Любое членение мира на составные части условны, как условна любая граница, разделяющая его части. Условны понятия и схемы, которые важны для нас как нечто, лежащее в основании созданной нами условности, которая потом властвует над нашим воображением по принципу созданной нами азбуки. Но именно из неё создается стройная система языка и понятий, утверждающих единство ее структуры, единство Мира, состоящего из ограниченного числа атомов в Периодическом законе.
Привычное деление мира на микро- и макромир также условно, поскольку слишком велики различия между объектами этих иерархических ступеней. Поэтому мы предложим еще одну систему, поскольку она нам кажется лучше. Другие же найдут в ней нечто такое, что заставит их построить свою, которая им покажется более отвечающей потребности исследователя в её детализации для осмысления картины Мира.
Под структурой (от латинского слова structure – строение, порядок, расположение) понимается закономерное пространственное расположение единичного в целом, как совокупность устойчивых связей элементарных частей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, сохранение его основных свойств под влиянием внутренних и внешних сил.
Структура вселенной, например, представлена закономерным пространственным расположением и устойчивыми связями галактик, скоплений галактик и т.д. Структура галактик состоит из закономерно расположенных в них и устойчивых связей звезд и звездных скоплений. Структура звездной системы (например, Солнечной) представляет собой закономерное расположение и устойчивость связей планет, астероидов и т.д. Структура живого и неживого вещества представляет собой закономерное пространственное расположение и устойчивость связей атомов, молекул. Структура атома характеризуется закономерным расположением и устойчивостью связей частиц, расположенных вокруг ядра и внутри него.
Основными принципами системы являются:
-
ее целостность (принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов);
-
структурность (закономерность связей и отношений элементов системы);
-
взаимозависимость системы от коллективных внутренних (обусловленных структурой) сил и свойств окружающей среды;
-
соподчиненность или иерархичность (каждый элемент системы может рассматриваться как подсистема свойств системы другого уровня);
-
множественность описания каждой системы на основе множества слагающих ее подсистем, свойств, отношений этих свойств.
Структурные уровни организации материи могут быть представлены схемой, таблица 2.1.5-1.
Микромир неживой материи | Квантовый мир. Мир частиц. Мир структуры атомов. Мир молекул, элементарных ячеек кристаллических структур и текстур, мир молекул жидкостей, газов, заряженных ионов плазмы. |
Микромир живого вещества | Мир структуры клетки 1, нуклеотидов и белков. Мир бактерий и вирусов. |
Мезомир неживой материи | Мир окружающей действительности человека, с которым связана его повседневная жизнь. Мир минералов, пород, слоев Земли, ландшафтов, биосферы. Искусственно созданный материальный мир. Мир Земли, как планеты Солнечной системы |
Мезомир живого | Мир насекомых, животных и растений, популяций, экосистем окружающих повседневную жизнь человека. |
Макромир | Мир структуры Солнечной системы: Солнца, планет и составляющих элементов структуры Солнечной системы. |
Мегамир | Мир структуры нашей галактики и Метагалактики (видимой части вселенной) |
Супермир? | Мир структуры взаимодействующих вселенных (?). Множество миров |
Таблица 2.1.5-1
Как видим, такое членение на семь иерархических уровней мира условно, как условны и границы подразделений. Граница – это мир условностей, которые меняются под влиянием познания действительного мира. Например, границы микромира и макромира в существующей иерархии определяются разрешающей способностью глаза. С помощью созданных технических средств, приборов и других физических устройств человек смог заглянуть в структуру микромира, макромира и мегамира. Наличие супермира, как совокупности взаимодействующих вселенных, предполагается концепцией множественности миров, выдвинутой ещё Д.Бруно. Отсюда подсистемы окружающего нас материального мира слагают единую бесконечную в пространстве-времени систему или структуру Супермира.
Условность и необходимость подразделений мира на его составные элементы исходит из необходимости познать мир по частям и в целом. В процессе познания расширяются представления о границах подразделений. Например, границы мезомира в процессе развития человека и его сознания также непрерывно расширяются. На заре человеческой цивилизации – это он сам и его мир естественной окружающей его природной среды. Позже появляются искусственные орудия труда, машины, созданные самим человеком. Потом человек выходит в ближайший космос, и его окружающей действительностью являются объекты околоземного пространства, затем, в отдаленном будущем, всей Солнечной системы. То есть, постепенно мезомир расширяет свои границы до объектов макромира. С развитием космических путешествий за пределы Солнечной системы объектом окружающего мира может служить и мегамир. Пионер-10, творение человека, вышел за пределы Солнечной системы и уже находится в структуре Млечного Пути – нашей галактики.
Удивительно, но человеческий разум способен создавать и виртуальный мир, в котором может путешествовать, испытывать наслаждение от открытий, страдать, любить и ненавидеть. Граница виртуального и действительного мира также условна и скоротечна, насколько мы можем быстро перейти от теоретических рассуждений об устройстве мира к практическим реализациям идей на основе опыта.
Поразителен также факт неразделимости живой и неживой материи на всех уровнях ее организации. «Живое – от живого!». Гласит принцип Пастера-Редди. Но живое возникло из неживого и является следствием эволюции неживого!
Если существует микромир, мезомир и макромир живой материи, то логически Млечный путь (наша галактика), имея жизнь в Солнечной системе, сама является носителем жизни. Подобные рассуждения приведут нас к мысли о том, что жизнь является принадлежностью всей вселенной. Именно с появлением разума на Земле Метагалактика перешла в новое качество – стала разумной.
Составные элементы живого (атомы, молекулы) представляют собой каждый в отдельности неживое вещество. Если разобрать живое на атомы, то последующей операцией сборки атомов невозможно создать живое. Для этого необходима вся история эволюции живого и неживого действительного окружающего мира вселенной. В этом заключается один из парадоксов членения мира на живую и неживую его составляющие. Скорее надо предположить, что все вещество во вселенной просто пронизано элементами, способными к собственной самоорганизации под названием жизнь, чем разделять понятия живого и неживого. Сама же вселенная представляет собой развивающееся и непрерывно совершенствующееся единство бесконечно малого (нечто) и бесконечно большого (всего).
Материя структурирована не только движением, пространством, временем, формой, но и размерностью, уровнем организации. Но если движение, пространство и время в материальном мире являются непременным атрибутом сосуществования, то уровень организации материи есть классификационный принцип, удобный для расчленения (дробления) признаков существования материального мира с целью его дискретного познания путем последовательного приближения от частного к общему или наоборот.
Иерархические уровни организации вещества в естественнонаучных дисциплинах разные. В органическом мире они разделяются на классы, типы, группы, семейства, рода, виды. В неорганическом мире иерархические уровни отвечают комплексам, формациям, породам, минеральным видам и т.д. Причем границы этого разделения, повторяем, весьма условны и определяются необходимостью получения информации о структурированной единице (части), изучением свойства которой, трансляции её в четырёхмерном пространстве мы можем понять, как устроено целое.
Иерархия (от греч. hieros - священный и arche – власть). Расположение совокупности элементов в порядке от высшего к низшему рангу. Способ устройства сложных систем, при котором звенья системы распределены по различным уровням в соответствии с заданным критерием.
Два иерархических уровня организации материи – микро- и макромир (микрокосм и макрокосм) издавна разграничиваются естественными науками, поскольку в них проявляются формы движения несколько по-иному. Возникают новые взаимодействия. Но и это деление материального мира является условным. Ибо макромир состоит из структурированного вещества микромира бесконечно транслируемого в пространстве-времени всё существующее и будущее многообразие явлений, состояний, движений объектов.
Уже в древности существовала идея о микро- и макрокосме. Микрокосм – мир человека, макрокосм – вся Природа. Это как бы живые существа, созданные по единому образцу и наделенные единой душой… Уже в древности существовал принцип, что человек является мерой всех вещей, поскольку люди видели в строении его тела гармонию, и эту гармонию переносили на измеряемый ими мир через пропорции человеческого тела. Так было создано одно из чудес света – Парфенон, над разгадкой гармонии которого так долго бьются строители и архитекторы.
Микрокосм и макрокосм (от греч., большой мир - вселенная и малый мир – человек). Натурфилософы XVI в., в особенности Парацельс, рассматривали вселенную как человеческий организм в увеличенном виде, а человека как вселенную в миниатюре и выводили отсюда, что между вселенной и человеком существует такая же связь, как и между членами одного телесного организма, и почему, например, звезды могут иметь влияние на судьбу человека.
Последовательность расположения объектов во Вселенной по структурным уровням материи (СУМ) предполагает существование структурной организации сложных многоуровенных систем. Она проявляется в упорядочении взаимодействий между СУМ от высшего к низшему порядку. Предложена в работе Б.П. Иванова 2, таблица 2.1.5-2.
Исходя из общего принципа единства мироустройства, современная наука на основе экспериментальных достижений описывает материю в диапазоне от 1∙10-18 до 1∙1026 м. Она проявляет себя как в форме конкретных объектов, так и среды.
Поиски фундаментальных закономерностей, которые бы позволили структурировать мир таким образом, чтобы стало возможным предсказание любого исторического уровня его организации, продолжаются. С развитием квантовой механики, мир неожиданно представился «Летучим Голландцем», когда оказалось нельзя однозначно определиться в его реальных границах ни в пространстве, ни во времени. В границах так необходимых нам в привычном для нас макромире в силу двойственности природы микромира 3. Мир в пространстве микромира оказался «размазанным», а границы его выглядели настолько условными, что возникла необходимость для описания взаимодействий между его частицами прибегнуть к виртуальным частицам, «рождение» которых одновременно бы совпадало с их «смертью». И притом они успевали быть передаточным звеном такого взаимодействия.
По представлениям Б.П.Иванова 4 материя оказывается «не размазана», а группируется в пространстве определенным образом. Система материи состоит из сгустка (ядра) и окружающего его физического поля, находящиеся в определенных отношениях и связях друг с другом, образующих некую целостность (единство). Такая система материи названа им организационной формой материи (ОФМ) или локализованным объектом вселенной. Автор в строении материи проводит аналогию между строением частиц, атомов, звезд, галактик. То есть, на любом уровне организации материи, будь-то частица, атом, звезда или галактика определенно существует ядро и физическое поле, объединенные в одну единую систему организационной формы материи, которая является фундаментальной единицей всего известного мироздания, включая вселенную.
Группу организованных форм материи, имеющих одно общее свойство, например, электрический заряд у ядер атомов элементов таблицы Д.И.Менделеева, автор объединяет в один структурный уровень материи (СУМ).
Всю совокупность СУМ он вмещает в следующую иерархию, состоящую из элементов:
- элементарные частицы;
- ядра;
- атомы;
- молекулы;
- кристаллы;
- пыль;
- микрометеороиды;
- метеороиды;
- кометы;
- астероиды;
- планеты;
- звезды; скопления звезд;
- шаровые скопления;
- галактики;
- скопления галактик;
- сверхскопления галактик;
Метагалактика.
- Это также весьма условная иерархия. Поскольку она может быть дополнена, например, последовательным рядом:
- кристалл, элементарная ячейка которого состоит из атомов или ионов, транслируемых по кристаллографическим направлениям;
- минерал (состоящий из совокупности атомов, ионов, молекул);
- порода (как совокупность слагающих ее различных минералов);
- пыль (как совокупность кристаллов, минералов, пород разного состава) и т.д.;
- формации, как сообщество геологических тел, объединяемые в парагенетическом, генетическом или в каком-то ином отношении, состоящие из пород, руд, минералов и т.д.
Материальным объектом галактики являются и релятивистские объекты так называемых черных дыр и т.д.
Тем не менее, в предлагаемой иерархии Б.П.Иванова прослеживается определенная закономерность. Между структурными уровнями материи наблюдаются скачкообразные изменения их обобщенных качественных характеристик, что позволило автору использовать в этой иерархии модель «квантовой лестницы», на ступеньках которой размещаются структурные уровни материи.
В пределах одной ступени структурный уровень материи по Б.П.Иванову состоит из трех подуровней. В каждом подуровне наблюдается регулярная повторяемость свойств объектов по мере роста радиуса ядра ОФМ вследствие семикратной бифуркации. Свойство структурности в иерархии СУМ наследуют структурные уровни нижних ступеней. Например, Метагалактика состоит из сверхскоплений галактик, любая галактика в свою очередь состоит из звездных скоплений и т.д. вплоть к элементарным частицам. То есть в основе материи лежит понятие об элементарной части, которая повторяется, транслируется в пространстве-времени, в результате чего формируется целое: вещество и структура мира.
Структурные уровни организации материи по Б.П.Иванову
Номер СУМ | Структурные уровни материи | Верхние и нижние границы радиуса ядер ОФМ, м | Средние геометрические радиусы скоплений ОФМ,м | Кинетическая энергия скоплений ОФМ, Дж | Собственные частоты скоплений, Гц |
---|---|---|---|---|---|
∞ | ∞ | ∞ | ∞ | ∞ | |
21.0 | К вышестоящим уровням материи | ||||
20.0 | Квазары | 6,88·1041- 5,38·1039 | 6,08·1040 | 4,5·1061 | 2,53·10-60 |
19.0 | Радиогалактики | 4,2·1037 | 4,25·1038 | 3,12·1058 | 3,67·10-57 |
18.0 | Сверхскопления галактик | 3,281035 | 3,71·1036 | 2,15·1055 | 5,32·10-54 |
17.0 | Скопления галактик | 2,56·1033 | 2,9·1034 | 1,49·1052 | 7,7·10-51 |
16.0 | Кратные галактики | 2,0·1031 | 2,26·1032 | 1,03·1048 | 1,11·10-47 |
15.0 | Гипергалактики | 1,56·1029 | 1,17·1030 | 7,1·1045 | 1,61·10-44 |
14.0 | Галактики | 1,22·1027 | 1,38·1028 | 4,9·1042 | 2,32·10-41 |
13.0 | Субгалактики | 9,55·1024 | 1,08·1026 | 3,38·1039 | 3,39·10-38 |
12.0 | Гипершаровые скопления | 7,46·1022 | 8,44·1023 | 2,33·1036 | 4,9·10-35 |
11.0 | Шаровые скопления звезд | 5,83·1020 | 6,59·1021 | 1,61·1033 | 7,1·10-32 |
10.0 | Субшаровые скопления звезд | 4,55·1018 | 5,1·1019 | 1,11·1030 | 1,03·10-28 |
9.0 | Рассеянные скопления звезд | 3,56·1016 | 4,0·1017 | 7,69·1026 | 1,49·1025 |
8.0 | Кратные звезды | 2,78·1014 | 3,14·1015 | 5,3·1023 | 2,16·10-22 |
7.0 | Гиперзвезды | 2,17·1012 | 2,43·1013 | 3,66·1020 | 3,1·10-19 |
6.0 | Звезды | 1,7·1010 | 1,92·1011 | 2,53·1017 | 4,52·10-16 |
5.0 | Субзвезды | 1,33·108 | 1,5·109 | 1,75·1014 | 6,55·10-13 |
4.0 | Планеты | 1,04·106 | 1,17·107 | 1,2·1011 | 9,49·10-10 |
3.0 | Астероиды | 8092 | 9,15·104 | 8,33·107 | 1,37·10-6 |
2.0 | Кометы | 63,22 | 715 | 5,76·104 | 1,99·10-3 |
1.0 | Глыбы-гиперметеороиды | 0,494 | 5,588 | 39,75 | 2,88 |
.0.1 | Гравий-метеороиды | 0,39·10-3 | 4,36·10-2 | 2,74·10-2 | 4172 |
.0.2 | Песок-миллиметеороиды | 3,0·10-5 | 3,41·10-4 | 1,89·10-5 | 6,04·106 |
.0.3 | Алеврит-микрометеороиды (пыль) | 2,35·10-7 | 2,66·10-6 | 1,3·10-8 | 1,99·109 |
.0.4 | Кристалл | 1,84·10-9 | 2,08·10-8 | 9,04·10-12 | 1,27·1013 |
.0.5 | Кластеры | 1,44·10-11 | 1,63·10-10 | 6,24·10-15 | 1,83·1016 |
.0.6 | Молекулы | 1,12·10-13 | 1,27·10-12 | 4,31·10-18 | 2,66·1019 |
.0.7 | Атомы | 8,77·10-16 | 9,95·10-15 | 2,98·10-21 | 3,85·1022 |
.0.8 | Нуклиды | 6,85·10-18 | 7,76·10-17 | 2,05·10-24 | 5,57·1025 |
.0.9 | Протоны | 5,35·10-20 | 6,06·10-19 | 1,42·10-27 | 8,0·1028 |
.0.10 | Электроны | 4,18·10-22 | 4,73·10-21 | 9,8·10-31 | 1,17·1032 |
.0.11 | Позитроны | 3,27·10-24 | 3,7·10-23 | 6,77·10-34 | 1,69·1035 |
.0.12 | Субэлектроны | 2,55·10-26 | 2,9·10-25 | 4,67·10-37 | 2,45·1038 |
.0.13 | γ- кванты | 1,7·10-28 | 2,26·10-27 | 3,22·10-40 | 3,55·1041 |
.0.14 | Рентгеновские лучи | 1,56·10-30 | 1,76·10-29 | 2,22·10-43 | 5,14·1044 |
.0.15 | Видимые лучи | 1,22·10-32 | 1,38·10-31 | 1,53·10-46 | 7,44·1047 |
.0.16 | СВЧ и ВЧ | 9,5·10-35 | 1,08·10-33 | 1,06·10-49 | 1,08·1051 |
.0.17 | Средние радиоволны | 7,43·10-37 | 8,4·10-36 | 7,3·10-53 | 1,56·1054 |
.0.18 | Длинные радиоволны | 5,80·10-39 | 6,57·10-38 | 5,05·10-56 | 2,26·1057 |
.0.19 | Низкие частоты | 4,50·10-41 | 5,1·10-40 | 3,49·10-62 | 3,27·1060 |
.0.20 | Инфракрасные частоты | 3,50·10-43 | 4,0·10-42 | 2,41·10-62 | 4,74·1063 |
.0.21 | 21 cлой (СУМ) | 2,77·10-45 | 3,1·10-44 | 1,66·10-65 | 6,85·1066 |
.0.22 | 22 | 2,16·10-47 | 2,4·10-46 | 1,15·10-68 | 9,94·1069 |
.0.23 | 23 | 1,69·10-49 | 1,9·10-48 | 7,94·10-72 | 1,44·1073 |
.0.24 | 24 | 1,32·10-51 | 1,5·10-50 | 5,48·10-75 | 2,08·1076 |
.0.25 | 25 | 1,0·10-53 | 1,2·10-52 | 3,78·10-78 | 3,02·1079 |
.0.26 | 26 | 8,00·10-56 | 9,1·10-55 | 2,61·10-81 | 4,37·1082 |
.0.27 | 27 | 6,30·10-57 | 7,1·10-57 | 1,8·10-84 | 6,33·1085 |
.0.28 | 28 | 4,90·10-60 | 5,5·10-59 | 1,25·10-87 | 9,17·1088 |
К внутренним структурным уровням материи и к ее эфиру |
Таблица 2.1.5-2
По выше приведенным табличным данным Б.П.Ивановым граница микрокосма (внутреннего мира) и макрокосма определяется числом после .0., .0.1 и т.д. В микрокосм, таким образом, вошли структуры, начиная от гравийных частиц, песка, алеврита и меньшей размерности. Достоинство выше приведенной структурной иерархии на основе идеи организационной формы материи заключается в возможности определения дискретных границ размерности материального мира путем деления на коэффициент подобия 5 равным числу 128 (для микрокосма) и путем умножения на этот же коэффициент (для макрокосма). Таким образом, микромир по Б.П. Иванову вполне дискретен и поддается граничному структурированию, но на границах микроструктур их свойства меняются скачкообразно.
Макрокосм для Земли в этой классификации начинается с околоземного пространства и распространяется на всю внешнюю часть вселенной.
Иерархический подход Б.П.Иванова хорош для описания научной картины мира. Он несколько будет смущать обывателя в той части, что подобное членение материального мира, хотя и охватывает все многообразие закономерно изменяющихся его свойств и структур, но не дает возможности образно выделить иерархическую соподчиненность, с которой обычно имеет дело сознание человека. Он чаще меряет не числом, а соотносимым масштабом, способностью разрешения глаза или осознанием размерности на уровне ощущений.
В концепции «квантового рождения вселенной», выдвинутой в 1973 г. П. И. Фоминым и Е. Трионом, причинно-обусловленные связи на всех структурных уровнях Мира наблюдается в «начальном» состоянии вселенной, которое представляло собой физический вакуум. А причиной наблюдаемого ныне космологического расширения могла стать антигравитирующая способность вакуума, вызывающего отталкивание между «внесенными» в него частицами вещества. И для него давление отрицательно: p = - ε. Однако основным камнем преткновения квантового рождения вселенной заключается в необходимости объяснения, почему она выглядит изотропной при расширении из состояния сингулярности.
Первое поколение космологических моделей соответствовало однородному и изотропному распределению материи, то есть описывало не реальное распределение вещества, а – усредненное по ячейкам, размер которых порядка межгалактических расстояний, с начальной сингулярностью – состоянием с бесконечной плотностью. Эволюция мира в этих моделях зависит от суммарной плотности вещества ρ в настоящую эпоху. И если ρ < ρкрит. (~10-25 г/см3), то пространство бесконечно («открытый мир») и наблюдающееся ныне космологическое расширение неограниченно; в случае ρ > ρкрит. – пространство конечно, а расширение, спустя некоторое время, должно смениться сжатием («замкнутый мир»). Открыт или замкнут, в рамках данных моделей Мир (Метагалактика) в настоящее время не ясно, так как современные наблюдательные оценки свидетельствуют о том, что ρ / ρкрит ~1.
Второе поколение космологических моделей. Учет неоднородностей реального распределения вещества в Метагалактике привел к несколько иной картине её эволюции. Эти модели противоречат наблюдаемой глобальной изотропии реликтового (фонового) излучения. Потому как любое сколь угодно малое отклонение от изотропности быстро растет с расширением вселенной, и она не может открываться в пространстве изотропно, поскольку расширение идет быстрее, чем распространяется электромагнитное излучение.
В моделях третьего поколения предусматривается «первичное квантование» параметров модели (приближение к полной квантовой модели мира). Однако модели третьего и второго поколений не позволяют объяснить изотропность Метагалактики, включая изотропность реликтового излучения, за исключением его флуктуации – дипольная компонента.
Ссылки
-
Имеет широкий метрический разброс ↩
-
Иванов Б.П. Физическая модель Вселенной. –СП-б.:ПОЛИТЕХНИКА,2000. ↩
-
В силу принципа неопределенности Гейзенберга. ↩
-
Иванов Б.П. Физическая модель Вселенной.-СПб.:ПОЛИТЕХНИКА,2000. ↩
-
Коэффициент подобия Б.П.Ивановым определен предельным числом удвоений семи структурных уровней. ↩