Материальность
и единство мира Современная физическая картина мира основана на признании материальности и единства мира, всеобщей связи и обусловленности всех структурных уровней материи, на признании неисчерпаемости материи и ее познания. Единство мира состоит в наличии у материи универсальных свойств, в существовании всеобщих законов движения материи.
С точки зрения современной физики все многообразие видов материи сводится к двум основным видам: веществу и физическим полям. Вещество — вид материи, имеющей атомарно-молекулярную или плазменную структуру. Частицы вещества имеют массу покоя, не равную нулю. Физическое поле — вид материи, относительно отличающийся от вещества в макропроцессах. Частицы поля могут иметь массу покоя как равную нулю (фотоны), так и отличную от нуля (пионы). Физические поля обладают свойством связывать частицы вещества в структурные системы — ядра атомов, атомы, молекулы, макротела, космические тела и т.д. Структурными элементами вещества и физических полей являются элементарные частицы, одним из важнейших свойств которых является их взаимопревращение. И хотя между элементарными частицами вещества и частицами поля имеются определенные отличия в макропроцессах, все же определяющим является их материальное единство, общность их важнейших свойств — единство корпускулярно-волновых свойств, структурность, стабильность и неустойчивость, взаимопревращаемость, справедливость законов сохранения.
Основными формами существования материи являются пространство, время и движение. Пространство и время относятся к основным физическим понятиям. Поэтому определить их через что-то еще более общее в физике нельзя, какое бы явление не рассматривалось, в число описывающих его величин обязательно входят пространственные и временные характеристики. Такими характеристиками являются расстояния и промежутки времени. Время обладает следующими свойствами: одномерность — момент наступления любого события всегда можно определить одним числом; непрерывность — любые промежутки времени обладают беспредельной делимостью. Основной пространственной характеристикой является расстояние. Пространство обладает следующими свойствами: непрерывностью — все расстояния в пространстве обладают беспредельной делимостью: трехмерностью — положение любой точки в пространстве определяется тремя числами, например координатами  .
Современные естественнонаучные представления о пространстве и времени отражены в теории относительности, показавшей, что пространство и время не являются некими самостоятельными сущностями, а представляют собой всеобщие и неотъемлемые свойства материи. Пространственные и временные отношения являются производными от взаимодействия между материальными объектами. Зависимость пространственно-временных свойств от взаимного расположения и движения материальных систем выражается в том, что течение времени, пространственные свойства тел зависят от скорости движения этих тел и интенсивности полей тяготения. Пространство и время неразрывно связаны между собой, и вместе они составляют единый четырехмерный континуум. Пространство и время, взятые по отдельности, являются лишь отдельными сторонами единого пространства — времени.
Взаимосвязь пространства и времени, зависимость пространственно-временных свойств предметов и явлений от структуры и состояния движения материи есть одно из проявлений наиболее общей закономерности окружающего нас мира — всеобщей связи явлений природы, которая пронизывает собой материю на всех ее структурных уровнях от элементарных частиц до галактик.
Физические формы движения материи связаны между собой и образуют иерархическую последовательность. Высшие формы движения (например, электромагнитное) включают в себя низшие (например, механическое) и совершаются на их основе, но не сводятся к низшим, так как обладают специфическими, только им присущими свойствами и закономерностями. Движущаяся материя существует вечно, и одним из важнейших свойств любых видов материи и любых форм движения материи является способность материи к взаимному превращению. Всеобщий принцип неуничтожимости материи и движения подтверждается всем развитием естествознания и прежде всего физики в форме конкретных законов сохранения и превращения физических величин, характеризующих важнейшие свойства материи и движения (законы сохранения массы, энергии, заряда, импульса, момента импульса, ядерного заряда, лептонного заряда, зарядовой симметрии и т.д.). Эти частные законы являются различными сторонами объективно существующего общего свойства несотворимости и неуничтожимости материи и движения.
Источником всех видов движения является взаимодействие между самими материальными объектами. Взаимодействие является всеобщей формой связи тел и явлений и выражается в их взаимном влиянии друг на друга. С точки зрения естествознания, взаимодействие является истинной причиной вещей, оно связывает воедино элементы материальных объектов, определяет состав, структурную организацию и происходящие в них изменения. Взаимодействие между макротелами осуществляется с помощью физических полей, являющихся материальным носителем передачи взаимодействия. Скорость передачи взаимодействия не превышает скорости света.
В основе современного миропонимания лежит признание объективной закономерности, необходимости, причинности, которые неотделимы от признания объективной реальности мира. Принцип причинности, понимаемый как утверждение о всеобщей причинной обусловленности явлений реального мира, имеет важнейшее методологическое значение в современной научной физической картине. Большое многообразие причинных связей, существующих в природе, определяется свойствами и структурой материальных объектов, находящихся в причинном отношении. Если в механическом движении причина выступает как внешнее силовое воздействие, то в разнообразных физических процессах оно имеет форму тепловых, электромагнитных, ядерных и других взаимодействий. Явления природы существуют не независимо друг от друга, а в определенной взаимосвязи, вне которой не существует ни одно явление, ни один процесс. Такую связь явлений, в которой одно явление при определенных условиях порождает другое, называют причиной, а то явление, которое вызывается действием причины, — следствием. Реальная связь между взаимодействием объектов и изменением их состояния и есть причинная связь. Из этого следует, что существуют реальные причины, ответственные за поведение любых материальных объектов. Например, причиной, обусловливающей поведение данной микрочастицы, является ее взаимодействие со всеми остальными микрочастицами. Представление об объективной диалектической связи причин и следствий является основой современного миропонимания. Знание причинно-следственных связей между различными явлениями природы играет исключительно важную роль в практической деятельности людей. Раскрыв причины явлений, человек может ускорить их наступление или даже искусственно воссоздавать те явления и процессы, которые ему нужны. Знание причин вредных явлений позволяет ограничивать их действие и тем самым предотвращать наступление нежелательных следствий. Существование в мире причинности обусловливает его саморазвитие. Это означает, что мир развивается в результате внутренних процессов, подчиняющихся закономерной причинно-следственной связи. Если вся необходимая информация для определения будущего системы известна, то говорят, что известно состояние системы в данный момент времени.
В различных физических теориях состояние изучаемых в них систем описывают по-разному. Установление величин, определяющих состояние той или иной физической системы, есть основной вопрос всякой физической теории. Например, в теории тепловых явлений (термодинамике) состояние такой системы, как газ, характеризуют давлением, объемом и температурой. В классической механике состояние системы определяется положениями  и скоростями  ее частиц, т.е. состояние = . Основная задача механики применительно к системе (совокупности тел, выделенных из множества окружающих нас тел для рассмотрения и изучения в той или иной задаче) заключается в определении положения каждого из тел системы в любой момент времени.
С течением времени состояние системы может изменяться: меняется взаимное расположение частиц системы, изменяются их скорости. Однако между начальным и последующим состоянием системы существуют определенные причинно-следственные связи. Существование этих связей приводит к тому, что эволюция системы во времени полностью определяется ее начальным состоянием. По начальному состоянию системы, т.е. состоянию в некоторый начальный момент времени  можно определить (предсказать) состояние этой системы в любой последующий момент времени  : состояние () состояние (). Иными словами, совокупность начальных положений и скоростей всех частиц системы полностью определяет все ее дальнейшее движение.
Это утверждение, называемое механическим принципом причинности, является обобщением большого количества опытных фактов и представляет собой одну из важнейших аксиом классической механики.
|
