Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
9.2. Материя, ее виды и атрибуты
В начале ХХ в. открытие радиоактивности, и изменяемости пространственно-временных свойств тел в зависимости от скорости их движения привело к глубокому мировоззренческому и методологическому кризису в естествознании.
В.И. Ленин в работе «Материализм и эмпириокритицизм» сформулировал философскую дефиницию: «материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них»59. В последнее десятилетие в философской литературе это определение считается ошибочным или вообще замалчивается его существование. Некоторые авторы считают, что это определение внесло путаницу и требуют его уточнения: «Перед нами определение не материи», а «объективной реальности» и считают возможным привести форму его определения в соответствие с его содержанием и формулируют следующим образом: «объективная реальность – это реальность, которая отображается нашими ощущениями, существуя вне и независимости от них»60.
Но, по признанию физиков, до сих пор мы знаем только 4 процента вещества, из которого состоит Вселенная, а 96 процентов ее состава нам не известна. Поэтому еще не раз придется уточнять дефиницию материи. Прорыв в познании материи может помочь запущенный в сентябре 2008 года на границе Швейцарии и Франции самый большой в мире андронный коллайдер – ускоритель, а точнее «сталкиватель» элементарных частиц – протонов.
Вещество – это вид материи, состоящий из различных частиц и тел, которым присуща масса покоя и дискретность (прерывность). Это твердые, жидкие, газообразные, плазменные (Солнце) вещества, элементарные частицы, атомы, молекулы, ДНК, вирусы, белки, хромосомы. Вещество по своему значению близко понятию материя, но не равнозначно ему полностью. Поле – вид материи, который связывает тела между собой. Частицы поля не имеют массы покоя: свет не может покоиться. Поэтому поле непрерывно распределено в пространстве. Выделяются следующие поля: ядерное, электромагнитное, гравитационное. Физический вакуум – предполагаемый вид материи, «море Дирака». Современная физика утверждает, что возможна материя в безмассовом (бестелесном) виде.
Движение как атрибут материи. Многообразие мира можно объяснить, предположив существование в нем движения. Быть – значит быть в движении, неподвижное бытие невозможно обнаружить, поскольку оно не вступает во взаимодействие с другими фрагментами мира, в том числе и с человеческим сознанием. Знаменитый императив Гераклита гласил: «В одну и ту же реку дважды не войдешь. Все течет, все изменяется». Но уже элеаты обратили внимание на противоречивый характер движения и связали вопрос о движении с определенными представлениями о пространстве и времени. Зенон сформулировал свои знаменитые апории, в которых продемонстрировал, что мыслить о движении непротиворечиво невозможно, следовательно, невозможна сама мысль о движении. Наиболее известные апории «Ахилл и черепаха» и «Летящая стрела».
Доказательства Зенона, некоторое время считавшиеся бесспорными, по сути дела сводятся к двум пунктам: логически невозможно мыслить множественность вещей; допущение движения приводит к противоречию. Однако уже Аристотель подверг критике те положения философии элеатов, которые привели к выводу о немыслимости движения. Во-первых, говорит Аристотель, Зенон смешивает актуальную и потенциальную бесконечность. Во-вторых, даже если пространство и время бесконечно делимы, это не означает, что они существуют раздельно друг от друга.
Проблема изменчивости мира и следствия этой изменчивости – многообразия, которая для античных философов решалась простым утверждением о наличии в космосе противоположных начал и взаимодействии стихий, вышла на первый план в философии Возрождения. В это время появилась концепция всеобщей одушевленности материи – панпсихизм. Близким по смыслу стало объяснение активности материи через наделение ее жизнью – гилозоизм. И в панпсихизме, и в гилозоизме предполагалось, что причина изменчивости мира – духовное начало, которое растворено в материи, это начало – жизнь или душа.
Философы – механицисты, отождествив материю с косным веществом, вынуждены были искать другой ответ на вопрос об источнике движения. В XVII–XVIII веках широкое распространение получил деизм, принцип, согласно которому Бог творит мир, а затем в дела мира не вмешивается, Вселенная продолжает существовать самостоятельно, подчиняясь естественным законам. Деизм представляет собой светскую, секуляризованную версию
религиозной концепции первотолчка, с помощью которого Бог завел «часовой механизм» Вселенной.
Развернутая концепция движения представлена в философии диалектического материализма. Диалектические материалисты, сведя все бытие к материи и отказавшись от отождествления ее с любыми конкретными проявлениями, предложили свой ответ на вопрос об источнике движения. Диалектический материализм утверждает, что источник активности материи находится в ней самой, причиной самодвижения материи признается взаимодействие противоположных начал. Именно внутренняя противоречивость материи определяет ее способность к саморазвитию. Материя – это постоянно меняющаяся целостность, неуничтожимая количественно и качественно. Одна форма движения переходит в другую, формируя новые вариации одного и того же материального мира. Движение – один из атрибутов материи, способ ее существования. В мире нет материи без движения и движения без материи. Движение понимается как любое возможное изменение, существующее в бесконечно многообразных формах. Таким образом, в диалектическом материализме подчеркивается всеобщий характер движения и избегается ошибка редукции движения к какому-то одному его конкретному виду. Покой рассматривается как относительно устойчивое состояние материи, одна из сторон движения.
Для уточнения вопроса об изменении в диалектическом материализме строится концепция типов изменчивости. Выделяются количественные и качественные изменения. Количественные изменения связаны с переносом материи или энергии, однако не предполагают изменения структуры объектов, при количественных изменениях качество объекта остается неизменным для внешнего наблюдателя. Качественные изменения, напротив, связаны с преобразованием внутренней структуры объекта.
Последовательные, необратимые качественные изменения называются развитием. Развитие, в свою очередь, может быть одноуровневым, прогрессивным или регрессивным. Прогресс – развитие, сопровождающееся повышением уровня организации объекта или системы, переход от менее совершенного к более совершенному, от низшего к высшему. Регресс – развитие, сопровождающиеся понижением уровня организации объекта или системы, переход более совершенного к менее совершенному, от высшего к низшему.
В диалектическом материализме говорится также о различных формах движения материи. Ф. Энгельс выделяет пять таких форм движения: механическую, физическую, химическую, биологическую и социальную. Все формы движения связаны и при определенных условиях трансформируются друг в друга. Каждая из форм движения связана с определенным материальным носителем: механическая – с макротелами, физическая – с атомами, химическая – с молекулами, биологическая – с белками, социальная – с человеческими индивидами и социальными общностями.
Развитие естествознания существенно скорректировало предложенную Ф. Энгельсом концепцию форм движения материи. Советский философ Б. Кедров исключил из классификации механическую форму движения на том основании, что механическое движение не является самостоятельной формой, а есть результат взаимодействия нескольких структурных уровней организации материи. Кроме того, механическое движение, которое Ф. Энгельс считал самым простым, оказалось на деле не менее сложным, чем другие. В концепции Б. Кедрова физическая форма движения распалась на субатомарную и супратомную, соответствующие микро- и макроуровням физических процессов. Биологическая форма движения, в свою очередь, также преобразовалась в сложную иерархию, состоящую из нескольких уровней: доклеточного, клеточного, многоклеточных организмов, популяций, биоценозов. Изменилось также представление о материальных носителях разных форм движения.
Таким образом, несмотря на различные философские позиции по вопросу о движении, принцип, согласно которому движение признается неотъемлемым свойством, атрибутом материи, позволяет конкретизировать принцип единства мира и объяснить многообразие чувственных вещей как изменчивых форм существования единой материи.
Пространство и время как атрибуты материи. Уже древние мудрецы объединили вопросы о бытии, движении, пространстве и времени. Апории Зенона касаются не только проблемы движения, но и выражают определенные представления о пространстве и времени.
Философские категории пространства и времени являются абстракциями высокого уровня и характеризуют особенности структурной организации материи. Пространство и время – формы бытия, по словам Л. Фейербаха, коренные условия бытия, не существующие независимо от него. Верно и другое, материя невозможна вне пространства и времени.
В истории философии можно выделить два способа интерпретации проблемы пространства и времени. Первый – субъективистский, рассматривает пространство и время как внутренние способности человека. Сторонники второго – объективистского подхода считают пространство и время объективными формами бытия, независящими от сознания человека. Наиболее ранней версией субъективистской концепции времени были идеи философа V века Августина Аврелия. Августин считал, что время – это человеческий способ обозначения изменения, и поэтому в объективном смысле не существует.
Самая известная субъективистская концепция пространства и времени принадлежит И. Канту. Пространство и время, по мысли И. Канта, это априорные формы чувственности, с помощью которых познающий субъект упорядочивает хаос чувственных впечатлений. Познающий субъект не может воспринимать мир вне пространства и вне времени. Пространство – это априорная форма внешнего чувства, позволяющая систематизировать
внешние ощущения. Время – это априорная форма внутреннего чувства, систематизирующая внутренние ощущения. Пространство и время – это формы чувственной познавательной способности субъекта и независимо от субъекта не существуют.
Еще один пример субъективистского подхода – концепция длительности А. Бергсона. А. Бергсон принципиально различал время и длительность. Длительность, по его мнению, составляет подлинную сущность жизни. Переживая длительность, человек приобщается к жизни, участвует в ней, постигает ее. Время – лишь опространствленная длительность, умерщвленная длительность, которая к сущности жизни не имеет никакого отношения и есть всего лишь удобный способ рассудочного измерения ограниченного числа процессов физического мира.
Субстанциональная и реляционная концепции пространства и времени. В истории философии сложились две концепции пространства и времени: субстанциальная и реляционная.
Субстанциональная концепция пространства и времени начинается с Демокрита, который ввел представление о пространстве как самостоятельной субстанции – вместилище в котором размещается множество атомов и пустота. А время – это чистая длительность, равномерно текущая от прошлого к будущему. Ньютон предположил, что существует «чистое время», не заполненное движением материи. И если гипотетически представить, что материя исчезла, то согласно этой гипотезе пространство и время останутся. В рамках объективистской парадигмы исторически первой стала субстанциональная концепция пространства и времени. Уже в атомизме Демокрита есть представления о пустоте, в которой движутся атомы. Пустота объективна, однородна и бесконечна. По сути дела, словом «пустота» Демокрит обозначает пространство. Пространство в атомизме это вместилище атомов, время – вместилище событий.
В окончательном виде субстанциональная концепция сформировалась в Новое время. Ее основой стали онтологические представления философов XVII века и механика И. Ньютона. Пространство в механике Ньютона – это пустое вместилище для вещества – материи. Оно однородно, неподвижно и трехмерно. Время – совокупность равномерных моментов, следующих одно за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, независящие друг от друга, а также от характера протекающих в них материальных процессов.
Субстанциональная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механистическую картину мира, предлагаемую классической рационалистической философией, и соответствовала уровню развития науки XVII века. Но уже в эпоху Нового времени появляются первые идеи, которые совершенно иначе характеризуют пространство и время. Так, Г. Лейбниц считал, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них не существуют. Пространство – порядок взаиморасположения тел, а время – порядок сменяющих друг друга событий. Несколько позже Г. Гегель указывал на то, что движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики. Гегель в частности утверждал, что мы не можем обнаружить никакого пространства, которое было бы самостоятельным пространством, любое пространство – это всегда наполненное пространство. Метафизическая по своей сути субстанциальная концепция фактически разрывала связь движущейся материи, пространства и времени. Однако являлась ведущей как в философии, так и в естествознании до ХIХ века. Первые идеи о пространстве, которые можно характеризовать как реляционные (от лат. relativus – относительный), связаны с именем Аристотеля, который критиковал Демокрита за утверждение, что существуют только атомы и пустота. Аристотель отрицал существование пустоты. Пространство, по его мнению, есть система естественных мест, занимаемых материальными объектами.
В законченном виде реляционная концепция пространства и времени сложилась после создания общей и специальной теорий относительности А. Эйнштейна и неевклидовой геометрии Н. Лобачевского.
Реляционная концепция пространства и времени. Реляционная концепция пространства и времени была сформулирована Аристотелем, который отрицал существование пустоты как таковой. Взгляды Аристотеля развили Декарт и Лейбниц. Они утверждали, что не существует ни однородной пустоты, ни чистой длительности. Пространство они понимали как порядок взаиморасположения материальных объектов, а время – как порядок последовательности сменяющих друг друга событий. Эти процессы обусловлены силами притяжения и отталкивания, внутренними и внешними взаимодействиями, движением и изменением.
Специальная теория относительности распространяет принципы относительности на законы электродинамики. В результате свойства пространства и времени, которые прежде считались абсолютными, оказываются относительными: длина, временной интервал между явлениями, понятие одновременности ставятся в зависимость от характера материальных процессов. Как говорил Эйнштейн, вместе с вещами исчезает пространство и время.
Общая теория относительности в свою очередь, распространила результаты специальной теории на неинерциальные системы отсчета, что привело к установлению зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями. Одним из выводов общей теории относительности стало утверждение, что вблизи тяжелых объектов свойства пространства и времени отклоняются от предполагаемых геометрией Евклида. Например, было установлено, что процессы на Солнце протекают медленнее, чем на Земле из-за более высокого гравитационного потенциала на его поверхности. Наблюдалось также отклонение луча света вблизи поверхности Солнца, что свидетельствовало об изменении свойств пространства. Иначе говоря, в зависимости от гравитационных масс время может замедляться или, напротив, ускоряться, а пространство искривляться. Кривизна пространства измеряется отклонением от классических правил геометрии Евклида. Так, например, в евклидовой геометрии предполагается, что сумма углов треугольника составляет 180 градусов. Сумма же углов треугольника, изображенного на поверхности сферы, больше 180 градусов, а на седловидной поверхности – меньше 180. Поверхность сферы в неевклидовой геометрии называется поверхностью положительной кривизны, а поверхность седла – отрицательной.
Время – есть самостоятельная субстанция, и отказываться от субстанциональной концепция пространства и времени пока еще не следует, наряду с релятивистской она является справедливой. Время – форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний всех материальных систем. Время и пространство обладают общими свойствами. К ним относятся: объективность и независимость от сознания человека; их абсолютность как атрибутов материи; неразрывная связь друг с другом и движением; единство прерывного и непрерывного в их структуре; зависимость от процессов развития и структурных изменений в материальных системах, количественная и качественная бесконечность.
Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления о пространстве и времени не окончательны и не универсальны. В рамках реляционной парадигмы пространство и время рассматриваются как системы отношений между взаимодействующими объектами. Пространство и время связаны друг с другом, составляют единый пространственно – временной континуум (непрерывная совокупность). Кроме того, их свойства напрямую зависят от характера протекающих в них материальных процессов.
Характеристики пространства и времени. Пространству и времени приписываются определенные физические характеристики. Общими и для пространства, и для времени являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время объективны, так как существуют независимо от сознания. Всеобщность означает, что эти формы присущи всем без исключения формам материи на любом уровне ее существования. Помимо этого, у пространства и времени есть ряд специфических характеристик.
Пространству приписываются свойства протяженности, изотропности (поворот, направление), однородности, трехмерности. Протяженность предполагает наличие у каждого материального объекта определенного
местоположения, изотропность означает равномерность всех возможных направлений, однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, а трехмерность описывает тот факт, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин.
Что касается многомерного пространства, то пока понятие многомерности существует только как математическое, а не физическое. Современная физика ведет поиски основания трехмерности пространства в структуре некоторых фундаментальных процессов, например, в строении электромагнитной волны и фундаментальных частиц. Однако не отрицается, что если из абстрактной гипотезы многомерного пространства удастся получить конкретные выводы, проверяемые в нашем воспринимаемом четырехмерном пространственно-временном континууме, то эти данные могут быть косвенным свидетельством существования многомерного пространства.
Физическому времени приписываются свойства длительности, одномерности, необратимости и однородности. Длительность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность означает, что положение объекта во времени описывается единственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, означает отсутствие каких-либо выделенных фрагментов. Необратимость времени, т.е. его однонаправленность от прошлого к будущему, скорее всего, связана с необратимостью некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Кроме того, существует причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной.
Важно различать календарно-астрономическое и социально-историческое время. Первое однообразно, линейно, необратимо – вперед и только вперед. Второе характеризуется многообразием, лучистостью, веерностью, в нем много самых разных ниш, позиций, траекторий, режимов и темпов продвижения вперед. Время древних веков двигалось медленно, а современные десятилетия пролетают стремительно. Люди на самом деле живут в разных временах: кто-то в прошлом, кто-то в настоящем, а кто-то уже и в будущем. И не только люди, но и общества (народы, нации, цивилизации).
Общие свойства пространства и времени: объективность и независимость от сознания человека; их абсолютность как атpибутов матеpии; неpазpывная связь дpуг с дpугом и движением; единство пpеpывного и непpеpывного в их стpуктуpе; зависимость от пpоцессов pазвития и стpуктуpных изменений в матеpиальных системах; количественная и качественная бесконечность.
К всеобщим свойствам времени относятся: объективность, неpазpывная связь с атрибутами матеpии (пpостpанством, движением и дp.), длительность (выpажающая последовательность существования и смены состояний тел) обpазовывается из возникающих друг за дpугом моментов вpемени, котоpые составляют весь пеpиод существования тела от его возникновения и до пеpехода в дpугие фоpмы.
Существование каждого тела имеет начало и конец, поэтому вpемя существования этого тела конечно и пpеpывно. Но пpи этом матеpия не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет фоpмы своего бытия. Отсутствие pазpывов между моментами и интеpвалами вpемени хаpактеpизует непpеpывность вpемени. Вpемя одномеpно, ассиметpично, необpатимо и напpавлено всегда от пpошлого к будущему.
Специфические свойства вpемени: конкpетные пеpиоды существования тел (они возникновенны до пеpехода в иные фоpмы); одновpеменность событий (они всегда относительны); pитм пpоцессов, скоpость изменения состояний, темп pазвития пpоцессов и дp.