1.2. Основные понятия структурализма

Выше было отмечено, что строение описывают с помощью структурной модели, в рамках которой сложный объект рассматривается как совокупность частиц, связанных между собой взаимодействиями. Поэтому логическое ядро структурализма, т.е. способа рассуждения, основанного на использовании структурных моделей, составляют три фундаментальных понятия: "частица", "взаимодействие", "структура".

Обычно, под частицейпонимается структурная единица (фрагмент) сложной системы, которую можно охарактеризовать некоторыми количественными параметрами, доступными для экспериментального измерения или вычисления. Эти параметры позволяют придать частице индивидуальность, отличить ее от остальных частиц, входящих в состав системы. Так, например, ядро атома кислорода в составе молекулы воды легко отличить от остальных ядер и электронов по значениям таких параметров как масса, электрический заряд, спин, квадрупольный момент, магнитный момент и др., допускающих экспериментальное измерение.

(Д. Бом стр. 24. Этот подход целостности мог бы помочь завершить далеко заводящую и всепроникающую фрагментацию, возникающую из механистического мировоззрения. Дальнейшее понимание природы такой фрагментации можно получить, спросив, какова разница в значении слов "часть" и "фрагмент". Часть, как я сказал, - механическая ли, органическая - внутренне связана с целым, для фрагмента же это не так. Как указывает латинский корень, и как видно из родственного английского слова fragile (хрупкий), "фрагментировать" - это ломать или разбивать. Ударить по часам молотком - значит, произвести не части, а фрагменты, разделенные так, что они перестают быть значимо связанными со структурой часов. Если вы разрежете тушу животного, как в мясной лавке, то получатся не части животного, а снова фрагменты.)

Следует обратить внимание на важный момент. Определение характеристик частицы требует наличия возможности выделения этой частицы из состава сложной системы. Так, молекулу всегда можно разделить на отдельные атомные ядра и электроны. (Заметим, что этот процесс разложения можно обратить, т.е. из набора ядер и электронов воссоздать молекулу в исходном виде.) В некоторых случаях, однако, мы не располагаем реальной возможностью выделения частиц и их экспериментального исследования. Тем не менее, многие свойства этих частиц можно вычислить. Наглядным примером являются кварки. Хотя их выделение в свободном виде считается в настоящее время принципиально невозможным, никто из физиков не сомневается в их реальности — как частиц, из которых состоят нейтроны, протоны и другие барионы.

Сложная система, состоящая из нескольких частиц, способна существовать как единый, целостный объект только при наличии того или иного типа межчастичных взаимодействий. В их роли могут выступать механические силы притяжения или отталкивания, химические связи и т.д.

Например, атом железа состоит из ядра и 26 электронов. Хотя электроны находятся в непрерывном движении, ни один из них не удаляется от ядра на расстояние, превышающее один нанометр. Причиной этого является действие кулоновских сил притяжения между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженным ядром. Таким образом, межчастичные взаимодействия обеспечивают само существование изучаемого объекта. Эти взаимодействия выполняют и другую важную роль — они придают совокупности частиц упорядоченность. Электроны в атоме железа движутся не произвольно, и именно это дает нам возможность предвидеть их поведение. Причиной упорядоченного характера движения электронов в атомах и молекулах также являются кулоновские и магнитные силы, обусловленные наличием электрических зарядов у электронов и атомных ядер.

Упорядоченные системы, в которых свобода частиц тем или иным способом ограничена за счет межчастичных взаимодействий, называются структурированными(или простоструктурами).

Следует подчеркнуть, что характер упорядоченности может быть разным. Так, например, упорядоченность электронов в атоме имеет динамическийхарактер (определенным, закономерным является способ движения), упорядоченность атомов в молекуле —топологический(определенным является наличие или отсутствие химической связи между конкретными атомами), а упорядоченность атомов в кристалле —пространственный(определенным является относительное пространственное расположение атомов). Степень упорядоченности может варьироваться в широких пределах. Например, пространственная упорядоченность может изменяться от 100 % в случае идеальных кристаллов, до нуля в идеальных газах.

Несмотря на частные различия такого рода, все упорядоченные системы относятся к структурам. Отличительной чертой структурированных систем является то, что однажды полученная информация об их строении и свойствах сохраняется в течение достаточно долгого интервала времени. Именно благодаря этой особенности структур, возможен сам структурный подход к пониманию природных явлений.