Материя и движение. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Материя и движение - философские категории, являющиеся мировоззренческими основаниями науки в рамках материалистнч. философских учений. С точки зрения материалистич. диалектики, материальное единство мира, представляющего собой движущуюся материю, служит философским основанием единства системы естественных и технических наук. Ка/кдая из этих наук по-своему конкретизирует материалистич. представления о M. и д., разрабатывая специфич. модели структуры, движения и взаимодействия разл. материальных образований, служащих объектами их изучения, в соответствии с уровнем развития обществ--историч. практики, являющейся критерием истины, основой и целью познания.

Согласно материалистич. диалектике, материя - это объективная реальность, данная нам в ощущении. Движение, понимаемое как "изменение вообще",- способ существования материи - нет движения без материи, как нет и материи без движения. Материальный мир рассматривается как сложная многоуровневая развивающаяся система взаимосвязанных материальных образований, каждое из к-рых, как и весь материальный мир в целом, воплощает в себе единство устойчивости и изменчивости, дискретности и непрерывности и др. диалектич. противоположностей. Субординация и координация материальных образований в рамках всеобщей связи объектов и явлений описывается с помощью представлений о разл. структурных уровнях, формах движения и видах материи, конкретизируемых соответствующими частными науками. Всеобщими формами существования материи являются пространство и время ,выражающие соответственно порядок сосуществования и смены отд. материальных образований и их состояний.

Конкретные науч. представления о M. и д. меняются по мере развития обществ--историч. практики. В физике это изменение выражается в виде смены физ. картин мира. При этом единственное ''свойство'' материи, с признанием которого связан философский материализм,- свойство быть объективной реальностью - остаётся неизменным, обеспечивая единство и преемственность развития науч. знания.

Будучи лидером естествознания как системы наук о природе, физика вносила и продолжает вносить определяющий вклад в представления о M. и д.,лежащие в основе др. естеств--науч. дисциплин (химии, биологии, геологии и т. п.) и получающие в них дальнейшую конкретизацию и развитие.

В физической и вообще научной, в т. ч. философской, литературе (особенно зарубежной) термин "материя" до сих пор нередко продолжает употребляться в нефилософском смысле, обозначая вещество ,к-рое с диалек-тнко-материалистич. точки зрения является лишь одним из видов материи, не исчерпывая собой всего их многообразия. Нефилософский смысл часто вкладывается в естеств--науч. литературе и в термин "движение", понимаемое тогда только как изменение положения в пространстве с течением времени, т. е. только как механич. движение. Такого рода словоупотребления, хотя и являются нестрогими, прочно вошли в языковую практику и обычно не вызывают недоразумений. Однако если философский смысл понятий M. и д. отождествляется с конкретно-науч. представлениями о них, то это может послужить одним из источников кризисов философских оснований науки, неоднократно имевших место на протяжении её истории.

Историческое развитие физических представлений о материи и движении. Первые теоретич. представления о M. и д., ставшие впоследствии в европ. культурном регионе основой физики как фундам. науки о природе, были разработаны в рамках античных натурфилософских учений. Все эти учения трактовали материю как первоматериал, общий субстрат всех природных образований. Начав с конкретных представлений о материи как субстанциальном первоначале всех вещей [вола v Фалеса

, воздух у Анаксимена,

огонь у Гераклита

, сохраняющем себетождественность в многообразных процессах изменения природных явлений, др--греч. философия вскоре выработала представление о качественно неопределённой первичной материи (апейрон Анаксимандра), определ. модификациями к-рого были античные виды материи - вода, земля, воздух и огонь. Движение, рассматривавшееся как изменение вообще, первоначально трактовалось наивно-антропоморфно - как проявление одушевлённости отд. вещей и мира в целом - Космоса (гилозоизм).

Наиб, развитые философско-физ. представления о M. и д. античности, категориальные основания к-рых не утратили своего значения и по сей день, были развиты в учениях Демокрита

, Платона (Пlатwv) и Аристотеля

. Демокрит всесторонне разработал атомистич. принципы учения о M. и д., согласно к-рым всё многообразие природных вещей и процессов сводилось к разл. сочетаниям и пространственным перемещениям внутреннебескачеств. непроницаемых и неделимых первоэлементов материи - атомов, различающихся между собой лишь пространственными размерами, формой и ориентацией. Материя, как состоящая в конечном счёте из атомов, имела, т. о., предел структурной делимости, а все виды движения сводились к одному - механическому.

В натурфилософской части своего учения (диалог "Тимей") Платон излагает доктрину своеобразного "матом, атомизма". Четыре античных вида материи образуются у него в результате первонач. оформления бескачеств, "безвидной" первоматерии (отождествляемой с пространством, или небытием) посредством двух видов прямоугольных треугольников с соотношениями сторон

из к-рых затем строятся правильные многогранники: тетраэдр - "элементарная частица" для огня, октаэдр - для воздуха, икосаэдр- для воды и куб - для земли. В. Гейзенберг (W. Heisenberg) рассматривал геом. атомизм Платона как прообраз совр. физ. представлений о симметрии.

В учении Аристотеля бескачеств, первоматерия, обладающая неопределённым бытием, первоначально оформляется в землю, воду, воздух и огонь путём попарных сочетаний четырёх осн. качеств - тёплого, холодного, влажного и сухого. Аристотель также выделил четыре типа движения: по сущности - возникновение и уничтожение, по кол-ву - рост и уменьшение, по качеству - превращение и по месту - перемещение, определив движение вообще как переход из возможности в действительность, и четыре типа причин, ответственных за существование отд. материальных образований (сущностей),- материальную, формальную, действующую и целевую. Он впервые ввёл в натурфилософский обиход сам термин "материя" и отделил физику как один из разделов "второй философии" от собственно философии (метафизики).

Атомизм Демокрита, развитый Эпикуром (EpfкоurоV), был возрождён в новое время П. Гассенди (P. Gassendi). Достижения Г. Галилея (G. Galilei) и его современников [И. Кеплер (J. Kepler), P. Декарт (R. Decartes)] в области физ. учения о M. и д. подготовили почву для работ И. Ньютона (I. Newton), начавшего оформление предмета механики в целостную систему понятий, к-рая была положена в основу механистич. картины мира. В её рамках материя рассматривалась исключительно как вещество - протяжённая непроницаемая инертная весомая субстанция, единств, видом движения к-рой было пространственное перемещение. Мерой кол-ва материи была масса ,служившая одновременно мерой инертности - способности материальных тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, к-рое могло быть изменено только в результате воздействия внеш. причины - силы. По вопросу о структуре материи в рамках механистич. картины мира конкурировали концепции дискретности (разл. варианты атомизма) и непрерывности, по вопросу о характере силового взаимодействия между материальными телами, вызывавшего или изменявшего их движение,- концепции близкодействия и дальнодействия. В первой из них сила была результатом движения, возникая при соударении непроницаемых движущихся тел, во второй - внутр. свойством материи, первичным по отношению к движению, порождаемому ею (противоположность кинетизма и динамизма). В качестве меры движения фигурировали две величины - кол-во движения (импульс) и "живая сила" (кинетич. энергия).

Вовлечение в сферу эксперим. физ. исследований тепловых, световых, электрич. и магн. явлений, так или иначе связанных с механич. движением, сопровождалось введением представлений о разнообразных силах, вызывающих эти явления, и о соответствующих видах материи, служащих носителями этих сил. Так в физику вошли "невесомые материи" (флюиды) - теплород, электрич. и магн. жидкости и др. По мере развития физики на протяжении 18-19 вв. (волновой теории света, кинетич. теории теплоты, учения об электричестве и магнетизме) невесомые материи постепенно исчезали из физ. картины мира, т. к. приписывавшиеся им явления удавалось объяснить на механич. основе. Дольше всего сохранил своё существование в физ. картине мира эфир как носитель эл--магн. явлений. Для него тоже строились механич. модели, противоречившие друг другу. Термин "материя" к кон. 19 в. закрепился только за "весомой материей" - веществом.

Открытие электрона, делимости атомов вещества и их составлеиности из электрически заряж. частиц противоположных знаков, теоретич. и эксперим. обнаружение эл--магн. природы массы электронов в соединении с трактовкой электричества и эфира как нематериальных (невещественных) субстанции, изменения состояния к-рых не всегда удавалось свести к механич. движению, породили на рубеже 19-20 вв. кризис философских оснований физики. Он выразился, в частности, в попытках мыслить движение без материи (энергетизм) и в быстрой смене механистич. картины мира электромагнитной. Вещество, рассматривавшееся в механистич. картине мира как единств, вид материи, утратило статус "первоматерии", оказавшись "состоящим из электричества". Физика вышла из кризиса путём создания новых теорий - теории относительности и квантовой теории, радикально изменивших классич. физ. представления о M. и д.

Представления о материи и движении в современной физической картине мира. Совр. физ. картину мира, в рамках к-рой осуществляется развитие физики в наши дни, можно назвать квантово-релятивистской, т. к. её основой служат осн. принципы теории относительности (специальной, или частной, и общей) и квантовой теории (нерелятивистской - квантовой механики, и релятивистской - квантовой теории поля).

Спец. (частная) теория относительности (см. Относительности, теория), установив физ. равноправие всех инерциальных систем отсчёта, показала невозможность обнаружения равномерного и прямолинейного движения относительно абсолютно покоящегося эфира и тем самым сделала его существование излишним. Благодаря этому эл--магн. поле стало трактоваться как самостоят, вид материи, не нуждающийся в носителе. Учтя роль эл--магн. (световых) сигналов, распространяющихся с максимально возможной в природе скоростью, в процессах измерения пространственных и временных характеристик материальных объектов, спец. теория относительности тесно связала между собой вещество и ноле как виды материи с состояниями их движения.

Общая теория относительности - релятивистская теория тяготения - установила зависимость метрич. характеристик пространства-времени, отождествляемых в ней с гравитац. полем, от распределения вещества и эл--магн. поля и установила законы движения в искривлённом пространстве-времени (см. Тяготение).

Квантовая механика, введя представление о мин. величине действия как характеристике взаимодействия, показала единство дискретности и непрерывности (корпускулярно-волновой дуализм)в структуре элементарных частиц вещества и эл--магн. поля и установила бестраекторный характер движения микрочастиц.

Квантовая теория поля позволила трактовать как специфич. вид движения возникновение и уничтожение элементарных частиц, объяснила их взаимодействие как обмен квантами соответствующих полей, и, углубляя понимание корпускулярно-волнового дуализма, стала рассматривать вещество и поле на микроуровне не как отд. виды материи, различающиеся структурой,- соответственно дискретной (корпускулярной) и непрерывной (волновой) (что имеет место на макроуровне), а как две диалектически противоположных ипостаси единого квантового поля. В её рамках введено представление о специфич. форме бытия материи - виртуальных частицах - и физ. вакууме как специфич. виде материи. Эти представления придают физ. реализацию философской категории возможности.

Как в нерелятивистской, так и в релятивистской квантовой теории вероятность является характеристикой способа бытия элементарных частиц вещества и поля, объективной характеристикой их движения, а не мерой нашего незнания точных особенностей движения, как это было в классич. физике.

Для теории относительности и квантовой теории характерно установление явной зависимости нек-рых характеристик физ. объектов как материальных образований (пространственных, временных, энергетических, импульсных и др.) от отношения этих объектов к эксперим. средствам познания, используемым человеком как субъектом-наблюдателем для их изучения,- системе отсчёта в теории относительности и типу прибора в квантовой теории. Тем самым квантово-реляти-вистская картина мира отображает в себе не только характеристики природных объектов, но и объективные (материальные) характеристики познающего субъекта в процессе использования им систем отсчёта и приборов как материальных средств познания видов физ. материи и форм их движения. Объективные характеристики человека как субъекта познания применяются также для обоснования конкретных численных значений универсальных констант природы (антропология, принцип в космологии).

Объединит, тенденции, характерные для совр. этапа развития физики, служат дальнейшей конкретизации физ. представлений о M. и д. Смыкание физики элементарных частиц и космологии в модели горячей Вселенной (Большого взрыва) приводит к введению в физику идеи развития. Четыре вида взаимодействия (эл--магнитное, гравитационное, сильное и слабое), теории к-рых раньше строились независимо друг от друга, теперь начинают рассматриваться в единстве. На основе представления о калибровочной симметрии (см. Калибровочная инвариантность)уже удалось построить и экспериментально подтвердить объединённую теорию эл--магн. и слабого взаимодействий, рассматриваемых в ней как проявления единого электрослабого взаимодействия. Создание калибровочной теории сильного взаимодействия (квантовой хромодинамики)вызвало к жизни программы построения единой калибровочной теории эл--магн., слабого и сильного взаимодействий (великое объединение взаимодействий) и единой теории всех четырёх видов взаимодействий (см. Супер гравитация). Реализация этих програ.мм приводит к значит, увеличению числа могущих существовать элементарных частиц, увеличению размерности пространства-времени, значительно усложняя и развивая физ. представления о M. и д.

На более глубоком уровне выяснилось, что элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях, состоят из более фундам. частиц - кварков. Материя представилась в совр. физике лептонами и кварками (частицами с полуцелым спином) и квантами полей (фотонами, векторными бозонами, глюонами и гипотетич. гравитонами), обладающими целым спином и осуществляющими четыре типа фундам. взаимодействий. В квантовой теории поля уже на ранних стадиях ее развития выяснилась связь между свойствами частиц (значениями спинов) и квантовыми законами их движения. Построение калибровочных теорий электрослабых и сильных взаимодействий впервые в явной форме обнаружило связи между уравнениями движения фундам. частиц и их взаимодействиями.

Внедрение физ. методов исследования и физ. представлений о M. и д. в др. естеств. науки активно содействует их внутр. единству. Так, с помощью нерелятивистской квантовой механики удалось объяснить осн. характеристики хим. формы движения материи - ат. вес, ат. номер, хим. сродство и валентность хим. элементов. Физ. химия, хим. физика, квантовая химия, термодинамика необратимых процессов и процессов самоорганизации тесно смыкают физику и химию. Такие интенсивно развивающиеся науки, как биофизика, физ--хим. биология, позволяют выявить физ., физ--хим. и хим. составляющие биол. формы движения материи.

Вся история физики свидетельствует о непрерывном совершенствовании физ. представлений о M. и д. в прямой зависимости от уровня эксперим. техники и теоре-тич. разработок, демонстрируя неисчерпаемость M. и д. как способа её существования. Развитие представлений о строении материи и законах ее движения обнаруживает тенденцию к установлению все более полной неразрывной связи между строением материи и ее движением.

Литература по материи и движению

Знаете ли Вы, что релятивизм (СТО и ОТО) не является истинной наукой? - Истинная наука обязательно опирается на причинность и законы природы, данные нам в физических явлениях (фактах). В отличие от этого СТО и ОТО построены на аксиоматических постулатах, то есть принципиально недоказуемых догматах, в которые обязаны верить последователи этих учений. То есть релятивизм есть форма религии, культа, раздуваемого политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и верных его последователей, возводимых в ранг святых от релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.