Материя. История взглядов на материю
История взглядов на материю. Первое, что поражает воображение человека, когда он наблюдает окружающий мир, — это удивительное многообразие предметов, процессов, свойств и отношений. Нас окружают леса, горы, реки, моря. Мы видим звезды и планеты, восхищаемся красотой северного сияния, полетом комет. Разнообразие мира не поддается счету. Нужно было совершить величайший научный подвиг, чтобы увидеть за многообразием вещей и явлений мира их общность и единство.
Наблюдая явления роста и распада, соединения и разложения, первые мыслители заметили, что некоторые свойства и состояния вещей во всех превращениях сохраняются. Эту постоянно сохраняющуюся основу вещей они назвали первоматерией. Одни философы считали, что все вещи состоят из жидкой материи (воды), другие — из огненной материи, третьи — из воды, огня, земли и воздуха. Это естественное воззрение на происхождение всего многообразия мира положило начало научному объяснению многих явлений природы и общества. На этой основе возникли первые теории о происхождении Солнечной системы и Земли, гипотезы о строении вещества. В дальнейшем представление о материи углубляется и одновременно утрачивает чувственно-конкретные черты, становится более абстрактным. Еще в V в. до н.э. возникла идея об атомном строении материи. В XVII—XVIII вв. она становится господствующей. Материя мыслится в виде совокупности абсолютно плотных, неделимых частиц — атомов, совершающих механическое движение в пустоте. Исходя из идеи атомистического строения материи, И. Нъютон ввел в физику понятие массы, сформулировал закон всемирного тяготения и основные законы динамики. Атомистическая гипотеза стала основой молекулярно-кинетической теории теплоты. В химии атомистические представления привели к открытию закона сохранения вещества, закона постоянства состава, наконец, к периодической системе элементов Менделеева. Практическое воплощение знаний о строении и свойствах материи — это использование машин и пара в производственной деятельности людей.
В конце XIX в. атомистическая концепция строения материи перешла границы своего механического толкования: выяснилось, что атом делим и состоит из более элементарных электрически заряженных частиц — ядер, электронов.
За этими открытиями последовали другие. Среди них центральное место заняло представление об электрической природе материи, нашедшее широкое применение на практике — телеграф, телефон, радио, электрическое освещение, динамомашины, электро-, двигатели. Наступил век электричества.
Все это подтолкнуло философию и естествознание к решении сложных вопросов определения дальнейших путей познания структуры материи.
Крушение механицизма. Совокупность открытий объективно носила диалектический характер. Революция в естествознании потребовала от теоретической мысли более гибкого подхода к фактам, в частности, к пониманию связи материи, движения, пространства и времени. Нужно было значительно тоньше подойти к трактовке истины, ее подвижности, понять, что она есть процесс. В той-картине мира, которая все отчетливее вырисовывалась в науке, именно изменение, переход, превращение, развитие нуждались в диалектическом объяснении. Мышление ученых все еще находилось в плену механистических традиций. Новые события в науке взывали к глубоким изменениям в самом способе мышления людей. Однако в мышлении действует инерция: новые факты втискивались учеными в рамки старых понятий. В течение двух столетий классическую механику И. Ньютона считали завершенной картиной мироздания. Теория относительности А. Эйнштейна показала ограниченность классической механики. Начался мучительный процесс ломки старых, привычных представлений[215]. Немало выдающихся физиков, приверженцев механистического мировоззрения, которое они отождествляли с материализмом вообще, попали в той или иной мере под влияние неверных воззрений.
Некоторые физики и философы считали, что материально лишь то, что вещественно, что можно непосредственно видеть, осязать, обонять. Но микроявления недоступны непосредственному восприятию органами чувств. В этом странном для обычных представлений мире материя предстала в новом свете — без цвета, запаха, твердости, без тех свойств, с которыми люди привыкли связывать понятие материального. На основании новых данных науки создавались новые концепции, противоречившие “очевидным” результатам наблюдений, но отвечавшие более точным экспериментам и более изощренному ходу научной мысли. Из факта непосредственной невоспринимаемости микроявлений делался вывод о нематериальном характере этих явлений. Материя стала представляться кому как совокупность электронов, кому как энергия, а кому и как устойчивый комплекс ощущений. Трудно было понять, что там, в бесконечной глубине исчезающе малого мира, есть своя мера материальности.
Раньше масса считалась мерой количества материи. Открытие непостоянства массы, ее изменения в связи с изменением скорости движения тела было истолковано так, будто материя исчезает и материализм терпит крах. Чрезмерно преувеличивалась роль математики в науке. Предав “забвению” земные корни всех математических построений, некоторые ученые стали утверждать, будто эти построения — плод чистой мысли. “Материя исчезла, остались одни уравнения”, — заявляли они. Истины науки оказались изменчивыми, и это привело к выводу об отсутствии всяких достоверных знаний.
Разумеется, наивно представлять себе, будто ученые вообще “потеряли мир”. Они, конечно, не сомневались в его эмпирической реальности. С точки зрения диалектики, материя есть объективная реальность — причина, основа, содержание и носитель (субстанция) всего многообразия мира. Она проявляется в бесчисленных свойствах. Наиболее кардинальные свойства материи — объективность существования, структурность, неуничтожимость, движение, пространство, время, отражение. Это атрибуты материи, т.е. всеобщие, непреходящие ее свойства, без которых невозможно ее бытие.
У всех предметов и процессов внешнего мира есть такой общий признак: они существуют вне и независимо от сознания, отражаясь прямо или косвенно в наших ощущениях. Другими словами, они объективны. Прежде всего по этому признаку философия объединяет и обобщает их в одном понятии материи. Когда говорится о том, что материя дана нам в ощущениях, то имеется в виду не только прямое восприятие предметов, но и.косвенное. Мы не может видеть, осязать, например, отдельных атомов. Но мы ощущаем действие тел, состоящих из атомов.
Нередко встречается выражение: “Вещи состоят из материи”. Это неточно. Вещи не состоят из материи, а есть конкретные формы ее проявления. Когда человек ставит себе цель отыскать единообразную материю как некоторое первоначало всего, то он поступает таким же образом, как если бы вместо вишен и груш захотел съесть плод вообще. Но это тоже абстракция. Материю нельзя противопоставлять отдельным вещам как нечто неизменное — изменчивому. Материю вообще нельзя видеть, осязать, пробовать на вкус. То, что видят, осязают, есть определенный вид материи. Материя не есть одна из вещей, существующих наряду с другими, внутри или в основе их. Все существующие конкретные материальные образования и есть материя в различных ее формах, видах, свойствах и отношениях. Не существует “безликой” материи. Материя — это не реальная возможность всех форм, а действительное их бытие. Единственным, относительно отличным от материи свойством является лишь сознание, дух.
Материальное единство мира. Каждое сколько-нибудь последовательное философское мышление может выводить единство мира либо из материи, либо из духовного начала. В первом случае мы имеем дело с материалистическим, а во втором — с идеалистическим монизмом. Существуют философские учения, которые стоят на позициях дуализма.
Некоторые философы усматривает единство предметов и процессов в их реальности, в том, что они существуют. Это действительно есть то общее, что объединяет все в мире. Но можно ли реальность, существование рассматривать как основание единства мира? Это зависит от того, как трактовать саму реальность: существование может быть материальным, объективным, и духовным, субъективным, воображаемым. Наши чувства, мысли, стремления, цели тоже реальны — они существуют. Но это не объективное, а субъективное существование. Если реальность, существование есть основа единства мира, то только в том случае, если речь идет не о субъективном существовании. Открытия Галилея, Ньютона, законы сохранения, спектральный анализ показали единство физических законов и химического состава земных и небесных тел. А если даже будет где-то в далеких мирах найдено нечто “неземное”, то и это ни в какой степени не поколеблет тезиса о материальном единстве мира: в нем ничто не может быть такого, что не вписывалось бы в понятие материи и ее многообразных свойств и отношений. Принцип материального единства мира означает не эмпирическое сходство или тождество конкретных систем, элементов и конкретных свойств и закономерностей, а общность материи как субстанции, как носителя многообразных свойств и отношений.
Бесконечное мироздание как в великом, так и в малом, как в материальном, так и в духовном неотступно подчиняется универсальным законам, связующим все в мире в единое целое. Материалистический монизм отвергает воззрения, выделяющие сознание, разум в особую, противостоящую природе и обществу субстанцию. Сознание — это и познание действительности, и ее составная часть. Между законами движения мира и сознанием человека нет непроходимой пропасти. Сознание принадлежит не к какому-то потустороннему, а к материальному миру. Оно не сверхъестественный уникум, а естественное свойство высокоорганизованной материи.
Структурность материи. Материя имеет разнообразное, зернистое, прерывистое строение. Она состоит из частей различной величины, качественной определенности: .элементарных частиц, атомов, молекул, радикалов, ионов, комплексов, макромолекул, коллоидных частиц, планет, звезд и их систем, галактик. Ныне обнаружено более 30 различных элементарных частиц, а вместе с резонансами (частицами, живущими очень короткое время) их насчитывается около 100. Предпринимаются попытки найти глубокую внутреннюю связь между элементарными частицами и создать для них нечто вроде таблицы Д.И: Менделеева. Элементарные частицы различаются по массе покоя и в соответствии с этим разделяются на лептоны (легкие частицы), мезоны (средние частицы) и барионы (тяжелые частицы). Наряду с этим существуют частицы, не обладающие массой покоя, например фотоны.
Атомы построены из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронных оболочек. Ядра состоят из протонов и нейтронов, вместе именуемых нуклонами.
С “прерывными” формами материи неотделимо связаны “непрерывные” формы. Это разные виды полей — гравитационные, электромагнитные, ядерные. Они связывают частицы материи, позволяют им взаимодействовать и тем самым существовать. Так, без полей тяготения ничто не связывало бы звезды в галактики, а само вещество — в звезды. Не было бы ни Солнечной системы, ни самого Солнца, ни планет. Вообще все тела перестали бы существовать: без электрических и магнитных полей ничто не связывало бы атомы в молекулы, а электроны и ядра — в атомы.
Все частицы независимо от их природы обладают волновыми свойствами. И наоборот, всякое непрерывное поле является вместе с тем и коллективом частиц. Таково реальное противоречие в строении материи.
Материя не просто зерниста, дискретна — ее дискретные элементы (макроскопические тела, молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы) являются неделимыми в определенной области взаимодействий.
Итак, мир и все в мире — это не хаос, а закономерно организованная система, иерархия систем. Под структурностью материи подразумевается внутренне расчлененная целостность, закономерный порядок связи элементов в составе целого. Бытие и движение материи невозможны вне ее структурной организации. Допустим, что материя бесструктурна. Это значит, что она абсолютно однородна, не содержит в себе никаких качественных различий. Существовать же могут только взаимодействующие объекты, а взаимодействовать могут лишь в чем-то различные объекты или стороны, свойства объектов.
Основные структурные уровни материи. Упорядоченность материи имеет свои уровни, каждый из которых характеризуется особой системой закономерностей и своим носителем. Основные структурные уровни материи таковы. Субмикроэлементарный уровень — гипотетическая форма существования материи полевой природы, из которой рождаются элементарные частицы (микроэлементарный уровень), далее образуются ядра (ядерный уровень), из ядер и электронов возникают атомы (атомный уровень), а из них — молекулы (молекулярный уровень), из молекул формируются агрегаты — газообразные, жидкие, твердые тела (макроскопический уровень). Сформировавшиеся тела охватывают звезды с их спутниками, планеты с их спутниками, звездные системы, объемлющие их метагалактики. И так до бесконечности (космический уровень).
Кроме сконденсировавшегося в виде небесных тел вещества во Вселенной имеется диффузная материя. Она существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также в виде гигантских облаков газа и пыли различной плотности. Все это вместе с излучением и составляет тот безбрежный мировой океан разреженного вещества, в котором как бы плавают небесные тела. Космические тела и системы не существуют от века в данном их виде. Они формируются в результате сгущения туманностей, ранее заполнявших обширные пространства. Следовательно, космические тела возникают из материальной среды в результате внутренних закономерностей Движения самой материи.
После того как материальные образования с атомного уровня лоднялись на более высокий, молекулярный уровень, в течение нескольких миллиардов лет шло усложнение химических веществ.
Постепенное усложнение молекул углеродистых соединений привело к образованию органических соединений (органический уровень). Постепенно образовывались все более сложные органические соединения. Наконец, возникла жизнь (биологический уровень). Жизнь явилась необходимым итогом развития всей совокупности химических и геологических процессов на поверхности Земли. Примерно два миллиарда лет назад началось постепенное “растекание” живого по поверхности Земли. Эволюция живого шла от примитивных, доклеточных форм существования белка к клеточной организации, к формированию сначала одноклеточных, а потом многоклеточных организмов со все более и более сложной структурой — беспозвоночные, позвоночные, млекопитающие, приматы. Наконец, мы видим самих себя стоящими на самой последней ступени величественной лестницы поступательного развития (социальный уровень). Правомерно допущение, что за пределами земной цивилизации существуют гигантские космические цивилизации, созданные разумными существами (метасоциальный уровень).
Понятие структуры применимо не только к различным уровням материи, но и к материи в целом. Устойчивость основных структурных форм материи обусловлена существованием единой структурной организации материи, что вытекает из тесной взаимосвязи всех известных ныне уровней структурной организации.
В этом смысле можно сказать, что каждый элемент материи как бы несет на себе печать мирового целого. В частности, как показывает наука, электрон имеет прямое отношение к Космосу, и понимание Космоса невозможно без рассмотрения электрона.
Различные структурные образования материи — это не случайное скопление ничем не связанных между собой частиц, это структурные образования разных ступеней и степеней сложности. Одни из них, более простые и мелкие, являются составными частями других, более крупных и сложных, и предшествуют их образованию. Различные виды частиц — это не только “элементы” дискретной организации вещества, но и “ступени”, “узловые точки” его развития.
Совсем недавно наука проникла в структуру элементарных частиц и вплотную начала исследование физического вакуума — особого поля, представляющего собой своего рода резервуар, из которого рождаются и в который превращаются элементарные частицы.
Несводимость одного структурного уровня материи к другим.Любой предмет и процесс в мире возникает только из других предметов и процессов и не может исчезнуть, не породив какого-либо другого предмета или процесса. В этом заключается фундаментальное положение всех форм материализма. Принципиальное отличие диалектики в понимании материи состоит в отрицании возможности сводить материю к какой-либо одной простейшей форме или к немногим простейшим формам, что характерно для механистического материализма. Каждая форма материи — будь то космическая система, атом, молекула, организм или человек — качественно своеобразна. Поэтому она не может рассматриваться как простая совокупность образующих ее элементов, свойства которой сводятся к свойствам этих элементов. Качественное своеобразие предмета создается особой формой связи его частей.
Физика не сводится к механике, химия — к физике, биология не сводится к совокупности механических, физических и химических явлений, а общество — ко всем остальным формам организации сущего. Биологическая организация имеет особый смысл, необъяснимый в пределах физической картины мира. В царстве живого мы имеем дело с такими специфическими явлениями, как приспособление, обмен веществ, рост и размножение, борьба за существование, изменчивость и наследственность. Все это отсутствует в неорганической природе. В живом организме даже чисто химические и физические действия направляются как бы к совершенно определенным биологическим задачам и целям. Мы не можем физическими и химическими закономерностями объяснить, почему обезьяна может пожертвовать своей жизнью ради спасения детеныша, а птица неделями высиживать птенцов. Сколь угодно точное описание движения частиц воздуха не может объяснить содержания речи человека.
Подчеркивая необходимость учета специфики каждого уровня организации сущего, мы должны вместе с тем иметь в виду, в о -первых, некоторые общие закономерности, свойственные всем Уровням, и, во-вторых, связь, взаимодействие различных уровней. Без учета этого мы можем вырвать ту или иную форму организации сущего из общей связи и взаимодействия и впасть в ошибки. Эта связь проявляется прежде всего в том, что простые формы организации всегда сопровождают сложные. Например, механическое движение происходит и при тепловых, и при электромагнитных, и при химических, и при биологических, и при общественных явлениях. В свою очередь тепловое, электромагнитное, химическое движения происходят в живых организмах.
Однако высшие формы организации не включены в низший. Жизнь есть форма организации, присущая белковым телам. В не-. органических телах нет и не может быть жизни. Химическая форма организации свойственна химическим элементам и их соединениям. Но ее нет у таких объектов, как фотоны, электроны, и у других подобных частиц.
Поскольку сложные формы организации сущего включают в качестве своих подчиненных элементов низшие, то нужно учитывать это и применять, например, в изучении животных и растений наряду с ведущими биологическими методами, скажем, физико-химические как подчиненные. Жизнь невозможна без соответствующих физических, химических процессов. Поэтому проникновение в тайну жизни во многом зависит от изучения физики и химии живого.
Вместе с тем изучение биологических явлений обогащает химию и физику. Знание низших уровней в составе высших способствует пониманию глубинных основ высшего уровня организации сущего. Так, химия, исследующая структуры молекулярного уровня, добилась значительных успехов в связи с появлением квантовой механики, которая вскрыла некоторые особенности структуры атомного уровня. Это и понятно: химические реакции на молекулярном уровне связаны с внутриатомными процессами.
Неуничтожимость материи. Одним из атрибутов материи является ее неуничтожимость, которая проявляется в совокупности конкретных законов сохранения устойчивости материи в процессе ее изменения. Исследуя фундамент материи, современная физика открыла всеобщую превращаемость элементарных частиц. В непрерывном процессе взаимных превращений материя сохраняется как субстанция, т.е. как основа всех изменений. Превращение механического движения вследствие трения приводит к накоплению внутренней энергии тела, к усилению теплового движения его молекул. Тепловое движение в свою очередь может превратиться .в излучение. Закон сохранения и превращения энергии гласит: какие бы процессы, превращения ни происходили в мире, общее количество массы и энергии остается неизменным. Любой материальный объект существует лишь в связи с другими и через них он связан со всем миром. Ни один элемент материи не уничтожается в ничто, а оставляет определенное следствие и не возникает из ничего, а всегда имеет определенную причину. Гибель конкретной вещи означает лишь ее превращение в другую. Рождение конкретной вещи означает возникновение ее из другой. Для природы “гибель частного, — писал А.И. Герцен, —.исполнение той же необходимости, той же игры жизни, как возникновение ее: она не жалеет о нем потому, что из ее широких объятий ничего не может утратиться, как ни изменяйся”. Мир сохраняется лишь благодаря постоянному разрушению самого себя. Изменение материи осуществляется только в связи с ее сохранением. Сохранение материи в свою очередь выявляется лишь в процессе изменения ее форм.
Принцип неуничтожимости и несотворимости материи имеет большое методологическое значение. Руководствуясь им, наука открыла такие фундаментальные законы, как закон сохранения массы, энергии, заряда, четности и многие другие, позволившие глубже и полнее понять процессы, которые происходят в различных областях природы. Важнейшие законы научного познания служат и орудием критики ошибочных воззрений, например идей кре-ационизма[216].
О несостоятельности теории тепловой смерти Вселенной. Неуничтожимость материи нельзя понимать только в количественном отношении. Законы сохранения предполагают и .качественную неуничтожимость материи. Игнорирование этой стороны законов сохранения неизбежно ведет к ошибкам, примером чему является теория тепловой смерти Вселенной, согласно которой все формы движения будто бы превратятся в теплоту, а она в конечном счете рассеется в мировом пространстве; температура между всеми телами уравновесится и всякое движение прекратится; не будет ни света, ни тепла; наступит смерть всему; придет конец света[217].
Новейшие астрономические исследования показывают, что тепловая смерть невозможна не только в ближайшем, но и в бесконечном будущем: непрекращающийся процесс превращения всех форм движения в теплоту сопровождается столь же непрекращающимся процессом превращения теплоты в другие формы движения. Во Вселенной происходит не только остывание звезд, но и противоположный процесс — их возникновение и возгорание. Вселенная всегда находится в неравновесном состоянии[218].
Итак, мыслимы любые превращения, кроме двух — возникновение из ничего и переход в ничто.