Представления о микро-, макро- и мегамирах

Какого бы взгляда ни придерживаться относительно строения материи, не подлежит сомнению, что она расчленена на ряд больших, хорошо отграниченных групп (Ф. Энгельс). С этими словами трудно не согласиться. Все материальные объекты обладают внутренне упорядоченной, системной организацией. Истоки идеи структурности материи отнесены к античной философии и, в частности, к атомистике Демокрита, Эпикура, Лукреция Кара. Сама идея оказывала чрезвычайно стимулирующее воздействие на развитие естествознания. В современной философии она оформилась в достаточно объемную и научно обоснованную концепцию системной организации материи. В последней обычно выделяют три структурных уровня материи:

- мегамир – мир космоса (планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики);

- макромир – мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин (куда входят также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов);

- микромир – мир атомов и элементарных частиц, где не применен принцип «состоит из».

Трудно установить точную качественную границу демаркации уровней. Она не всегда фиксируются наукой. «Электрон также неисчерпаем как и атом» (В.И. Ленин).
Говоря о структурных уровнях материи, называют также субэлементарный, микроэлементарный, ядерный, атомный, молекулярный, макроскопический и космический.

На микроскопическом конце шкалы физика занимается изучением процессов, разыгрывающихся на длинах порядка 10^-15 см за время порядка 10^-22. На другом конце шкалы в мегамире космология изучает процессы, происходящие за время порядка 10¹⁰ (возраст Вселенной). Методологи оценивают идею структурных уровней материи очень высоко наряду с идеей причинности и познаваемости.

Строение атома долгое время рассматривается по аналогии с Солнечной системой. С точки зрения современной науки необходимо выделять нуклонный уровень, где нуклон – это ядро атома. Атом представляет собой единую квантово-механическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

– Атомы состоят из протонов, нейтронов (известных под общим названием барионов) и одного члена семейства лептонов – электрона. Протоны и нейтроны состоят из кварков (предельных частиц). Известно 6 кварков и 6 лептонов.

– Атомное ядро представляет центральную часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома
и весь его положительный заряд.

– Ядро атома называется «нуклон», оно состоит из протона и нейтрона.

– Протоны представляют собой элементарные частицы, которые являются ядрами атомов водорода. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической системе химических элементов и обозначается Z (число нейтронов – N). Протон несет элементарный положительный заряд. Он в 1836,1 раз тяжелее электрона; его размеры 10^{-13 см. Протон состоит из двух и-кварков с зарядом 0= +2/3
и одного d-кварка с 0= -1/3, связанных глюонным полем.}

– Нейтроны состоят из одного u-кварка и двух d-кварков. Электрический заряд его равен 0, масса ≈ 940 МэВ. Нейтрон стабилен в атомных ядрах. Свободный нейтрон распадается на электрон, протон и электронное антинейтрино. Нейтрон, как и протон, участвует во всех видах взаимодействий.

– В ядре нуклоны связаны ядерными силами, которые на расстояниях порядка 10^{-15 м превышают любые другие силы, вследствие чего одноименно заряженные протоны не разлетаются под воздействием электростатического отталкивания.}

– Размеры ядер атомов всех элементов порядка 10^-15 – 10^{-14 м. Эта величина в десятки тысяч раз меньше размеров атома.}

Электрон – отрицательно заряженная субатомная частица, обнаруживаемая за пределами атомного ядра. Входит в состав всех атомов. Масса 1/1836 части массы протона.

– Каждой частице соответствует античастица кроме фотона.

– Элементарные частицы обладают следующими качествами: неразличимость элементарных частиц определенного типа; превращаемость, распад элементарных частиц; электрический заряд; спин; масса.

Атомный уровень. Ядро атома заряжено положительно, а вращающиеся вокруг ядра электроны несут с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом (е ≈1,6 x 10^-19 Кл). Положительный заряд ядра атома равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электрически нейтрален.

– Размеры атомов порядка 10^{-10 м.}

– Электроны на своих орбитах удерживаются силами электрического притяжения между ними и ядром атома. Каждый из электронов обладает определенным запасом энергии; чем дальше электрон находится от ядра,тембольшей энергией он обладает.

Молекулярный уровень. Молекула – это наименьшая структурная единица вещества, обладающая его главными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями.

– Номер химического элемента в Периодической таблице Менделеева определяется количеством протонов в ядре, электрическим зарядом ядра;

– Одноатомные молекулы (атомы инертных газов: Не – гелий, Ne – неон, Аг – аргон. Кг – криптон и др.);

– Двухатомные молекулы (молекулы, состоящие из парных атомов: Н₂, N₂, 0₂, F₂, Сl₂, Вr₂, I₂);

– Химический элемент и атом – мельчайшие структурные единицы на химическом уровне;

– Макромолекулы (молекулы, состоящие из тысяч и более одинаковых или близких по строению групп атомов: белки, искусственные полимеры, некоторые витамины, целлюлоза и т.п.).

– Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов (H₂, N₂, 0₂; и др.).

– Молекулы сложных веществ состоятиз разных атомов (H₂O, NaCl, H₂S0₄ и т.п.);

– Химическое соединение – это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет обменного взаимодействия (химической связи) объединены в частицы – молекулы, комплексы, монокристаллы или иные агрегаты (системы).

– Химические элементы в таблице Менделеева располагаются в порядке возрастания их массы, заполнения электронных оболочек атомов. Химические элементы с высокой химической активностью расположены в таблице Менделеева в столбцах с номером 1, 2, 3, 6, 7. Химические элементы
с минимальной химической активностью находятся в таблице Менделеева в столбце с номером 8. Периодическая таблица фиксирует более ста известных элементов.

– Энергия химической связи атомов в молекулах определяется строением электронных оболочек атома, энергией электронно-ионного взаимодействия[166].

В эволюционной эпистемологии внимание привлечено к специфической макроразмерности человеческого мира – меццокосмоса/мезокосмоса (в отличие от мега- и микромира). Человек живет в мире средних размеров, относительно небольших пространств, скоростей, длин электромагнитных волн. Органическая среда обитания человека нуждается в своем описании в естественном языке, связанном с повседневным опытом[167].

И хоть классификация структурных уровней универсума основана на принципе линейной иерархии, нельзя, однако, думать, что какой-либо из миров проще, а другой – сложнее. Миры не соотносятся как части и целое, они являют собой специфические, глубинные измерения универсума.

Чтобы убедиться в сложности каждого из миров, приведем простой пример. Возьмем ряд натуральных чисел 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -...n, из этого множества выделим подмножество-ряд четных чисел 2 4 6 8 10 12 14... n.

Первоначально кажется, что ряд четных чисел всего лишь часть целого – ряда натуральных чисел, но сопоставим их. Ряд четных чисел так же бесконечен, как и ряд натуральных. Следовательно, здесь часть тождественна целому.

Более того, все эксперименты, проводимые в микромире, приводят к удивительным результатам. Можно сказать, что микромир изначально парадоксален. После соударения двух элементарных частиц никаких меньших элементарных частиц не образуется. Возникают частицы того же класса, что и соударяемые, т.е. элементарные. Например, после столкновения двух протонов возникает много других элементарных частиц – в том числе и протонов, мезонов, гиперонов. Феномен «множественного рождения частиц» Гейзенберг объяснил следующим образом. При соударении элементарных частиц большая кинетическая энергия превращается в вещество, в появляющиеся частицы, и мы наблюдаем этакое множественное рождение частиц. Если около пятидесяти лет назад было известно всего лишь три типа элементарных частиц (электрон и протон как мельчайшие элементы вещества, а фотон как минимальная порция энергии), то сейчас открыто более 200 элементарных частиц. Но если для выявления структуры обычных объектов подходит формула «состоит из» (каких-то меньших элементов), то для характеристики микромира она не приемлема.

Другой парадоксальный эффект микромира связан
с двойственной природой микрочастицы, с тем, что она одновременно представляет собой корпускулу и волну. Поэтому такую частицу невозможно локализовать строго однозначно в пространстве и во времени. Эта особенность отражена в принципе соотношения неопределенностей Гейзенберга. Квантовая механика создана в 1924–1925 гг. Гейзенбергом, Шредингером и Дираком. Копенгагенская школа утверждает, что свойства электрона фактически порождаются процедурами взаимодействия с измерительным прибором.

Многообразие материальных систем

Социогуманитарная мысль обращает большое внимание на то, что в иерархии структурных уровней материи человек занимает определенное, и даже можно сказать центральное место. Еще в Античности Протогором был высказан тезис – «Человек есть мера всех вещей». От него берет свое начало антропологизм как мировоззренческая установка, полагающая в качестве эталона шкалу человеческих ценностей при освоении мироздания. Наблюдаемые человеком уровни организации материи осваиваются с учетом естественных условий жизнеобитания людей, т.е. с учетом наших земных закономерностей. Это, впрочем, не исключает предположения о том, что на достаточно удаленных от нас уровнях могут существовать «диковинные» формы и состояния материи, принципиально отличные от существующих и характеризующиеся совершенно иными свойствами.

В связи с этим ученые стали выделять геоцентрические и негеоцентрические материальные системы. Представление о геоцентрическом мире возникает в результате обобщения теорий, относящихся к объектам земного масштаба. Таким образом, за эталонный и базисный берется именно земной мир. Геоцентризм предполагает, что атрибуты материальных систем будут на всех уровнях точно такими же, с какими мы встречаемся в земных условиях. Геоцентризм рождает представление, что типы пространств, времени, качества, причинности и других атрибутов в онтологическом смысле единственны.

Однако естественно предположить, исходя из идеи
о неисчерпаемости материи, что, кроме того типа атрибутов, с которыми нас познакомила наука до настоящего момента, существует множество иных типов, отличающихся от земного – «геоцентрического образца». Это позволяет говорить об особом типе объективной реальности, характеризующемся иными типами атрибутов, иным пространством, временем, движением. Т.е. речь идет о мирах, весьма несхожих с исходным образцовым нашим земным геоцентрическим миром.

Геоцентрический мир есть объект, универсальное содержание атрибутов которого совпадает с универсальным содержанием атрибутов, проявляющихся в условиях существования человеческого тела. Это мир Ньютонова времени, Эвклидова пространства. Материальный объект, универсальное содержание атрибутов которого отклоняется от универсального содержания атрибутов, проявляющихся в условиях существования человеческого тела, называется негеоцентрическим миром. Понятие негеоцентрического мира предполагает неньютоново время, неэвклидово пространство, негеоцентрический тип реальности в целом.

Есть основания предполагать, что микромир и мегамир являются окнами в негеоцентрические миры. Их закономерности позволяют нам хотя бы в отдаленной степени представить иной тип взаимодействий, тогда как связи
и взаимодействия макромира представляют геоцентрический тип реальности. Вместе с тем вопрос о характере отклонений от универсального содержания «геоцентрического образца» может быть решен только на практике. Здесь умолкает философия, и слово предоставляется преимущественно конкретным наукам[168].

Современные методологи предлагают делать различия между системами, работающими по принципу встроенных конечных целей и имеющими как бы изначально целесообразный характер, и системами, принципиально открытыми и реализующими стихийно спонтанный способ поведения. Такая классификация позволяет по-новому взглянуть на весь механизм целеполагания, где возможно появление нового, о котором теоретик и не предполагал.

В качестве наиболее распространенных типов материальных систем выделяют: неорганическую, органическую и социальную. При классификации неорганического типа материальной системы выделяют в качестве ее составляющих: элементарные частицы и поля, атомные ядра, атомы, молекулы, макроскопические тела, геологические образования. Органика как тип материальной системы имеет несколько уровней своей организации: доклеточный уровень включает в себя ДНК, РНК, нуклеиновые кислоты, белки. Клеточный – самостоятельно существующие одноклеточные организмы. Многоклеточный – ткани, органы, функциональные системы (нервная, кровеносная), организмы (растения и животные). Выделяют также и надорганизмический уровень – это популяции – сообщества особей одного вида, которые связаны общим генофондом (стая волков в лесу, стая рыб в озере, муравейник или же кустарник). Целостность популяции регулирует поведение и размножение отдельных, входящих в нее организмов. Когда, скажем, биомасса саранчи превышает определенный предел, включаются механизмы, тормозящие программы их размножения. Кроме популяций к надорганизменным уровням организации живой материи относят биоценозы. В целостной системе биоценоза популяции связаны так, что продукты жизнедеятельности одних становятся условиями жизни других. Определенным биоценозом является лес: популяции живущих в нем растений, а также животных, грибов, лишайников и микроорганизмов взаимодействуют между собой, образуя целостную систему.

В рамках биосферы начинает развиваться особый тип материальной системы – человеческое общество. Социальная материальная система также включает в себя особые подструктуры – индивид, семья, группа, коллектив, государство, нация. Как особый вид организации материи общество существует лишь благодаря деятельности людей. Поэтому предельной субстанциональной основой общества является его производственная деятельность, благодаря которой общество может удовлетворять свои потребности и воспроизводить себя.

Продолжая классификацию типов материальных систем, можно вспомнить рассуждения Л.Н. Гумилева из его работы «Этногенез и биосфера Земли». Основания его классификации воспринимаются с интуитивной ясностью. «Где вы живете? – спрашивает автор. – На планете Земля. Под одной оболочкой вы ходите – это литосфера. Другая проникает во все клетки вашего организма – это гидросфера. Третьей вы дышите – это атмосфера. А четвертая – биосфера. Это вы сами со всеми живыми растениями, микроорганизмами».

Укрупняя это членение, можно подойти к классификации В.И. Вернадского, который предлагал выделять гео-, био- и ноосферы. С понятием биосферы В.И. Вернадский связывал пленку жизни, возникшую на поверхности планеты, способную поглощать энергию космоса и трансформировать с ее помощью земное вещество. Сравнение Земли
и Луны позволяет наглядно демонстрировать эффективность живого вещества-биосферы. Сама биосфера как пленка жизни, окружившая внешнюю оболочку земли, многократно усилила и ускорила эволюционные процессы за счет способности утилизировать солнечную энергию. Живое вещество выступило в качестве катализатора процесса развития. На протяжении всей истории Земли количество живого вещества, согласно выводам Вернадского, было практически постоянным благодаря так называемым геохимическим циклам или круговоротам веществ в природе.

С возникновением Человека появился еще один могучий фактор природных взаимодействий. В связи с этим можно было поставить вопрос о месте и роли человека
в этом едином планетарном развитии. Ноосфера – это сфера разума. Можно встретиться с cуждением, что ноосфера для второй половины ХХ века – это такая же премудрая и туманная область, вызывающая трепет, как и теория относительности для первой половины ХХ века. Сам термин «ноосфера», по всей видимости, был предложен французским исследователем Э. Леруа в 1927 г. для обозначения современной стадии геологически переживаемой биосферы при обсуждении на семинаре Бергсона в Париже доклада В.И. Вернадского. Впоследствии он широко использовался П. Тейяр-де-Шарденом, который понимал ноосферу как «мыслящий пласт», своеобразную оболочку земли, зародившуюся в конце третичного периода, разворачивающуюся над растениями и животными, вне биосферы и над ней. «...С первым проблеском мысли на Земле жизнь породила силу, способную критиковать ее саму и судить о ней»[169]. Ноосфера включала в себя мысли и дела человека, «вся совокупность мыслящих сил и единиц вовлечена во всеобщее объединение посредством совместных действий...» Она в значительной степени и будет определять эволюцию нашей планеты.

В едином эволюционном потоке понятие «ноосфера» фиксирует появление и использование новых средств и факторов развития, имеющих духовно-психическую природу. По мысли Тейяра де Шардена, с появлением ноосферы «завершается после более чем шестисот миллионов лет биосферное усилие церебрализации» – развития нервной системы. Это огромный эволюционный скачок в планетарном и космическом развитии, сравнимый разве что с явлением витализации материи, то есть с возникновением самой жизни. Появление человека, способного к свободному изобретению и к рефлексии, осознанию своих действий и мыслей – это с логической точки зрения и новое, перспективное развитие предыдущей – биологической формы движения материи, и фактор, задающий перед лицом неодушевленной материи «новый порядок реальности». Это действительно инициативный системообразующий фактор, создающий новую сферу, которая не могла бы возникнуть вне и без человечества. Кроме того, по своей «физической внедренности» он выступает не как внешний, инородный элемент, а как нечто равнозначное, но превосходящее все существующее.

Что понимал Вернадский под понятием «разум»? Видимо, он связывал с ним представление о сознании человека
в целом, обо всех духовных проявлениях личности[170]. Сейчас понятие «ноосфера» притягивает к себе умы многочисленных ученых различных специальностей. Иногда его содержание соотносят с информационными процессами и определяют как информационно-энергетически-вещественное единство. Получивший распространение термин «интеллектуальные системы» является одним из механизмов включения в ноосферу.

Образование ноосферы из биосферы предполагает проявление всего человечества как единого целого. Чтобы ноосфера оправдала свое наименование как «сфера разума»,
в ней действительно должна господствовать гуманистическая научная мысль, которая была бы в состоянии подавить неблагоприятные для будущего человечества последствия технического прогресса и развернуть широкие перспективы для расцвета общественной жизни.

Можно сказать, что ноосфера – это объект особого рода. В нем действуют свои специфические закономерности, которые отражают токи взаимодействия неживой и живой природы, а также законы общества, человеческой деятельности и мышления. Формулировка этих интегральных законов пока дело будущего. Можно с уверенностью сказать лишь то, что они требуют методологии, которая была бы
в состоянии учесть динамику изменений очень чувствительных к начальным условиям систем, в трансформации и негативных последствия функционирования которых могут быть повинны малые, локальные энергетические воздействия. Разум оказывается не только специальным аппаратом познания, но и организующим источником жизнедеятельности. Формирование ноосферы, по мысли Вернадского, должно проходить под влиянием все растущей научной мысли и основанного на ней производительного социального труда. Взрыв научной мысли не может не оказать принципиального воздействия на условия существования человечества. Вернадский все более акцентирует масштабы этого процесса, ибо ноосфера – такой тип материальной системы, которая охватывает гигантский всепланетарный процесс. Ноосферность предполагает и решение высших организационных задач жизнедеятельности человечества, и идею сознательной и разумной регулируемости природно-космического порядка.

С введением понятия ноосферы философия задумывается над значением нового вида энергии. По своему субстратному составу он является разновидностью биохимических процессов, но по качественному проявлению выступает как энергия разума, культурообразующая энергия, энергия научной мысли. Вернадский уверен, что «эта новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры, или культурной биогеохимической энергией, является той формой биогеохимической энергии, которая создает в настоящее время ноосферу»[171]. Границы ноосферы полагаются интегральной силой человеческого разума, и можно заключить, что они не постоянны,
а весьма и весьма зависимы от степени разумности и качества мыслительных процессов. Ноосфера по своим онтологическим параметрам может быть понята как динамическая социо-био-геологическая система.

Именно с ноосферой связывают надежды на примирение реальных дисгармоний жизнедеятельности современного человечества. Универсальное отношение к мирозданию включает в себя приоритеты земной цивилизации и определенную зависимость от космоса. Механизмы «врастания» человечества в природу разнообразны, они не сводятся только к биологическим, техническим или социальным. В своем взаимодействии они представляют собой сложное системное качество, где один пласт, накладываясь на другой, видоизменяет своим давлением третий.

Понятие ноосферы выступило программным возражением против многочисленных и – увы! – фактографических наблюдений глобальных негативных последствий деятельности человека. В появившейся в 1866 г. книге Г. Марша «Человек и природа, или О влиянии человека на изменение физико-географических условий природы» был приведен огромный материал относильно отрицательных влияний человека на среду обитания. Это и разрушение почвенного покрова, и сокращение площади лесов, и уничтожение видов. Подобная необдуманная эксплуатация естества грозила гибелью самому человеку. В связи с этим существует два сценария развития ноосферных процессов. Согласно первому, это апокалипсис, когда ноосфера как сфера разума не оправдывает своего наименования, так как разум разрушает самое себя. Согласно второму – возможна гармоничная конвергенция всех типов материальных систем, коэволюция как новый этап согласованного существования природы и человека.

Обеспечение коэволюции биосферы и общества как принципа их совместного развития с необходимостью предполагает определенные запреты и регламентации человеческой деятельности. Здесь возникает потребность в некоем «экологическом императиве», который накладывал бы рамки определенных ограничений на совместные действия и поведение людей. Ноосфера как сфера разума предполагает
и новую, разумную нравственность, и перестройку всего бытия с ориентацией на идеалы непротиворечивого коэволюционного развития.

Гуманистический пафос этого во многом неисследованного феномена ноосферы в наш технократичный век особо значим. Он проявляется с еще большей силой в том, что человечество осознает необходимость и острую потребность своего обновления с опорой на ценности разума. Тревога за будущность человечества и намерение использовать достижения науки только во благо, а не во вред вливает новую кровь в вены машинной индустрии, настраивает на новый синтез в едином жизненном акте мира и человека, «Всего» и Личности. «Мысль – сила, и ничто не остановит ее», – считал В.И. Вернадский. Остается только уповать на чистоту и светоносность мысли.

Легко доказать, что идея ноосферы В.И. Вернадского имеет большую историко-философскую традицию. Наиболее близким философским аналогом данной мысли В.И. Вернадского вступает известный афоризм родоначальника английского материализма Ф. Бэкона «Знание – сила». Уже в нем заложен пафос величайшей веры в силу знания и разума, способных изменить мир. Наиболее древний образец убежденности во всемогуществе разума можно встретить в герменевтической философии и в философии гностиков, где познание мира и его изменение суть тождественны. А наиболее поздний – в представлении П.А. Флоренского о «духосфере», или «пневматосфере».

Сейчас не является тайной то, что Вернадский в значительной степени был восхищен восточной традицией философии. В своей незавершенной рукописи «Научная мысль как планетарное явление» Вернадский утверждал, что наука неотделима от философии и не может развиваться в ее отсутствие. Полемика же 1932–1933 гг. с академиком А.М. Дебориным, обвинявшим В.И. Вернадского в идеализме, заставила ученого скептически и негативно отнестись к официальной доктрине диалектического материализма. Весьма распространенное некомпетентное вмешательство официальных философов в решение конкретно научных проблем оставляло тягостное впечатление. Вернадский был убежден, что научная деятельность предшествует философской работе и что после крупных научных обобщений можно ожидать новых течений философии. Догматизация основных положений официальной доктрины, объявление их непогрешимыми истинами заставляла мыслителя с горестью говорить «о тяжелой реальной обстановке», «об отсутствии в нашей стране свободного научного и философского искания».

Все это с неизбежностью обращало взоры ученого к иной философской системе. Целостность мироздания и космопсихология человека как универсальные характеристики великого эволюционного процесса, великолепно описанные Рерихами, были положены Вернадским в основание новой системы образования, воспитания и науки. Понятие живого и разумного Космоса, трепета пульса Земли (А. Чижевский), «лучевое человечество» (по Циолковскому) как обозримое космическое будущее людей – идеи, родственные емкому понятию «ноосфера».

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: