Введение

Важнейшее свойство материи -- ее структурная и системная организация, которая выражает упорядоченность существования материи в виде огромного разнообразия материальных объектов различных масштабов и уровней, связанных между собой единой системой иерархии.

Уже в глубокой древности, за две с половиной тысячи лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению.

Однако за последние 150 лет развилось и экспериментально обосновано современное учение о молекулах и атомах. Успехи в изучении строения вещества и раскрыли перед исследователями природы этот новый мир.

Мир мельчайших частиц оказался чрезвычайно сложным - любое тело, которое в механике рассматривалось как сплошное, при использовании новых методов исследований оказывалось сложной системой громадного числа непрерывно движущихся молекул. Молекулы оказались состоящими из еще более мелких частиц -- атомов, причем в некоторых типах молекул число атомов оказалось очень большим. В свою очередь атомы оказались сложными системами, состоящими из электронов и ядер, а сами ядра -- состоящими из различных частиц.

Таким образом, все объекты в природе состоят из элементарных частиц, объединенных в более или менее сложные структуры.

Все вышесказанное обосновывает актуальность данной темы.

Цель работы: всестороннее изучение микромира и его элементов.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы 15 страниц.

Микромир

Понятие «микромир»

Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений обычно разделяется на три качественно различные области - микро-, макро- и мегамиры.

Мегамир включает галактики и звезды; макромир -- планетные системы звезд, планеты, окружающие нас тела; микромир -- молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы. Структура основных материальных объектов представлена в табл.1.

Таблица 1 - Структура основных материальных объектов

Структура основных материальных объектов
Область пространства	Протяжен-ность области, м	Объекты -- структурные единицы деления материи	Размеры объекта, м	Состав объекта	Движение внутри объекта составляя-ющих его струк-турных частей
		Галактики
Макромир		Планетные системы звезд Планеты и окружающие нас на Земле тела. Электромагнитное поле Гравитационное поле		Молекулы	Молекул и атомов
Микромир		Молекулы и атомы Ядра атомов Элементарные частицы		Ядра и электроны	Электронов и ядер Нуклонов Взаимное превращение частиц

Если сравнить состав объектов всех трех областей (мегамир, макромир, микромир), то можно сделать важный вывод: все состоит из элементарных частиц, причем в состав вещества в стабильном состоянии входит всего три вида основных частиц. Это протоны, нейтроны и электроны, а электромагнитное поле состоит из фотонов. Это микромир - область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных микрообъектов, размер которых исчисляется в диапазоне от 10 -8 до10 -16 см, а время жизни - от бесконечности до 10 -24 с. Это мир от атомов до элементарных частиц.

В отличие от мира крупных тел, или макромира, микромир недоступен непосредственному наблюдению, и для изучения его требуются особые, тонкие методы. Микромир оказался чрезвычайно сложным. Любое тело, которое в механике рассматривалось как сплошное, при использовании новых методов исследований оказывалось сложной системой громадного числа непрерывно движущихся молекул.

Молекулы оказались состоящими из еще более мелких частиц -- атомов, причем в некоторых типах молекул число атомов оказалось очень большим. В свою очередь атомы оказались сложными системами, состоящими из электронов и ядер, а сами ядра -- состоящими из различных частиц.

Таким образом, под понятием «микромир» понимается совокупность фундаментальных элементарных частиц и их взаимодействий.

Приступая к изучению микромира, начнем с определения атомов и молекул.

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы - мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни - от бесконечности до 10-24 с.

Макромир - мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир - это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.

На микроскопическом уровне физика сегодня занимается изучением процессов, разыгрывающихся на длинах порядка 10 в минус восемнадцатой степени см., за время - порядка 10 в минус двадцать второй степени с. В мегамире ученые с помощью приборов фиксируют объекты, удаленные от нас на расстоянии около 9-12 млрд. световых лет.

Микромир. Демокритом в античности была выдвинута Атомистическая гипотеза строения материи, позже, в XVIII в. была возрождена химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов. Благодаря трудам Дж. Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. В XIX в. Д. И. Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе.

В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии. Собственно физические исследования атома начинаются в конце XIX в., когда французским физиком А. А. Беккерелем было открыто явление радиоактивности, которое заключалось в самопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других элементов.

История исследования строения атома началась в 1895 г. благодаря открытию Дж. Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение о наличии помимо электрона и положительно заряженной частицы. Масса электрона составила по расчетам 1/1836 массы положительно заряженной частицы.

Существовало несколько моделей строения атома.

В 1902 г. английский физик У. Томсон (лорд Кельвин) предложил первую модель атома - положительный заряд распределен в достаточно большой области, а электроны вкраплены в него, как «изюм в пудинг».

В 1911 г. Э. Резерфорд предложил модель атома, которая напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны.

Ядро имеет положительный заряд, а электроны - отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов - атом электрически нейтрален.

Обе эти модели оказались противоречивы.

В 1913 г. великий датский физик Н. Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров.

Модель атома Н. Бора базировалась на планетарной модели Э. Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории строения атома. Н. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой:

1) в каждом атоме существует несколько стационарных состояний (говоря языком планетарной модели, несколько стационарных орбит) электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;

2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

В конечном итоге точно описать структуру атома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно, поскольку таких орбит в действительности не существует.

Теория Н. Бора представляет собой как бы пограничную полосу первого этапа развития современной физики. Это последнее усилие описать структуру атома на основе классической физики, дополняя ее лишь небольшим числом новых предположений.

Создавалось впечатление, что постулаты Н. Бора отражают какие-то новые, неизвестные свойства материи, но лишь частично. Ответы на эти вопросы были получены в результате развития квантовой механики. Выяснилось, что атомную модель Н. Бора не следует понимать буквально, как это было вначале. Процессы в атоме в принципе нельзя наглядно представить в виде механических моделей по аналогии с событиями в макромире. Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказались неподходящими для описания микрофизических явлений. Атом физиков-теоретиков все больше и больше становился абстрактно-ненаблюдаемой суммой уравнений.

МАКРОМИР И МИКРОМИР – две основные области материального мира, кардинально различающиеся характером своих закономерностей. Противопоставление макромира и микрокосмоса восходит к древнейшим натурфилософским концепциям макрокосмоса и микрокосмоса . Современные представления о макромире и микромире сложились в ходе становления квантовой теории и ее осмысления: объекты исследования доквантовой физики составляют макромир, а объекты, на базе которых разрабатывается квантовая теория, составляют микромир. Квантовая теория создавалась как теория структуры и свойств атома и процессов атомного масштаба; ныне же она лежит в основе физики элементарных частиц. С точки зрения представлений классической физики, законы квантовой теории оказались весьма странными и парадоксальными, что и определило становление концепции об особом своеобразном физическом мире. Высказывается мнение, что квантовая теория представляет такой «плод человеческой мысли, который более всякого другого научного достижения углубил и расширил наше понимание мира» (Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977, с. 34). Важнейшими особенностями квантовых представлений, позволяющими говорить об особом мире физических явлений, являются корпускулярно-волновой дуализм, принципиально вероятностный характер процессов микромира и относительность свойств микрообъекта, фиксируемых на макроуровне.

Исторически проникновение науки в область микропроцессов приводило к разработке научных теорий большой степени общности. Проникновение в структуру вещества привело к разработке классической статистической физики, а анализ глубинных структур наследственности – к созданию генной теории. Познание атома породило квантовую теорию – наиболее фундаментальную в современной физике. «Микрофизика вчера, сегодня и, нужно думать, завтра, – как отметил отечественный физик В.Гинзбург, – была, есть и будет передним краем физики и всего естествознания» (Гинзбург В. О перспективах развития физики и астрофизики в конце 20 в. – Физика 20 в. Развитие и перспективы. М., 1984, с. 299). Представления о макромире и микромире взаимодополняют и взаимообусловливают друг друга. Знание свойств и законов микромира позволяет раскрыть свойства и структуры объектов макромира, а знание макромира позволяет раскрыть богатство внутренних возможностей объектов микромира.

Развитие физики микромира преобразует и основные формы теоретического выражения знаний. В частности, при переходе от классической физики к физике микромира произошли изменения в нашем понимании элементарного – переход от представлений о бесструктурных атомах (материальных точек) к представлениям об элементарных событиях как о некоторых далее неразложимых (бесструктурных) актах взаимодействия. И теория относительности, и особенно квантовая теория в своих построениях исходят из понятия события, представляющего собою бесструктурный элементарный объект. Как сказал отечественный физик А.Д.Александров, имея в виду структуру теории относительности: «Простейший элемент мира – это то, что называется событием. Оно представляет собою «точечное» явление вроде мгновенной вспышки точечной лампы или, пользуясь наглядными представлениями о пространстве и времени, явление, протяжением которого в пространстве и во времени можно пренебречь. Словом, событие аналогично точке в геометрии, и, подражая определению точки, данному Эвклидом, можно сказать, что событие – это явление, часть которого есть ничто, оно есть «атомарное» явление. Всякое явление, всякий процесс представляется как некоторая связная совокупность событий. С этой точки зрения весь мир рассматривается как множество событий» (Александров А.Д. О философском содержании теории относительности. – Эйнштейн и философские проблемы физики 20 в. М., 1979, с. 113). Анализу перехода от языка объектов к языку событий в ходе становления современной физики принципиальное значение придавал Б.Рассел (см.: Рассел Б. Человеческое познание. М., 1957. с. 358 и 497). Можно, т.о., утверждать, что мир макрофизики есть мир, построенный из объектов, а мир микрофизики есть мир, образованный из событий.

В современной физике проблема элементарной сущности (как далее неразложимого, бесструктурного элемента) во многом остается открытой. Можно предположить, что при дальнейшем проникновении науки на глубинные уровни строения материи вопрос о простейшем, бесструктурном элементе изменит свой смысл. Исходные явления физического мира с самого начала следует рассматривать как нечто сложное, т.е. системным образом; при этом само понятие системы выступает как первичное, фундаментальное. Тем самым изменится и характер теоретических построений в фундаментальных областях физики.

Их главные характеристики следующие. 1) Микромир. Его объекты (реальные и виртуальные элементарные частицы, отдельные атомы и молекулы) имеют микроскопические размеры, т.е. в целом несоизмеримо меньше человека и социальных систем, живых организмов на планете и их сообществ- систем.

2) Макромир. Его объекты представлены биотическими и социальными системами Земли, начиная от отдельных организмов микробов,

растений, животных, человека и т.п. и до наиболее сложных систем - биосферы и социосферы. 3) Мегамир. Включает объекты, несоизмеримо больших размеров, чем биотические и социальные системы. Это планеты, звезды, галактики, их разнообразные скопления, а также вся обозримая (к настоящему времени) Вселенная, или Метагалактика. Данная типология Мира-Системы довольно широко распространена в научной и философской литературе по НКМ и по философии . Кроме этого, в ряде случаев выделяются и некоторые другие формы Миров на аналогичной основе, например, Мидимир, Мезомир (о которых пойдет речь ниже). Следует подчеркнуть, что метрические формы Мира отличаются друг от друга не просто размерами, но и характерными метрическими, т.е пространственно-временными параметрами и связанными с этим свойствами. Это, например, хорошо показано в монографии A.M. Мосте-паненко «Пространство и аремя в макро-, мега- и микромире» .

На первый взгляд, объекты, которые могут познаваться сегодня наукой, не сопоставимы. Своим пытливым взором человек проникает в миры молекул, атомов, элементарных частиц, размеры которых, по сравнению с человеком меньше в 10 IS -10 IS раз. С другой стороны, изучает космические просторы и объекты Космоса - планеты, звезды, галактики, их скопления, обозримую Вселенную, которая примерно в 10 2 S -1Q 26 раз больше самого исследователя и общества. Сравнивая познавательные возможности современной науки, известный астроном Б А. Воронцов-Вельяминов в своей книге «Очерки о Вселенной» (М., 1980, с. 598) пишет. «Изучая системы., человек дошел до атомного ядра, имеющего диаметр 10~ 13 см, т.е. примерно в 10 IS раз меньшего, чем он сам. Изучая системы, частью которых он является сам, он встречает в 10 15 раз большую систему уже в виде Солнечной системы (известный нам сейчас диаметр нашей Солнечной системы, строго говоря... только 10 15 см). Диаметр известной нам сейчас части Метагалактики составляет около 10 28 см. В области Космоса мы проникли, другими словами, в 100 миллионов раз дальше, чем в области Микромира мельчайших частиц. Тем не менее, свойства величайших мировых систем делаются доступными астрономам лишь на основе изучения мельчайших частиц, исследуемых физикой. Но и в деле изучения этого Микромира огромную помощь приносит наблюдение процессов в Космосе, заменяющих неосуществимые в лаборатории опыты. Великое и малое слиты в единстве природы».

Пространственные масштабы Вселенной и размеры основных познаваемых систем Мира можно представить таблицей, где размеры даны в метрах, с использованием приближенных чисел в пределах одного порядка (Карпен-ковС.Х. Концепции современного естествознания. М., 1997, с. 65 и др источники):

Радиус видимой нами Вселенной,

или космологического горизонта 10 26

Диаметр нашей Галактики 10 21

Расстояние от Земли до Солнца 10 11

Диаметр Солнца 10 9

ДиаметрЗемли 10 7

Размер человека 10 0

Диаметр клетки 10 -4 -10 -5

Длина волн видимого света 10 -6 -10 -7

Размер вирусов 10 -6 -10 -8

Диаметр атома водорода 10 -10

Диаметр атомного ядра 10 -15

Минимальное расстояние, доступное

сегодня нашим измерениям 10 -18

Таким образом, отношение самого большого к самому малому размеру, доступному сегодняшнему научному наблюдению, составляет 44 порядка. С отмеченных пространственных позиций, Макромир как мир соизмеримых с человеком объектов - биотических и социальных систем - представляет собой весьма неоднородное, широкое образование. Он включает биосистемы от клеток до биоценозов и биосферы как поверхностной сферы всей Земли, а также социальные системы от человека до государств и социосферы. Следовательно, только в Макромире расстояния оказываются сравнимыми, с одной стороны, с размерами клеток или даже вирусов (живых органических кристаллов), а с другой - с диаметром Земли (биосфера и социосфера), и простираются от 10" -10" 6 до 10 7 м, т.е. включают примерно 12 порядков. Для Микромира отношения самого большого (начиная с 1(Г 5 м, т.е. размера клетки) и самого малого (Ю~ 18) составляют 13 порядков, а в Мегамире, соответственно, от 10 до 10 26 м-19 порядков!

Для столь различающихся микро-, макро- и мега-расстояний используются соответствующие меры длины. Так, в мире микрообъектов используются миллиметры, микроны, ангстремы. Если миллиметр составляет 0,001 м, то микрон - это 0,001 мм или Iff* м. Ангстрем же составляет 10""° м. В Макромире используются в основном миллиметры, метры и километры. А в мире космических объектов применяются такие единицы расстояний, как астрономическая единица, световой год и парсек. Астрономическая единица (а.е.), используемая чаще при изучении Солнечной системы, представляет собой расстояние от Земли до Солнца, равное 149 600 000 км, или примерно 1,5 10 1 " м. Световой год - это такое расстояние, которое световой луч, двигаясь со скоростью 300 000 км/сек, проходит за год, что соответствует 9,46 10 17 км, или примерно 10 000 млрд. км, или 10 16 м. Парсек (пс) - единица космологических измерений, равная 3,26 светового года (Физика Космоса. М., 1986).

Для примера, диаметр нашей Галактики, называемой Млечный путь, составляет около 100 000 световых лет, а толщина ее в 10-15 раз меньше В нее входит около 150 млрд. звезд. В этих масштабах наша Солнечная система предстает лишь мельчайшей клеточкой подобной космической суперсистемы. Количество звезд в Галактике в целом сопоставимо с количеством клеток в многоклеточном организме, например, человека. Поэтому с данных позиций Галактика может рассматриваться как огромный космический суперорганизм,

а различные скопления галактик - как популяции и космоценозы (сообщества) таких суперорганизмов. В хорошо исследованной области пространства, на расстояниях до 1500 Мпк, находится несколько миллиардов галактик (для сравнения, человечество по количеству людей в конце XX в. приближается к 6 миллиардам человек)

Очень широко изменяются диапазоны времени в изучаемых системах, которое может измеряться в секундах, минутах, часах, годах, веках, миллионах и миллиардах лет. Если время жизни человека измеряется несколькими десятками лет, микроба - десятками минут, то возраст обозримой Вселенной определяется примерно в 20 миллиардов лет, а срок существования многих элементарных частиц составляет примерно 10 -6 - 10 - "° сек. С другой стороны, в Микромире времена жизни разных элементарных частиц имеют колоссальные различия. Среди них есть очень короткоживушие частицы, например, группа резонансных элементарных частиц. Время их существования - 10 - 3 сек. За это время они успевают пролететь расстояние порядка 10- 13 см. (что соответствует размеру протона), а затем гибнут. Время жизни нейтрона - несколько минут (около %0 с). Протон считается долгоживущей стабильной частицей, его время жизни оказывается более 10 31 лет. А фотон - стабильная частица - проходит в Космосе огромные расстояния и позволяет астрономам получить информацию о космических объектах, существовавших миллиарды лет тому назад Как правило, срок существования частицы «определяется природой сил, вызывающих распад, и зависит от величины энерговыделения в распаде Чем слабее взаимодействие, вызывающее распад, тем больше время жизни частицы Так, мезоны и барионы. распадающиеся за счет процессов сильного взаимодействия, имеют аномально малое время жизни – 10 -22 -10 -23 с. Время жизни частиц, распадающихся за счет электромагнитного взаимодействия - 10- 16 -10- 20 с. Время жизни частиц, распадающихся по слабому взаимодействию, еще больше - 10-"° - 10- 8 с, мюона 2"10 6 с, а нейтрона -- 10 3 с» (Физика космоса, с. 186).

Наши органы чувств без помощи приборов способны воспринимать лишь очень малую часть Мира-Системы, преимущественно в виде окружающих веществ Земли и излучений видимой части солнечного спектра. Так, А.В. Светлов пишет: «Успехи таких наук, как квантовая физика и физика элементарных частиц в исследовании Микромира дают основание ученым с полной уверенностью заявить, что наиболее компактным из всех агомов вещества является атом водорода. Для того, чтобы представить себе соотношение размеров этой структуры, увеличим ее в 1 000 миллиардов раз! Тогда в центре будет гипотетический шарик диаметром 16 мм, а второй «шарик», отождествляющий собой электрон (центральную плотную часть электронного облака -Е.У.), будет иметь диаметр 5,6 мм и «облетать» ядро по орбите радиусом 53 метра. Выходит, что на 99,999. % атом состоит из пустоты. И это самый «плотный», если можно так выразиться, атом. Следовательно, плотность и непроницаемость, окружающих нас предметов не более чем иллюзия (Майя), создаваемая особым устройством наших органов чувств» . Дифференцированные органы чувств устроены так, что каждый из них настроен на

вибрации среды определенной частоты, работая по принципу камертона. Наука прекрасно знает, что существует большое число вибраций (флуктуации) выше и ниже этих групп волн, частот и т л

Следовательно, есть много света, которого мы не можем видеть, много звуков, которые не воспринимает наше ухо, а также множество других не воспринимаемых нашими органами чувств сигналов и мировых сущностей разного порядка. «Таким образом, мы начинаем понимать, что вибрации, с помощью которых мы видим и слышим, подобны двум маленьким группам небольшого количества струн, взятых из огромной арфы, величина которой бесконечна: и когда мы подумаем, как много мы смогли узнать и скочько мы сделали выводов с помощью этих небольших отрывков, мы смутно представим себе, какие возможности могли бы лежать перед нами, если мы были б в состоянии пользоваться обширным и чудесным целым. . Опыты с рентгеновскими лучами дакл нам примеры тех поразительных результатов, которые получаются, когда даже очень немногие из этих добавочных вибраций становятся доступны человеку Научиться видеть с помощью рентгеновских лучей в добавление к тем, которыми мы обычно пользуемся достаточно для того, чтобы дать возможность каждому сделать магический фокус в этом роде» [там же, с. 25] Или, например, наличие у человека свойства эхолокации, присущего летучим мышам, или чувства инфракрасного видения, имеющегося у ряда рептилий, позволило бы ему свободно ориентироваться и активно действовав в полной темноте.

При постижении новых возможностей проникновения в неизведанные еще области Универсума перед взором человека открываются удивительные миры, называемые исследователями по-разному (в том числе «параллельные», виртуальные, «анти-миры» и пр.) Но, как отмечает Ч Лидбитер. «Мы не должны, думая о них, воображать себе какой-ниб\дь новый и странный вид материи, но должны просто представить себе обыкновенную физическую материю, которая так разряжена и действует так быстро, что вводит нас в совершенно новые условия и свойства» [цит по 254, с. 25].

В качестве общей специфики Микро-, Макро- и Мегамира следует отметить, что они изучают разные части и состояния Мира-Системы, а потому, если проблемы каждого такого Мира рассматривать «изнутри», с узких позиций, то на первый план выступает явная противоречивость, несоизмеримость выводов о свойствах разных метрических Миров, абсолютная невозможность интеграции, на первый взгляд, несопоставимого материала. Как отмечает А.В. Светлов, в качестве иллюстрации этой мысли можно привести известную притчу о трех слепых, которые пытались описать, что такое слон, подойдя к нему с трех разных сторон Первый подошел к ноге животного и ощупывая его сказал: «Слон - это нечто массивное, подобное колонне!» Второй подошел к хоботу и заме!ил «Слон - это нечто гибкое и подвижное, подобное змее!» А третий, потрогав хвост, воскликнул: «Друзья, вы оба не правы. Слон - это веревочка» . Если же проблему рассматривать в целом, с системно-синтетических позиций, то оказывается, что в разных науках, с различных сторон познавались отдельные части, участки Единого Мира-Системы. А

главная задача сегодня состоит в философско-научной интеграции разрозненных частей в Целое.

При этом следует подчеркнуть, что специфика Микромира и Макромира заключается в следующем. Знания о Микромире вышли в основном в область познания Мира энергий, или Рассеянной материи, Бестелесной субстанции (в объективном и субъективном плане). Здесь действуют законы Мира энергий. Напротив, в Макромире изначально изучался Мир веществ (причем, исходно в пассивном варианте, в виде механицизма) своими способами и методами, что наложило естественный отпечаток на все полученные при этом знания. Но исходя из признания неразрывности, целостности Универсума следует признать, что между разными сторонами Единого существуют многочисленные взаимопереходы Активной Мировой субстанции, взаимодействия частей. Наука все более проникает в эти пограничные, стыковые области, выявляет инвариантные формы в преобразовании знаний. Именно эти пограничные области и оказываются наиболее эвристичными, формируют основу всеобщей интеграции в ОНКМ и в Синтетической КМ.

Специфика Мегамира заключается в том, что здесь почти в статичном (по нашим земным меркам) состоянии познаются огромные части обозреваемого Универсума. Но если принять, что в большом и малом познается Единое, данная специфика оказывается не препятствием, а еще одной плодотворной ступенью в раскрытии Великих тайн Космоса. При этом возможная динамика суперструктуры Мегамира подсказывается Макромиром, а Микромир в своих мельчайших вакуумных (пра-энергийных) структурах, в их совокупности, вновь «выходит» на Мегамир и определяет часть свойств огромного Универсума, показывая, как «чистая» энергия закономерно превращается в «чистое» вещество и наоборот. Поэтому все более эвристичными и плодотворными становятся не исследования «борьбы» направлений «до победного (т.е. гибельного в своей односторонности) конца», а познавательные синтетические направления. Последние являются исходно гуманными и терпимыми. Здесь исследователи не опускаются до взаимного охаивания даже при творческом анализе противоположных взглядов, учитывают познавательную ценность драгоценных зерен аномальных фактов, из которых, как известно, наиболее вероятно рождение нового знания Отметим очень кратко особенности выделенных Миров.

В Микромире пространства существования отдельных систем (микро-объектов) имеют предельно малые, микроскопические размеры. Скорости же их распространения чрезвычайно велики н сравнимы со скоростью света -300000 км/сек, а согласно некоторым научным гипотезам, могут существовать и движения со скоростями еще большими (так называемые сверхсветовые движения тахионов и т.п. частиц, в том числе, сверхсветовые скорости перемещения в мировой энергетической среде - физическом вакууме). Здесь не действуют классические законы физики (механики и др.) Макромира, а существование микрообъектов - энергетических волн, отдельных элементарных частиц, атомов, молекул описываются законами релятивистской физики, квантовой физики, физики элементарных частиц и ядерной физики. В Микромире,

в отличие от Макромира и Мегамира, действует принцип Гейзенберга, согласно которому для микрообъекта невозможно сразу точно определить его основные параметры - импульс, скорость, координаты. Чем точнее определяется даже один из двух параметров, тем неопределеннее становится другой и наоборот. По-видимому, данный парадокс определяется тем, что в микрообъектах интегральная материя значительно более, чем в Макро- и Мегамире, представляет собой неразрывное единство, с одной стороны, массовой части (телесной субстанции, или концентрированной материи с выраженной массой покоя), но в исчезаюше малых количествах, а с другой - энергетической безмассовой части (бестелесной субстанции, рассеянной материи с отсутствующей или почти отсутствующей массой покоя). Указанное динамическое единство (с околосветовыми скоростями изменения состояний и параметров) приводит к тому, что в «точечных» участках Микромира непрерывно массовое переходит в безмассовое и наоборот. Именно поэтому невозможно в исследовании применять характеристики «чисто массовые» (например, импульс) или «чисто безмассовые» (например, пространственные - вакуумные характеристики) Здесь эти характеристики постоянно переходят друг в друга, взаимно изменяя крайние полярные «классические» параметры.

Поэтому в подобных исследуемых точках Микромира, по-видимому, нельзя четко определить отдельно пространство и отдельно время, поскольку они отчасти сливаются в динамическом взаимодействии. Само пространство микрочастицы (соответствующий ей участок физического вакуума) может настолько плавно, без четко выраженной границы, переходить в пространство окружающей энергетической среды (физического вакуума), что становится весьма проблематичным определение границы раздела фаз «микрочастица -энергетическая среда» А там, где удается относительно определенно рассчитать импульс частицы, теряет смысл пространственная определенность, и наоборот. Часть пространства (безмассовой энергии физического вакуума) концентрируется, переходит из виртуального состояния в реальное и включается микроквантами в потенциальную энергию микрочастицы, т.е. в массовую, телесную часть, а также идут обратные процессы. Поэтому по необходимости нарушаются законы «чисто» концентрированной (массовой, вещества) и «чисто» рассеянной (безмассовой, энергии) материи. Например, массовая часть субстанции вдруг «ниоткуда» получает дополнительную энергию. Создается впечатление, что «из ничто рождается нечто». На самом деле, общая энергия интегральной материи не исчезает и не появляется ниоткуда. Она просто переходит из одной качественной формы в другую альтернативную форму (бестелесное переходит в телесное и наоборот). На макроскопическом уровне это выражается универсальной формулой Е = mс 2 .

Таким образом, кажущееся нарушение законов сохранения на микроуровне объясняется несостоятельностью соответствующего гносеологического подхода к явлениям Микромира. А именно, в исследовании учитывается лишь одна сторона существования объективного мира - массовой материи, но неявно постулируется отсутствие другой (безмассовой материи). Последняя совершенно неправомерно (явно или неявно) приравнивается в основном к «пус-

тоге» или к нулю, что приводит к алогичным результатам. По-видимому, этот пробел начинает преодолеваться в современных концепциях физического вакуума.

Кроме того, принципиальное значение имеет корпускулярно-волновая двойственность объектов. Для познания микрообьектов сформировались такие науки, как квантовая и волновая физика. У элементарных частиц трудно различимы или вовсе не различимы (с помощью современных методик) система и среда, где отсутствует четкий раздел фаз, как в Макромире. Например, электрон лишь в некоторых моделях (Бора и т.п.) представлен четко отграниченной частицей. На самом деле он существует в виде постоянно перемещающегося (даже на электронных орбитах атома) электронного облака, с разной степенью плотности его частей, где наибольшая плотность и характеризует в целом местопребывание данного микрообъекта. Тем более почти не представляется возможным зафиксировать точные координаты микрообъектов в излучениях. Поэтому в основном физика для их познания применяет не динамические методы (как в большинстве случаев в Макромире или Мегамире), а вероятностно-статистические.

Совсем по-иному предстает проблема наблюдаемости явлений. Даже с помощью совершенных методик, используемых в Микромире, непосредственно не только наблюдать, но даже обнаружить отдельные частицы (например, всепроникающее нейтрино или резонансные частицы) представляется весьма сложным. Чаще всего, обнаружение и изучение микрообъектов происходит с помощью косвенных методов (например, в виде отпечатков на фотографиях). Поэтому очень сильное влияние в эксперименте оказывает методика наблюдения, используемая аппаратура и исследовательские действия самого наблюдателя, которые могут кардинально изменять объективные характеристики природных микрообъектов и значительно уводить познание от истины. Возникает специфическая для Микромира проблема чистоты наблюдения и эксперимента, возможности выявить истинные, не искаженные характеристики наблюдаемого предмета.

Кроме того, в нашем обычном «макроскопическом» понимании реальности, Микромир - это мир парадоксов. С одной стороны, для него характерны микрообъекты колоссальной плотности, как нейтрон и протон, а также состоящие из них ядра атомов. С другой стороны - это предельно рассеянная субстанция - физический вакуум, о котором шла речь выше и свойства которого еще во многом не ясны. С одной стороны, в Микромире существуют предельно малые объекты - атомы, элементарные частицы, а с другой - его рассеянная материя распространяется в виде Мировой энергетической среды по всему Универсуму, заполняя его и смыкаясь таким образом с Мегамиром.

Но именно в данном мире парадоксов появилась возможность объединять, казалось бы, «не объединнмое». Квантово-релятивистские представления показали классический пример синтеза полярных корпускулярной и волновой теорий света в концепции корпускулярно-волнового дуализма.

Именно с Микромиром связан ряд современных синтетических направлений объединения некогда не сопоставимых взаимодействий - объе-

динения электромагнитного и слабого взаимодействий в концепцию электрослабых взаимодействий, далее - творческие поиски Великого объединения с гравитационными и сильными взаимодействиями, а в самые последние годы -Великого Синтеза всех взаимодействий в теориях Физического Вакуума,

В отличие от Микромира, Макромир, в силу того, что он соизмерим с познающим субъектом - человеком, наиболее полно изучен наукой. Он включает природные и социальные объекты, размеры которых колеблются от величины до-клеточных форм (например, вирусов), живой клетки и одноклеточного организма до биосферы и социосферы как целостных планетарных образований. Большинство предметов Макромира можно отражать с помощью непосредственных наблюдений (за исключением одноклеточных и субклеточных структур). Это области преобладания концентрированной материн на планете, или Мира веществ. Поэтому основу здесь составляет вещественная структура объектов, а специфические энергии также связаны с определенным качественным состоянием вещества. Область Макромира - это область органической природы на поверхности Земли, сферы биотической и социальной жизни.

Хотя для всех органических веществ характерно атомно-молекулярпое строение (как проявление единой физико-химической основы Микромира), здесь формируется специфическая молекулярная основа из органических веществ, неметаллов - углерода, водорода, кислорода, азота, серы и др. За счет свойства атомов углерода образовывать разнообразные, прямые или разветвленные цепи, кольцевые структуры и т.п., органические молекулы достигают гигантских (по масштабам Микромира) размеров, некоторые из них (например, длина «нити» молекулы жизни ДНК) оказываются соизмеримыми с субклеточными структурами - органоидами, например, клеточным ядром, особенно в периоды наибольшей активности (например, в фазе деления клетки). В результате биотические (биологические) молекулы становятся специфическими носителями биотической и социальной активности - органической жизни.

Обладая высокой активностью, биомолекулы приобретают способность аккумулировать в разных формах солнечную космическую энергию и преобразовывать ее в особые виды энергии разнообразных живых организмов, а также в биотическую энергию молекул ДНК и РНК, определяющую деление клеток, размножение биотических и социальных организмов, а в целом - биотическую и социальную жизнь. Прогрессивное развитие механизмов поглощения свободных видов энергий внешней среды у животных, а затем социальных организмов формирует особый энергообмен живых организмов со средой, определяет появление энергетически насыщенных структур в виде нервных клеток и нервной системы животных и человека, а за счет этого, активное перемещение биосистем в пространстве . В нервной системе образуются наиболее сложные виды энергии - психическая (у животных) н психическая и духовная (у человека). Психическая и духовная энергия человека определяют сознательно-практическую деятельность в обществе [там же, с.230-275] и в целом - новые качества социальной материи .

Органические системы биосферы (а затем и социосферы) выполняют особую космическую роль на планете, поскольку, наряду с другими поверхностными геосферами трансформируют разнообразные космические энергии окружающего космического пространства (космической среды) в «земные» вещественные и энергетические формы и представляют особые воспринимающие подсистемы Земли . Временные параметры систем Макромира также в целом соизмеримы с жизнью человека, могут измеряться годами (шире - столетиями, тысячелетиями, миллионами лет) или, напротив, более короткими промежутками - сутками, минутами, секундами.

Изучение эволюционных филогенетических процессов в органической природе в виде эволюционного учения проводится в науке уже около двух столетий. За это время формировались разные концептуальные взгляды, которые в целом исходили из двух различных позиций. С одной стороны, важное значение в эволюции придавалось взаимодействию организмов с окружающей средой - как первичному (начиная с учения Ламарка, а в современных концепциях - экологические представления). С другой стороны, главная роль придавалась внутренним факторам организмов - их изменчивости и наследственности (начиная с учения Дарвина, а в современных условиях - генетические представления). В целом следует отметить, что оба направления страдали односторонностью, каждое из них шло к пониманию целого - эволюционного процесса - преимущественно со своей стороны, отрицая другую. С этим была связана многолетняя дискуссия, переходящая порой а «ожесточенную борьбу», особенно, когда верх одерживали не научные, а политические интересы. Данным вопросам посвящена очень обширная литература как в нашей стране, так и за рубежом. В частности, анализ данного явления в нашей стране провел американский исследователь Л.Р. Грэхэм . Теоретические аспекты разных подходов и их системный анализ даны нами в .

Биологической наукой на рубеже XXI в. накоплен обширный материал по обоим направлениям - генетическому и экологическому, а также важные результаты системного синтетического характера. Поэтому, по-видимому, наступает время не конфронтации и конфликтогенеза, а широкого системного синтеза лучших достижений эволюционно-генетического, эволюционно-экологического направлений и системных биологических концепций (структурной организации, системности, самоорганизации биосистем и т.п.) в единую системно-синтетическую экогенетическую концепцию филогенеза. Предпосылки и главные ориентиры для такого синтеза показаны, например, в монографии Г.А. Югая «Общая теория жизни» (М., 1985). Важной особенностью Макромира является также то, что метрические характеристики его объектов позволяют подробно исследовать структуру систем, функции их частей, общую динамику и онтогенетические циклы систем. Данные результаты играют неоценимую роль в развитии общих системных представлений, а также позволяют экстраполировать, с помощью метода аналогий, часть наиболее важных результатов в другие области познания.

В отличие от первых двух Миров, Мегямир - это Мир огромных космических объектов, где действуют свои метрики. Расстояния измеряются по-

рядками ~ 10 7 ~10 М метров, а время - миллионами и миллиардами лет. Также, как и в Микромире, необычные, с позиций обыденных представлений, метрические свойства Мегамира раскрывают особые законы Космоса, всей обозримой Вселенной. Первые субъективные представления об объектах Мегамира давали выводы еб их неподвижности и об отсутствии различий в расстояниях до разных звезд и галактик (например, в созвездия, выделенные древними наблюдателями, с современных позиций, попадают светящиеся объекты, находящиеся на огромных расстояниях друг от друга, из разных звездных или галактических ассоциаций). То, что в Мегамире обычно называется космической эволюцией, в целом представляет собой не филогенез (по сравнению с биологией или социологией, в виде множественных смен видов аналогичных систем - в течение сотен тысяч и миллионов лет), а онтогенез, т.е. в основном описание циклов саморазвития и самораспада отдельных космических систем - звезд, планет, галактик. Именно онтогенетические циклы космических систем и их отдельные фазы длятся миллионы и миллиарды лет, а филогенез разных видов таких систем занимает многие миллиарды лет и становится предметом особой области космогонии - эволюции Метагалактики, обозримой Вселенной. Таким образом, если проводить широкие научно-философские аналогии в познании систем Макромира и Мегамира, то космическая эволюция звезд и планет предстает здесь как онтогенез космических систем и сравнима с онтогенетическими циклами биотических и социальных систем, а не с филогенезом. Следовательно, именно онтогенез системы (ее самоорганизация, саморазвитие, самополяризация и самораспад, с последующей вторичной самоорганизацией и новыми циклами) становится базой для научно-философского сравнения и выявления всеобщих системных закономерностей в различных Мирах и в целом в Универсуме.

Несопоставимые- (в первых формах научного знания) метрики Макромира и Мегамира привели к разным способам их познания и к принципиально несопоставимым первым научным выводам. Так, еще в Новое время на Космос были распространены представления классической механики: единственной формой движения казалась механическая, а силой - гравитационная («неживые» механические силы притяжения и отталкивания). Данные представления легли в основу механистической космологической картины Мира, где Космос представал как неживая природа, в отличие от живой органической природы - Биоты, а также Социума. Данное принципиальное различие легло в основу космогенеза, где главными (исходными) силами космической эволюции оказались «пассивные, неживые» гравитационные взаимодействия, т.е. не внутренние, собственные силы космической системы, характеризующие ее собственную активность, а внешние по отношению к ней силы взаимодействия системы с окружающей пространственной средой. Такие космогонические представления о Неживом Космосе легли в основу всех традиционных космологических концепций и просуществовали вплоть до наших дней. Они же послужили основой расхожему представлению о разделении всей природы на «неживую» (Космос, Земля) и живую (Биота, Социум).

Иное же, гениальное интуитивное представление древних мудрецов об Активном Мире-Системе с едиными законами самодвижения (концентрирования и рассеивания) мировой интегральной материи, в том числе, об Активном Живом Космосе в принципе противоречило механистическим «традиционным» физикалистским представлениям и потому отвергалось физикой. Однако в XX в уже на базе нового накопившегося эмпирического и теоретического материала вновь возник рад идей, которые по существу строились на новой научной парадигме, которая в целом, как показывают исследования последних лет, наиболее близка взглядам об Активном Космосе (Активной неорганической природе). Результаты, получаемые в рамках новой научной парадигмы, основа которой в астрономии заложена бюраканской концепцией, были в целом противоположны традиционным космогоническим представлениям (Амбарцумян, Маркарян, Джвджян, Казютинский, Дмитриев и др. ). Данная (бюраканская) концепция в астрономии была обозначена В.А, Амбарцумяном как нетрадиционная космогоническая концепция. И действительно, асе более глубокие исследования показывают, что многие выводы нетрадиционных космологических взглядов соотносятся с традиционными с точностью «до наоборот». Поэтому в большинстве источников научной, учебной и научно-популярной астрономической литературы, как правило, описываются лишь традиционные взгляды, а противоположные или вообще не упоминаются, или очень кратко даются в основном лишь в плане критики.

Так, всеобщие представления об Активной (живое) космической, биотической и социальной материи, с универсальными мировыми законами самоорганизации, саморазвития, самораспада (с «размножением», т.е. появлением новых поколений аналогичных систем) и новыми онтогенетическими циклами никак не вписывались в традиционные космогонические представления. И лишь новые научные достижения в XX в. позволили по-новому взглянуть на динамику Космоса. В первую очередь, это общенаучные достижения, показывающие универсальное единство структурно-динамической организации материи, ее разных структурных уровней (космических, биотических и социальных систем Микромира, Макромира и Мегамира). Это результаты общенаучного синергетического направления, показавшие универсальность природных и социальных процессов самоорганизации космических, биотических и социальных систем и, следовательно, единство законов их самодвижения. Кроме того, в наблюдательной астрономии накопилось большое количество фактического материала, начиная с фундаментальных исследований школы пулковских астрономов (Санкт-Петербург), затем школы Амбарцумяна и других астрономов-исследователей в разных странах, который оказался прямо противоположным выводам традиционных космогонических построений (рождение звездных скоплений, активность ядер галактик, взрывающиеся и разбегающиеся галактики, движения токов материи в рукавах галактик в направлениях, противоположных предсказаниям традиционных теорий и пр.). Более подробно, с научно-философских позиций данная проблема рассмотрена нами в .

Таким образом, на новой современной научной основе достижений XX в. возродились представления о самодвижении Мировой субстанции и об Активном Космосе, об Активной (живой) неорганической природе Мегамира и Микромира. Формируются нетрадиционные космогонические взгляды, которые, по-видимому, по сравнению с традиционными построениями, являются более адекватными современным научно-философским представлениям. Но это отнюдь не значит, что, в случае наибольшего признания концепций Активного Космоса весь научный багаж традиционных взглядов будет «подвергнут уничтожающей критике» и отброшен. Напротив, следует подчеркнуть, что в рамках «традиционной» астрономии и астрофизики накоплен богатейший эмпирический и теоретический материал. Значительная часть его, в случае применения иного, более широкого методологического подхода, прекрасно «работает» и в нетрадиционной парадигме. Поэтому скорее всего в недалеком будущем предстоит диалектический синтез альтернативных взглядов на природу и динамику Космоса и Мегамира на новой, более широкой методологической основе. Как уже не раз отмечалось, науке известен целый ряд некогда альтернативных взглядов, которые затем оказались взаимодополнительными частями более широкой концептуальной целостности. Вспомним хотя бы лапласовский детерминизм и вероятностные представления, синтезированные в современных детерминистских взглядах; альтернативные представления о корпускулярной и волновой сущности микрообъектов, интегрированные в концепции корпускулярно-аолнового дуализма; противоборство генетических и экологических взглядов на биологическую эволюцию, которые все более интегрируются в новых экогенетических представлениях и т.п.

В целом можно сказать, что несмотря на кардинальное различие метрических характеристик Микромира, Макромира и Мегамира, они, вероятнее всего, подчиняются единым законам самодвижения Универсума.

Кроме отмеченной и в целом общепринятой типологии Миров, можно отметить, как нам кажется, плодотворные и весьма актуальные идеи некоторых авторов о несколько более дифференцированном подходе к данному вопросу. Например, Б.М. Кедров, а также другие ученые, следующие в русле данных идей, при описании основных форм движения материи предлагали особо выделять геологическую форму движения, связанную с совокупным движением нашей планеты . В комплексных исследованиях биологов, экологов, геологов и географов выделяются системно-структурные комплексы, отражающие не только характеристики биосистем, но и разных частей геосистем (например, биогеоценозы, социобиогеоценозы; уровни организации геосистем; поверхностные и внутренние концентрические слои планеты, или геосферы - ядро, мантия, лито-, гидро-, био-, социо-, атмосфера и т.д., в целом отражающие ее структурно-функциональную организацию, и т.п.)- Реальные исследования процессов и механизмов эволюции биотических и социальных систем возможны лишь с учетом того, что известная нам биотическая и социальная жизнь появилась и развилась на особой космической системе - планете Гее или Земле, за счет животворной энергии Солнца в процессе

солнечно-земных взаимодействий Кроме того, научные результаты последних лет показывают возможность исследования планет и звезд как открытых систем Космоса, в которых активно проявляются механизмы космической эволюции и космической жизни (в соответствующих пространственно-временных масштабах)

На базе отмеченных идей, теоретической и практической значимости познания особых (материнских для Биоты и Социума) космических систем -космических мегасистем планет и звезд, в первую очередь, Земли и Солнца, А Н Дмитриевский, И А. Володин и Г И Шипов предлш-ают выделять дополнительную градацию при изучении Вселенной А именно, дифференцировать не только макси-Вселенную (как совокупность всех наблюдаемых космических мега-объектов), мини-Вселенную (чикрообъекты Космоса), но также и мнди-Вселенную, в первую очередь, нашу планету Авторы обосновывают данную дифференциацию развитием нового эволюционного подхода, в котором планета может играть роль не пассивного, но активного космического объекта, системно преобразующегося в соответствии с законами космической эволюции и законами системного движения материи (СДМ, как обозначают их авторы ).

Так, авторы пишут, что в представлениях об изменении Земли как целостного космического тела традиционно применялись две развитые в современной физике теории - астрофизики и квантовой теории поля «Действительно, с точки зрения астрофизики Земля была объектом неинтересным, так как, согласно традиционным представлениям, ее масса мала для возникновения существенных релятивистских эффектов общей теории относительности, лежащих в основе астрофизических моделей» [там же, с 124]. «Однако в последние годы получен целый ряд новых синергетических эффектов, позволяющих по-новому, с учетом квантовых релятивистских процессов, рассматривать геодинамику и структурные преобразования Земли В современной физике существуют разделы, изучающие макси-Вселенную (космология и астрофизика) и мини-Вселенную (микромир, квантовая теория поля) Здесь мы пытаемся сформулировать некоторые основы будущего раздела физики, изучающего «миди-Вселенную», включающую планетологию (в частности, строение и динамику Земли)» [там же, с 124]

«Следует заметить, что в науках о Земле начали широко применяться физические теории Главной проблемой для их применения является отсутствие фундаментальных физических основ и, в частности, отсутствие модели Земли как целого на основе современной нелинейной теории поля Это открыло бы дорогу к применению системного подхода к изучению Земли (курсив наш - Е У) на более глубоком теоретическом уровне Попытка построения такой модели (см ) потребовала формулирования целого ряда принципиально новых положений При этом выводы из них хорошо согласуются с экспериментальными данными и создают довольно стройную картину, которую можно положить в основу системных представлений о геодинамике» [там же, с 125] Полагаем, что целый пласт разнообразных специальных научных исследований о Земле и Солнечной системе (Володин, Дмитриев, Дмит-

риевский, Казначеев, Шипов и др) в последние годы подтверждает правомерность подобных высказываний о необходимости выделения особой формы реальности, подлежащей глубокому всестороннему изучению

На основе изложенного, в общей градации Миров можно выделить еще один - Мидимнр, отражающий мир отдельных космических мегасистем звезд и планет, а в их числе - Земли (Геи) и Солнца, имеющих наиболее важное теоретическое и практическое значение в жизни человека Познанием Мидимира как системного образования (Геи как целостности и Солнечной системы как целого) занимается большая группа геолого-географических наук, астрономических наук (планетология, планетная космогония, гелиоастрономия), экологических наук (учение о солнечно-земных связях, геоэкологические проблемы и т п.), а также целый ряд прикладных знаний (поиск, разработка и добыча полезных ископаемых - минеральных, органических ресурсов, разнообразное практическое использование осадочных, магматических и метаморфических пород, использование ресурсов и энергии воды, ветра, Солнца и т д)

С учетом описанного, общую типологию Миров можно представить следующим образом Микромир - Мндимир - Макромир - Мегамнр (или то же примерно в обратном порядке, в зависимости от целей познания Мега-мир - Мидимир Макромир - Микромир)

Значение представленных типологий частей Мира заключается в том, что они, во-первых, помогают в определенной мере систематизировать бесконечное количество объектов общества и природы Во-вторых, выявить определенные соотношения Микро-, Макро- и Мегамира (или более подробно, Микро-, Миди-, Макро- и Мегамира). В этом случае Микромир, по отношению к Макромиру, раскрывает глубокое структурное содержание последнего Мега-мир представляет, в самом широком смысле, геологическую и космическую среду (ближний и дальний Космос) бытия живых организмов, человека и общества, А Миднчир позволяет более предметно познать тот непосредственный космический базис, на котором сформировалась биотическая и социальная жизнь Земли и Солнечной системы В-третьих, уже в данных метрических соотношениях просматривается не только бесконечное многообразие, но связь и взаимодействие, казалось бы, на первый взгляд, несопоставимых объектов Мира.

Кроме того, в ряде системных исследований выделяется также Мезо-мир (Каган, Клир, Кузьмин, Малиновский, Рапопорт, Садовский, Урманцев и др) Он рассматривается как промежуточный между Микромиром (элементарных частиц, атомов и т п) и Макромиром окружающих человека и сравнимых с ним по величине биотических и социальных систем То есть к Мезомиру, как правило, относят крупные молекулы, например, биополимеры белков, нуклеиновых кислот, органоиды клетки, микроскопические (одноклеточные) формы и организмы Но наибольшую эври-стичность представляет рассмотрение мировых частей - Микромира, Макромира и Мегамира, а также Мидимира или Мезомира не только само по себе, а во взаимодействии с иерархическими частями Мира и с соответствующей структурной организацией Мира, в виде структурных уровней организации

материи . Поэтому вопросу общей иерархии Мира-Системы посвящен специальный, следующий раздел главы.

ТЕМА-4
1 . Определите понятия: мегамир, макромир, микромир, наномир. Связаны ли они? Определите понятия: мегамир, макромир, микромир, наномир. Связаны ли они? Мегамир – это планеты, звездные комплексы, галактики, мегагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние, в котором измеряется Светловыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

Макромир - мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время – в секундах,минутах, часах, годах.

Микромир - это молекулы, атомы, элементарные частицы – мир предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых микрообъектов, пространсвенная размерность которых исчесляется от 10-8 до 10-16см, а время жизни – от бесконечности до 10 – 24 с.

Наномиир - это часть реального, привычного нам мира, только часть эта настолько малых размеров, что увидеть ее с помощью обычного человеческого зрения совершенно невозможно.

Они тесно связаны между собой.

^ 2. Дайте определение вакуума.

Ва́куум (от лат. vacuum - пустота) - среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером процесса d. Также вакуумом называют состояние газа, для которого средняя длина пробега его молекул сравнима с размерами сосуда или больше этих размеров.

3. Что такое наномир? Что такое нанотехнология? Чем отличается наномир от нанотехнологий?

Нанотехнология – междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путем контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

ННаномиир - это часть реального, привычного нам мира, только часть эта настолько малых размеров, что увидеть ее с помощью обычного человеческого зрения совершенно невозможно.

Нанотехнология относится именно к микромиру, хотя нанометры это 10 в -9 степени метра. А наномир – это микро-микромир. Структура наномира – это структура радиоэфира Фарадея-Максвелла.ЕЕ элементы имеют размер 10 в – 35 степени метра, т.е на 25 порядков мельче атома водорода.

4. Где используется вакуум?

4 . Экспериментальные исследования испарения и конденсации, поверхностных явлений, некоторых тепловых процессов, низких температур, ядерных и термоядерных реакций осуществляются в вакуумных установках. Основной инструмент современной ядерной физики - ускоритель заряженных частиц - немыслим без вакуума. Вакуумные системы применяются в химии для изучения свойств чистых веществ, изучения состава и разделения компонентов смесей, скоростей химических реакций.Техническое применение вакуума непрерывно расширяется, но с конца прошлого века и до сих пор наиболее важным его применением остается электронная техника. В электровакуумных приборах вакуум является конструктивным элементом и обязательным условием их функционирования в течение всего срока службы. Низкий и средний вакуум используется в осветительных приборах и газоразрядных устройствах. Высокий вакуум - в приемно-усилительных и генераторных лампах. Наиболее высокие требования к вакууму предъявляются при производстве электронно-лучевых трубок и сверхвысокочастотных приборов. Для работы полупроводникового прибора вакуум не требуется, но в процессе его изготовления широко используется вакуумная технология. Особенно широко вакуумная техника применяется в производстве микросхем, где процессы нанесения тонких пленок, ионного травления, электронолитографии обеспечивают получение элементов электронных схем субмикронных размеров.В металлургии плавка и переплав металлов в вакууме освобождает их от растворенных газов, благодаря чему они приобретают высокую механическую прочность, пластичность и вязкость. Плавкой в вакууме получают безуглеродистые сорта железа для электродвигателей, высокоэлектропроводную медь, магний, кальций, тантал, платину, титан, цирконий, бериллий, редкие металлы и их сплавы. В производстве высококачественных сталей широко применяется вакуумирование. Спекание в вакууме порошков тугоплавких металлов, таких, как вольфрам и молибден, является одним из основных технологических процессов порошковой металлургии. Сверхчистые вещества, полупроводники, диэлектрики изготавливаются в вакуумных кристаллизационных установках. Сплавы с любым соотношением компонентов могут быть получены методами вакуумной молекулярной эпитаксии. Искусственные кристаллы алмаза, рубина, сапфира получают в вакуумных установках. Диффузионная сварка в вакууме позволяет получать не­разъемные герметичные соединения материалов с сильно разли чающимися температурами плавления. Таким способом соединяют керамику с металлом, сталь с алюминием и т. д. Высококачественное соединение материалов с однородными свойствами обеспечивает электронно-лучевая сварка в вакууме. В машиностроении вакуум применяется при исследованиях процессов схватывания материалов и сухого трения, для нанесения упрочняющих покрытий на режущий инструмент и износостойких покрытий на детали машин, захвата и транспортирования деталей в автоматах и автоматических линиях.Химическая промышленность применяет вакуумные сушильные аппараты при выпуске синтетических волокон, полиамидов, аминопластов, полиэтилена, органических растворителей. Вакуум-фильтры используются при производстве целлюлозы, бумаги, смазочных масел. В производстве красителей и удобрений применяются кристаллизационные вакуумные аппараты.В электротехнической промышленности вакуумная пропитка как самый экономичный метод широко распространена в производстве трансформаторов, электродвигателей, конденсаторов и кабелей. Повышаются срок службы и надежность при работе в вакууме переключающих электрических аппаратов.Оптическая промышленность при производстве оптических и бытовых зеркал перешла с химического серебрения на вакуумное алюминирование. Просветленная оптика, защитные слои и интерференционные фильтры получают напылением тонких слоев в вакууме.В пищевой промышленности для длительного хранения и кон­сервирования пищевых продуктов используют вакуумную сушку вымораживанием. Расфасовка скоропортящихся продуктов, осуществляемая в вакууме, удлиняет сроки хранения фруктов и овощей. Вакуумное выпаривание применяется при производстве сахара, опреснении морской воды, солеварении. В сельском хозяйстве широко распространены вакуумные доильные аппараты. В быту пылесос стал нашим незаменимым помощником.На транспорте вакуум используется для подачи топлива в карбюраторах, в вакуумных усилителях тормозных систем автомобилей. Имитация космического пространства в условиях земной атмосферы необходима для испытания искусственных спутников и ракет.В медицине вакуум применяется для сохранения гормонов, лечебных сывороток, витаминов, при получении антибиотиков, анатомических и бактериологических препаратов

^ 5. Определите и поясните понятие: ТЕХНОЛОГИЯ.

Технология - комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт и/или эксплуатацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами.При этом:- под термином изделие следует понимать любой конечный продукт труда (материальный, интеллектуальный, моральный, политический и т. п.);- под термином номинальное качество следует понимать качество прогнозируемое или заранее заданное, например, оговоренное техническим заданием и согласованное техническим предложением;- под термином оптимальные затраты следует понимать минимально возможные затраты не влекущие за собой ухудшение условий труда, санитарных и экологических норм, норм технической и пожарной безопасности, сверхнормативный износ орудий труда, а также финансовых, экономических, политических и пр. рисков.

6. Дайте определение физического вакуума.

Под физическим вакуумом в квантовой физике понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. При этом такое состояние вовсе не обязательно соответствует пустоте: поле в низшем состоянии может быть, например, полем квазичастиц в твёрдом теле или даже в ядре атома, где плотность чрезвычайно высока. Физическим вакуумом называют также полностью лишённое вещества пространство, заполненное полем в таком состоянии. Такое состояние не является абсолютной пустотой . Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости , в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы : происходят так называемые нулевые колебания полей. В некоторых конкретных теориях поля вакуум может обладать нетривиальными топологическими свойствами. В теории могут существовать несколько различных вакуумов, различающихся плотностью энергии или другими физическими параметрами (в зависимости от применяемых гипотез и теорий). Вырождение вакуума при спонтанном нарушении симметрии приводит к существованию непрерывного спектра вакуумных состояний, отличающихся друг от друга числом голдстоуновских бозонов . Локальные минимумы энергии при разных значениях какого-либо поля, отличающиеся по энергии от глобального минимума, носят название ложных вакуумов ; такие состояния метастабильны и стремятся распасться с выделением энергии, перейдя в истинный вакуум или в один из нижележащих ложных вакуумов.Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (упомянутых выше ложных вакуумов ) является одной из главных основ инфляционной теории Большого взрыва .

7. Фуллере́н, бакибо́л или букибо́л - молекулярное соединение, принадлежащее классу аллотропных форм углерода (другие - алмаз, карбин и графит) и представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Фуллери́т (англ. fullerite) - это молекулярный кристалл, в узлах решётки которого находятся молекулы фуллерена.

Кристаллы фуллерита C60

Крупнокристаллический порошок фуллерита C60 в растровом электронном микроскопе

При нормальных условиях (300 К) молекулы фуллерена образуют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую решётку. Период такой решётки составляет а = 1,417 нм, средний диаметр молекулы фуллерена С60 составляет 0,708 нм, расстояние между соседними молекулами С60 равно 1,002 нм.[источник не указан 258 дней] Плотность фуллерита составляет 1,7 г/см3, что значительно меньше плотности графита (2,3 г/см3), и, тем более, алмаза (3,5 г/см3). Это связано с тем, что молекулы фуллерена, расположенные в узлах решётки фуллерита, полые.

Логично предположить, что вещество, состоящее из столь удивительных молекул, будет обладать необычными свойствами. Кристалл фуллерита имеет плотность 1,7 г/см3, что значительно меньше плотности графита (2,3 г/см3) и тем более алмаза (3,5 г/см3). Да это и понятно - ведь молекулы фуллеренов полые.

Фуллерит не отличается высокой химической активностью . Молекула C60 сохраняет стабильность в инертной атмосфере аргона вплоть до температур порядка 1200 К. Однако в присутствии кислорода уже при 500 К наблюдается значительное окисление с образованием CO и CO2 . Процесс, продолжающийся несколько часов, приводит к разрушению ГЦК-решетки фуллерита и образованию неупорядоченной структуры, в которой на исходную молекулу C60 приходится 12 атомов кислорода. При этом фуллерены полностью теряют свою форму. При комнатной температуре окисление происходит только при облучении фотонами с энергией 0,5 - 5 эВ. Вспомнив, что энергия фотонов видимого света находится в диапазоне 1,5 - 4 эВ, приходим к выводу: чистый фуллерит необходимо хранить в темноте.

Практический интерес к фуллеренам лежит в разных областях. С точки зрения электронных свойств, фуллерены и их производные в конденсированной фазе можно рассматривать как полупроводники n-типа (с шириной запрещенной зоны порядка 1,5 эВ в случае C60). Они хорошо поглощают излучение в УФ и видимой области. При этом сферическая сопряженная -система фуллеренов обуславливает их высокие электроноакцепторные способности (сродство к электрону C60 составляет 2,7 эВ, во многих высших фуллеренах оно превышает 3 эВ и может быть еще выше в некоторых производных). Все это обуславливает интерес к фуллеренам с точки зрения их применения в фотовольтаике, активно ведется синтез донорно-акцепторных систем на основе фуллеренов для применения в солнечных батареях (известны примеры с КПД 5,5%), фотосенсорах и других устройствах молекулярной электроники. Также широко исследуются, в частности, биомедицинские применения фуллеренов в качестве противомикробных и противовирусных средств, агентов для фотодинамической терапии и т.д.

8. Ва́куум (от лат. vacuum - пустота) - пространство, свободное от вещества. В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлениях значительно ниже атмосферного. На практике сильно разреженный газ называют техническим вакуумом. В макроскопических объёмах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. В микроскопических объёмах, однако, достижение идеального вакуума в принципе возможно.

9. Алмаз. Алма́з (от араб. ألماس‎‎, ’almās,которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας - «несокрушимый») - минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен т.е. может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит

Решетка алмаза очень прочная: атомы углерода находятся в ней по узлам двух кубических решеток с центрированными гранями, очень плотно вставленных одна в другую.

Графит по составу тот же углерод, но структура кристаллической решетки у него не такая, как у алмаза. В графите атомы углерода расположены слоями, внутри которых соединение атомов углерода похоже на пчелиные соты. Эти слои связаны между собой гораздо слабее, чем атомы углерода в каждом слое. Поэтому графит легко расслаивается на чешуйки, и им можно писать. Применяется он для изготовления карандашей, а также в качестве сухой смазки, пригодной для деталей машин, работающих при высокой температуре.

Общеизвестно, что самый твердый в мире материал - алмаз. До настоящего времени так и было, но теперь ученые утверждают, что есть в природе вещество, более твердое, чем алмаз. Редкий минерал формируется во время извержений вулканов.

Редко встречающееся в природе соединение под названием лонсдейлит так же, как и алмаз, состоит из атомов углерода, будучи при этом на 58% более твердым минералом, чем алмаз.

Материал под названием вюрцит азотистого бора оказался тверже обычного алмаза на 18%, а лонсдейлита или гексагонального алмаза - на 58%.

Редкий минерал лонсдейлит формируется при падении на землю метеорита с содержанием графита, а вюрцит азотистого бора рождается во время извержений вулканов.

Если предположения ученых подтвердятся, то самым полезным материалом из трех может оказаться именно он, поскольку при высоких температурах вюрцит азотистого бора остается более прочным. Материал можно будет использовать в режущих и сверлящих инструментах при высоких температурах.

Парадоксально, но факт: своей твердостью вюрцит азотистого бора обязан гибкости атомарных связей. При оказании давления на структуры материала некоторые атомарные связи перестраиваются на 90% для ослабления давления на материал.

Абсолютно новый тип алмазов получился благодаря раскрытию условий образования метеоритных алмазов