15.Структурные уровни организации материи

Важнейшими атрибутами (существенными свойствами) материи являются структурность и системность. Они выражают упорядоченность существования материи и конкретные формы, в которых она проявляется. В неживой природе выделяют следующие структурные уровни организации материи:

• вакуум (поля с минимальной энергией);

• поля и элементарные частицы;

• атомы;

• молекулы;

• макроскопические тела;

• планеты и планетные системы;

• звезды и звездные системы;

• галактики;

• Метагалактика;

• Вселенная.

Традиционно эти уровни сводят к трем основным уровням:

• микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10^-8 до 10^-16 см, а время жизни от бесконечности до 10^-24 секунды;

• макромир – мир макрообъектов, соизмеримых с человеком и его опытом;

• мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется астрономическими единицами, световыми годами и парсеками, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

Рационалистическое мировоззрение предполагает, что любое событие имеет причину и эта причина материальна. Поэтому любая программа объяснения окружающего мира включает в себя представление о механизме взаимодействия материальных объектов. Исторически сложилось два подхода:

1. Концепция дальнодействия предполагает, что взаимодействие материальных тел не требует материального посредника и может передаваться мгновенно. Например, в рамках механической картины мира подобным образом объяснялись электрические и магнитные явления.

2. Концепция близкодействия предполагает, что взаимодействие возможно только при непосредственном контакте взаимодействующих объектов, а любое действие на расстоянии должно происходить через материальных посредников. Хотя эта концепция берет свое начало от Аристотеля, всеобщее признание она получила после формирования электродинамики (Максвелл, Фарадей), прежде всего благодаря введению понятия «поля».

Концепция химического элемента появилась в химии благодаря стремлению человека обнаружить первый элемент природы. Р. Бойль положил начало современному представлению о химическом элементе как о простом теле, пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава одного сложного тела в другое. Наиболее полные выводы из этой концепции были сделаны Д. И. Менделеевым, доказавшим, что свойства химического элемента зависят от его места в периодической системе. Сам Менделеев определял это место по атомной массе, но в XX в. было выяснено, что порядковый номер элемента зависит не от атомной массы, а от заряда атомного ядра и количества электронов. Сегодня выяснены особенности строения электронных орбиталей атомов всех элементов и особая роль внешнего электронного уровня атома, от количества электронов которых зависит реакционная способность элемента – химическая активность вещества. Она учитывает как разнообразие реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость. Наиболее активными с химической точки зрения являются элементы, имеющие минимальную атомную массу и 6-7 электронов на внешнем электронном уровне (фтор, хлор, кислород). Также большой реакционной способностью отличаются металлы, обладающие большой атомной массой и имеющие 1-2 электрона на внешнем электронном уровне (барий, цезий).