4490

суперпозиции, неопределённости и дополнительности. Эти три принципа являются одними из основополагающих принципов теоретической физики.

Принцип суперпозиции в классической физике позволяет получать результирующий эффект от наложения (суперпозиции) нескольких независимых друг от друга воздействий как сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности. Он справедлив для систем или полей, описываемых линейными уравнениями; очень важен в механике, теории колебаний и

суперпозиции относится к волновым функциям: если физическая система может находиться в состояниях, описываемых двумя или тремя волновыми функциями, то она может также находиться в состоянии, описываемом любой линейной комбинацией этих

фундаментальное положение квантовой теории, состоящее в том, что характеризующие физическую систему так называемые дополнительные физические величины (например, координата и импульс) не могут одновременно принимать точные значения. Он отражает двойственную корпускулярно-волновую природу элементарных частиц и теоретико-вероятностное, статистическое описание их взаимодействий. Погрешности, неточности, ошибки при одновременном определении в эксперименте дополнительных величин связаны соотношением неопределенностей, установленным в 1925 г. Вернером Гейзенбергом (1901 - 1976).

Согласно принципу дополнительности, сформулированному Нильсом Хенриком Давидом Бором (1885 - 1962), при экспериментальном исследовании микрообъекта могут быть получены точные данные либо о его энергиях и импульсах, либо о поведении в пространстве и времени. Энергетически импульсная и npocтранственно – временная характеристики, получаемые при взаимодействии микрообъекта с

61

соответствующими измерительными приборами, «дополняют» друг друга.

Категория - системная целостность

В системных средах внутренние связи между элементами должны быть крепче, чем с внешними, по отношению к данной системе идентичными элементами. Система – совокупность элементов, тесно связанных между собой и образующих единое целое. Если по каким – либо причинам в системе внутренние связи ослабевают, а внешние усиливаются, то система в начале испытывает кризис, а затем начинается сепаратизм – выход элементов из данной системы.

Категория – самоорганизация

Самоорганизация – это процесс взаимодействия элементов,

врезультате которого происходит возникновение нового порядка или структуры в системе.

Понятие самоорганизация означает процессы внутрисистемной упорядоченности, развивающихся материально-динамических, качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия организация оно отражает особенности существования динамических систем, развитие которых сопровождается их восхождением на более высокие уровни сложности и системной организации.

Самоорганизация систем осуществляется под действием в результате проявления законов диалектики: единство и борьбы противоположностей, отрицания отрицания, перехода количества

вновое качество. В биологии самоорганизация прослеживается в наследственной изменчивости, естественном отборе и борьбе за существование, происходящих внутри системы под действием окружающей природной среды.

Синергетика – современная форма идеализма в естествознании. Термин синергетика появился еще в 1846 г. Его употреблял английский физиолог Чарльз Скотт Шеррингтон, характеризуя процессы саморегуляции в популяциях. В 1947 г. У.Эмби термин использовал для оценки процессов в системе. В 1973 г. Герман Хаккен, изучая физику элементарных частиц предложил новый подход к системному видению мира, который

62

он назвал "синергетикой". Синергетика в переводе с греческого слово обозначает «сотрудничество», «совместные действия».

Самоорганизация хаотических элементарных частиц, по определению Хаккена, это спонтанное образование высоко упорядоченных структур из зародышей или даже из хаоса, переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному за счет совместного кооперативного действия многих подсистем. Хаотическое состояние элементарных частиц содержит в себе неопределенность, вероятность и случайность, которые описываются математическими уравнениями при помощи понятий "информация" и "энтропия". После изучения "случайности" Хаккен переходит к рассмотрению необходимости и получает детерминированные уравнения движения элементарных частиц. При этом самым главным оказывается выбор "равновесных мод" и исследование их устойчивости. Случайное событие вызывает неустойчивость, а неустойчивость служит толчком для возникновения новых конфигураций. Зародышем самоорганизации служит "вероятность". Упорядоченность возникает через флуктуации, устойчивость через неустойчивость.

Идеалисты начали синергетику широко внедрять во все отрасли наук. Не только при изучении микро, но и макро процессов, вытесняя материалистическую диалектику (Т.Я.Дубнищева, 1997).

Синергетика отвергает основные законы материалистической диалектики. Какие бы мы не рассматривали природные системы, их эволюция всегда осуществляется на основе диалектических законов материализма (единство и борьба противоположностей, переход количества в качество и закон отрицания отрицания).

Принципиальные отличия материалистической диалектики от синергетики:

1.Законам диалектики синергетика противопоставляет неравновесность, нестабильность и кризисы.

2.Вместо форм развития по спирали от простого к сложному, от низшего к высшему и скачки - как прерыв постепенности, синергетика предлагает концепцию

63

самопроизвольных переходов систем в новое состояние через лавинообразные процессы и самоорганизацию.

3.Оценивая свойства процесса диалектика утверждает, что случайное - это форма проявления необходимого, синергетика противопоставляют этому гадательный случай, расчет вероятностей и детерминированность,

4.Факторы развития диалектика трактует как объективные и субъективные закономерности, а синергетика утверждает только одну форма развития – случайную.

5.Способ познания и проверка результатов с точки зрения диалектического материализма это многовековая практика, с позиций синергетики - результат предсказать невозможно, поскольку в основе лежат нелинейные хаотические процессы.

С точки зрения диалектического материализма в основе природной картины мира лежит определенная закономерность развития природных систем, которая подчиняется законам диалектики, а хаосогенные среды можно рассматривать как частный случай переходного состояния в эволюции динамических систем.

2.Пространство, время, симметрия

2.1Принципы симметрии. Законы сохранения Симметрия – понятие, отображающее существующий в

объективной действительности порядок, определенное равновесное состояние, относительную устойчивость, пропорциональность и соразмерность между составными частями целого.

Формы симметрии:

Геометрическая форма: симметрии, выражающие свойства пространства и времени, относятся к геометрической форме симметрии (например, однородность пространства и времени, пространственная честность, изотопность пространства).

Динамическая форма: симметрии, выражающие свойства физических взаимодействий, относятся к динамической форме симметрии (например, симметрия электрического заряда). Геометрические симметрии и связанные с ними законы сохранения:

64

Соднородностью времени связан закон сохранения энергии.

Соднородностью пространства связан закон сохранения импульса. С изотропией связан закон сохранения момента импульса. Динамические симметрии и связанные с ними законы сохранения энергии:

1.При превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной (в этом состоит закон сохранения электрического заряда).

2.При превращениях элементарных частиц разность числа лептонов и антилептонов не меняется (в этом состоит закон сохранения лептонного заряда).

2.2Эволюция представлений о пространстве и времени

Вначале развития науки господствовала субстанциональная концепция в понимании пространства и времени: пространство и время – нечто самостоятельно существующее наряду с материей, как ее пустые вместилища. Пространство – чистая протяженность. Время – чистая длительность, в которые как бы «погружены», «помещены» материальные объекты (И. Ньютон).

Позже была сформирована реляционная концепция: пространство и время – не особые субстанциальные сущности, а формы существования материальных объектов. Пространство выражает сосуществование объектов, время – последовательность их состояний (Аристотель – Г. Лейбниц). Пространство и время стали рассматриваться как формы существования материи.

2.3Специальная теория относительности (создана

А.Эйнштейном в 1905г.)

Теория установила связь между массой и энергией. Закон сохранения массы и закон сохранения энергии потеряли свою независимую друг от друга справедливость и оказались объединенными в единый закон сохранения энергии или массы (В. Гейзенберг). Каждой массе соответствует энергия; любой энергии – масса. Всякий процесс, идущий с выделением энергии,

65

связан с потерей массы, и обратно, приобретая энергию, тело одновременно приобретает и массу.

Установила, что абсолютной одновременности событий, происходящих в разных системах, т.е. в разных условиях движения, не может быть, ибо не существует единого всегда и везде равномерного потока времени, что эта одновременность носит относительный характер.

Доказала, что пространственные и временные характеристики в различных соотносительных материальных системах отсчета будут различными. Эти изменения зависят от скорости относительного движения тел. По мере возрастания скорости движения длина движущегося тела в направлении движения сокращается и течение времени, соответственно, замедляется (релятивистское замедление времени). Установила зависимость пространственных и временных характеристик от движущихся относительно друг друга материальных систем. Выявила органическую связь пространства и времени, связав их в единое целое — пространственно-временной континуум.

2.4 Общая теория относительности (создана А. Эйнштейном в

1916г.)

Эта теория доказала еще большую непосредственную зависимость свойств пространства-времени от движения материи, в частности от концентрации и движения материальных масс.

Установила, что отклонение реальных свойств пространства от евклидовых («кривизна» пространства), а также изменение ритма течения времени обуславливаются материальными массами, полями тяготения. При наличии сильных полей тяготения искривление пространства увеличивается, а ход времени замедляется. Пространство-время является выражением наиболее общих отношений материальных объектов и вне материи существовать не может. Пространство и время — не самостоятельные субстанции, а формы существования единственной субстанции — материи.

66

3. Структурные уровни и системная организация материи

3.1 Микро-, макро- и мегамиры

Современная наука выделяет в мире три структурных уровня: микро-, макро, мегамиры. Мегамир – мир космоса – космические системы. К нему относятся планеты, звездные комплексы, галактики, мегагалактики, неорганические масштабы до 10 см. Расстояние, в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – мнл. и мрд. лет.

Макромир – мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов. Это мир макрообъектов размерность. Пространственные величины выражаются в мм, см, м и км, а время – в сек., мин., часах и годах.

Микромир - мир атомов и элементарных частиц – мир предельно малых непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, время жизни которых исчисляется до 24с. Хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро- и мегамиры тесно связаны. На каждом уровне материи свои, особенные проявления пространственновременных отношений и различные виды движения. Мегамир связан с релятивистской космологией и с законами теории относительности. Макромир – с законами классической механики. Микромир – с законами квантовой механики.

Внутри каждого из структурных уровней существуют субординационные отношения: атомарный уровень входит в состав молекулярного, а не наоборот. Любая высшая форма возникает на основе низшей и включает в себя. Высшие формы могут быть познаны только на основе анализа структуры низших форм, из которых они состоят. Структурная организация (системность) является способом существования материи.

3.2 Взаимосвязь структурных уровней организации материи

Все объекты живой и неживой природы можно представить в виде определенных систем, обладающих конкретными особенностями и свойствами, характеризующим и их уровень

67

организации. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур материальных объектов живой и живой природы. Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц и заканчивается живыми организациями и сообществами.

Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах ХХ столетия. В соответствие с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Структурная организация уровней включает иерархию, в которой каждый последующий уровень входит предыдущий, образуя единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком уровне. Таким образом, взаимосвязь структурных уровней организации материи сливается с органической целостностью.

С точки зрения науки важным принципом разделения материального мира на уровни является структура деления по пространственным признакам размерам. В науку вошли деление по размерам и масштабы большого и малого. Понятия мега-, макро- и микромир на данном этапе развития естествознания являются относительными и удобными для понимания окружающего мира.

3.3. Системная парадигма в естествознании

Понятие системы органически связано с понятием целостности. Для природной системы характерно не только наличие связей и отношений между образующими ее элементами, но и неразрывное единство со средой.

Система (в переводе с греческого составленное из частей) это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность. Понятие «система» имеет длинную историю. Кант подчеркивал системность познания. Дальнейшее развитие системность получила в трудах Шеллинга и Гегеля. В 17-19 веках в различных специальных науках исследовались определенные типы систем (геометрические, механистические и т.д.). Марксизм сформулировал философские и методологические основы научного познания целостных развивающихся систем.

68

Любая система может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, в то время как элементы данной системы могут выступать как элементы системы более низкого порядка.

Расположение систем ступенчатым порядком, где каждый низкий уровень является частью систем более высокого уровня называется иерархией. Иерархичность характерна в целом для всех природных систем.

Парадигма – (в переводе с греч., буквально – пример, образец) это образец программ теоретических и методологических разработок, определяющих конкретные научные исследования. Парадигма является моделью, образцом для решения практических задач. В настоящее время системная парадигма доминирует в современной науке.

Основой существования системы является закономерность: «Связи в системах взаимодействия между элементами внутри сильнее, чем с внешними по отношению системе идентичными элементами». Следовательно, у системы имеются морфологические границы и функциональные особенности.

По ходу развития системы могут не только усложняться, но и упрощаться, не только развиваться, но и деградировать. Изменения обусловлены общим направлением развития системы.

Между частями системы, ее элементами складываются внутренние связи. Эти связи раскрывают внутренние процессы, определяющие специфику данной системы, ее качественное своеобразие. Внутренние противоречия выступают источником развития данной системы, определяя ее сущность. Они получили свое выражение в основных законах развития систем, отношение частей и элементов системы друг с другом и в их отношении к целому.

Понятие «элемент» означает минимальный, входящий в систему. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе. Вместе с тем, он сам может представлять сложную систему. Совокупность связей между элементами образуют структуру системы.