4. Эволюция вселенной, солнечной системы и

ЗЕМЛИ

4.1. Структурные уровни организации материи. Формы ее движения и взаимодействия

Материальные объекты, изучаемые естествознанием, весьма различны по размерам и массе: ядра атомов и элементарные частицы имеют размеры ~10^-15÷ ÷10^-19 м и меньше, массы ~10^-25÷10^-30 кг и меньше, а размеры наблюдаемой части Вселенной ~10²⁵ м, массы Галактик ~10⁴¹ кг.

Однако эти материальные объекты группируются по размерам и массе, образуя структурные уровни организации материи, а несколько структурных уровней составляют мегамир, либо макромир, либо микромир.

Материальные объекты не существуют изолированно, а образуют системы. Система - совокупность объектов, взаимодействующих друг с другом и с внешними, не входящими в систему, телами, и образующих определенную целостность, единство. В зависимости от вида объектов, входящих в систему, в ней преобладает тот или иной вид взаимодействия и обусловленного этим взаимодействием движения (под движением понимается не только механическое перемещение, но и любое изменение, развитие).

Например, в любом механизме его детали оказывают друг на друга механическое (силовое) воздействие и в результате перемещаются в пространстве - это простейшая - механическая форма движения и взаимодействия.

Более сложными являются физические системы - совокупности материальных объектов в виде частиц и поля, между которыми осуществляется одно или несколько из четырех фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое. Эти взаимодействия называются физическими, а вызванные ими изменения физической системы - физической формой движения.

В химических системах, состоящих из нескольких веществ, осуществляется химическое взаимодействие, обусловленное электромагнитным взаимодействием электронных оболочек атомов, и наблюдается превращение одних веществ в другие - химическая форма движения.

В живых существах и их сообществах имеет место более сложная форма движения - биологическая, проявляющаяся в обмене веществ в организмах, их самовоспроизводстве, приспособлении к условиям внешней среды, возникновении новых видов живых организмов. Взаимодействия, вызывающие это развитие (движение) биосистем основываются на химических и физических взаимодействиях, но ввиду их сложности и многообразия они являются качественно новой формой взаимодействия - биологической.

Наиболее сложной, высшей формой движения является социальная (общественная) форма движения (социальная и политическая деятельность людей, целенаправленное преобразование природы). Причиной социального развития является свой особый вид взаимодействия - общественные отношения. Элементами этого взаимодействия, конечно, являются биологические, химические, физические взаимодействия, но в общественных отношениях они настолько усложнены и многообразны, что переходят на качественно новый уровень.

Таким образом, формы движения и взаимодействия материи образуют иерархию, то есть они не равноправны: каждая последующая форма движения базируется на предыдущих, но имеет качественные отличия, обусловленные большей сложностью и многообразием этой формы движения (таблица 4.1). Каждой форме движения и взаимодействия соответствует (примерно) свой комплекс наук: физических, химических, биологических, общественных.

Таблица 4.1 - Иерархия форм движения и взаимодействия материи

	Форма движения и взаимодействия	Соответствующие науки
Усложнение	Механическая Физическая Химическая Биологическая Социальная (общественная)	Естествознание Общественные науки

По пространственно-массовому масштабу в физике выделяют ряд структурных уровней организации материи, представленный в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Структурные уровни организации материи в физике

Мир	Структурный уровень организации материи	Характерный размер, м	Характерная масса, кг	Отрасль знания
Мегамир	Вселенная	Предел наблюдений ~4·1025 (4 млрд. световых лет)	-	Космология, астрономия, астрофизика
	Галактики	~1021 (наша Галактика)	4·1041 (наша Галактика)	-""-
	Звездные системы	6·1012 (радиус орбиты Плутона), 0.15·1012 (радиус орбиты Земли)	2·1030 (масса Солнца)	-""-
Макромир	Планеты	70·106 (радиус Юпитера), 6.4·106 (радиус Земли)	1900·1024 (Юпитер), 6·1024 (Земля)	Астрономия, науки о Земле
	Окружающие предметы	~106-10-6	~1024-10-15	Физика, химия, биология
Микромир	Молекулы	~10-6-10-10, (макромолекулы – до 10-3)	~10-21 (белки массой ~106 а.е.м.) - 10-27	Физика, химия
	Атомы	~3·10-10-0.5·10-10	~400·10-27-1.7·10-27	Физика
	Атомные ядра	~10-14-10-15	-""-	-""-
	Элементарные частицы	~10-15-10-19-до нуля	170·10-27 (бозоны) – 1.7·10-27 (нуклоны) - 9·10-31 (электрон) – до нуля	-""-

Классификация материальных объектов по масштабному фактору не соотносится напрямую с иерархией форм движения и взаимодействия. Так, для объяснения закономерностей движения планет в звездных системах достаточно знать законы механики, а для исследования жизнедеятельности клетки или органа живого существа необходимо привлекать физику, химию, биологию.

В последние годы (приблизительно 30-40 лет) наметилась тенденция к более тесной взаимосвязи наук, изучающих мега- и микромир. Было выяснено, что свойства Галактик, звездных систем, Вселенной в целом и законы их развития тесно связаны со свойствами микрочастиц и законами микромира. На стыке наук о Вселенной, галактиках, звездах и науки об элементарных частицах возникла космомикрофизика.

В биологии по масштабному фактору (для неразумных существ) выделяют структурные уровни организации материи и соответствующие науки, представленные в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Структурные уровни организации материи в биологии

Структурный уровень	Соответствующие науки
Космический уровень? Биосфера Сообщество (биогеоценоз) Популяционно-видовой Индивид Орган Ткань Клетка Молекула	Астрономия, планетология Экология Экология, этология, зоология, ботаника -""- Физиология, анатомия, генетика -""- Анатомия, физиология Цитология, биофизика, биохимия, микробиология Молекулярная биология