2. Структурные уровни организации материи

В современной науке широко используется метод структурного анализа, при котором учитывается системность исследуемых объектов. Ведь структурность - это внутренняя расчлененность материального бытия, способ существования материи.

Структурные уровни организации материи строятся по принципу пирамиды: высшие уровни состоят из многочисленного числа низших уровней. Низшие уровни являются основой существования материи. Без этих уровней невозможно дальнейшее построение «пирамиды материи». Высшие (сложные) уровни образуются путём эволюции – постепенно переходя от простого к сложному. Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо вида и характеризуются особым способом взаимодействия между составляющими их элементами. Применительно к трем основным сферам объективной действительности эти уровни выглядят следующим образом:


Неорганическая природа

Живая природа

Общество

1.Субмикроэлементарный

Биологический макромолекулярный

Индивид

2.Микроэлементарный

Клеточный

Семья

3. Ядерный

Микроорганический

Коллективы

4.Атомарный

Органы и ткани

Большие социальные группы (классы, нации)

5. Молекулярный

Организм в целом

Государство (гражданское общество)

6. Макроуровень

Популяция

Системы государства

7. Мегауровень (планеты, звездопланетные системы, галактики)

Биоценоз

Человечество в целом

8. Метауровень (метагалактики)

Биосфера

Ноосфера


5. Дискретность и непрерывность материи.

В конце 1924 г. французский физик Луи Виктор де Бройль, приписав любой частице некий внутренний периодический процесс и рассмотрев единым образом частицы вещества и света, предложил синтез корпускулярных и волновых представлений. Он развил представления Эйнштейна о двойственности природы света и распространил их на вещество, объединив формулу Планка и формулу Эйнштейна, связывающую энергию и массу, из чего получил соотношение, показывающее, что любой частице при определённых массе и скорости соответствует своя длина волны. Сама волна не несёт энергию, а только отображает «распределение фаз» некоего периодического процесса.

Эту фиктивную волну Бройль назвал «фазовой волной», форма лучей которой определяется принципом наименьшего времени распространения, выдвинутого ещё Ферма. Вслед за Гамильтоном, он сравнивает принцип Ферма в оптике с принципом наименьшего действия в классической механике и приходит к выводу, что объединение этих экстремальных принципов должно стать основой объединения волновых и корпускулярных представлений, синтеза волн и квантов, объединения дискретности и непрерывности материи.

В 1921 г. американский физик Клинтон Джозеф Дэвиссон, работавший тогда в фирме «Белл телефон», обнаружил, что электроны, отражаясь от никелевой пластинки, рассеиваются под определённым углом. Тогда он не сумел найти подходящего объяснения этому явлению. Но после появления работ Луи де Бройля Дэвиссон провёл дополнительное исследование и в 1927 г. вместе с американским физиком Л. Джермером получил чёткую картину рассеяния электронов, которая соответствовала теории Бройля.

Примерно в это же время Джордж Паджет Томсон совершенно независимо открыл явление дифракции электронов при рассеянии быстрых электронов через металлическую фольгу. По дифракционным картинам он вычислил длину волны для электронов. Так был экспериментально подтверждён корпускулярно-волновой дуализм электронов.

После успешного обнаружения волновых свойств у электронов были проведены сложнейшие опыты по их обнаружению у атомов и молекул. Поскольку длина волны Бройля равна h/mv, то у частиц большего масштаба она существенно меньше, однако терну удалось её измерить. Впоследствии дифракционные, а значит, и волновые, свойства были обнаружены у атомных и молекулярных пучков.

Таким образом, вся материя имеет двойственную дискретно-непрерывную, корпускулярно-волновую структуру. Чем меньше масса частицы, тем больше проявляется непрерывность её, и наоборот, чем больше масса частицы, тем больше проявляется её дискретность.

8. Как возникают структуры из хаоса в неорганической и живой материях? Каковы условия образования упорядоченных структур из хаоса, примеры из разных областей естествознания.

Согласно системному подходу при изучении объектов, процессов и явлений любой объект Вселенной рассматривается как единое целое, состоящее из элементов, организованных в целостность. В рамках этого подхода стоит остановиться на характеристике закрытой и открытой систем. Системой называется совокупность элементов со связями между ними. Закрытой системой называют систему, между элементами которой действуют внутренние силы, называемые консервативными силами. Открытая система – это система, между элементами которой кроме консервативных сил действуют внешние силы, называемые диссипативными.

Характеризуя закрытую систему, используют такие понятия, как положительный процесс – процесс перехода порядка в беспорядок, т.е. хаос, протекающий самопроизвольно в результате перехода энергии механической (которая характеризует порядок в системе) в энергию тепловую. Положительный процесс – процесс расширения. Также для характеристики перехода порядка в беспорядок вводят физическую величину, которая называется энтропия и обозначается буквой S. Клаузиус охарактеризовал энтропию как 1) термодинамическую функцию; 2) меру хаоса и показал, что энтропия в закрытой системе уменьшаться не может. В закрытой системе для необратимых процессов она всегда возрастает, для обратимых – остается величиной постоянной.

При характеристике открытой системы используют понятие «самоорганизация». Самоорганизация – это развитие любой открытой неравновесной системы от простого к сложному. Она может протекать скачком или катастрофой. В первом случае самоорганизация определяется как скачкообразный процесс перехода неравновесной термодинамической открытой системы, достигшей в своем развитии критического состояния, на новый более организованный упорядоченный уровень в своем развитии. Суть «теории катастроф» же состоит в том, что катастрофа – резкое изменение условий существования открытой термодинамической системы – выводит систему на следующую ступень своего развития. Точкой бифуркации