijek bio gotovo isti kakav je sada. Astronomija je bila statična: proučavalo se kretanje planeta i kometa, opisivale su se zvijezde, stvarale su se njihove klasifikacije, što je, naravno, bilo vrlo važno. Ali pitanje evolucije svemira nije postavljeno. Suvremeni kozmološki modeli Svemira temelje se na općoj teoriji relativnosti A. Einsteina, prema kojoj je metrika prostora i vremena određena raspodjelom gravitacijskih masa u Svemiru. Njegova svojstva u cjelini određena su prosječnom gustoćom tvari i drugim specifičnim fizikalnim čimbenicima.

Einsteinova jednadžba gravitacije nema jedno, već više rješenja, što je razlog postojanja mnogih kozmoloških modela Svemira. Prvi model razvio je sam A. Einstein 1917. Odbacio je postavke Newtonove kozmologije o apsolutnosti i beskonačnosti prostora i vremena. U skladu s kozmološkim modelom svemira A. Einsteina, svjetski prostor je homogen i izotropan, materija je u njemu u prosjeku jednoliko raspoređena, gravitacijsko privlačenje masa kompenzirano je univerzalnim kozmološkim odbijanjem. Vrijeme postojanja Svemira je beskonačno, tj. nema ni početka ni kraja, a prostor je bezgraničan, ali konačan.

Svemir u kozmološkom modelu A. Einsteina je stacionaran, beskonačan u vremenu i neograničen u prostoru. Godine 1922 Ruski matematičar i geofizičar A. A Fridman odbacio je postulat klasične kozmologije o stacionarnosti Svemira i dobio rješenje Einsteinove jednadžbe koja opisuje Svemir sa “širećim” prostorom. Budući da je prosječna gustoća materije u Svemiru nepoznata, danas ne znamo u kojem od ovih prostora Svemira živimo.

Godine 1927. belgijski opat i znanstvenik J. Lemaitre povezao je "širenje" svemira s podacima astronomskih promatranja. Lemaitre je uveo koncept početka Svemira kao singulariteta (tj. supergustog stanja) i rođenja Svemira kao Velikog praska. Širenje svemira smatra se znanstveno utvrđenom činjenicom. Prema teoretskim proračunima J. Lemaitrea polumjer Svemira u početnom stanju iznosio je 10-12 cm, što je po veličini blizu polumjeru elektrona, a gustoća mu je bila 1096 g/cm 3 . U singularnom stanju, Svemir je bio mikroobjekt zanemarivo male veličine. Iz početnog singularnog stanja, Svemir je prešao na širenje kao rezultat Velikog praska.

Retrospektivni izračuni određuju starost svemira na 13-20 milijardi godina. U modernoj kozmologiji, radi jasnoće, početna faza evolucije svemira podijeljena je na "ere".

Era hadrona. Teške čestice koje stupaju u jake interakcije.

Era leptona. Svjetlosne čestice stupaju u elektromagnetsku interakciju.

Fotonska era. Trajanje 1 milijun godina. Glavnina mase - energije svemira - otpada na fotone.

Zvjezdano doba. Dolazi milijun godina nakon rođenja Svemira. U zvjezdanoj eri počinje proces nastanka protozvijezda i protogalaksija. Tada se otkriva grandiozna slika formiranja strukture Metagalaksije.

U modernoj kozmologiji, uz hipotezu Velikog praska, vrlo je popularan inflacijski model Svemira koji razmatra nastanak Svemira. Pristaše inflacijskog modela vide korespondenciju između faza kozmičke evolucije i faza stvaranja svijeta, opisanih u knjizi Postanka u Bibliji. U skladu s inflacijskom hipotezom, kozmička evolucija u ranom Svemiru prolazi kroz niz faza.

faza inflacije. Uslijed kvantnog skoka Svemir je prešao u stanje pobuđenog vakuuma te se u nedostatku materije i zračenja u njemu intenzivno širio po eksponencijalnom zakonu. U tom razdoblju stvoren je sam prostor i vrijeme Svemira. Svemir je nabujao od nezamislivo male kvantne veličine 10-33 do nezamislivo velikih 101 000 000 cm, što je mnogo redova veličine veće od veličine promatranog Svemira - 1028 cm. Kroz ovo početno razdoblje u njemu nije bilo niti materije niti zračenja svemir. Prijelaz iz inflatornog stadija u fotonski. Stanje lažnog vakuuma se raspalo, oslobođena energija otišla je u rađanje teških čestica i antičestica, koje su anihilirajući dale snažan bljesak zračenja (svjetlosti) koji je obasjao kozmos.

NA daljnji razvoj Svemir je išao u smjeru od najjednostavnijeg homogenog stanja do stvaranja sve složenijih struktura - atoma (izvorno atoma vodika), galaksija, zvijezda, planeta, sinteze teških elemenata u dubinama zvijezda, uključujući i one potrebne za stvaranje života, nastanak života i kao kruna tvorevine – čovjeka. Razlika između faza evolucije svemira u inflacijskom modelu i modelu Velikog praska odnosi se samo na početnu fazu reda veličine 10-30 s, tada nema temeljnih razlika između ovih modela u razumijevanju faza kozmičke evolucije. . Svemir na raznim razinama, od uvjetno elementarnih čestica do divovskih superklastera galaksija, karakterizira struktura. Moderna struktura Svemira rezultat je kozmičke evolucije, tijekom koje su galaksije nastale od protogalaksija, zvijezde od protozvijezda, a planeti od protoplanetarnog oblaka.

Metagalaksija - je skup zvjezdanih sustava - galaksija, a njenu strukturu određuje njihov raspored u prostoru ispunjenom izuzetno razrijeđenim međugalaktičkim plinom i prožetim međugalaktičkim zrakama. Prema suvremenim konceptima, metagalaksiju karakterizira stanična (mrežasta, porozna) struktura. Postoje ogromni volumeni svemira (reda veličine milijun kubičnih megaparseka) u kojima galaksije još nisu otkrivene. Starost Metagalaksije je bliska starosti Svemira, budući da formiranje strukture pada na razdoblje nakon razdvajanja materije i zračenja. Prema suvremenim podacima, starost Metagalaksije procjenjuje se na 15 milijardi godina.

Galaksija je divovski sustav koji se sastoji od skupina zvijezda i maglica koje tvore prilično složenu konfiguraciju u svemiru. Prema svom obliku galaksije se uvjetno dijele na tri vrste: eliptične, spiralne i nepravilne. Eliptične galaksije - imaju prostorni oblik elipsoida s različitim stupnjevima kompresije; najjednostavnije su strukture: raspodjela zvijezda ravnomjerno se smanjuje od središta. Spiralne galaksije - prikazane su u obliku spirale, uključujući spiralne krakove. Ovo je najbrojnija vrsta galaksija, kojoj pripada i naša Galaksija – Mliječni put. Nepravilne galaksije – nemaju izražen oblik, nedostaje im središnja jezgra. Najstarije zvijezde su koncentrirane u jezgri galaksije, čija se starost približava starosti galaksije. Zvijezde srednje i mlade dobi nalaze se u disku galaksije. Zvijezde i maglice unutar galaksije kreću se na prilično složen način, zajedno s galaksijom sudjeluju u širenju svemira, osim toga sudjeluju u rotaciji galaksije oko svoje osi.

Zvijezde. U sadašnjoj fazi evolucije Svemira, materija u njemu je pretežno u zvjezdanom stanju. 97% materije u našoj galaksiji koncentrirano je u zvijezdama, koje su divovske plazma formacije različitih veličina, temperatura i različitog kretanja karakteristike. U mnogim drugim galaksijama, ako ne i većini, "zvjezdana tvar" čini više od 99,9% njihove mase. Starost zvijezda varira u prilično velikom rasponu vrijednosti: od 15 milijardi godina, što odgovara starosti Svemira, do stotina tisuća - najmlađih. Rađanje zvijezda događa se u maglicama plina i prašine pod djelovanjem gravitacijskih, magnetskih i drugih sila, zbog čega nastaju nestabilne uniformnosti, a difuzna tvar se raspada u brojne kondenzacije. Ako takve nakupine potraju dovoljno dugo, s vremenom se pretvaraju u zvijezde. U završnoj fazi evolucije zvijezde se pretvaraju u inertne ("mrtve") zvijezde.

Zvijezde ne postoje izolirano, već tvore sustave. Najjednostavniji zvjezdani sustavi - takozvani višestruki sustavi - sastoje se od dvije, tri, četiri, pet ili više zvijezda koje kruže oko zajedničkog težišta. Zvijezde se također spajaju u još veće skupine – zvjezdane skupove, koji mogu imati "raspršenu" ili "sferičnu" strukturu. Otvoreni zvjezdani skupovi imaju nekoliko stotina pojedinačnih zvijezda, kuglasti skupovi - mnogo stotina tisuća. Sunčev sustav je skupina nebeskih tijela, vrlo različitih po veličini i fizičkoj strukturi. Ova skupina uključuje: Sunce, devet velikih planeta, desetke satelita planeta, tisuće malih planeta (asteroida), stotine kometa i bezbrojna meteoritska tijela koja se kreću u rojevima iu obliku pojedinačnih čestica.

Do 1979. godine bila su poznata 34 satelita i 2000 asteroida. Sva su ta tijela ujedinjena u jedan sustav zahvaljujući privlačnoj sili središnjeg tijela – Sunca. Sunčev sustav je uređen sustav koji ima svoje vlastite obrasce strukture. Jedinstveni karakter Sunčevog sustava očituje se u činjenici da svi planeti kruže oko Sunca u istom smjeru i gotovo u istoj ravnini. Većina satelita planeta rotira u istom smjeru iu većini slučajeva u ekvatorijalnoj ravnini svog planeta. Sunce, planeti, sateliti planeta rotiraju se oko svojih osi u istom smjeru u kojem se kreću duž svojih putanja. Struktura Sunčevog sustava također je prirodna: svaki sljedeći planet približno je dvostruko udaljeniji od Sunca od prethodnog.

Sunčev sustav nastao je prije oko 5 milijardi godina, a Sunce je zvijezda druge generacije. Tako je Sunčev sustav nastao na otpadnim produktima zvijezda prethodnih generacija koji su se nakupljali u oblacima plina i prašine. Ova okolnost daje razlog da se Sunčev sustav nazove malim dijelom zvjezdane prašine. Znanost zna manje o podrijetlu Sunčevog sustava i njegovoj povijesnoj evoluciji nego što je potrebno za izgradnju teorije o nastanku planeta.

Suvremeni koncepti podrijetla planeta Sunčevog sustava temelje se na činjenici da je potrebno uzeti u obzir ne samo mehaničke sile, već i druge, posebno elektromagnetske. Tu ideju iznijeli su švedski fizičar i astrofizičar H. Alfven i engleski astrofizičar F. Hoyle. U skladu sa suvremenim konceptima, izvorni oblak plina, iz kojeg su nastali i Sunce i planeti, sastojao se od ioniziranog plina, podložnog utjecaju elektromagnetskih sila. Nakon što je Sunce koncentracijom nastalo iz ogromnog oblaka plina, mali dijelovi tog oblaka ostali su na vrlo velikoj udaljenosti od njega. Gravitacijska sila počela je privlačiti preostali plin na formiranu zvijezdu – Sunce, ali je njezino magnetsko polje zaustavilo padajući plin na različitim udaljenostima – upravo tamo gdje su planeti. Gravitacijske i magnetske sile utjecale su na koncentraciju i zgušnjavanje padajućeg plina, a kao rezultat su nastali planeti. Kad su nastali najveći planeti, isti se proces ponovio u manjem mjerilu, stvarajući tako sustave satelita.

Teorije o nastanku Sunčevog sustava hipotetske su prirode i nemoguće je jednoznačno riješiti pitanje njihove pouzdanosti na sadašnjem stupnju razvoja znanosti. U svim postojećim teorijama postoje kontradikcije i nejasna mjesta. Trenutno se u području fundamentalne teorijske fizike razvijaju koncepti prema kojima objektivno postojeći svijet nije ograničen na materijalni svijet koji percipiramo našim osjetilnim organima ili fizičkim uređajima. Autori ovih koncepata došli su do sljedećeg zaključka: uz materijalni svijet postoji stvarnost višeg reda, koja ima bitno drugačiju prirodu u odnosu na stvarnost materijalnog svijeta.

Od davnina su ljudi pokušavali pronaći objašnjenje za raznolikost i bizarnost svijeta. Proučavanje materije i njezinih strukturnih razina nužan je uvjet za formiranje svjetonazora, bez obzira na to hoće li se on u konačnici pokazati materijalističkim ili idealističkim. Sasvim je očito da je uloga definiranja pojma materije, shvaćanja potonje kao neiscrpne za izgradnju znanstvene slike svijeta, rješavanje problema stvarnosti i spoznatljivosti objekata i pojava mikro, makro i megasvjetova vrlo važna. .

Sva navedena revolucionarna otkrića u fizici okrenula su dotadašnje poglede na svijet naglavačke. Vjera u univerzalnost zakona klasične mehanike nestala je, jer su uništene dotadašnje ideje o nedjeljivosti atoma, o postojanosti mase, o nepromjenjivosti kemijskih elemenata itd. Sada je jedva moguće pronaći fizičara koji bi vjerovao da se svi problemi njegove znanosti mogu riješiti uz pomoć mehaničkih pojmova i jednadžbi.

Rađanje i razvoj atomske fizike tako je konačno zdrobio nekadašnju mehanicističku sliku svijeta. Ali Newtonova klasična mehanika nije nestala. Do danas zauzima počasno mjesto među ostalim prirodnim znanostima. Uz njegovu pomoć, na primjer, izračunava se kretanje umjetnih satelita Zemlje, drugih svemirskih objekata itd. Ali sada se tretira kao poseban slučaj kvantne mehanike, primjenjiv na usporene pokrete i velike mase objekata u makrokozmosu.

Što je pojam "materije"? Koja su svojstva materije?

Materija- objektivna stvarnost koja je dana osobi u njegovim osjetima i postoji neovisno o njemu. Ovo je vrsta supstance, osnova svih postojećih objekata i sustava, njihovih svojstava, veza između njih i oblika kretanja, tj. od čega je svijet sazdan.

Građa materije- postojanje beskonačne raznolikosti integralnih sustava koji su međusobno usko povezani.

Atributi materije, univerzalni oblici njegovog bića su kretanje, prostor i vrijeme, koji ne postoje izvan materije. Na isti način ne mogu postojati materijalni objekti koji ne bi imali prostorno-vremenska svojstva.

Prostor- objektivna stvarnost, oblik postojanja materije, karakterizira duljina i struktura materijalnih objekata (pojava) u njihovom odnosu s drugim predmetima i pojavama.

Vrijeme- objektivna stvarnost, oblik postojanja materije karakterizira trajanje i dosljednost postojanja materijalnih predmeta i pojava u njihovom odnosu s drugim materijalnim predmetima i pojavama.

Friedrich Engels je izdvojio pet oblika kretanja materije: fizički; kemijski; biološki; društveni; mehanički.

Univerzalna svojstva materija je:

neuništivosti i neuništivosti

vječnost postojanja u vremenu i beskonačnost u prostoru

materiju uvijek karakterizira kretanje i promjena, samorazvoj, transformacija jednih stanja u druga

determinizam svih pojava

kauzalnost - ovisnost pojava i objekata o strukturnim odnosima u materijalnim sustavima i vanjskim utjecajima, o uzrocima i uvjetima koji ih izazivaju

refleksija - očituje se u svim procesima, ali ovisi o strukturi međusobno djelujućih sustava i prirodi vanjskih utjecaja. Povijesni razvoj svojstva refleksije dovodi do pojave njegovog najvišeg oblika – apstraktnog mišljenja

Univerzalni zakoni postojanja i razvoja materije:

Zakon jedinstva i borbe suprotnosti

Zakon prijelaza kvantitativnih promjena u kvalitativne

Zakon negacije negacije

strukturne razine organizacije materije u neživoj prirodi.

Na svakoj strukturnoj razini materije postoje posebna (emergentna) svojstva nedostaje na drugim razinama. Unutar svake od strukturnih razina postoje odnosi subordinacije, npr. molekularna razina uključuje atomsku razinu, a ne obrnuto. Svaki viši oblik nastaje na temelju nižeg, uključuje ga u suptiliranom obliku. To u biti znači da se specifičnost viših oblika može spoznati samo na temelju analize struktura nižih oblika. I obrnuto, bit oblika nižeg reda može se spoznati samo na temelju sadržaja višeg oblika materije u odnosu na njega.

U prirodnim znanostima razlikuju se dvije velike klase materijalnih sustava: sustavi nežive prirode i sustava divljih životinja. NA nežive prirode strukturne razine organizacije materije su:

1) vakuum (polja s minimalnom energijom), 2) polja i elementarne čestice, 3) atomi, 4) molekule, makrotijela, 5) planeti i planetarni sustavi, 6) zvijezde i zvjezdani sustavi, 7) galaksije, 8) metagalaksije, 9 )Svemir.

U divljini se razlikuju dvije najvažnije strukturne razine organizacije materije - biološka i društvena. Biološka razina uključuje:

pretstanična razina (proteini i nukleinske kiseline);

• stanica kao "cigla" živih i jednostaničnih organizama;
• višestanični organizam, njegovi organi i tkiva;
• populacija - skup jedinki iste vrste koji zauzimaju određeni teritorij, slobodno se međusobno križaju i djelomično ili potpuno izolirani od drugih skupina svoje vrste;
• biocenoza - skup populacija u kojima su otpadni proizvodi nekih uvjeti za postojanje drugih organizama koji nastanjuju određeno područje kopna ili vode;
• biosfera - živa tvar planeta (skupnost svih živih organizama, uključujući i čovjeka).

U određenoj fazi razvoja života na Zemlji pojavio se um, zahvaljujući kojem se pojavila društvena strukturna razina materije. Na ovoj razini postoje: pojedinac, obitelj, kolektiv, društvena grupa, klasa i nacija, država, civilizacija, čovječanstvo u cjelini.

strukturne razine organizacije materije u živoj prirodi.

Prema suvremenim znanstvenim pogledima na prirodu, svi prirodni objekti su uređeni, strukturirani, hijerarhijski organizirani sustavi. U prirodnim znanostima razlikuju se dvije velike klase materijalnih sustava: sustavi nežive prirode i sustavi žive prirode.

U živoj prirodi strukturne razine organizacije materije uključuju sustave pretstanične razine - nukleinske kiseline i proteine; stanica kao posebna razina biološke organizacije, predstavljena u obliku jednostaničnih organizama i elementarnih jedinica žive tvari; višestanični organizmi flore i faune; nad strukturama organizama, uključujući vrste, populacije i biocenoze, te, konačno, biosferu kao cjelokupnu masu žive tvari. U prirodi je sve međusobno povezano, stoga je moguće razlikovati takve sustave koji uključuju elemente žive i nežive prirode - biogeocenoze.

Prirodne znanosti, nakon što su započele proučavanje materijalnog svijeta s najjednostavnijim materijalnim objektima koje čovjek izravno opaža, nastavljaju dalje s proučavanjem najsloženijih objekata dubokih struktura materije koji nadilaze ljudsku percepciju i nesumjerljivi su s objektima svakodnevno iskustvo Primjenjujući sustavni pristup, prirodna znanost ne izdvaja samo vrste materijalnih sustava, nego otkriva njihovu povezanost i suodnos. U znanosti postoje tri razine strukture materije – makrosvijet, mikrosvijet i megasvijet.