У чому поняття "матерія"? Що таке атрибути матерії?
Матерія- об'єктивна реальність, яка дана людині у її відчуттях і існує незалежно від неї. Це якась субстанція, основа всіх існуючих об'єктіві систем, їх властивостей, зв'язків з-поміж них і форм руху, тобто. те, з чого складається навколишній світ.
Структура матерії- Існування нескінченного різноманіття цілісних систем тісно, пов'язаних між собою.
Атрибутами матерії, загальними формами її буття є рух, простір і час, які немає поза матерії. Так само не може бути і матеріальних об'єктів, які не мали б просторово-часових властивостей.
Простір- об'єктивна реальність, форма існування матерії, характеризується протяжністю і структурністю матеріальних об'єктів (явлень) у тому співвідношенні коїться з іншими об'єктами і явищами.
Час- об'єктивна реальність, форма буття матерії характеризується тривалістю та послідовністю існування матеріальних об'єктів та явищ у їх співвідношенні з іншими матеріальними об'єктами та явищами.
Фрідріх Енгельс виділив п'ять форм руху матерії: фізична; хімічна; біологічна; соціальна; механічна.
Універсальними властивостямиматерії є:
неутворюваність і незнищеність
вічність існування у часі та нескінченність у просторі
матерії завжди притаманні рух і зміна, саморозвиток, перетворення одних станів на інші
детермінованість всіх явищ
причинність - залежність явищ і предметів від структурних зв'язків у матеріальних системах і зовнішніх впливів, від причин і умов, що їх породжують
відображення - проявляється у всіх процесах, але залежить від структури взаємодіючих систем та характеру зовнішніх впливів. Історичний розвиток властивості відображення призводить до появи вищої форми — абстрактного мислення
Універсальні закони існування та розвитку матерії:
Закон єдності та боротьби протилежностей
Закон переходу кількісних змін до якісних
Закон заперечення заперечення
структурні рівні організації матерії у неживій природі.
На кожному структурному рівні матерії існують особливі (емерджентні) властивостівідсутні на інших рівнях. Усередині кожного із структурних рівнів існують відносини субординації, наприклад, молекулярний рівень включає атомарний, а чи не навпаки. Будь-яка вища форма виникає на основі нижчої, включає її в знятому вигляді. Це означає, сутнісно, що специфіка вищих форм може бути пізнана лише з урахуванням аналізу структур нижчих форм. І навпаки, сутність форми нижчого порядку може бути пізнана лише з урахуванням змісту вищої стосовно неї форми матерії.
У природничих науках виділяються два великі класи матеріальних систем: системи неживої природи та системи живої природи. У неживої природиструктурними рівнями організації матерії є:
1) вакуум (поля з мінімальною енергією), 2) поля та елементарні частинки, 3) атоми, 4) молекули, макротела, 5) планети та планетні системи, 6) зірки та зіркові системи, 7) галактика, 8) метагалактика, 9 ) Всесвіт.
У живій природі виділяють два найважливіші структурні рівні організації матерії - біологічний і соціальний. Біологічний рівень включає:
доклітинний рівень (білки та нуклеїнові кислоти);
- клітину як "цеглинка" живого та одноклітинні організми;
- багатоклітинний організм, його органи та тканини;
- популяцію - сукупність особин одного виду, які займають певну територію, вільно схрещуються між собою та частково чи повністю ізольованих з інших груп свого виду;
- біоценоз - сукупність популяцій, коли продукти життєдіяльності одних є умовами існування інших організмів, які населяють певну ділянку суші чи води;
- біосферу – жива речовина планети (сукупність усіх живих організмів, включаючи людину).
На певному етапі розвитку життя Землі виник розум, завдяки якому виник соціальний структурний рівень матерії. На цьому рівні виділяються: індивід, сім'я, колектив, соціальна група, клас та нація, держава, цивілізація, людство загалом.
структурні рівні організації матерії живої природи.
Відповідно до сучасних наукових поглядів на природу, всі природні об'єкти є упорядкованими, структурованими, ієрархічно організованими системами. У природничих науках виділяються два великі класи матеріальних систем: системи неживої природи та системи живої природи.
У живій природі до структурних рівнів організації матерії відносять системи доклітинного рівня - нуклеїнові кислоти та білки; клітини як особливий рівень біологічної організації, представлені у формі одноклітинних організмів та елементарних одиниць живої речовини; багатоклітинні організми рослинного та тваринного світу; над організмові структури, що включають види, популяції і біоценози і, нарешті, біосферу як всю масу живої речовини. У природі все взаємопов'язано, тому можна виділити такі системи, які включають елементи як живої, так і неживої природи-біогеоценози.
Природні науки, розпочавши вивчення матеріального світу з найпростіших безпосередньо сприймаються людиною матеріальних об'єктів, переходять далі до вивчення найскладніших об'єктів глибинних структур матерії, що виходять за межі людського сприйняття і несумірних з об'єктами повсякденного досвіду. Застосовуючи системний підхід, природознавство не просто виділяє а розкриває їх зв'язок та співвідношення. У науці виділяються три рівні будови матерії макросвіт, мікросвіт та мегасвіт.
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни концепції сучасного природознавства
Тема №9
"Структурні рівні організації матерії"
План:
Введение………………………………………………………… ….……………..2
- Роль системних уявлень в аналізі структурних рівнів організації матерії……………….……………………………………2
Структурні рівні живого……………………………………………..6
Сутність макросвіту, мікросвіту та мегамиру………………………….7
- Мікросвіт…………………………………………………..… …………..8
- Макросвіт…………………………………………………..… …………11
- Мегамир…………………………………………………………… ……12
- Аналіз класичного та сучасного розуміння концепції макросвіту……………………………………………………… …….…13
Вступ.
Усі об'єкти природи (живої і неживої природи) можна як системи, що має особливостями, характеризує їх рівні організації. Концепція структурних рівнів живої матерії включає уявлення системності та пов'язаної з нею організацією цілісності живих організмів. Жива матерія дискретна, тобто. ділиться на складові більш низької організації, мають певні функції.
Структурні рівні розрізняються як класами складності, а й за закономірності функціонування. Ієрархічна структура така, кожен вищий рівень не управляє, а включає нижчий. З урахуванням рівня організації можна розглядати ієрархію структур організації матеріальних об'єктів живої та неживої природи. Така ієрархія структур починається з елементарних частинок та закінчується живими спільнотами. Концепція структурних рівнів уперше була запропонована у 20-х роках нашого сторіччя. Відповідно до неї структурні рівні різняться як за класами складністю, а й за закономірностям функціонування. Концепція включає ієрархію структурних рівнів, у якій кожен наступний рівень входить у попередній.
- Роль системних уявлень у аналізі структурних рівнів організації матерії.
Матерія (лат. Materia – речовина), «...філософська категорія для позначення об'єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях її, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від нас».
Матерія - це безліч всіх існуючих у світі об'єктів і систем, субстрат будь-яких властивостей, зв'язків, відносин і форм руху. Матерія включає у собі як безпосередньо обстежені об'єкти і тіла природи, а й ті, які у принципі може бути пізнані у майбутньому з урахуванням вдосконалення засобів спостереження та експерименту.
У сучасній науців основі уявлень про будову матеріального світу лежить системний підхід, згідно з яким будь-який об'єкт матеріального світу (атом, організм, галактика і сам Всесвіт) може бути розглянутий як складне утворення, що включає складові частини, організовані в цілісність.
Основні засади системного підходу:
- Цілісність, що дозволяє розглядати одночасно систему як єдине ціле і водночас як підсистему для вищих рівнів.
Ієрархічність будови, тобто наявність безлічі (принаймні двох) елементів, розташованих на основі підпорядкування елементів нижчого рівня елементам вищого рівня. Реалізація цього принципу добре видно з прикладу будь-якої конкретної організації. Як відомо, будь-яка організація являє собою взаємодію двох підсистем: керуючої та керованої. Одна підкоряється іншій.
Структуризація, що дозволяє аналізувати елементи системи та їх взаємозв'язки у межах конкретної організаційної структури. Як правило, процес функціонування системи обумовлений не так властивостями її окремих елементів, як властивостями самої структури.
Множинність, що дозволяє використовувати безліч кібернетичних, економічних та математичних моделейдля опису окремих елементів та системи в цілому.
Для позначення цілісності об'єктів у науці вироблено поняття «система».
Система - це комплекс елементів, що у взаємодії. У перекладі з грецької це ціле, складене з частин, з'єднання.
Поняття «елемент» означає мінімальний, далі вже неподільний компонент у межах цієї системи. Система може складатися не лише з однорідних об'єктів, а й різнорідних. Вона може бути за своєю будовою простою та складною. Складна система складається з елементів, що у свою чергу утворюють підсистеми різного рівня складності та ієрархії.
Кожна система характеризується не тільки наявністю зв'язків і відносин між її елементами, але й нерозривною єдністю з навколишнім середовищем.
Можна виділити різні типи систем:
- за характером зв'язку між частинами та цілим - неорганічні та органічні;
за формами руху матерії – механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні;
по відношенню до руху - статистичні та динамічні;
за видами змін - нефункціональні, функціональні, що розвиваються;
за характером обміну із середовищем - відкриті та закриті;
за рівнем організації - прості та складні;
за рівнем розвитку - нижчі та вищі;
за характером походження – природні, штучні, змішані;
за напрямом розвитку - прогресивні та регресивні.
Стійкі зв'язки елементів визначають упорядкованість системи. Існують два типи зв'язків між елементами системи – по «горизонталі» та «вертикалі».
Зв'язки з «горизонталі» - це зв'язки координації між однопорядковими елементами. Вони мають корелюючий характер: жодна частина системи не може змінюватися без того, щоб не змінилися інші частини.
Зв'язки по «вертикалі» - це зв'язки субординації, тобто підпорядкування елементів. Вони виражають складне внутрішній устрій системи, де одні частини за своєю значимістю можуть поступатися іншим і підкорятися їм. Вертикальна структура включає рівні організації системи, а також їхню ієрархію.
Отже, вихідним пунктом будь-якого системного дослідження є уявлення саме про цілісність системи, що вивчається.
Цілісність системи означає, що всі складові, взаємодіючи і з'єднуючись разом, утворюють унікальне ціле, що має нові системні властивості.
Властивості системи – непросто сума властивостей її елементів, а щось нове, властиве лише системі загалом.
Отже, згідно з сучасними науковими поглядами на природу, всі природні об'єкти є упорядкованими, структурованими, ієрархічно організованими системами.
У природничих науках виділяють два великі класи матеріальних систем: системи неживої природи та системи живої природи.
До систем неживої природи відносяться елементарні частинки та поля, фізичний вакуум, атоми, молекули, макроскопічні тіла, планети та планетні системи, зірки, галактики та система галактик – Метагалактика.
До систем живої природи відносяться біополімери (інформаційні молекули), клітини, багатоклітинні організми, популяції, біоценози та біосфера як сукупність всіх живих організмів.
У природі все взаємопов'язано, тому можна виділити і такі системи, які включають елементи як живої, так і неживої природи – біогеоценози, і біосферу Землі.
- Структурні рівні живого.
Біосферний –включає всю сукупність живих організмів Землі разом з навколишнім природним середовищем. На цьому рівні біологічною наукою вирішується така проблема як зміна концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Використовуючи цей підхід, вчені з'ясували, що останнім часом концентрація вуглекислого разу зростає щороку на 0,4%, створюючи небезпеку глобального підвищення температури, так званого «парникового ефекту».
Рівень біоценозіввиражає наступний ступінь структури живого, що складається з ділянок Землі з певним складом живих і неживих компонентів, що становлять єдиний природний комплексекосистему. Раціональне використання природи неможливе без знання структури та функціонування біогеоценозів, або екосистем.
Популяційно-видовийрівень утворюється вільно схрещуються між собою особинами одного й того ж виду. Його вивчення важливе виявлення чинників, які впливають чисельність популяцій.
Організмовий та органно-тканиннийрівні відображають ознаки окремих особин, їх будову, фізіологію, поведінку, а також будову та функції органів та тканин живих істот.
Клітинний та субклітиннийрівнівідбивають процеси спеціалізації клітин, і навіть різні внутрішньоклітинні включення.
Молекулярнийрівень становить предмет молекулярної біології, однією з найважливіших проблем якої є вивчення механізмів передачі генної інформації та розвиток генної інженерії та біотехнології.
Поділ живої матерії на рівні є, звичайно, досить умовним. Вирішення конкретних біологічних проблем, таких, як регулювання чисельності виду, спирається на дані про всі рівні живого. Але всі біологи згодні у цьому, що у світі живого існують ступінчасті рівні, свого роду ієрархії. Уявлення про них наочно відбиває системний підхід у вивченні природи, який допомагає глибше зрозуміти її.
Фундаментальною основою живого світу є клітина. Її дослідження допомагає усвідомити специфіку всього живого.
- Сутність макросвіту, мікросвіту та мегасвіту.
Критерієм виділення різних структурних рівнів служать такі ознаки:
- просторово-часові масштаби;
сукупність найважливіших властивостей;
специфічні закони руху;
ступінь відносної складності, що виникає в процесі історичного розвитку матерії у цій галузі світу;
деякі інші ознаки.
Мікросвіт.
Приставка "мікро" означає відношення до дуже малих розмірів. Таким чином можна сказати, що мікросвіт – це щось невелике.
Мікросвіт – це молекули, атоми, елементарні частинки - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова розмірність яких обчислюється від 10 -8 до 10 -16 див, а життя - від нескінченності до 10 -24 секунд.
У філософії як мікросвіт вивчається людина, а у фізиці, концепції сучасного природознавства як мікросвіт вивчаються молекули.
Мікросвіт має свої особливості, які можна виразити так:
1) одиниці виміру відстані (м, км тощо), використовувані людиною, застосовувати просто безглуздо;
2) одиниці виміру ваги людини (г, кг, фунти і т. д.) застосовувати також безглуздо.
Демокрітом в античності було висунуто Атомістична гіпотеза будови матерії, пізніше, у XVIII столітті була відроджена хіміком Дж. Дальтоном, який прийняв атомну вагу водню за одиницю і зіставив із нею атомні ваги інших газів.
Завдяки працям Дж. Дальтона почали вивчатися фізико-хімічні властивості атома. У ХІХ столітті Д. І. Менделєєв побудував систему хімічних елементів, засновану з їхньої атомному вазі.
У фізику уявлення про атоми як про останні неподільні структурні елементи матерії прийшли з хімії. Власне фізичні дослідження атома починаються наприкінці XIX століття, коли французьким фізиком А. А. Беккерелем було відкрито явище радіоактивності, яке полягало у мимовільному перетворенні атомів одних елементів на атоми інших елементів.
Історія дослідження будови атома почалася в 1895 завдяки відкриття Дж. Томсоном електрона - негативно зарядженої частинки, що входить до складу всіх атомів.
Оскільки електрони мають негативний заряд, а атом в цілому електрично нейтральний, було зроблено припущення про наявність крім електрона і позитивно зарядженої частинки. Маса електрона становила за розрахунками 1/1836 маси позитивно зарядженої частки.
Існували кілька моделей будови атома.
У 1902 році англійський фізик У. Томсон (лорд Кельвін) запропонував першу модель атома - позитивний заряд розподілений у досить великій області, а електрони вкраплені в нього, як родзинки в пудинг.
В 1911 Е. Резерфорд запропонував модель атома, яка нагадувала сонячну систему: в центрі знаходиться атомне ядро, а навколо нього по своїх орбітах рухаються електрони.
Ядро має позитивний заряд, а електрони негативний. Замість сил тяжіння, які у Сонячній системі, в атомі діють електричні сили. Електричний заряд ядра атома, чисельно рівний порядковому номеру в періодичній системі Менделєєва, врівноважується сумою зарядів електронів - атом електрично нейтральний.
Обидві ці моделі виявилися суперечливими.
У 1913 р. великий датський фізик М. Бор застосував принцип квантування під час вирішення питання про будову атома та характеристику атомних спектрів.
Модель атома Н. Бора базувалася на планетарній моделі Е. Резерфорда і розробленої ним самим квантової теорії будови атома. Н. Бор висунув гіпотезу будови атома, засновану на двох постулатах, абсолютно несумісних із класичною фізикою:
1) у кожному атомі існує кілька стаціонарних станів.
2) при переході електрона з одного стаціонарного стану до іншого атом випромінює або поглинає порцію енергії.
Зрештою, точно описати структуру атома на підставі уявлення про орбіти точкових електронів принципово неможливо, оскільки таких орбіт насправді не існує.
Теорія М. Бора є хіба що прикордонну смугу першого етапу розвитку сучасної фізики. Це останнє зусилля описати структуру атома на основі класичної фізики, доповнюючи її лише невеликою кількістю нових припущень.
Складалося враження, що постулати М. Бора відбивають якісь нові, невідомі властивості матерії, але лише частково. Відповіді ці питання було отримано внаслідок розвитку квантової механіки. З'ясувалося, що атомну модель Н. Бора не слід розуміти буквально, як це було спочатку. Процеси в атомі в принципі не можна наочно подати у вигляді механічних моделей за аналогією з подіями в макросвіті. Навіть поняття простору і часу в формі, що існує в макросвіті, виявилися невідповідними для опису мікрофізичних явищ. Атом фізиків-теоретиків дедалі більше ставав абстрактно-ненаблюдаемой сумою рівнянь.
Макросвіт.
Звичайно, є об'єкти, які за своїми розмірами набагато більше об'єктів мікросвіту. Ці об'єкти і становлять макросвіт. Макросвіт «населяють» тільки ті об'єкти, які за своїми розмірами можна порівняти з розмірами людини. До об'єктів макросвіту можна віднести і саму людину.
Макросвіт має досить складну організацію. Його найменший елемент – атом, а найбільша система – планета Земля. До його складу входять як неживі системи, і живі системи різного рівня. Кожен рівень організації макросвіту містить як мікроструктури, і макроструктури. Наприклад, молекули начебто повинні ставитися до мікросвіту, оскільки вони безпосередньо не спостерігаються. Але, з одного боку, найбільша структура мікросвіту – атом. А ми маємо зараз можливість бачити за допомогою мікроскопів останнього покоління навіть частину атома водню. З іншого боку, є величезні молекули, надзвичайно складні за своєю будовою, наприклад ДНК ядра може бути довгою майже в один сантиметр. Подібна величина вже цілком порівнянна з нашим досвідом, і якби молекула була товщою, ми її побачили б неозброєним оком.
Усі речовини, що у твердому чи рідкому стані, складаються з молекул. Молекули утворюють і кристалічні грати, і руди, і скелі, інші об'єкти, тобто. те, що ми можемо відчути, побачити тощо. Однак, незважаючи на такі величезні утворення, як гори та океани, це все молекули, пов'язані між собою. Молекули – новий рівень організації, всі складаються з атомів, які у системах розглядаються як неподільні, тобто. елементи системи.
Як фізичний рівень організації макросвіту, так і хімічний рівень мають справу з молекулами та різними станами речовини. Проте хімічний рівень значно складніший. Він не зводиться до фізичного, що розглядає будову речовин, їх фізичні властивості, рух (все це було досліджено в рамках класичної фізики) хоча б за складністю хімічних процесів та реакційної здатності речовин.
На біологічному рівні організації макросвіту, крім молекул, ми зазвичай не можемо без мікроскопа розглянути клітини. Але є клітини, які досягають величезної величини, наприклад аксони нейронів восьминогів довжиною в один метр і навіть більше. Водночас усі клітини мають певні подібні риси: вони складаються з мембран, мікротрубочок, у багатьох є ядра та органели. Всі мембрани та органели у свою чергу складаються з гігантських молекул (білків, ліпідів та ін), а ці молекули складаються з атомів. Тому як гігантські інформаційні молекули (ДНК, РНК, ферменти), і клітини – це мікрорівні біологічного рівня організації матерії, куди входять й такі величезні освіти, як біоценози і біосфера.
Мегамір.
Мегамир – це світ об'єктів, які незрівнянно більші за людину.
Весь наш Всесвіт – це мегасвіт. Її розміри величезні, вона безмежна і розширюється. Всесвіт заповнюють об'єкти, які значно більші за нашу планету Земля і нашого Сонця. Нерідко буває, що різниця між якоюсь зіркою за межами Сонячної системи в десятки разів перевершує Землю.
Мегамир, або космос, сучасна наука розглядає як взаємодіючу систему всіх небесних тіл, що розвивається. Мегасвіт має системну організацію у формі планет та планетних систем, що виникають навколо зірок, зірок та зіркових систем – галактик; системи галактик – Метагалактики.
Дослідження мегамиру тісно пов'язане з космологією та космогонією.
Космогонія – це розділ науки астрономії, який вивчає походження галактик, зірок, планет та інших об'єктів. На сьогодні космогонію можна розділити на дві частини:
1) космогонії Сонячної системи. Цю частину (чи вид) космогонії інакше називають планетною;
2) зоряна космогонія.
І хоча на всіх цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікросвіт, макросвіт і мегамір тісно взаємопов'язані.
- Аналіз класичного та сучасного розуміння концепції макросвіту.
Найбільш значущою для подальшого розвитку природничих наук була концепція дискретної будови матерії - атомізм, згідно з яким всі тіла складаються з атомів найдрібніших у світі частинок.
Вихідними початками в атомізмі виступали атоми та порожнеча. Сутність перебігу природних процесів пояснювалася на основі механічної взаємодії атомів, їх тяжіння та відштовхування.
Оскільки сучасні наукові ставлення до структурних рівнях організації матерії виробили під час критичного переосмислення уявлень класичної науки, застосовних лише до об'єктів макрорівня, то починати дослідження треба з концепцій класичної фізики.
І. Ньютон, спираючись на праці Галілея, розробив сувору наукову теорію механіки, що описує і рух небесних тіл, і рух земних об'єктів одними і тими самими законами. Природа розглядалася як складна механічна система. Матерія розглядалася як речовинна субстанція, що складається з окремих частинок атомів чи корпускул. Атоми абсолютно міцні, неподільні, непроникні, характеризуються наявністю маси та ваги.
Рух розглядався як переміщення у просторі безперервними траєкторіями відповідно до законів механіки. Вважалося, що всі фізичні процеси можна звести до переміщення матеріальних точок під дією сили тяжіння, яка є далекою дією
Слідом за ньютонівською механікою було створено гідродинаміку, теорію пружності, механічну теорію тепла, молекулярно-кінетичну теорію та цілу низку інших, у руслі яких фізика досягла величезних успіхів. Однак були дві області - оптичні та електромагнітні явища, які не могли бути повністю пояснені в рамках механістичної картини світу.
Розробляючи оптику, І. Ньютон, наслідуючи логіку свого вчення, вважав світло потоком матеріальних частинок - корпускул. У корпускулярній теорії світла І. Ньютона стверджувалося, що тіла, що світяться, випромінюють дрібні частинки, які рухаються у згоді з законами механіки і викликають відчуття світла, потрапляючи в око. На основі цієї теорії І. Ньютоном було дано пояснення законам відображення та заломлення світла.
Поруч із механічної корпускулярної теорією, здійснювалися спроби пояснити оптичні явища принципово іншим шляхом, саме - з урахуванням хвильової теорії, сформульованої Х. Гюйгенсом. Головним аргументом на користь своєї теорії Х.Гюйгенс вважав той факт, що два промені світла, перетинаючи, пронизують один одного без будь-яких перешкод точно, як два ряди хвиль на воді.
Відповідно до корпускулярної теорії, між пучками випромінюваних частинок, якими є світло, виникали б зіткнення або, принаймні, будь-які обурення. Виходячи з хвильової теорії Х. Гюйгенс успішно пояснив відображення та заломлення світла.
Проте проти неї існувало одне важливе заперечення. Як відомо, хвилі обтікають перешкоди. А промінь світла, поширюючись прямою, обтікати перешкоди не може. Якщо на шляху променя світла помістити непрозоре тіло з різкою гранню, його тінь матиме різку межу. Однак це заперечення невдовзі було знято завдяки дослідам Грімальді. При більш тонкому спостереженні з використанням збільшувальних лінз виявлялося, що на межах різких тіней можна бачити слабкі ділянки освітленості у формі світлих і темних смужок або ореолів, що перемежуються. Це було названо дифракцією світла.
Хвильова теорія світла була знову висунута в перші десятиліття ХІХ століття англійським фізиком Т. Юнгом та французьким натуралістом О. Ж. Френелем. Т. Юнг дав пояснення явищу інтерференції, тобто. появі темних смужок при накладенні світла світ. Суть її можна описати за допомогою парадоксального твердження: світло, додане до світла, не обов'язково дає сильніше світло, але може давати слабший і навіть темряву. Причина цього полягає в тому, що згідно з хвильовою теорією, світло являє собою не потік матеріальних частинок, а коливання пружного середовища, або хвильовий рух. При накладенні один на одного ланцюжків хвиль у протилежних фазах, де гребінь однієї хвилі поєднується з западиною іншої, вони знищують один одного, у результаті з'являються темні смуги.
Іншою областю фізики, де механічні моделі виявилися неадекватними, була область електромагнітних явищ. Експерименти англійського дослідника природи М.Фарадея і теоретичні роботи англійського фізика Дж. К. Максвелла остаточно руйнували уявлення ньютонівської фізики про дискретну речовину, як єдиний вид матерії і започаткували електромагнітну картину світу. Явище електромагнетизму відкрив датський дослідник природи Х.К.Ерстед, який вперше помітив магнітну дію електричних струмів.
Пізніше М. Фарадей дійшов висновку, що вчення про електрику та оптика взаємопов'язані та утворюють єдину область. Його роботи стали вихідним пунктом досліджень Дж.К.Максвелла, заслуга якого полягає в математичній розробці ідей М.Фарадея про магнетизм та електрику.
Узагальнивши встановлені раніше експериментальним шляхом закони електромагнітних явищ (Кулона, Ампера) та відкрите М.Фарадеєм явище електромагнітної індукції, Максвелл суто математичним шляхом знайшов систему диференціальних рівнянь, що описують електромагнітне поле. Ця система рівнянь дає в межах своєї застосовності повний опис електромагнітних явищ і є настільки ж досконалою і логічно стрункою теорією, як і система ньютонівської механіки.
З рівнянь випливав найважливіший висновок про можливість самостійного існування поля, не прив'язаного до електричних зарядів. У
і т.д.................
Матеріалістичне розуміння субстанції пройшло більш ніж двох тисячоліть період розвитку. Початок йому було покладено зі спрощеного ставлення до праматері, тобто. про щось, що передувало сучасній матерії, тому є субстанцією.
Поняття матерія - фундаментальна категорія у філософії та природознавстві. У перекладі з латинської materia означає речовину. Початкові уявлення про матерію виникли вже в античності, де представники різних філософських шкіл ототожнювали її з матеріальною субстанцією, що лежить в основі буття: вода (Фалес), повітря (Анаксимен), вогонь (Геракліт), атоми (Демокріт) тощо.
У середні віки матерію розуміли, в основному, як матеріал, з якого виготовлені речі. Матерія як філософська категорія не розвивалася, хоча ми знаходимо у Августина Блаженного поняття «матерія духовна і тілесна».
У XVII – XVIII ст. складається нове розуміння матерії, відмінне від уявлень древніх. Було зроблено висновок, що матерія – не конкретна речовина (земля, вогонь, вода, повітря тощо), а фізична реальність як така. У цей період від філософії відгалужуються і отримують розвиток як самостійні галузі математичні, природні я суспільні науки. Найбільш розвиненими науками на той час були механіка і геометрія, у поглядах на матерію переважав механицизм. Матерія окреслюється сукупність чуттєво сприйманих тел. Матерія ототожнюється з речовиною, що складається з неподільних, постійних атомів, що володіє універсальними властивостями: механічною масою, вагою, непроникністю, інерцією. Все речове має ці властивості, отже, цілком логічно перенести ці властивості з конкретних речовин на Речовину як таке.
У цей час виник визначення матерії, дане англійським філософом Дж. Берклі, класиком суб'єктивного ідеалізму. У своїй роботі «Діалог між філософом Берклі та матеріалістом» він вкладає в уста матеріаліста поняття матерії як реальності, яка впливає на наші відчуття, але не залежить від них. Берклі, будучи суб'єктивним ідеалістом, всю свою філософську енергію направив на боротьбу проти матеріалізму та його основного поняття - матерії, але саме дане ним визначення матерії було використано французькими матеріалістами, які під матерією розуміли все те, що діє на наші органи почуттів. Під цим усім, що діє на наші органи почуттів, вони мали на увазі речовину, що представляє собою сукупність конкретних частинок-атомів, тотожних між собою, які мають універсальні властивості. У основі матерії-речовини лежать фундаментальні закони світобудови, і закон збереження речовини.
Таке розуміння матерії було історично прогресивним, а й обмеженим. Німецький філософ Ф. Енгельс був першим, хто вказав на цю обмеженість. Він вважав, що не можна зводити матерію до сукупності конкретних частинок-атомів, оскільки вони можуть мати складну структуру. Йому належить визначення матерії як загального поняття, що охоплює все різноманіття речей.
Обмеженість концепції ототожнення матерії з речовиною стала особливо очевидною для природознавства межі XIX-XX ст. Саме в той період у фізиці вибухнула криза, пов'язана з революційними відкриттями.
Як один з варіантів виходу з кризи та подальшого розвитку фізики та філософії В.І. Ленін запропонував нову методологічну основу – нове визначення матерії: «Матерія є філософська категорія для позначення об'єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях її, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від них».
Ленін вважав, що необхідно розмежувати філософське розуміння матерії та фізичні уявлення про її властивості та будову, і дав філософське визначення, загострюючи увагу на тому, що матерія як категорія не позначає нічого, крім об'єктивної реальності, а значить, що які б не були відкриті нові стану матерії, досить визначити: чи це відкриття об'єктивної реальністю чи ні. Далі своїм визначенням він наголошував, що матерія є первинна реальність по відношенню до наших відчуттів, оскільки вона існує незалежно від них.
Визначення Леніна є більш діалектичним у порівнянні з колишніми метафізичними визначеннями, оскільки воно відкрите для подальших знань та розвитку. Але, як і будь-яке визначення, воно історично обмежене. Воно, скоріш, гносеологічно, ніж онтологічно, бо сказати, що матерія - об'єктивна реальність, - це змістовному плані нічого сказати. Дане визначенняпрацює проти суб'єктивного ідеалізму, але не працює проти ідеалізму об'єктивного. Адже і бог, і світовий розум, і абсолютна ідея вписуються у визначення об'єктивної реальності для віруючої в них людини. Бог є до віруючого у конкретному образі, який той сприймає за допомогою органів чуття.
Але, незважаючи на зазначені недоліки, в матеріалізмі сьогодні немає нового і досконалого визначення матерії. Поруч із світоглядним слід зазначити і методологічне значення цього визначення у розвиток природознавства. Ідея невичерпності матерії, висловлена В.І. Леніним, сьогодні одна із керівних методологічних принципів природничо дослідження. Це особливо яскраво проявляється у сучасних поглядах на будову матерії, що склалися у природничих науках.
Коротко охарактеризуємо сучасні уявлення про структурної організації матерії. Структурні рівні матерії утворені з певної множини об'єктів будь-якого класу і характеризуються особливим типом взаємодії між складовими їх елементами. Критеріями виділення структурних рівнів є просторово-часові масштаби, сукупність найважливіших властивостей і законів зміни, ступінь відносної складності, що виникла в процесі історичного розвитку матерії в даній галузі світу.
Неорганічна природарозбивається на три 1)мікро-, 2)макро- та 3)мегаміри, що мають наступну послідовність структурних рівнів: 1) субмікроелементарний – мікроелементарний (елементарні частинки та польові взаємодії) – ядерний – атомарний – молекулярний – 2) рівень макроскопічних тіл (ряд підрівень) ) – 3) планети – зірково-планетні комплекси – галактики – метагалактики.
Жива природапідрозділяється такі рівні: біологічних макромолекул – клітинний рівень – мікроорганізмний – органів прокуратури та тканин – організму загалом – популяційний – биоценозный – біосферний. Загальна основа життя – органічний метаболізм (обмін речовиною, енергією та інформацією із середовищем) – специфікується у кожному із виділених рівнів.
Соціальна реальністьпредставлена рівнями: індивідів – сім'ї – колективів – соціальних груп- Класів - національностей і націй - держав і систем держав - суспільства в цілому.
Зазначимо також, що вищі рівні системної організації матерії виникають у межах порівняно невеликої кількості явищ попереднього рівня. Так, з трьох основних груп рівнів неорганічної природи (мікро-, макро-і мегамир) лише на рівні меншої частини явищ макросвіту виникає життя, так само соціум виникає у представників єдиного біологічного виду. Ускладнення системної організації матерії цим супроводжує звуження можливостей його реалізації.
У сучасній науці в основі уявлень про будову матеріального світу лежить системний підхід, згідно з яким будь-який об'єкт матеріального світу, атом, планета, організм або галактика, може бути розглянутий як складне утворення, що включає складові, організовані в цілісність. Для позначення цілісності об'єктів у науці було вироблено поняття "системи".
Системаявляє собою сукупність елементів та зв'язків між ними.
Концепція «елемент»означає мінімальний, далі неподільний компонент у межах системи. Елемент є таким лише стосовно доцій системі, в інших відносинах він сам може представляти складну систему.
Сукупність зв'язків між елементами утворює структуру системи.
Стійкі зв'язки елементів визначають упорядкованість системи. Існують два типи зв'язків між елементами системи: по «горизонталі» та «вертикалі».
Зв'язки по «горизонталі» – це зв'язки координації між однопорядковими елементами. Вони носять корелюючий характер: жодна частина системи неспроможна змінитись без того, щоб не змінилися інші частини.
Зв'язки з «вертикалі» - це зв'язки субординації, тобто. підпорядкування елементів. Вони виражають складне внутрішній устрій системи, де одні частини за своєю значимістю можуть поступатися іншим і підкорятися їм. Вертикальна структура включає рівні організації системи, і навіть їх ієрархію.
Вихідним пунктом будь-якого системного дослідження є уявлення про цілісність системи, що вивчається.
Цілісністьсистеми означає, що всі її складові, з'єднуючись разом, утворюють унікальне ціле, що має нові інтеграційними властивостями.
Властивостісистеми - непросто сума властивостей її елементів, а щось нове, властиве лише системі загалом. Наприклад, молекула води Н 2 О. Сам по собі водень, два атоми якого утворюють цю систему, горить, а кисень (до неї входить один атом) підтримує горіння. Система ж, що утворилася з цих елементів, викликала до життя зовсім інше, а саме, інтегративну властивість: вода гасить вогонь. Наявність властивостей, властивих системі загалом, але з її частинам, визначається взаємодією елементів.
Отже, згідно з сучасними науковими поглядами на природу, всі природні об'єкти є упорядкованими, структурованими, ієрархічно організованими системами. Усі системи діляться на закриті,у яких відсутні зв'язки із зовнішнім середовищем, та відкриті,пов'язані із зовнішнім навколишнім середовищем.
Закрита системаможливо лише теоретично, реальні природні об'єкти існують у зовнішньому середовищі, обмінюючись із нею речовиною, енергією та інформацією. Будь-який матеріальний об'єкт від атома та клітини до галактики входить до системи вищого рівня і може існувати лише у взаємодії з довкіллям.
У природничих науках виділяються два великі класи матеріальних систем: системи неживої природи та системи живої природи.
У неживої природияк структурні рівні організації матерії виділяють фізичний вакуум, елементарні частинки, атоми, молекули, поля, макроскопічні тіла, планети і планетні системи, зірки і зіркові системи - галактики, системи галактик - метагалактику.
У живої природи доструктурним рівням організації матерії відносять системи доклітинного рівня - нуклеїнові кислоти та білки; клітини як особливий рівень біологічної організації, представлені у формі одноклітинних організмів та елементарних одиниць живої речовини; багатоклітинні організми рослинного та тваринного світу; надорганізмові структури, що включають види, популяції та біоценози і, нарешті, біосферу як усю масу живої речовини.
У природі все взаємозалежне, тому можна виділити такі системи, які включають елементи як живої, так і неживої природи – біогеоценозів.
Природні науки, почавши вивчення матеріального світу з найпростіших безпосередньо сприймаються людиною матеріальних об'єктів, переходять далі до вивчення найскладніших об'єктів глибинних структур матерії, які виходять за межі людського сприйняття і несумірні з об'єктами повсякденного досвіду.
Застосовуючи системний підхід, природознавство не просто виділяє типи матеріальних систем, а розкриває їх зв'язок та співвідношення.
У науці виділяються три рівні будови матерії.
Макросвіт- Світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - в секундах, хвилинах, годинах, роках.
Мікросвіт- світ гранично малих, безпосередньо не спостережуваних мікрооб'єктів, просторова розмірність яких обчислюється від 10 - 8 до 10 -16 див, а життя - від нескінченності до 10 -24 з.
Мегамір- світ величезних космічних масштабів та швидкостей, відстань у якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів – мільйонами та мільярдами років.
І хоча цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро- і мегамири тісно взаємопов'язані.
Нині у сфері фундаментальної теоретичної фізики розробляються концепції, за якими об'єктивно існуючий світ вичерпується матеріальним світом, сприйманим нашими органами почуттів чи фізичними приладами. Автори даних концепцій дійшли такого висновку: поряд із матеріальним світом існує реальність вищого порядку, що має принципово іншу природу в порівнянні з реальністю матеріального світу 1 . З їхньої точки зору, світ вищої реальності визначає структуру і еволю цію матеріального світу Стверджується, що об'єктами світу вищої реальності виступають не матеріальні системи, як у мікро-, макро- і мегамирах, а деякі ідеальні фізичні та математичні структури, які проявляються у матеріальному світі у вигляді природничо-наукових законів. Ці структури виступають як носії ідей необхідності, загальнозначимості і регулярності, які виражають сутність об'єктивні фізичні закони.
Але одних законів, породжених такого роду фізичними та математичними структурами, явно замало існування матеріального світу. Необхідно безліч програм, визначальних «поведі-
Володимиров Ю.С.Фундаментальна фізика та релігія. - М: Архімед, 1993; Володимиров Ю.С., Карнаухов А.В., Кулаков Ю.І.Введення в теорію фізичних структур та бінарну геометрофізику. - М: Архімед, 1993.
ня» та еволюцію матеріальних об'єктів. Подібно до того, як знання рівнянь не забезпечує вирішення завдання (для цього потрібно ще й знання початкових умов), так і в загальному випадку поряд з фундаментальними законами повинні існувати додаткові до них сутності - програми.
З погляду зазначеного підходу кожна матеріальна система є втіленням певної ідеальної структури, та її еволюція визначається певної програмою. Програма передбачає певну спрямованість розвитку, тобто. його ціль. Оскільки жодна програма не може виникнути сама по собі, а є продуктом творчого акту, то, як вважають деякі фізики-теоретики, Всесвіту властивий творчий Розум. З їхньої точки зору, матеріальний світ є лише «нижній» шар буття, що взаємодіє з усіма іншими верствами і визначається ними.
Над світом матеріальних об'єктів височіють:
Поверх ідеальних фізичних та математичних структур, що задають фундаментальні закони природи;
Поверх численних програм, що визначають еволюцію Всесвіту загалом та матеріальних систем зокрема;
Поверх духовного світу людини – світу духовної свободи. Вершиною ієрархічної структурі Всесвіту є Вищий Розум як трансцендентне, тобто. Надчуттєве, надособистісне Першооснова всесвіту, що височіє над природою і людиною 1 .
Такий підхід суперечить суворо науковому знанню і представляє своєю суттю прояв релігійного світогляду.
Вперше поняття матерія (hyle) зустрічається у Платона. Матерія в його розумінні якийсь позбавлений якостей субстрат (матеріал), з якого утворюються тіла різної величини та контурів; вона безформна, невизначена, пасивна. Надалі матерія, як правило, ототожнювалася з конкретною речовиною чи атомами. З розвитком науки і філософії поняття матерії поступово втрачає чуттєво-конкретні риси і стає дедалі абстрактнішим. Воно покликане охопити нескінченне різноманіття всього реально існуючого і несвідомого до свідомості.
У діалектико-матеріалістичній філософії матерія визначається як об'єктивна реальність, дана нам у відчуттях, яка існує незалежно від людської свідомості та відображається ним. Це визначення - найбільш прийняте у сучасній філософській російській літературі. Матерія – це єдино існуюча субстанція. Вона вічна і нескінченна, нестворна і незнищенна, невичерпна і знаходиться в постійному русі, здатна до самоорганізації та відображення. Вона є – causa sui, причина самої себе (Б.Спіноза). Всі ці властивості (субстанціальність, невичерпність, незнищеність, рух, вічність) невіддільні від матерії і тому називають її атрибутами. Невіддільні від матерії так само і її форми - простір та час.
Матерія – це складна системна організація. За сучасними науковими даними у структурі матерії можна назвати два великих основних рівня (принцип розподілу - наявність життя): неорганічна матерія (не жива природа) та органічна матерія (жива природа).
Неорганічна природа включає такі структурні рівні:
1. Елементарні частинки - найдрібніші частинки фізичної матерії (фотони, протони, нейтрино та ін), кожна з яких має свою античастинку. Нині відомо понад 300 елементарних частинок (включаючи античастинки), зокрема і звані «віртуальні частки», що у проміжних станах дуже короткий час. Характерна рисаелементарних частинок
- Здатність до взаємних перетворень.
2. Атом - найдрібніша частка хімічного елемента, що зберігає його властивості. Він складається з ядра та електронної оболонки. Ядро атома складається з протонів та нейтронів.
3. Хімічний елемент – сукупність атомів з однаковим зарядом ядра. Відомо 107 хімічних елементів (19 отримані штучно), з яких складаються всі речовини неживої та живої природи.
4. Молекула - найменша частка речовини, що має всі його хімічними властивостями. Складається з атомів, з'єднаних хімічними зв'язками.
5. Планети - найбільш потужні тіла Сонячної системи, що рухаються по еліптичних орбітах навколо Сонця.
6. Планетні системи.
7. Зірки - газові (плазмові) кулі, що світяться, подібні до Сонця: в них укладена більша частина речовини Всесвіту. Утворюються з газо-пилового середовища (головним чином водню і гелію).
8. Галактики – гігантські до сотень млрд. зірок) зіркові системи, зокрема, наша Г алактика ( Чумацький шлях), що містить понад 100 млрд. зірок.
9. Система галактик.
Органічна природа (біосфера, життя) має такі рівні (види самоорганізації):
1. Доклітинний рівень – дезонуклеїнові кислоти, рибонуклеїнові кислоти, білки. Останні – високомолекулярні органічні речовини, побудовані з 20 амінокислот, становлять (поряд з нуклеїновими кислотами) основу життєдіяльності всіх організмів.
2. Клітина - елементарна жива система, основа будови та життєдіяльності всіх рослин та тварин.
3. Багатоклітинні організми рослинного та тваринного світу
- окремі особиниабо їхня сукупність.
4. Населення - сукупність особин одного виду, що тривало займає певний простір і відтворює себе протягом великої кількості поколінь.
5. Біоценоз - сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяють цю ділянку суші або водойми.
6. Біогеоценоз (екосистема) - однорідна ділянка земної поверхні, єдиний природний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання.
За розмірами матерія поділяється на три рівні:
1. Макросвіт - сукупність об'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабом людського досвіду: просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах, кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
2. Мікросвіт - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова розмірність яких обчислюється до 10 (-8) - до 16 (-16) см, а час життя від нескінченності до 10 (-24) сек.
3. Мегамир - світ величезних космічних масштабів та швидкостей, відстань у якому вимірюється світловими роками (а швидкість світла 3000000 км/с), а час існування космічних об'єктів - мільйонами та мільярдами років.
Це думка матеріалізму. На відміну від матеріалістів, ідеалісти заперечують матерію як об'єктивну реальність. Для суб'єктивних ідеалістів (Берклі, Мах) матерія – це «комплекс відчуттів», для об'єктивних ідеалістів (Платон, Гегель) – це породження духу, «інобуття» ідеї.
3. Рух та його основні форми. Простір та час.
У найширшому сенсі рух у застосуванні до матерії - це «зміна взагалі», воно включає всі зміни, що відбуваються в світі. Уявлення про рух як зміну зародилися вже в давньої філософіїі розвивалися за двома основними лініями - матеріалістичною та ідеалістичною.
Ідеалісти під рухом розуміють не зміни об'єктивної реальності, а зміни чуттєвих уявлень, ідей, думок. Тим самим робиться спроба мислити рух без матерії. У матеріалізмі підкреслюється атрибутивний характер руху стосовно матерії (його невідривність від неї) і первинність руху матерії стосовно змін духу. Так, Ф.Бекон відстоював думку про те, що матерія сповнена активності і тісно пов'язана з рухом як вродженою своєю властивістю.
Рух - атрибут, невід'ємна властивість матерії, вони тісно пов'язані і немає один без одного. Проте, історія пізнання мали місце спроби відірвати цей атрибут від матерії. Так, прихильники «енергетизму» - напрями у філософії та природознавстві, що виник наприкінці ХІХ ст. – на початку ХХ ст. намагалися всі явища природи звести до змін енергії, позбавленої матеріальної основи, тобто. відірвати рух (а енергія - загальна кількісна міра різних форм руху матерії) від матерії. Енергія при цьому трактувалася як суто духовний феномен, і ця «духовна субстанція» проголошувалась основою всього існуючого.
Ця концепція несумісна із законом збереження перетворення енергії, за яким енергія у природі немає з нічого і зникає; вона може лише переходити з однієї форми до іншої. А тому рух незнищенний і невідривний від матерії.
Матерія тісно пов'язана з рухом, а воно існує у вигляді конкретних форм. Основними з них є: механічне, фізичне, хімічне, біологічне та соціальне. Вперше цю класифікацію запропонував Ф. Енгельс, але в даний час вона зазнала певної конкретизації та уточнення. Так, сьогодні є думки про те, що самостійними формами руху є геологічне, екологічне, планетарне, комп'ютерне та ін.
У сучасній науці розвиваються уявлення про те, що механічний рух не пов'язаний з будь-яким окремим структурним рівнем організації матерії. Це радше аспект, якийсь зріз, що характеризує взаємодію кількох таких рівнів. Стало необхідним розрізняти також квантово-механічний рух, що характеризує взаємодію елементарних частинок та атомів, макромеханічний рух макротіл.
Істотно збагатилися уявлення про біологічну форму руху матерії. Було уточнено уявлення про її первинні матеріальні носії. Крім білкових молекул, як молекулярний носій життя були виділені кислот ДНК і РНК.
Характеризуючи форми руху матерії та його взаємозв'язок, необхідно пам'ятати таке:
1. Кожна форма якісно специфічна, але вони нерозривно пов'язані і за відповідних умов можуть переходити раптом у руга.
2. Прості (нижчі) форми є основою більш високих та складних форм.
3. Вищі форми руху включають в перетвореному вигляді нижчі форми. Останні є побічними по відношенню до вищої форми, яка має свої власні закономірності.
4. Неприпустимо вищі форми зводити до нижчих. Так, прихильники механіцизму (XVI1-Х1Х ст.) намагалися пояснити всі явища природи та суспільства лише за допомогою законів класичної механіки. Механіцизм - форма редукціонізму, згідно з яким вищі форми організації (наприклад, біологічні та соціальні) можуть бути зведені до нижчих (наприклад, фізичних чи хімічних) і повністю пояснені лише закономірностями останніх (наприклад, соціал-дарвінізм).
Рух як «зміна взагалі» підрозділяється не лише за своїми основними формами, а й за типами. Кількість – це зовнішня визначеність предмета (його величина, обсяг, розмір, темп тощо);
це зміна, що відбувається з предметом, без докорінного його перетворення (наприклад, людина, що йде). Якість - це докорінне перетворення внутрішньої структури предмета, його сутності (наприклад, лялечка-метелик, тісто-хліб). Особливий тип руху – розвиток. Під розвитком розуміється незворотне, поступальне, кількісно-якісна зміна предмета чи явища (наприклад, життя, рух історії, розвиток науки). Може мати місце ускладнення структури, підвищення рівня організації предмета чи явища, що зазвичай характеризується як прогрес. Якщо ж рух відбувається у зворотному напрямку - від досконаліших форм до менш досконалим, це регрес. Наукою про розвиток у його повному вигляді є діалектика.
Простір та час. Простір є форма буття матерії, яка виражає протяжність, структуру, порядок співіснування та рядоположення матеріальних об'єктів.
Час - форма буття матерії, що виражає тривалість існування матеріальних об'єктів і послідовність змін, які з об'єктами.
Час і простір тісно переплетені між собою. Те, що відбувається в просторі, відбувається одночасно і в часі, а те, що відбувається в часі, знаходиться у просторі.
В історії філософії та науки склалися дві основні концепції простору та часу:
1. Субстанціальна концепція розглядає простір і час як особливі самостійні сутності, які існують поряд незалежно від матеріальних об'єктів. Простір зводилося до нескінченної порожнечі («ящик без стінок»), що вміщає всі тіла, час - до «чистої» тривалості. Ця ідея, в загальному виглядісформульована ще Демокрітом, отримала своє логічне завершенняу концепції абсолютного простору та часу Ньютона, який вважав, що їхні властивості не залежать від характеру матеріальних процесів, що протікають у світі.
2. Реляційна концепція розглядає простір і час не як особливі, незалежні від матерії сутності, бо як форми існування речей і цих речей власними силами не існуючі (Аристотель, Лейбніц, Гегель).
Субстанціальна та реляційна концепції не пов'язані однозначно з матеріалістичним чи ідеалістичним тлумаченням світу, обидві розвивалися на тій та іншій основі. Діалектикоматеріалістична концепція простору та часу була
сформульована у рамках реляційного підходу.
Простір і час як форми буття матерії мають як загальні їм властивості, і характерні кожної з цих форм. До їх загальним властивостям відносяться: об'єктивність і незалежність від свідомості людини, їх нерозривний зв'язок один з одним і з матерією, що рухається, кількісна і якісна нескінченність, вічність. Простір характеризує довжину матерії, її структурність, взаємодію елементів у матеріальних системах. Воно є обов'язковою умовою існування будь-якого матеріального об'єкта. Простір реального буття тривимірний, однорідний і ізотропний. Однорідність простір пов'язані з відсутністю у ньому «виділених» якимось чином точок. Ізотропність простору означає рівноправність у ньому будь-якого можливих напрямів.
Час характеризує матеріальне буття як вічне і незнищенне у своїй сукупності. Час одномірний (від сьогодення до майбутнього), асиметричний і необоротний.
Прояв часу і простір по-різному в різних формах руху, тому останнім часом виділяють біологічне, психологічне, соціальне та інші простори та час.
Приміром, психологічний час пов'язані з його психічними станами, установками тощо. Час у тій чи іншій ситуації може «сповільнюватися» чи, навпаки, «прискорюватися», він «летить» чи «тягнеться». Це суб'єктивне почуття часу.
Біологічний час пов'язаний з біоритмами живих організмів, зі зміною дня та ночі, з роками року та циклами сонячної активності. Вважається також, що є безліч біологічних просторів (наприклад, ареали поширення тих чи інших організмів чи його популяцій).
Соціальний час, пов'язаний із розвитком людства, з історією, теж може прискорювати та уповільнювати свій біг. Особливо це прискорення притаманно ХХ століття у зв'язку з науково-технічним прогресом. НТР буквально спресував соціальний простір і неймовірно прискорив біг часу, надавши вибухового характеру розвитку суспільно-економічних процесів. Планета стала маленькою і тісною для людства як єдиного цілого, а час переміщення з одного її кінця до іншого тепер вимірюється годинами, що було просто немислимо ще в минулому столітті.
У ХХ столітті на основі відкритті в природних та точних наукахбуло вирішено суперечку між цими двома концепціями. Перемогла реляційна. Так, М. Лобачевський дійшов висновку у своїй неевклідовій геометрії, що властивості простору не завжди і скрізь однакові й незмінні, а вони змінюються в залежності від найбільш загальних властивостей матерії. За теорією відносності
А.Ейнштейна просторово-часові властивості тіл залежать від швидкості їхнього руху (тобто від показників матерії). Просторові розміри скорочуються в напрямку руху при наближенні швидкості тіла до швидкості світла у вакуумі (300000 км/с), а тимчасові процеси в системах, що швидко рухаються, уповільнюються. Він довів також, що поблизу масивних тіл час уповільнюється, як у центрі планет. Цей ефект тим помітніший, чим більша маса небесних тіл.
Таким чином, теорія відносності А. Ейнштейна показала нерозривний зв'язок між матерією, простором та часом.
