Элементарные частицы, атомы и молекулы составляют особую материальную систему. Она получила название «микромир». Наименьшими известными сегодня являются так называемые элементарные частицы, но все чаще можно встретить термин «фундаментальные частицы».
Долгое время науке была известна только одна элементарная частица - электрон. На сегодняшний день их открыты уже десятки. В качестве простейшего классификационного признака была выбрана масса элементарных частиц. По массе элементарные частицы подразделяют на пять классов: фотоны, лептоны, мезоны, барионы и гипероны. Сегодня они представляют интерес в основном для специалистов в области физики высоких энергий.
Следующий за элементарными частицами структурный уровень занимают атомные ядра. Атомы представляют собой основные структурные элементы, рассматриваемые современной химией. Они известны под названием химических элементов. Атомы объединяются в материальные системы следующего уровня, именуемые молекулами. Мир молекул весьма многообразен и не имеет чётких границ. Сюда относятся как простейшие неорганические молекулы, так и органические макромолекулы.
Микромир, будучи подуровнем макромиров и мегамиров, обладает совершенно уникальными особенностями и поэтому не может быть описан теориями, имеющими отношение к другим уровням природы. В частности, этот мир изначально парадоксален. Для него не применим принцип «состоит из».
Так, при соударении двух элементарных частиц никаких меньших частиц не образуется. После столкновения двух протонов возникает много других элементарных частиц - в том числе протонов, мезонов, гиперонов. Микромир активно изучается. Если еще совсем недавно было известно всего лишь 3 типа элементарных частиц (электрон и протон как мельчайшие частицы вещества и фотон как минимальная порция энергии), то сейчас открыто около 400 частиц. Второе парадоксальное свойство микромира связано с двойственной природой микрочастицы, которая одновременно является волной и корпускулой, т.е. обладает как свойством волны, так и свойством вещества. Другим общим свойством является наличие почти у всех частиц своих античастиц. Нет ни в макро-, ни в Мегамире и такого важнейшего свойства элементарных частиц, как их универсальная взаимопревращаемость.
Между Мегамиром и макромиром нет строгой границы. Обычно полагают, что он начинается с расстояний около 107 и масс 1020 кг.
Макромир - мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человеком и его физическими параметрами. На этом уровне пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах, метрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, днях и годах. В практической деятельности макро мир представлен макромолекулами, веществами в различных агрегатных состояниях, живыми организмами, человеком и продуктами его деятельности, т. е . макротелами.
Центральным понятием макромира является понятие вещества, которое отделяют от поля. Под веществом понимают вид материи, обладающей массой покоя. Оно существует у нас в виде физических тел, обладающих общими параметрами - удельной массой, температурой, теплоемкостью, механической прочностью или упругостью, магнитными свойствами и т. д. Все эти параметры могут изменяться в широких пределах как от одного вещества к другому, так и для одного и того же вещества в зависимости от внешних условий.
Тело человека является частью макромира. Сознанием же он в состоянии охватить все три мира от ничтожной частицы до величественной Галактики. В этом смысле можно уверенно сказать, что человек живёт одновременно в трёх мирах.
Внутри макромира также можно выделить несколько материальных систем. В основном их изучает биология и социальные науки.
Отдельные планеты в силу их относительной обособленности также можно считать материальными системами. Более высокий уровень имеют планетные и звездные системы. Они объединяются в системы более высокого уровня - галактики. И, наконец, известные нам галактики принято считать частями материальной системы наивысшего уровня - метагалактики. Мир планет, звёзд, галактик получил название «Мегамир».
Мегамир - охватывает собой доступную для нас часть Вселенной. Это мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояния в котором измеряются астрономическими единицами, световыми годами и парсеками, а время существования космических объектов- миллиардами и миллионами лет.
Это объекты изучения не только современной астрономии, но и недавно возникших естественных наук - астрофизики, астробиологии, космологии и физики высоких энергий.
Опорной точкой начала мегамира может служить Земля.
Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» - тот же мир, но с точки зрения его структуры - как упорядоченную систему галактик.
Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд световых лет. Метагалактика - представляет собой совокупность звездных систем - галактик. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 13,7 млрд лет. Существуют огромные объёмы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено.
По форме галактики условно распределяются на три типа: эллиптические, спиральные, неправильные. Некоторые галактики характеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики. Наша Солнечная система принадлежит к галактике Млечного Пути.
Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией.
Вселенной на самых разных уровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной является результатом космической эволюции, в ходе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвезд - звёзды, из протопланетного облака - планеты.
97 % вещества в нашей Галактике сосредоточено в звёздах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. Возраст звёзд меняется в достаточно большом диапазоне значений: от 13,7 млрд лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч - самых молодых. Есть звезды, которые образуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии. На завершающем этапе эволюции звезды превращаются в инертные («мертвые») звезды. Звезды не существуют изолированно, а образуют системы. Через определённое количество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.
Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, большие планеты, десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероидов), сотни комет и бесчисленное множество метеоритных тел, движущихся как роями, так и в виде отдельных частиц. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела - Солнца. Солнечная система является упорядоченной системой, имеющей свои закономерности строения. Солнечная система образовалась примерно 5 млрд лет назад. О происхождении Солнечной системы и её исторической эволюции наука знает меньше, чем необходимо для построения теории планетообразования.
Теории происхождения Солнечной системы носят гипотетический характер.
В настоящее время в области фундаментальной теоретической физики разрабатываются концепции, согласно которым объективно существующий мир не исчерпывается материальным миром, воспринимаемым нашими органами чувств или физическими приборами. Авторы данных концепций пришли к следующему выводу: наряду с материальным миром существует реальность высшего порядка, обладающая принципиально иной природой по сравнению с реальностью материального мира.
Каждый структурный уровень материи в своем развитии подчиняется специфическим законам, но при этом между этими уровнями нет строгих и жестких границ, все они теснейшим образом связаны между собой. Границы микро- и макромира подвижны, не существует отдельного микромира и отдельного макромира. Естественно, что макрообъекты и мегаобъекты построены из микрообъектов.
Заключение
В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика может быть рассмотрен как система - сложное образование, включающее составные части, элементы и связи между ними. Элемент в данном случае означает минимальную, неделимую часть данной системы.
Совокупность связей между элементами образует структуру системы, устойчивые связи определяют упорядоченность системы. Связи по горизонтали - координирующие, обеспечивают корреляцию (согласованность) системы, ни одна часть системы не может измениться без изменения других частей. Связи по вертикали - связи субординации, одни элементы системы подчиняются другим. Система обладает признаком целостности - это означает, что все ее составные части, соединяясь в целое, образуют качество, не сводимое к качествам отдельных элементов. Согласно современным научным взглядам все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.
В самом общем смысле слова «система» обозначает любой предмет или любое явление окружающего нас мира и представляет собой взаимосвязь и взаимодействие частей (элементов) в рамках целого. Структура - это внутренняя организация системы, которая способствует связи ее элементов в единое целое и придает ей неповторимые особенности. Структура определяет упорядоченность элементов объекта. Элементами являются любые явления, процессы, а также любые свойства и отношения, находящиеся в какой-либо взаимной связи и соотношении друг с другом.
В понимании структурной организации материи большую роль играет понятие «развитие». Понятие развития неживой и живой природы рассматривается как необратимое направленное изменение структуры объектов природы, поскольку структура выражает уровень организации материи. Важнейшее свойство структуры - её относительная устойчивость. Структура - это общий, качественно определённый и относительно устойчивый порядок внутренних отношений между подсистемами той или иной системы. Понятие «уровень организации» в отличие от понятия «структура» включает представление о смене структур и ее последовательности в ходе исторического развития системы с момента ее возникновения. В то время как изменение структуры может быть случайным и не всегда имеет направленный характер, изменение уровня организации происходит необходимым образом.
Системы, достигшие соответствующего уровня организации и имеющие определенную структуру, приобретают способность использовать информацию для того, чтобы посредством управления сохранить неизменным (или повышать) свой уровень организации и способствовать постоянству (или уменьшению) своей энтропии (энтропия - мера беспорядка). До недавнего времени естествознание, и другие науки могли обходиться без целостного, системного подхода к своим объектам изучения, без учета исследования процессов образования устойчивых структур и самоорганизации.
В настоящее время проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, приобретают актуальный характер во многих науках, начиная от физики и кончая экологией.
Задача синергетики - выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, её возникновения, развития и самоусложнения. Вопрос об оптимальной упорядоченности и организации особенно остро стоит при исследованиях глобальных проблем - энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения огромных ресурсов.
Список использованных источников
1. Абачиев С. К. Концепции современного естествознания. - Москва, Феникс, 2012. - 352 с.
2. Акимов О. С. Естествознание. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 256
3. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. - М.: Центр, 2009. - 368 с.
4. Зигуненко С.Н. Тайны жизни во Вселенной, Худож. Ф.В. Домогацкий. - М.: Оникс, 2006. - 318 с.
5. Петросова Р.А. Естествознание и основы экологии. - М.: Академия, 2007.
6. Соломатин В.А. История и концепции современного естествознания. -Яросл., ДИА-пресс, 2008. - 464 с.
8 Френкель, Е.Н. Концепции современного естествознания : физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие / Е.Н. Френкель. - Ростов н/Д : Феникс, 2014. - 246 с.