Объектами изучения физической науки являются материя, ее свойства и структурные формы, из которых складывается окружающий нас мир. Согласно представлениям современной физики существует два вида материи: вещество и поле . Вещество - вид материи, состоящей из фундаментальных частиц, обладающих массой. Мельчайшая частица вещества, обладающая всеми его свойствами, – молекула – состоит из атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. А из чего состоят атомы? Всякий атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов (рис. 21.1).
 |
Размер электрона до
В свою очередь, ядра состоят из протонов и нейтронов.
Можно задать следующий вопрос. А из чего состоят протоны и нейтроны? Ответ известен - из кварков. А электрон? Современные средства изучения структуры частиц не позволяют ответить на этот вопрос.
Поле как физическая реальность (т. е. вид материи) было впервые введено М. Фарадеем. Он предположил, что взаимодействие между физическими телами осуществляется через особый вид материи, который получил название поля.
Всякое физическое поле обеспечивает определенный вид взаимодействия между частицами вещества. В природе обнаружено четыре основных вида взаимодействия: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое.
Электромагнитное взаимодействие наблюдается между заряженными частицами. При этом возможно притяжение и отталкивание.
Гравитационное взаимодействие, основным проявлением которого является закон всемирного тяготения, выражается в притяжении тел.
Сильное взаимодействие - это взаимодействие между адронами. Радиус его действия порядка 
м, т. е. порядка размеров ядра атома.
Наконец, последнее взаимодействие - это слабое взаимодействие, посредством которого реагирует с веществом такая неуловимая частица, как нейтрино. В полете сквозь космическое пространство, столкнувшись с Землей, она прошивает ее насквозь. Примером процесса, в котором проявляется слабое взаимодействие, является бета-распад нейтрона.
Все поля имеют массу, равную нулю. Особенностью поля является проницаемость для других полей и вещества. Поле подчиняется принципу суперпозиции. Поля одного и того же вида при наложении могут усиливать или ослаблять друг друга, что невозможно для вещества.
Классические частицы (материальные точки) и непрерывные физические поля - вот те элементы, из которых составлялась физическая картина мира в классической теории. Однако такая двойственная картина строения материи оказалась недолговечной: вещество и поле объединяются в единое понятие квантового поля. Всякая частица теперь - это квант поля, особое состояние поля. В квантовой теории поля нет принципиального различия между вакуумом и частицей, различие между ними - это различие между двумя состояниями одной и той же физической реальности. Квантовая теория поля наглядно показывает, почему невозможно пространство без материи: "пустота" – это всего лишь особое состояние материи, а пространство - это форма существования материи.
Таким образом, деление материи на поле и вещество как на два вида материи является условным и оправдано в рамках классической физики.
Показана физическая недостаточность и противоречивость принятых в настоящее время определений материи. На основе введения континуальности в понитие материи даны новые определения материи, веществу, полю. Новые определения отражают генетическую связь между этими категориями. Для придания новым определениям физической достаточности использованы понятия энергии и информации. В качестве онтологической основы мира рассматривается непрерывная субстанция - материя, которая, вследствие своей непрерывности, непосредственно не наблюдаема и непосредственно никак себя не проявляет. Вещество и поле представляют собой составные сущности, в которых материя является лишь одной из составляющих.
1.Материя.
В философии материя определяется как субстанция (основа) всех вещей и явлений в мире...несотворима и неуничтожима, всегда стабильна в своей сущности .
Обратим внимание на тот факт, что в формулировке говорится о материи как об основе всех вещей и явлений, а не как о самих вещах и явлениях. В то же время, очень часто категории материи и вещества разграничиваются не четко и даже отождествляются, что является неправильным. По этому поводу можно привести множество примеров.
Всем хорошо известно такое определение материи : "Материя - это философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от нас ".
Фразу "дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями " правильнее относить к веществу, а не к материи. В этой формулировке не видно того, что должно лежать в основе всех вещей. К признакам материи в этой формулировке можно отнести разве что независимость существования. Как видим, такая формулировка вступает в противоречие с философским определением материи.
В философском определении прослеживается физическая недостаточность определения материи. Во второй формулировке налицо явное внутреннее противоречие и та же физическая недостаточность определения материи. Очевидно это послужило поводом для последующей расшифровки этих определений. Так, в вслед за приведенным выше определением следует еще одно определение материи. "Материя - это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента ".
Попытка дать физическое определение материи снова привела к противоречиям. В "бесконечном множестве всех существующих в мире объектов и систем" опять узнается вещество. А фраза: "включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента" вновь подводит к упомянутым в предыдущей формулировке "ощущениям". И в этой формулировке опять мы узнаем вещество, а не то, что должно лежать в его основе.
Такое обилие разных и противоречивых формулировок материи говорит о том, что непротиворечивой, адекватной формулировки ее до сих пор не найдено ни в философии ни в физике. На наш взгляд такое положение дел вносит большую путанницу в понимание материи и вещества, не позволяет найти решение фундаментальных физических проблем и не позволяет ответить на вопрос: "что является онтологической основой мира?" Попытки положить в основу мироздания вещественную частицу ни к чему не привели. Такой "первокирпичик" до сих пор не найден. Весь путь развития физики показал, что никакая вещественная частица не может претендовать на фундаментальность и выступать в качестве основы мироздания. Свойства и характеристики вещества проистекают от его главного признака - дискретности. Дискретное вещество принципиально не может выступать в качестве фундаментальной основы мира. Поскольку материи отводится роль основы всех вещей и явлений, то необходимо найти для нее такое физическое определение, чтобы оно отражало генетическую связь материи и вещества. При этом необходимо учитывать, что время вне материи не существует.
Из вышеизложенного видно, что попытки перейти от обобщенного философского понимания материи к более глубокому и конкретному физическому ее пониманию оказались неудачными и привели к подмене понятий и к отождествлению материи и вещества.
На то, что материя должна обладать особенными качествами, вкорне отличными от признаков, присущих веществу, указывали многие мыслители. Известно утверждение И.Канта: "Дайте мне материю, и я покажу вам как из нее должен образоваться мир ". Очевидно, не нашлось никого, кто дал бы ему материю, поскольку до сих пор нет непротиворечивого понимания как образовался мир. Очевидно также, что Кант не считал окружающий его вещественный мир материей, поскольку хотел показать как из материи должен образоваться этот мир.
Способность материи быть основой вещей и явлений требует, чтобы она обладала совершенно уникальным качеством. Это качество должно придавать ей фундаментальность и быть таким, чего напрочь лишено вещество. Основной признак вещества - его дискретность. Поэтому, единственное качество, каким не обладает вещество и каким, соответственно, должна обладать материя, - есть непрерывность. Здесь стоит опереться на континуализм Аристотеля, который считал, что материя сплошь непрерывна и отрицал существование пустоты .
После таких уточнений, мы даем следующее определение материи:
"Материя - это непрерывная субстанция, основа бытия, обладающая свойством времени, информационно-энергетического возбуждения и дискретного воплощения."
Материя существует в виде непрерывной субстанции, сплошной среды, в которой отсутствует какая бы то ни было дискретность и отсутствуют какие бы то ни было меры. Отсюда следует, что материя не может быть дана в ощущениях. Она бесструктурна. Ощущать можно вещественные, дискретные объекты, имеющие меры. Никакие средства наблюдения не могут "наблюдать" материю, поскольку она непрерывна, бесструктурна и не имеет никаких мер. Материя ненаблюдаема в принципе. Наблюдаемы вторичные производные материи - поле и вещество. Лишь они даются в ощущениях. В этой формулировке отражена генетическая связь материи и вещества и подчеркивается первичность и фундаментальность материи.
На современном уровне знаний, в развитие континуализма Аристотеля, необходимо признать в качестве физических сущностей и подлинный континуум и дискретные объекты. Между ними явно просматривается взаимосвязь и имеют место взаимопереходы. В чем состоит взаимосвязь таких противоречивых сущностей? По каким законам происходят переходы непрерывного в дискретное и дискретного в непрерывное? Большинство проблем физики остались нерешенными из-за отсутствия ответов на эти вопросы. По тем же причинам не было четкого разграничения между материей и веществом, а физика, именуя себя материалистической наукой, на самом деле ничего кроме вещества и полей не изучала. Физика изучала не первичное - материю, а ее вторичные проявления - поле и вещество. Таким образом, основа всего сущего - материя, оказалась вне поля зрения этой науки. Здесь стоит вспомнить утверждение Ильи Пригожина о том, что "наука сегодня не является... материалистической" . С учетом разграничения понятий вещества, поля и материи, авторы полностью согласны с таким утверждением.
Перед современной наукой встает задача раскрыть связь между непрерывным и дискретным как конкретными физическими сущностями и раскрыть механизм их взаимопереходов, если таковые имеют место.
В современной физике считается, что роль фундаментальной материальной основы мира выполняет физический вакуум. Физический вакуум - непрерывная среда, в которой нет ни частиц вещества ни поля. Вакуум физический является физическим объектом и не есть лишенное всяких свойств "ничто". Физический вакуум непосредственно не наблюдается, но проявление его свойств наблюдается в экспериментах. В результате поляризации вакуума электрическое поле заряженной частицы отличается от кулоновского. Это приводит к лембовскому сдвигу энергетических уровней и к появлению аномального магнитного момента у частиц. Физический вакуум в условиях информационно-энергетического возбуждения порождает вещественные частицы - электрон и позитрон. Вакуум есть физический объект, обладающий свойством непрерывности. Непрерывный вакуум порождает дискретное вещество. Вещество своим происхождением обязано физическому вакууму. Чтобы понять суть этой среды, надо оторваться от стереотипного, догматического понимания "состоять из". Мы привыкли, что наша атмосфера - это газ, состоящий из молекул. Долгое время в науке господствовало понятие "эфир". И сейчас можно встретить сторонников концепции светоносного эфира или существования "менделеевского эфира", состоящего из химических элементов легче водорода. Менделеев хотел решить вопрос на вещественном, дискретном уровне организации материи, а решение было "этажом" ниже на вакуумном, континуальном уровне. Причем материя на этом нижнем этаже обладает свойством непрерывности. Но Менделеев не знал о существовании этого "вакуумного этажа". Осознание системной организации вещественного мира во Вселенной и материального единства мира, является величайшим достижением человеческой мысли. Однако существующая система структурных уровней организации мира пока выглядит лишь "эскизным наброском". Она не завершена снизу и сверху, системно непоследовательна, концептуально недоосмыслена. Она не ориентирована на генетическую взаимосвязь уровней и на естественое саморазвитие. Незавершенность снизу предполагает выяснение величайшей тайны природы - механизма происхождения дискретного вещества из континуального вакуума . Незавершенность сверху требует раскрытия еще одной тайны - связи физики микромира и физики Вселенной.
Понятие «Материя » является общефилософской категорией, которую порой пытаются распространить на все подряд, особенно из-за расцвета материализма в XX веке. Такой подход к понятию материя, нередко наделенный мистическим смыслом, оказывает на физику, скорее, негативное влияние. Нередко можно встретиться с обсуждением таких вопросов, как материальность мыслей, материальность отбрасываемых объектами теней, материальность и времени, существование материи в виде чистой , рождение материи из энергии, материальный характер и других излучений и так далее.
Полевая физика в подобных мистико-философских вопросах очень категорична. В противовес бытующим представлениям, что материально все реально существующее, в под материей понимается очень узкий круг вещей. А именно, базовые , такие как протон и электрон, и состоящее из них вещество. Все остальное в полевой физике считается нематериальным, что позволяет избежать очень многих проблем и логических противоречий, свойственных современной физике.
Например, одной из реально существующих, но не материальных сущностей считается или если говорить традиционным языком - . Они не состоят из известных элементарных частиц, не подчиняется законам материальных объектов, и не обладает такими материальными характеристиками как или . Полевой среде или полям присущи свои характеристики, например, и , подчиняется своим законам и представляет собой отдельную область физики.
Другой предмет физического изучения, которые не следует путать с материей - это . Например, материальным может быть груз на пружине, а его колебания - это процесс, не имеющий никакого отношения к материи. Материальными характеристиками, например массой, может обладать сам груз, а колебательный процесс как таковой не имеет массы, но может характеризоваться такими величинами, как период или частота.
По аналогии в считается, что например , не является материальным. Свет - это колебательный процесс электромагнитного поля или , а не материя. Следовательно, неверно приписывать свету такие материальные свойства как , или применять к нему правило сложения , справедливое только для материальных тел.
Так скорость распространения возмущений в полевой среде (света) не зависит от скорости источника этих возмущений, также как скорость распространения кругов на воде не зависит от скорости полета камня, который привел к их образованию. Однако глубокая философская ошибка, связанная с попытками применить к свету законы , справедливые только для материальных тел и, в частности, закон сложения скоростей, привела на рубеже XIX - XX веков к огромной путанице в физике. Это потребовало вместо простой и прозрачной научной логики использовать искривление , искажение времени и множество иных формальных приемов в рамках запутанных и нередко противоречивых теорий.
Полевая физика не считает материальными также искусственные логические понятия, созданные человеком для описания физических явлений и . К ним относятся, например, понятия пространства и времени, которые согласно являются лишь абсолютным ориентиром, но не могут влиять на явления и процессы, как и сами не могут подвергаться влиянию. К таким же понятиям относится и , которая не более чем число, характеризующее движение материальных объектов. Однако это число не является материальной сущностью, оно не может нечего рождать или рождаться в процессе каких-то процессов. Полевая физика считает все подобные манипуляции с энергией, пространством и временем, присущие современной физике, мистикой и не рассматривает их серьезно.
Все сказанное выше можно подытожить следующим образом. В XX веке физика попала под пагубное влияние расцвета материализма, в результате чего материей или материальным спешили объявить все подряд. Однако это привело лишь к рассвету мистики в рамках современных физических теорий. Полевая физика утверждает, что для объективного рассмотрения тех или иных физических сущностей, которые объективно существуют, не следует обязательно отождествлять их с материей и автоматически распространять на них характеристики и законы, применимые к материальным телам. Материя в смысле частиц и физических тел является лишь одним из классов физических задач, материи присущи свои физические характеристики и законы, однако в нашем Мире есть и физические сущности иной природы.
Материя - объективная реальность, данная нам В ОЩУЩЕНИЯХ….
Материя несотворима, неуничтожима, вечна и бесконечна.
Типы материальных систем, известные современной науке:
1) элементарные частицы
4) молекулы
5) макроскопические тела
6) геологические системы
Этим и другим материальным системам соответствуют структурные уровни организации материи (материя структурирована и систематизирована)
Атрибут - неотъемлемое свойство материи .
1) Структурность материи проявляется в существовании бесконечно многообразных материальных образований, каждое из которых представляет собой специфические единичные вещь, процесс, которые локализованы в пространстве и времени: Вселенная, галактика, звезда, планета, молекула, атом, элементарная частица и др. Вместе с тем они тесно взаимосвязаны между собой, так как одни материальные образования являются составными частями других, то есть входят в их структуру в качестве элементов.
2) Системность материи появляется во взаимосвязи вещей и процессов, в регулярном пересечении структурных уровней организации материального мира, в постоянном нарушении автономии, «параллелизма» микро- , макро- и мегамиров, живого и неживого. Основная проблема здесь заключается в нерешенности вопроса перехода от неживой природы к живой в едином эволюционном процессе.
Материя - это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю. Неотъемлемое свойство материи - движение.
Движение материи - любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия.
Материя не существует в бесформенном состоянии, из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложностей.
Для естествоиспытателей представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения.
В современном естествознании различают 3 вида материи:
1. Вещество - основной вид материи, обладающий массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы, многочисленные образовавшиеся из них материальные объекты. В химии вещества подразделяются на простые (с атомами одного химического элемента) и сложные (химические соединения). свойства вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул. Это и обуславливает различные агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное + плазма при сравнительно высокой температуре) переход вещества из одного состояния в другое можно рассмотреть как один из видов движения материи.
2. Физическое поле - особый вид материи, который обеспечивает физическое взаимодействие материальных объектов и систем.
Физические поля:
· Электромагнитное и гравитационное
· Поле ядерных сил
· Волновые (квантовые) поля
Источник физических полей - элементарные частицы. Направление для электромагнитного поля - источник, заряженные частицы
Физические поля, которые создаются частицами переносят взаимодействие между этими частицами с конечной скоростью.
Квантовые теории - взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.
3. Физический вакуум - низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов.
Среднее число частиц (квантов поля) вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы, то есть частицы в промежуточном состоянии, существующие короткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы.
Принято считать, что не только вещество, но и поле и вакуум имеют дискретную структуру. Согласно квантовой теории поле, пространство и время в очень малых масштабах образуют пространственно-временную среду с ячейками. Квантовые ячейки настолько малы (10 -35 -10 -33), что их можно не учитывать при описании свойств электромагнитных частиц, считая пространство и время непрерывными.
Вещество воспринимается как непрерывная сплошная среда. для анализа и описания свойств такого вещества в большинстве случаев учитывается только его непрерывность. Однако, то же вещество при объяснении тепловых явлений, химических связей, электромагнитных излучений рассматривается как дискретная среда, которая состоит из взаимодействующих между собой атомов и молекул.
Дискретность и непрерывность присущи физическому полю, но при решении многих физических задач принято считать гравитационное, электромагнитное и другие поля непрерывными. Однако в квантовой теории поля предполагается, что физические поля дискретны, следовательно, для одних и тех же видов материи характерна прерывность и непрерывность.
Для классического описания природных явлений достаточно учитывать непрерывные свойства материи, а для характеристики различных микропроцессов - дискретные.
Непрерывность и дискретность - неотъемлемые свойства материи.
Такие понятия как материя и вещество относятся к фундаментальным категориям научного познания мира и взаимосвязаны между собой. Однако по сути, это два совершенно разных термина, содержащих в себе общее представление о современном представлении мира. Распознав отличия между ними, можно четко выделить границу и вполне конкретно представить суть каждого понятия, при этом важно сохранить взаимосвязь, исключая общее черты, которые являются следствием противоречивого восприятия этих категорий, которое только размывает границы и уводит от сути.
Суть материи
Философская наука рассматривает материю как некую субстанцию, которая лежит в основе всех материальных вещей и явлений мира.
То есть само определение материи исходит из нестандартного взгляда на нее, который выходит за рамки обыденного понимания. Создается некая концепция «основы» для всего, с чем мы сталкиваемся в реальном мире.
Этот подход так же становится причиной слияния категорий материи и вещества, определяющие признаки этих терминов получают довольно схожие черты, а в некоторых случаях могут даже приравниваться друг другу, из-за чего их истинное значение становится непонятным.
К примеру, существует довольно распространенное определение материи, в котором она обозначается как категория, характеризующая объективную реальность, которая через ощущения отображается в сознании человека и существует абсолютно независимо. На самом деле, это свойство следует отнести к веществу, так как оно не является признаком основы всех вещей и явлений, правильной характеристикой можно признать только независимость существования.
И это лишь одно из многих противоречий, существующих в различных определениях материи. Практически в любом случае, авторы известных высказываний в своих описаниях материи демонстрировали невозможность охватить все физические свойства, а при попытке свести все к физике формулировка становилась еще более размытой, и снова привязывается к ощущениям человека, что более свойственно веществу.
Сложно выделить одно, наиболее точно определение материи из всех возможных. Если сравнить хотя бы несколько из них, можно обнаружить массу противоречий, как в самих теориях, так и между ними.
Чтобы охарактеризовать материю, не наделяя ее признаками вещества, достаточно определить ее как непрерывную субстанцию, которая лежит в основе бытия .
Что такое вещество
Вещество, так же как и материя, является одним из главных участников всего что происходит в реальном мире. Первое, что отделяет материю от вещества – его производность.
Материя является более обобщенным понятием, чем-то вроде первичной основы из которой можно выделить отдельную производную – вещество.
Еще один основополагающий признак вещества, определяющий его суть – дискретность . Вещество может быть отдельно взятым компонентом, что отрицает возможность непрерывности. При этом, оно может содержать в себе определенное количество объектов, разделенные на различные уровни иерархии.
Данная категория имеет более практичное значение во всех науках, нежели материя и в большинстве случаев представляет отдельный объект для изучения и экспериментов, как реальных, так и теоретических, в то время как материя может рассматриваться исключительно как объект мысленных опытов.
Конкретика – это самая явная отличительная черта вещества. Оно вполне детально разделяется на структурные уровни, от электрона до макроскопических тел и геологических систем, поэтому гораздо проще подпадает под определение и рассмотрение с точки зрения философской концепции.
Статус производной материи не исключает вероятность наличия материи в структуре вещества. Так как материя это основа для всего, это означает, что она обязательно будет присутствовать в своем производном, что ярко подчеркивает границы между этими двумя понятиями.
Итоговое сравнение
- Исходя из всего вышесказанного, можно подытожить основные различия между веществом и материи, которые плавно вытекают из сути взаимосвязанных категорий.
- Материя – это фундаментальная основа объектов и явлений мира, в то время как вещество является его производной.
- Вещество представляет собой отдельную сущность, которую можно разделить на составные части, основывая на достижениях научного прогресса. Точного определения материи на сегодняшний день не существует, при этом всех попытках передать значения этой категории есть масса внутренних противоречий, так же как и между самими определениями.
- Материи свойственна исключительная непрерывность, в то время как вещество имеет противоположное качество – дискретность.
- Материя является составной частью вещества, при этом, сама материя неразделима, так как является первоосновой мира.
Именно на границе этих двух понятий выводятся всевозможные законы и теории, которые проявляют себя различным образом в материальном мире, поэтому очень важно правильно разделять их и выделять основные различия.
