Livelli strutturali di organizzazione della materia inanimata. Livelli strutturali fondamentali astratti della materia. Possiamo anche parlare di tre direzioni principali della biologia o, in senso figurato, di tre immagini della biologia

1. Introduzione.

L'intero mondo intorno a noi muove la materia nelle sue forme e manifestazioni infinitamente varie, con tutte le sue proprietà, connessioni e relazioni. Diamo uno sguardo più da vicino a cos'è la materia e ai suoi livelli strutturali.

1. Che cosa è la materia. La storia dell'emergere della visione della materia.

Materia (lat. Materia - sostanza), "...una categoria filosofica per designare la realtà oggettiva, che è data a una persona nei suoi sensi, che viene copiata, fotografata, visualizzata dai nostri sensi, esistente indipendentemente da noi."

La materia è un insieme infinito di tutti gli oggetti e sistemi esistenti nel mondo, il substrato di qualsiasi proprietà, connessione, relazione e forma di movimento. La materia comprende non solo tutti gli oggetti e i corpi della natura direttamente osservabili, ma anche tutti quelli che, in linea di principio, potranno essere conosciuti in futuro sulla base del miglioramento dei mezzi di osservazione e di esperimento. Dal punto di vista della comprensione marxista-leninista della materia, essa è organicamente connessa con la soluzione dialettico-materialista alla questione principale della filosofia; procede dal principio dell'unità materiale del mondo, dal primato della materia rispetto alla coscienza umana e dal principio della conoscibilità del mondo sulla base di uno studio coerente di proprietà specifiche, connessioni e forme di movimento della materia.

La base delle idee sulla struttura del mondo materiale è un approccio sistemico, secondo il quale qualsiasi oggetto del mondo materiale, sia esso un atomo, pianeta, organismo o galassia, può essere considerato come una formazione complessa, comprese le parti componenti organizzate in integrità. Per denotare l'integrità degli oggetti nella scienza, è stato sviluppato il concetto di sistema.

La materia come realtà oggettiva comprende non solo la materia nei suoi quattro stati di aggregazione (solido, liquido, gassoso, plasma), ma anche i campi fisici (elettromagnetico, gravitazionale, nucleare, ecc.), nonché le loro proprietà, relazioni, interazioni di prodotto. . Comprende anche l'antimateria (un insieme di antiparticelle: positrone, o antielettrone, antiprotone, antineutrone), recentemente scoperto dalla scienza. L’antimateria non è affatto antimateria. L’antimateria non può esistere affatto. La negazione qui non va oltre il “non” (non materia).

Movimento e materia sono organicamente e indissolubilmente legati tra loro: non esiste movimento senza materia, così come non esiste materia senza movimento. In altre parole, non ci sono cose, proprietà e relazioni immutabili nel mondo. “Tutto scorre”, tutto cambia. Alcune forme o tipi vengono sostituiti da altri, si trasformano in altri: il movimento è costante. La pace è un momento dialetticamente scomparso nel continuo processo di cambiamento e divenire. La pace assoluta equivale alla morte, o meglio, alla non esistenza. Si può comprendere a questo proposito A. Bergson, che considerava tutta la realtà come una continuità in movimento indivisibile. O A.N. Whitehead, per il quale “la realtà è un processo”. Sia il movimento che la quiete sono fissati definitivamente solo in relazione a qualche sistema di riferimento. Pertanto, la tabella su cui sono scritte queste righe è a riposo rispetto a questa stanza, che, a sua volta, è a riposo rispetto a questa casa, e la casa stessa è a riposo rispetto alla Terra. Ma insieme alla Terra, il tavolo, la stanza e la casa si muovono attorno all’asse terrestre e attorno al Sole.

La materia in movimento esiste in due forme principali: nello spazio e nel tempo. Il concetto di spazio serve ad esprimere le proprietà di estensione e ordine di coesistenza dei sistemi materiali e dei loro stati. È oggettivo, universale (forma universale) e necessario. Il concetto di tempo fissa la durata e la sequenza dei cambiamenti negli stati dei sistemi materiali. Il tempo è oggettivo, inevitabile e irreversibile. È necessario distinguere tra idee filosofiche e scientifiche naturali sullo spazio e sul tempo. L'approccio filosofico stesso è qui rappresentato da quattro concetti di spazio e tempo: sostanziale e relazionale, statico e dinamico.

Il fondatore della visione della materia come costituita da particelle discrete fu Democrito.

Democrito negò l'infinita divisibilità della materia. Gli atomi differiscono tra loro solo per forma, ordine di successione reciproca e posizione nello spazio vuoto, nonché per dimensione e gravità, che dipende dalla dimensione. Hanno forme infinitamente varie con depressioni o rigonfiamenti. Democrito chiama gli atomi anche “figure” o “figurine”, da cui consegue che gli atomi di Democrito sono le figure o figurine più piccole e indivisibili. IN scienza moderna Si discuteva molto se gli atomi di Democrito fossero corpi fisici o geometrici, ma lo stesso Democrito non era ancora arrivato alla distinzione tra fisica e geometria. Da questi atomi che si muovono in direzioni diverse, dal loro “vortice”, per necessità naturale, attraverso l'unione di atomi tra loro simili, si formano sia i singoli corpi interi che il mondo intero; il movimento degli atomi è eterno e il numero dei mondi emergenti è infinito.

Il mondo della realtà oggettiva accessibile agli esseri umani è in continua espansione. Le forme concettuali per esprimere l'idea dei livelli strutturali della materia sono diverse.

La scienza moderna identifica tre livelli strutturali nel mondo.

2. Mondi micro, macro, mega.

Micromondo– queste sono molecole, atomi, particelle elementari - il mondo di microoggetti estremamente piccoli, non direttamente osservabili, la cui diversità spaziale è calcolata da 10 -8 a 10 -16 cm e la durata della vita va dall'infinito a 10 -24 S.

Macromondo- il mondo delle forme e dimensioni stabili commisurate agli esseri umani, nonché i complessi cristallini di molecole, organismi, comunità di organismi; il mondo dei macrooggetti, la cui dimensione è paragonabile alla scala dell'esperienza umana: le quantità spaziali sono espresse in millimetri, centimetri e chilometri, e il tempo - in secondi, minuti, ore, anni.

Megamondo- questi sono pianeti, complessi stellari, galassie, metagalassie - un mondo di enormi scale e velocità cosmiche, la cui distanza è misurata in anni luce e la vita degli oggetti spaziali è misurata in milioni e miliardi di anni.

E sebbene questi livelli abbiano le loro leggi specifiche, i mondi micro, macro e mega sono strettamente interconnessi.

A livello microscopico, la fisica oggi studia processi che avvengono su lunghezze dell'ordine di 10 alla meno diciottesima potenza di cm, in un tempo dell'ordine di 10 alla meno ventiduesima potenza di s. Nel megamondo, gli scienziati utilizzano strumenti per registrare oggetti distanti da noi a una distanza di circa 9-12 miliardi di anni luce.

Micromondo. Democrito nell'antichità avanzò l'ipotesi atomistica della struttura della materia , più tardi, nel XVIII secolo. fu ripreso dal chimico J. Dalton, che prese come unico peso atomico l'idrogeno e confrontò con esso i pesi atomici di altri gas. Grazie ai lavori di J. Dalton si cominciò a studiare le proprietà fisiche e chimiche dell'atomo. Nel 19 ° secolo DI Mendeleev costruì un sistema di elementi chimici in base al loro peso atomico.

In fisica, l'idea degli atomi come l'ultimo indivisibile elementi strutturali la materia proveniva dalla chimica. In realtà, gli studi fisici sull'atomo iniziano alla fine del XIX secolo, quando il fisico francese A. A. Becquerel scoprì il fenomeno della radioattività, che consisteva nella trasformazione spontanea degli atomi di alcuni elementi in atomi di altri elementi.

La storia della ricerca sulla struttura dell'atomo inizia nel 1895 grazie alla scoperta da parte di J. Thomson dell'elettrone, una particella carica negativamente che fa parte di tutti gli atomi. Poiché gli elettroni hanno una carica negativa e l'atomo nel suo insieme è elettricamente neutro, si presume che oltre all'elettrone ci sia una particella caricata positivamente. Si calcola che la massa dell'elettrone sia 1/1836 della massa di una particella carica positivamente.

Esistevano diversi modelli della struttura dell'atomo.

Nel 1902, il fisico inglese W. Thomson (Lord Kelvin) propose il primo modello dell'atomo: una carica positiva è distribuita su un'area abbastanza ampia e gli elettroni sono intervallati da essa, come "uvetta nel budino".

Nel 1911, E. Rutherford propose un modello dell'atomo che somigliava al sistema solare: al centro c'è un nucleo atomico e gli elettroni si muovono attorno ad esso nelle loro orbite.

Il nucleo ha una carica positiva e gli elettroni hanno una carica negativa. Invece delle forze gravitazionali che agiscono nel sistema solare, nell’atomo agiscono le forze elettriche. Carica elettrica del nucleo di un atomo, numericamente uguale al numero atomico in tavola periodica Mendeleev, è bilanciato dalla somma delle cariche degli elettroni: l'atomo è elettricamente neutro.

Entrambi questi modelli si sono rivelati contraddittori.

Nel 1913, il grande fisico danese N. Bohr applicò il principio di quantizzazione per risolvere il problema della struttura dell'atomo e delle caratteristiche degli spettri atomici.

Il modello dell'atomo di N. Bohr era basato sul modello planetario di E. Rutherford e sulla teoria quantistica della struttura atomica da lui sviluppata. N. Bohr ha avanzato un'ipotesi sulla struttura dell'atomo, basata su due postulati completamente incompatibili con la fisica classica:

1) in ogni atomo ci sono diversi stati stazionari (nel linguaggio del modello planetario, diverse orbite stazionarie) di elettroni, in movimento lungo i quali un elettrone può esistere senza emettere ;

2) quando un elettrone passa da uno stato stazionario a un altro, l'atomo emette o assorbe una porzione di energia.

In definitiva, è fondamentalmente impossibile descrivere con precisione la struttura di un atomo basandosi sull'idea delle orbite degli elettroni puntiformi, poiché tali orbite in realtà non esistono.

La teoria di N. Bohr rappresenta, per così dire, il confine del primo stadio nello sviluppo della fisica moderna. Questo è l'ultimo tentativo di descrivere la struttura dell'atomo sulla base della fisica classica, integrato solo con un piccolo numero di nuove ipotesi.

Sembrava che i postulati di N. Bohr riflettessero alcune proprietà nuove e sconosciute della materia, ma solo parzialmente. Le risposte a queste domande sono state ottenute grazie allo sviluppo della meccanica quantistica. Si è scoperto che il modello atomico di N. Bohr non doveva essere preso alla lettera, come lo era all'inizio. I processi nell'atomo, in linea di principio, non possono essere rappresentati visivamente sotto forma di modelli meccanici per analogia con gli eventi nel macrocosmo. Anche i concetti di spazio e tempo nella forma esistente nel macromondo si sono rivelati inadatti a descrivere fenomeni microfisici. L'atomo dei fisici teorici divenne sempre più una somma astratta e inosservabile di equazioni.

Macromondo . Nella storia dello studio della natura si possono distinguere due fasi: prescientifico E scientifico .

prescientifico, O filosofia naturale, copre il periodo dall'antichità alla formazione delle scienze naturali sperimentali nei secoli XVI-XVII. I fenomeni naturali osservati venivano spiegati sulla base di principi filosofici speculativi.

Il più significativo per il successivo sviluppo delle scienze naturali fu il concetto di struttura discreta della materia, l'atomismo, secondo il quale tutti i corpi sono costituiti da atomi, le particelle più piccole del mondo.

Inizia con la formazione della meccanica classica scientifico fase di studio della natura.

Poiché le idee scientifiche moderne sui livelli strutturali dell'organizzazione della materia sono state sviluppate nel corso di un ripensamento critico delle idee della scienza classica, applicabili solo a oggetti di livello macro, dobbiamo iniziare con i concetti della fisica classica.

La formazione di visioni scientifiche sulla struttura della materia risale al XVI secolo, quando G. Galileo gettò le basi per la prima immagine fisica del mondo nella storia della scienza, meccanica. Non solo si è giustificato sistema eliocentrico N. Copernico scoprì la legge dell'inerzia e sviluppò una metodologia per un nuovo modo di descrivere la natura: scientifico-teorico. La sua essenza era che risaltavano solo alcune caratteristiche fisiche e geometriche, che diventavano il soggetto ricerca scientifica. Galileo scrisse: " Non chiederò mai ai corpi esterni altro che grandezza, figura, quantità e movimento più o meno rapido per spiegare il verificarsi del gusto, dell'olfatto e del suono. » .

I. Newton, basandosi sulle opere di Galileo, sviluppò una rigorosa teoria scientifica della meccanica, che descrive sia il movimento dei corpi celesti che il movimento degli oggetti terreni secondo le stesse leggi. La natura era vista come un sistema meccanico complesso.

Nell'ambito dell'immagine meccanica del mondo sviluppata da I. Newton e dai suoi seguaci, è emerso un modello discreto (corpuscolare) della realtà. La materia era considerata una sostanza materiale costituita da singole particelle: atomi o corpuscoli. Gli atomi sono assolutamente forti, indivisibili, impenetrabili, caratterizzati dalla presenza di massa e peso.

Una caratteristica essenziale del mondo newtoniano era lo spazio tridimensionale della geometria euclidea, che è assolutamente costante e sempre in quiete. Il tempo veniva presentato come una quantità indipendente sia dallo spazio che dalla materia.

Il movimento era considerato come il movimento nello spazio lungo traiettorie continue secondo le leggi della meccanica.

Il risultato dell'immagine del mondo di Newton fu l'immagine dell'Universo come un meccanismo gigantesco e completamente determinato, dove eventi e processi sono una catena di cause ed effetti interdipendenti.

L’approccio meccanicistico alla descrizione della natura si è rivelato estremamente fruttuoso. Dopo la meccanica newtoniana furono create l'idrodinamica, la teoria dell'elasticità, la teoria meccanica del calore, la teoria cinetica molecolare e molte altre, in linea con le quali la fisica ha ottenuto un enorme successo. Tuttavia, c'erano due aree: i fenomeni ottici ed elettromagnetici che non potevano essere completamente spiegati nel quadro di un'immagine meccanicistica del mondo.

Insieme alla teoria meccanica corpuscolare si tentò di spiegare i fenomeni ottici in un modo fondamentalmente diverso, cioè sulla base della teoria ondulatoria formulata da X. Huygens. La teoria ondulatoria stabiliva un'analogia tra la propagazione della luce e il movimento delle onde sulla superficie dell'acqua o delle onde sonore nell'aria. Si presumeva la presenza di un mezzo elastico che riempisse tutto lo spazio: un etere luminifero. Basandosi sulla teoria ondulatoria di X. Huygens spiegò con successo la riflessione e la rifrazione della luce.

Un altro settore della fisica in cui i modelli meccanici si sono rivelati inadeguati è stato quello dei fenomeni elettromagnetici. Gli esperimenti del naturalista inglese M. Faraday e i lavori teorici del fisico inglese J. C. Maxwell alla fine distrussero le idee della fisica newtoniana sulla materia discreta come unico tipo di materia e gettarono le basi per l'immagine elettromagnetica del mondo.

Il fenomeno dell'elettromagnetismo fu scoperto dal naturalista danese H. K. Oersted, che per primo notò l'effetto magnetico delle correnti elettriche. Continuando la ricerca in questa direzione, M. Faraday scoprì che un cambiamento temporaneo nei campi magnetici crea una corrente elettrica.

M. Faraday è giunto alla conclusione che lo studio dell'elettricità e dell'ottica sono interconnessi e formano un unico campo. Le sue opere divennero il punto di partenza per la ricerca di J. C. Maxwell, il cui merito risiede nello sviluppo matematico delle idee di M. Faraday sul magnetismo e sull'elettricità. Maxwell ha "tradotto" il modello delle linee di campo di Faraday in formula matematica. Il concetto di “campo di forze” è stato originariamente sviluppato come concetto matematico ausiliario. J.C. Maxwell gli diede un significato fisico e cominciò a considerare il campo come una realtà fisica indipendente: “ Un campo elettromagnetico è quella parte dello spazio che contiene e circonda i corpi che si trovano in uno stato elettrico o magnetico » .

Dalla sua ricerca, Maxwell riuscì a concludere che le onde luminose sono onde elettromagnetiche. L'essenza unica della luce e dell'elettricità, suggerita da M. Faraday nel 1845 e teoricamente comprovata da J. C. Maxwell nel 1862, fu confermata sperimentalmente dal fisico tedesco G. Hertz nel 1888.

Dopo gli esperimenti di G. Hertz, il concetto di campo fu finalmente stabilito in fisica, non come una costruzione matematica ausiliaria, ma come una realtà fisica oggettivamente esistente. È stato scoperto un tipo di materia qualitativamente nuovo e unico.

Quindi a fine del 19° secolo V. la fisica è giunta alla conclusione che la materia esiste in due forme: materia discreta e campo continuo.

Come risultato delle successive scoperte rivoluzionarie in fisica alla fine dello scorso e all'inizio di questo secolo, le idee della fisica classica sulla materia e sul campo come due tipi di materia qualitativamente unici furono distrutte.

Megamondo . La scienza moderna vede il megamondo o spazio come un sistema interagente e in via di sviluppo di tutti i corpi celesti.

Tutte le galassie esistenti sono incluse nel sistema di ordine più elevato: la Metagalassia . Le dimensioni della Metagalassia sono molto grandi: il raggio dell'orizzonte cosmologico è di 15-20 miliardi di anni luce.

Concetti "Universo" E "Metagalassia"- concetti molto simili: caratterizzano lo stesso oggetto, ma in aspetti diversi. Concetto "Universo" denota l'intero mondo materiale esistente; concetto "Metagalassia"- lo stesso mondo, ma dal punto di vista della sua struttura - come un sistema ordinato di galassie.

La struttura e l'evoluzione dell'Universo sono studiate dalla cosmologia . Cosmologia come branca delle scienze naturali, si trova in un incrocio unico di scienza, religione e filosofia. I modelli cosmologici dell'Universo si basano su determinate premesse ideologiche e questi modelli stessi hanno un grande significato ideologico.

Nella scienza classica esisteva la cosiddetta teoria dello stato stazionario dell'Universo, secondo la quale l'Universo è sempre stato quasi lo stesso di adesso. L'astronomia era statica: si studiavano i movimenti dei pianeti e delle comete, si descrivevano le stelle, si creavano le loro classificazioni, il che, ovviamente, era molto importante. Ma la questione dell'evoluzione dell'Universo non è stata sollevata.

Si basano i moderni modelli cosmologici dell'Universo teoria generale relatività di A. Einstein, secondo la quale la metrica dello spazio e del tempo è determinata dalla distribuzione delle masse gravitazionali nell'Universo. Le sue proprietà nel loro complesso sono determinate dalla densità media della materia e da altri fattori fisici specifici.

L'equazione della gravità di Einstein non ha una, ma molte soluzioni, il che spiega l'esistenza di molti modelli cosmologici dell'Universo. Il primo modello fu sviluppato dallo stesso A. Einstein nel 1917. Rifiutò i postulati della cosmologia newtoniana sull'assolutezza e l'infinità dello spazio e del tempo. Secondo il modello cosmologico dell'Universo di A. Einstein, lo spazio mondiale è omogeneo e isotropo, la materia è distribuita in media uniformemente in esso e l'attrazione gravitazionale delle masse è compensata dalla repulsione cosmologica universale.

L'esistenza dell'Universo è infinita, cioè non ha inizio né fine e lo spazio è illimitato, ma finito.

L’universo nel modello cosmologico di A. Einstein è stazionario, infinito nel tempo e illimitato nello spazio.

Nel 1922 Il matematico e geofisico russo A.A Friedman ha respinto il postulato della cosmologia classica sulla natura stazionaria dell'Universo e ha ottenuto una soluzione all'equazione di Einstein, che descrive l'Universo con uno spazio "in espansione".

Poiché la densità media della materia nell'Universo è sconosciuta, oggi non sappiamo in quale di questi spazi dell'Universo viviamo.

Nel 1927, l'abate e scienziato belga J. Lemaitre collegò l'“espansione” dello spazio con i dati delle osservazioni astronomiche. Lemaitre introdusse il concetto dell'inizio dell'Universo come una singolarità (cioè uno stato superdenso) e la nascita dell'Universo come il Big Bang.

Nel 1929, l'astronomo americano E.P. Hubble ha scoperto l'esistenza di una strana relazione tra la distanza e la velocità delle galassie: tutte le galassie si stanno allontanando da noi e, con una velocità che aumenta in proporzione alla distanza, il sistema galattico si sta espandendo.

L'espansione dell'Universo è considerata un fatto scientificamente accertato. Secondo i calcoli teorici di J. Lemaître, il raggio dell'Universo nel suo stato originale era di 10 -12 cm, che è vicino come dimensione al raggio di un elettrone, e la sua densità era di 10 96 g/cm 3 . In uno stato singolare, l'Universo era un microoggetto di dimensioni trascurabili. Dallo stato singolare iniziale, l'Universo è passato all'espansione a seguito del Big Bang.

Calcoli retrospettivi determinano l'età dell'Universo a 13-20 miliardi di anni. G.A. Gamow suggerì che la temperatura della sostanza fosse elevata e diminuisse con l'espansione dell'Universo. I suoi calcoli hanno mostrato che l'Universo nella sua evoluzione attraversa determinate fasi, durante le quali si forma elementi chimici e strutture. Nella cosmologia moderna, per chiarezza, la fase iniziale dell’evoluzione dell’Universo è divisa in “ere”

Era adrone. Particelle pesanti che entrano in interazioni forti.

L'era dei leptoni. Particelle leggere che entrano in interazione elettromagnetica.

Era del fotone. Durata 1 milione di anni. La maggior parte della massa, l'energia dell'Universo, proviene dai fotoni.

Era delle stelle. Si verifica 1 milione di anni dopo la nascita dell'Universo. Durante l'era stellare inizia il processo di formazione delle protostelle e delle protogalassie.

Quindi si apre un quadro grandioso della formazione della struttura della Metagalassia.

Nella cosmologia moderna, insieme all'ipotesi del Big Bang, è molto diffuso il modello inflazionistico dell'Universo, che prevede la creazione dell'Universo. L'idea della creazione ha una giustificazione molto complessa ed è associata alla cosmologia quantistica. Questo modello descrive l'evoluzione dell'Universo a partire dal momento 10 -45 s dopo l'inizio dell'espansione.

I sostenitori del modello inflazionistico vedono una corrispondenza tra le fasi dell'evoluzione cosmica e le fasi della creazione del mondo descritte nel libro della Genesi nella Bibbia.

Secondo l'ipotesi dell'inflazione, l'evoluzione cosmica nell'Universo primordiale attraversa una serie di fasi.

L'inizio dell'Universo è definito dai fisici teorici come uno stato di supergravità quantistica con un raggio dell'Universo di 10 -50 cm

Fase di inflazione. Come risultato di un salto quantico, l'Universo passò in uno stato di vuoto eccitato e, in assenza di materia e radiazione in esso, si espanse intensamente secondo una legge esponenziale. Durante questo periodo furono creati lo spazio e il tempo dell'Universo stesso. Durante la fase inflazionistica della durata di 10 -34. L'Universo si è gonfiato da una dimensione quantica inimmaginabilmente piccola di 10 -33 a una inimmaginabilmente grande di 10 1000000 cm, che è molti ordini di grandezza maggiore della dimensione dell'Universo osservabile - 10 28 cm Durante questo intero periodo iniziale non c'era materia o radiazione nell’Universo.

Transizione dallo stadio inflazionistico allo stadio fotonico. Lo stato di falso vuoto si disintegrò, l'energia rilasciata andò alla nascita di particelle pesanti e antiparticelle che, annichilandosi, emisero un potente lampo di radiazione (luce) che illuminò lo spazio.

Lo stadio di separazione della materia dalla radiazione: la materia rimasta dopo l'annientamento divenne trasparente alla radiazione, il contatto tra materia e radiazione scomparve. La radiazione separata dalla materia costituisce il moderno fondo relitto, previsto teoricamente da G. A. Gamov e scoperto sperimentalmente nel 1965.

IN ulteriori sviluppi L'Universo si è mosso nella direzione dallo stato omogeneo più semplice alla creazione di strutture sempre più complesse: atomi (inizialmente atomi di idrogeno), galassie, stelle, pianeti, la sintesi di elementi pesanti nelle viscere delle stelle, compresi quelli necessari per la creazione di la vita, l'emergere della vita e come creazione coronata: l'uomo.

La differenza tra gli stadi dell'evoluzione dell'Universo nel modello inflazionistico e nel modello del Big Bang riguarda solo lo stadio iniziale dell'ordine dei 10 -30 s, quindi non ci sono differenze fondamentali tra questi modelli nella comprensione degli stadi dell'evoluzione cosmica .

Nel frattempo questi modelli possono essere calcolati su un computer con l’aiuto della conoscenza e dell’immaginazione, ma la questione rimane aperta.

La difficoltà maggiore per gli scienziati nasce nello spiegare le cause dell'evoluzione cosmica. Se mettiamo da parte i particolari, possiamo distinguere due concetti principali che spiegano l'evoluzione dell'Universo: il concetto auto-organizzazione e concetto creazionismo .

Per concetto auto-organizzazione l'Universo materiale è l'unica realtà e non esiste altra realtà oltre ad essa. L'evoluzione dell'Universo è descritta in termini di autorganizzazione: esiste un ordinamento spontaneo dei sistemi nella direzione della formazione di strutture sempre più complesse. Il caos dinamico crea ordine.

Nell'ambito del concetto creazionismo, cioè. creazione, a cui è associata l'evoluzione dell'Universo attuazione del programma, determinato da una realtà di ordine superiore rispetto al mondo materiale. I sostenitori del creazionismo attirano l'attenzione sull'esistenza nell'Universo di uno sviluppo nomogeno diretto da sistemi semplici a quelli sempre più complessi e ad alta intensità di informazione, durante i quali si crearono le condizioni per l'emergere della vita e dell'uomo. Il principio antropico viene utilizzato come ulteriore argomento , formulato dagli astrofisici inglesi B. Carr e Riess.

Tra i fisici teorici moderni ci sono sostenitori sia del concetto di auto-organizzazione che del concetto di creazionismo. Questi ultimi riconoscono che lo sviluppo della fisica teorica fondamentale rende urgente la necessità di sviluppare un quadro scientifico e tecnico unificato del mondo, sintetizzando tutte le conquiste nel campo della conoscenza e della fede.

L'Universo a vari livelli, dalle particelle convenzionalmente elementari ai giganti superammassi di galassie, è caratterizzato dalla struttura. Struttura moderna L'Universo è il risultato dell'evoluzione cosmica, durante la quale le galassie si sono formate da protogalassie, le stelle da protostelle e i pianeti da nubi protoplanetarie.

Metagalassia- è un insieme di sistemi stellari - galassie, e la sua struttura è determinata dalla loro distribuzione nello spazio pieno di gas intergalattico estremamente rarefatto e penetrato dai raggi intergalattici.

Secondo i concetti moderni, una metagalassia è caratterizzata da una struttura cellulare (a rete, porosa). Esistono enormi volumi di spazio (dell'ordine di un milione di megaparsec cubi) in cui le galassie non sono ancora state scoperte.

L'età della Metagalassia è vicina all'età dell'Universo, poiché la formazione della struttura avviene nel periodo successivo alla separazione della materia e della radiazione. Secondo i dati moderni, l'età della Metagalassia è stimata in 15 miliardi di anni.

Galassia- un sistema gigante costituito da ammassi di stelle e nebulose, che formano una configurazione piuttosto complessa nello spazio.

In base alla loro forma, le galassie vengono convenzionalmente divise in tre tipologie: ellittico , spirale , errato .

Galassie ellittiche– hanno la forma spaziale di un ellissoide con vari gradi di compressione; sono le più semplici nella struttura: la distribuzione delle stelle decresce uniformemente dal centro.

Galassie a spirale– presentato a forma di spirale, compresi i rami a spirale. Questo è il tipo più numeroso di galassie, che include la nostra Galassia: la Via Lattea.

Galassie irregolari– non hanno una forma distinta, mancano di un nucleo centrale.

Alcune galassie sono caratterizzate da emissioni radio eccezionalmente potenti, superiori alla radiazione visibile. Questo radiogalassie .

Le stelle più antiche, la cui età si avvicina all'età della galassia, sono concentrate nel nucleo della galassia. Le stelle giovani e di mezza età si trovano nel disco galattico.

Le stelle e le nebulose all'interno della galassia si muovono in modo piuttosto complesso, insieme alla galassia prendono parte all'espansione dell'Universo, inoltre partecipano alla rotazione della galassia attorno al proprio asse.

Stelle. SU palcoscenico moderno Durante l'evoluzione dell'Universo, la materia in esso contenuta è prevalentemente in uno stato stellare. Il 97% della materia nella nostra Galassia è concentrata nelle stelle, che sono gigantesche formazioni di plasma di varie dimensioni, temperature e con diverse caratteristiche di movimento. Molte, se non la maggior parte, delle altre galassie hanno "materia stellare" che costituisce più del 99,9% della loro massa.

L'età delle stelle varia in un intervallo di valori abbastanza ampio: da 15 miliardi di anni, corrispondenti all'età dell'Universo, a centinaia di migliaia, i più giovani. Ci sono stelle che attualmente si stanno formando e si trovano nella fase protostellare, cioè non sono ancora diventate delle vere star.

La nascita delle stelle avviene nelle nebulose di gas e polvere sotto l'influenza di forze gravitazionali, magnetiche e di altro tipo, a causa delle quali si formano omogeneità instabili e la materia diffusa si scompone in una serie di condensazioni. Se tali condensazioni persistono abbastanza a lungo, col tempo si trasformano in stelle. La principale evoluzione della materia nell'Universo è avvenuta e avviene nelle profondità delle stelle. È lì che si trova il “crogiolo di fusione”, che ha determinato l'evoluzione chimica della materia nell'Universo.

Nella fase finale dell'evoluzione, le stelle si trasformano in stelle inerti (“morte”).

Le stelle non esistono isolatamente, ma formano sistemi. I sistemi stellari più semplici - i cosiddetti sistemi multipli - sono costituiti da due, tre, quattro, cinque o più stelle che ruotano attorno ad un centro di gravità comune.

Le stelle sono anche unite in gruppi ancora più grandi: gli ammassi stellari, che possono avere una struttura "sparsa" o "sferica". Gli ammassi stellari aperti contano diverse centinaia di stelle singole, gli ammassi globulari contano molte centinaia di migliaia.

Anche le associazioni, o ammassi di stelle, non sono immutabili ed esistono eternamente. Dopo un certo periodo di tempo, stimato in milioni di anni, vengono dispersi dalle forze di rotazione galattica.

sistema solareè un gruppo di corpi celesti, molto diversi per dimensioni e struttura fisica. Questo gruppo comprende: il Sole, nove pianeti maggiori, dozzine di satelliti planetari, migliaia di piccoli pianeti (asteroidi), centinaia di comete e innumerevoli corpi meteoritici, che si muovono sia in sciami che sotto forma di singole particelle. Nel 1979 si conoscevano 34 satelliti e 2000 asteroidi. Tutti questi corpi sono uniti in un unico sistema a causa della forza gravitazionale del corpo centrale: il Sole. Il sistema solare è un sistema ordinato che ha le proprie leggi strutturali. Carattere singolo sistema solare si manifesta nel fatto che tutti i pianeti ruotano attorno al Sole nella stessa direzione e quasi sullo stesso piano. La maggior parte dei satelliti dei pianeti (le loro lune) ruotano nella stessa direzione e nella maggior parte dei casi sul piano equatoriale del loro pianeta. Il sole, i pianeti, i satelliti dei pianeti ruotano attorno ai loro assi nella stessa direzione in cui si muovono lungo le loro traiettorie. Anche la struttura del sistema solare è naturale: ogni pianeta successivo è circa il doppio del precedente dal Sole.

Il sistema solare si è formato circa 5 miliardi di anni fa e il Sole è una stella di seconda (o anche successiva) generazione. Pertanto, il Sistema Solare è nato dai prodotti di scarto delle stelle delle generazioni precedenti, che si sono accumulati in nubi di gas e polvere. Questa circostanza dà motivo di chiamare il sistema solare una piccola parte di polvere di stelle. La scienza sa meno sull’origine del Sistema Solare e sulla sua evoluzione storica di quanto sia necessario per costruire una teoria sulla formazione dei pianeti.

Le prime teorie sull'origine del sistema solare furono avanzate dal filosofo tedesco I. Kant e dal matematico francese P. S. Laplace. Secondo questa ipotesi, il sistema di pianeti attorno al Sole si è formato a seguito delle forze di attrazione e repulsione tra particelle di materia diffusa (nebulose) in movimento rotatorio attorno al Sole.

L'inizio della fase successiva nello sviluppo delle opinioni sulla formazione del sistema solare fu l'ipotesi del fisico e astrofisico inglese J. H. Jeans. Ha suggerito che il Sole una volta si è scontrato con un'altra stella, a seguito della quale ne è stato strappato un flusso di gas che, condensandosi, si è trasformato in pianeti.

Concetti moderni l'origine dei pianeti del sistema solare si basa sul fatto che è necessario tenerne conto non solo forze meccaniche, ma anche altri, in particolare quelli elettromagnetici. Questa idea è stata avanzata dal fisico e astrofisico svedese H. Alfvén e dall'astrofisico inglese F. Hoyle. Secondo le idee moderne, la nube di gas originaria da cui si formarono il Sole e i pianeti era costituita da gas ionizzato soggetto all'influenza delle forze elettromagnetiche. Dopo che il Sole si formò da un'enorme nube di gas attraverso la concentrazione, piccole parti di questa nube rimasero a grande distanza da esso. La forza gravitazionale iniziò ad attrarre il gas rimanente verso la stella risultante, il Sole, ma il suo campo magnetico fermò la caduta del gas a varie distanze, esattamente dove si trovano i pianeti. Le forze gravitazionali e magnetiche influenzarono la concentrazione e la condensazione del gas in caduta e, di conseguenza, si formarono i pianeti. Quando sorsero i pianeti più grandi, lo stesso processo si ripeté su scala più piccola, creando così sistemi satellitari.

Le teorie sull'origine del sistema solare sono di natura ipotetica ed è impossibile risolvere in modo inequivocabile il problema della loro affidabilità nell'attuale fase di sviluppo scientifico. In tutto teorie esistenti Ci sono contraddizioni e zone poco chiare.

Attualmente, nel campo della fisica teorica fondamentale, si stanno sviluppando concetti secondo i quali il mondo oggettivamente esistente non è limitato al mondo materiale percepito dai nostri sensi o dagli strumenti fisici. Gli autori di questi concetti sono giunti alla seguente conclusione: insieme al mondo materiale c'è la realtà ordine superiore, che ha una natura fondamentalmente diversa rispetto alla realtà del mondo materiale.

Conclusione.

Le persone hanno cercato a lungo di trovare una spiegazione alla diversità e alle stranezze del mondo.

Lo studio della materia e dei suoi livelli strutturali lo è una condizione necessaria formazione di una visione del mondo, indipendentemente dal fatto che alla fine si riveli materialistica o idealistica.

È abbastanza ovvio che il ruolo di definire il concetto di materia, intendendo quest'ultimo come inesauribile per costruire un quadro scientifico del mondo, risolvere il problema della realtà e della conoscibilità degli oggetti e dei fenomeni dei micro, macro e mega mondi è molto importante .

Bibliografia:

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1. Livelli strutturali di organizzazione della materia

Nella sua forma più generale, la materia è un insieme infinito di tutti gli oggetti e sistemi che coesistono nel mondo, la totalità delle loro proprietà, connessioni, relazioni e forme di movimento. Inoltre, include non solo tutti gli oggetti e i corpi della natura direttamente osservabili, ma anche tutto ciò che non ci è dato nelle sensazioni. L'intero mondo intorno a noi muove la materia nelle sue forme e manifestazioni infinitamente varie, con tutte le sue proprietà, connessioni e relazioni. In questo mondo, tutti gli oggetti hanno un ordine interno e un'organizzazione sistemica. L'ordine si manifesta nel movimento regolare e nell'interazione di tutti gli elementi della materia, grazie ai quali sono combinati in sistemi. Il mondo intero, quindi, appare come un insieme di sistemi organizzati gerarchicamente, dove qualsiasi oggetto è contemporaneamente un sistema indipendente e un elemento di un altro sistema più complesso.

Secondo il moderno quadro scientifico naturale del mondo, tutti gli oggetti naturali sono anche sistemi ordinati, strutturati e organizzati gerarchicamente. Sulla base di un approccio sistematico alla natura, tutta la materia è divisa in due grandi classi di sistemi materiali: natura inanimata e vivente. In un sistema di natura inanimata, gli elementi strutturali sono: particelle elementari, atomi, molecole, campi, corpi macroscopici, pianeti e sistemi planetari, stelle e sistemi stellari, galassie, metagalassie e l'Universo nel suo complesso. Di conseguenza, nella natura vivente gli elementi principali sono le proteine e acidi nucleici, cellule, organismi unicellulari e pluricellulari, organi e tessuti, popolazioni, biocenosi, materia vivente del pianeta.

Allo stesso tempo, sia la materia inanimata che quella vivente comprendono una serie di livelli strutturali interconnessi. La struttura è un insieme di connessioni tra gli elementi di un sistema. Pertanto, qualsiasi sistema è costituito non solo da sottosistemi ed elementi, ma anche da varie connessioni tra loro. All'interno di questi livelli, i principali sono le connessioni orizzontali (coordinazione) e tra i livelli - verticali (subordinazione). L'insieme dei collegamenti orizzontali e verticali permette di creare una struttura gerarchica dell'Universo, in cui la principale caratteristica qualificante è la dimensione dell'oggetto e la sua massa, nonché il loro rapporto con l'uomo. In base a questo criterio si distinguono i seguenti livelli di materia: micromondo, macromondo e megamondo.

Il micromondo è una regione di microoggetti materiali estremamente piccoli, direttamente non osservabili, la cui dimensione spaziale è calcolata nell'intervallo da 10 -8 a 10 -16 cm e la durata va dall'infinito a 10 -24 s. Ciò include campi, particelle elementari, nuclei, atomi e molecole.

Il macromondo è il mondo degli oggetti materiali, commisurato in scala a una persona e ai suoi parametri fisici. A questo livello, le quantità spaziali sono espresse in millimetri, centimetri, metri e chilometri e il tempo in secondi, minuti, ore, giorni e anni. Nella realtà pratica il macrocosmo è rappresentato da macromolecole, sostanze in vari stati di aggregazione, organismi viventi, esseri umani e i prodotti delle loro attività, cioè macrocorpi.

Il Megamondo è una sfera di enormi scale e velocità cosmiche, la cui distanza è misurata in unità astronomiche, anni luce e parsec, e la vita degli oggetti spaziali è misurata in milioni e miliardi di anni. Questo livello di materia comprende gli oggetti materiali più grandi: stelle, galassie e i loro ammassi.

Ciascuno di questi livelli ha le sue leggi specifiche che sono irriducibili le une alle altre. Sebbene tutte queste tre sfere del mondo siano strettamente collegate tra loro.

Struttura del megamondo

I principali elementi strutturali del megamondo sono i pianeti e i sistemi planetari; stelle e sistemi stellari che formano le galassie; sistemi di galassie che formano metagalassie.

Pianeti: non autoluminosi corpi celestiali, a forma di palla, che ruota attorno alle stelle e riflette la loro luce. A causa della loro vicinanza alla Terra, i pianeti del Sistema Solare più studiati sono quelli che si muovono attorno al Sole su orbite ellittiche. A questo gruppo di pianeti appartiene anche la nostra Terra, situata a una distanza di 150 milioni di km dal Sole.

Le stelle sono oggetti spaziali luminosi (gas) formati da un ambiente di gas e polvere (principalmente idrogeno ed elio) a seguito della condensazione gravitazionale. Le stelle si trovano a grande distanza l'una dall'altra e sono quindi isolate l'una dall'altra. Ciò significa che le stelle praticamente non entrano in collisione tra loro, sebbene il movimento di ciascuna di esse sia determinato dalla forza gravitazionale creata da tutte le stelle della Galassia. Il numero di stelle nella Galassia è di circa un trilione. Le più numerose sono le nane, la cui massa è circa 10 volte inferiore alla massa del Sole. A seconda della loro massa, le stelle si evolvono in nane bianche, stelle di neutroni o buchi neri.

Una nana bianca è una poststella elettronica formata quando una stella nella fase finale della sua evoluzione ha una massa inferiore a 1,2 masse solari. Il diametro della nana bianca è uguale al diametro della nostra Terra, la temperatura raggiunge circa un miliardo di gradi e la densità è di 10 t/cm 3, cioè centinaia di volte maggiore della densità terrestre.

Le stelle di neutroni sorgono nella fase finale dell'evoluzione delle stelle con una massa compresa tra 1,2 e 2 masse solari. Le alte temperature e pressioni al loro interno creano le condizioni per la formazione di un gran numero di neutroni. In questo caso, si verifica una compressione molto rapida della stella, durante la quale iniziano rapide reazioni nucleari nei suoi strati esterni. In questo caso, viene rilasciata così tanta energia che si verifica un'esplosione, disperdendo lo strato esterno della stella. Le sue regioni interne si stanno rapidamente restringendo. L'oggetto rimanente è chiamato stella di neutroni perché è composto da protoni e neutroni. Le stelle di neutroni sono anche chiamate pulsar.

I buchi neri sono stelle nella fase finale del loro sviluppo, la cui massa supera le 2 masse solari e hanno un diametro compreso tra 10 e 20 km. I calcoli teorici hanno dimostrato che hanno una massa gigantesca (10 15 g) e un campo gravitazionale anormalmente forte. Hanno preso il nome perché non hanno luminosità e, a causa del loro campo gravitazionale, catturano dallo spazio tutti i corpi cosmici e le radiazioni che non possono uscire da loro, sembra che cadano dentro di loro (essendo trascinati dentro, come in un buco ). A causa della forte gravità, nessun corpo materiale catturato può spostarsi oltre il raggio gravitazionale dell'oggetto, e quindi appaiono "neri" all'osservatore.

I sistemi stellari (ammassi stellari) sono gruppi di stelle interconnessi da forze gravitazionali, aventi un'origine comune, una composizione chimica simile e comprendenti fino a centinaia di migliaia di singole stelle. Esistono sistemi stellari sparsi, come le Pleiadi nella costellazione del Toro. Tali sistemi non hanno la forma corretta. Attualmente se ne conoscono più di mille

sistemi stellari. Inoltre, i sistemi stellari includono ammassi stellari globulari, che contengono centinaia di migliaia di stelle. Le forze gravitazionali trattengono le stelle in tali ammassi per miliardi di anni. Attualmente gli scienziati conoscono circa 150 ammassi globulari.

Le galassie sono raccolte di ammassi stellari. Il concetto di "galassia" nella sua interpretazione moderna significa enormi sistemi stellari. Questo termine (dal greco “latte, latteo”) è stato coniato per riferirsi al nostro sistema stellare, che è una striscia chiara con una tinta lattiginosa che si estende attraverso tutto il cielo ed è quindi chiamata Via Lattea.

Convenzionalmente, in base al loro aspetto, le galassie possono essere divise in tre tipologie. La prima (circa l'80%) comprende le galassie a spirale. In questa specie si osservano chiaramente il nucleo e le “maniche” a spirale. La seconda tipologia (circa il 17%) comprende le galassie ellittiche, cioè quelli che hanno la forma di un'ellisse. Il terzo tipo (circa il 3%) comprende galassie di forma irregolare che non hanno un nucleo chiaramente definito. Inoltre, le galassie differiscono per dimensioni, numero di stelle che contengono e luminosità. Tutte le galassie sono in uno stato di movimento e la distanza tra loro è in costante aumento, ad es. c'è un reciproco allontanamento (dispersione) delle galassie l'una dall'altra.

Il nostro sistema solare appartiene alla galassia via Lattea, che comprende almeno 100 miliardi di stelle e appartiene quindi alla categoria delle galassie giganti. Ha una forma appiattita, al centro della quale è presente un nucleo da cui si estendono “maniche” a spirale. Il diametro della nostra Galassia è di circa 100mila e lo spessore è di 10mila anni luce. La nostra galassia vicina è la Nebulosa di Andromeda.

Una metagalassia è un sistema di galassie che comprende tutti gli oggetti cosmici conosciuti.

Poiché il megamondo si occupa di grandi distanze, per misurare queste distanze sono state sviluppate le seguenti unità speciali:

anno luce: la distanza percorsa da un raggio di luce in un anno alla velocità di 300.000 km/s, ovvero un anno luce è di 10 trilioni di km;

Un'unità astronomica è la distanza media dalla Terra al Sole, 1 UA. pari a 8,3 minuti luce. Ciò significa che i raggi solari, allontanandosi dal Sole, raggiungono la Terra in 8,3 minuti;

il parsec è un'unità di misura delle distanze cosmiche all'interno e tra i sistemi stellari. 1 pezzo - 206.265 au, ovvero approssimativamente pari a 30 trilioni di km, o 3,3 anni luce.

Struttura del macrocosmo

Ogni livello strutturale della materia nel suo sviluppo è soggetto a leggi specifiche, ma allo stesso tempo non esistono confini rigidi e rigidi tra questi livelli; sono tutti strettamente interconnessi. I confini del micro e del macrocosmo sono mobili; non esiste un microcosmo separato e un macrocosmo separato. Naturalmente i macrooggetti e i megaoggetti nascono dai microoggetti. Tuttavia, evidenziamo gli oggetti più importanti del macrocosmo.

Il concetto centrale del macrocosmo è il concetto di materia, che nella fisica classica, che è la fisica del macrocosmo, è separata dal campo. La sostanza è un tipo di materia che ha massa a riposo. Esiste per noi sotto forma di corpi fisici che hanno alcuni parametri comuni: gravità specifica, temperatura, capacità termica, resistenza meccanica o elasticità, conduttività termica ed elettrica, proprietà magnetiche, ecc. Tutti questi parametri possono variare ampiamente, sia da una sostanza all'altra, sia per la stessa sostanza, a seconda delle condizioni esterne.

Struttura del micromondo

A cavallo tra il XIX e il XX secolo. si sono verificati cambiamenti radicali nel quadro scientifico naturale del mondo, causati dalle ultime scoperte scientifiche nel campo della fisica e che ne influenzano le idee e gli atteggiamenti fondamentali. Di conseguenza scoperte scientifiche Le idee tradizionali della fisica classica sulla struttura atomica della materia furono confutate. La scoperta dell'elettrone significò la perdita dello status dell'atomo come elemento strutturalmente indivisibile della materia e quindi una trasformazione radicale delle idee classiche sulla realtà oggettiva. Nuove scoperte hanno permesso:

rivelare l'esistenza nella realtà oggettiva non solo del macromondo, ma anche del micromondo;

confermare l'idea della relatività della verità, che è solo un passo nel cammino verso la conoscenza delle proprietà fondamentali della natura;

dimostrare che la materia non consiste di un “elemento primario indivisibile” (atomo), ma di un’infinita varietà di fenomeni, tipi e forme della materia e delle loro interrelazioni.

Concetto di particelle elementari. Il passaggio delle conoscenze delle scienze naturali dal livello atomico al livello delle particelle elementari ha portato gli scienziati alla conclusione che i concetti e i principi della fisica classica sono inapplicabili allo studio delle proprietà fisiche delle più piccole particelle della materia (microoggetti), come come elettroni, protoni, neutroni, atomi che formano il microcosmo invisibile di noi. A causa di speciali indicatori fisici, le proprietà degli oggetti nel micromondo sono completamente diverse dalle proprietà degli oggetti nel macromondo a cui siamo abituati e nel lontano megamondo. Da qui è nata la necessità di abbandonare le solite idee che ci vengono imposte da oggetti e fenomeni del macromondo. La ricerca di nuovi modi per descrivere i microoggetti ha contribuito alla creazione del concetto di particelle elementari.

Secondo questo concetto, gli elementi principali della struttura del micromondo sono microparticelle di materia, che non sono né atomi né nuclei atomici, non contengono altri elementi e hanno le proprietà più semplici. Tali particelle erano chiamate elementari, cioè il più semplice, non avendo parti componenti.

Dopo aver stabilito che l'atomo non è l'ultimo "mattone" dell'universo, ma è costruito da particelle elementari più semplici, la loro ricerca ha preso il posto principale nella ricerca dei fisici. La storia della scoperta delle particelle fondamentali iniziò alla fine del XIX secolo, quando nel 1897 il fisico inglese J. Thomson scoprì la prima particella elementare: l'elettrone. La storia della scoperta di tutte le particelle elementari oggi conosciute comprende due fasi.

La prima fase cade negli anni 30-50. XX secolo All'inizio degli anni '30. Furono scoperti il protone e il fotone, nel 1932 il neutrone e quattro anni dopo la prima antiparticella il positrone, che ha massa uguale all'elettrone, ma ha una carica positiva. Alla fine di questo periodo divennero note 32 particelle elementari e ogni nuova particella fu associata alla scoperta di una gamma fondamentalmente nuova di fenomeni fisici.

La seconda fase si è verificata negli anni '60, quando il numero totale di particelle conosciute ha superato le 200. In questa fase, gli acceleratori di particelle cariche sono diventati il principale mezzo di scoperta e ricerca sulle particelle elementari. Negli anni '70 e '80. Il flusso di scoperte di nuove particelle elementari si intensificò e gli scienziati iniziarono a parlare di famiglie di particelle elementari. Al momento, la scienza conosce più di 350 particelle elementari, che differiscono per massa, carica, rotazione, durata e una serie di altre caratteristiche fisiche.

Tutte le particelle elementari hanno alcune proprietà comuni. Uno di questi è la proprietà della dualità onda-particella, cioè la presenza sia di proprietà ondulatorie che di proprietà della sostanza in tutti i microoggetti.

Un'altra proprietà comune è che quasi tutte le particelle (eccetto il fotone e due mesoni) hanno le proprie antiparticelle. Le antiparticelle sono particelle elementari simili alle particelle sotto tutti gli aspetti, ma che differiscono per segni opposti di carica elettrica e momento magnetico. Dopo la scoperta di un gran numero di antiparticelle, gli scienziati hanno iniziato a parlare della possibilità dell'esistenza dell'antimateria e persino dell'antimondo. Quando la materia entra in contatto con l'antimateria, avviene il processo di annichilazione: la trasformazione di particelle e antiparticelle in fotoni e mesoni di alte energie (la materia si trasforma in radiazione).

Un'altra proprietà importante delle particelle elementari è la loro interconvertibilità universale. Questa proprietà non esiste né nel macro- né nel mega-mondo.

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Livelli strutturali di organizzazione della materia

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Argomento dell'articolo:	Livelli strutturali di organizzazione della materia
Rubrica (categoria tematica)	Formazione scolastica

Nella sua forma più generale, la materia è un insieme infinito di tutti gli oggetti e sistemi che coesistono nel mondo, la totalità delle loro proprietà, connessioni, relazioni e forme di movimento. Inoltre, include non solo tutti gli oggetti e i corpi della natura direttamente osservabili, ma anche tutto ciò che non ci è dato nelle sensazioni. L'intero mondo intorno a noi muove la materia nelle sue forme e manifestazioni infinitamente diverse, con tutte le sue proprietà, connessioni e relazioni. In questo mondo, tutti gli oggetti hanno un ordine interno e un'organizzazione sistemica. L'ordine si manifesta nel movimento regolare e nell'interazione di tutti gli elementi della materia, grazie ai quali sono combinati in sistemi. Il mondo intero, quindi, appare come un insieme di sistemi organizzati gerarchicamente, dove qualsiasi oggetto è contemporaneamente un sistema indipendente e un elemento di un altro sistema più complesso.

Secondo la moderna immagine naturale-scientifica del mondo, tutti gli oggetti naturali rappresentano anche sistemi auto-ordinati, strutturati e organizzati gerarchicamente. Sulla base di un approccio sistematico alla natura, tutta la materia è divisa in due grandi classi di sistemi materiali: natura inanimata e vivente. Nel sistema natura inanimata gli elementi strutturali sono: particelle elementari, atomi, molecole, campi, corpi macroscopici, pianeti e sistemi planetari, stelle e sistemi stellari, galassie, metagalassie e l'Universo nel suo insieme. Di conseguenza, a animali selvatici gli elementi principali sono proteine e acidi nucleici, cellule, organismi unicellulari e pluricellulari, organi e tessuti, popolazioni, biocenosi, materia vivente del pianeta.

Esistono connessioni orizzontali (coordinazione) e tra i livelli ci sono connessioni verticali (subordinazione). L'insieme delle connessioni orizzontali e verticali permette di creare una struttura gerarchica dell'Universo, in cui la principale caratteristica qualificante è la dimensione di un oggetto e la sua massa, nonché il loro rapporto con una persona. In base a questo criterio si distinguono i seguenti livelli di materia: micromondo, macromondo e megamondo.

Micromondo- la regione dei micro-oggetti materiali estremamente piccoli, direttamente non osservabili, la cui dimensione spaziale è calcolata nell'intervallo da 10 -8 a 10 -16 cm e la durata di vita va dall'infinito a 10 - 24 s. Ciò include campi, particelle elementari, nuclei, atomi e molecole.

Macromondo - il mondo degli oggetti materiali commisurato in scala a una persona e ai suoi parametri fisici. A questo livello, le quantità spaziali sono espresse in millimetri, centimetri, metri e chilometri e il tempo in secondi, minuti, ore, giorni e anni. Nella realtà pratica il macrocosmo è rappresentato dalle macromolecole, dalle sostanze in vari stati di aggregazione, dagli organismi viventi, dall'uomo e dai prodotti delle sue attività, ᴛ.ᴇ. macrocorpi.

Megamondo - una sfera di enormi scale e velocità cosmiche, la cui distanza è misurata in unità astronomiche, anni luce e parsec, e la vita degli oggetti spaziali è misurata in milioni e miliardi di anni. Questo livello di materia comprende gli oggetti materiali più grandi: stelle, galassie e i loro ammassi.

Ciascuno di questi livelli ha le sue leggi specifiche che sono irriducibili le une alle altre. Sebbene tutte queste tre sfere del mondo siano strettamente collegate tra loro.

Livelli strutturali di organizzazione della materia: concetto e tipologie. Classificazione e caratteristiche della categoria "Livelli strutturali di organizzazione della materia" 2017, 2018.

Nelle scienze naturali classiche, e soprattutto in quelle del secolo scorso, la dottrina dei principi dell'organizzazione strutturale della materia era rappresentata dall'atomismo classico. Fu sull'atomismo che si chiusero le generalizzazioni teoriche originate in ciascuna delle scienze. Le idee dell'atomismo servirono come base per la sintesi della conoscenza e il suo fulcro originario. Al giorno d'oggi, sotto l'influenza del rapido sviluppo di tutte le aree delle scienze naturali, l'atomismo classico sta subendo intense trasformazioni. I cambiamenti più significativi e ampiamente significativi nelle nostre idee sui principi dell'organizzazione strutturale della materia sono quei cambiamenti che si esprimono nell'attuale sviluppo dei concetti di sistema.

Lo schema generale della struttura gerarchica a gradini della materia, associato al riconoscimento dell'esistenza di livelli relativamente indipendenti e stabili, punti nodali in una serie di divisioni della materia, conserva la sua forza e il suo significato euristico. Secondo questo schema, oggetti discreti di un certo livello di materia, entrando in interazioni specifiche, servono come iniziali nella formazione e nello sviluppo di tipi fondamentalmente nuovi di oggetti con proprietà e forme di interazione diverse. Allo stesso tempo, la maggiore stabilità e indipendenza degli oggetti originali, relativamente elementari, determina la ripetizione e la persistenza delle proprietà, delle relazioni e dei modelli degli oggetti di livello superiore. Questa posizione è la stessa per sistemi di diversa natura.

La strutturalità e l'organizzazione sistemica della materia sono tra i suoi attributi più importanti, che esprimono l'ordine dell'esistenza della materia e le forme specifiche in cui si manifesta.

La struttura della materia è solitamente intesa come la sua struttura nel macrocosmo, cioè esistenza sotto forma di molecole, atomi, particelle elementari, ecc. Ciò è dovuto al fatto che l'uomo è un essere macroscopico e le scale macroscopiche gli sono familiari, quindi il concetto di struttura è solitamente associato a vari microoggetti.

Ma se consideriamo la materia nel suo insieme, allora il concetto di struttura della materia coprirà anche i corpi macroscopici, tutti i sistemi cosmici del megamondo e su qualsiasi scala spazio-temporale arbitrariamente grande. Da questo punto di vista, il concetto di “struttura” si manifesta nel fatto che esiste sotto forma di un'infinita varietà di sistemi integrali, strettamente interconnessi, nonché nell'ordine della struttura di ciascun sistema. Tale struttura è infinita in termini quantitativi e qualitativi.

Le manifestazioni dell’infinità strutturale della materia sono:

– inesauribilità degli oggetti e dei processi del micromondo;

– infinità di spazio e tempo;

– infinità di cambiamenti e sviluppo di processi.

Di tutta la varietà delle forme di realtà oggettiva, solo la regione finita del mondo materiale rimane sempre empiricamente accessibile, che ora si estende su una scala da 10 -15 a 10 28 cm, e nel tempo - fino a 2 × 10 9 anni.

La strutturalità e l'organizzazione sistemica della materia sono tra i suoi attributi più importanti. Esprimono l'ordine dell'esistenza della materia e quelle forme specifiche in cui si manifesta.

Il mondo materiale è uno: intendiamo che tutte le sue parti – dagli oggetti inanimati agli esseri viventi, dai corpi celesti all'uomo come membro della società – sono in qualche modo connesse.

Un sistema è qualcosa che è interconnesso in un certo modo ed è soggetto alle leggi pertinenti.

L'ordine di un insieme implica la presenza di rapporti regolari tra gli elementi del sistema, che si manifesta sotto forma di leggi di organizzazione strutturale. Tutti i sistemi naturali hanno un ordine interno, derivante dall'interazione dei corpi e dal naturale autosviluppo della materia. L'esterno è tipico dei sistemi artificiali creati dall'uomo: tecnico, produttivo, concettuale, ecc.

I livelli strutturali della materia sono formati da un certo insieme di oggetti di qualsiasi classe e sono caratterizzati da un tipo speciale di interazione tra i loro elementi costitutivi.

I criteri per individuare i diversi livelli strutturali sono i seguenti:

– scale spaziotemporali;

– un insieme di proprietà essenziali;

– leggi specifiche del moto;

– il grado di complessità relativa incontrata nel processo sviluppo storico materia in una determinata area del mondo;

- alcuni altri segni.

I livelli strutturali della materia attualmente conosciuti possono essere classificati in base alle caratteristiche sopra indicate nelle seguenti aree.

1. Micromondo. Questi includono:

– particelle elementari e nuclei atomici – area dell’ordine di 10 – 15 cm;

– atomi e molecole 10 –8 -10 –7 cm.

Il micromondo è costituito da molecole, atomi, particelle elementari: il mondo di microoggetti estremamente piccoli, non direttamente osservabili, la cui diversità spaziale è calcolata da 10 -8 a 10 -16 cm e la durata della vita va dall'infinito a 10 -24 S.

2. Macromondo: corpi macroscopici 10 –6 -10 7 cm.

Il macromondo è il mondo delle forme stabili e delle quantità commisurate agli esseri umani, nonché dei complessi cristallini di molecole, organismi, comunità di organismi; il mondo dei macrooggetti, la cui dimensione è paragonabile alla scala dell'esperienza umana: le quantità spaziali sono espresse in millimetri, centimetri e chilometri, e il tempo - in secondi, minuti, ore, anni.

Il megamondo è composto da pianeti, complessi stellari, galassie, metagalassie: un mondo di enormi scale e velocità cosmiche, la cui distanza è misurata in anni luce e la durata degli oggetti spaziali è misurata in milioni e miliardi di anni.

E sebbene questi livelli abbiano le loro leggi specifiche, i mondi micro, macro e mega sono strettamente interconnessi.

3. Megaworld: sistemi spaziali e scale illimitate fino a 1028 cm.

Diversi livelli di materia sono caratterizzati da diversi tipi di connessioni.

Su una scala di 10–13 cm - interazioni forti, l'integrità del nucleo è garantita dalle forze nucleari.

L'integrità di atomi, molecole e macrocorpi è assicurata dalle forze elettromagnetiche.

Su scala cosmica: forze gravitazionali.

All’aumentare della dimensione degli oggetti, l’energia di interazione diminuisce. Se prendiamo l'energia dell'interazione gravitazionale come unità, l'interazione elettromagnetica nell'atomo sarà 1039 volte maggiore e l'interazione tra i nucleoni - le particelle che compongono il nucleo - sarà 1041 volte maggiore. Quanto più piccola è la dimensione dei sistemi materiali, tanto più saldamente i loro elementi sono interconnessi.

La divisione della materia in livelli strutturali è relativa. Sulle scale spazio-temporali disponibili, la struttura della materia si manifesta nella sua organizzazione sistemica, esistenza sotto forma di una moltitudine di sistemi interagenti gerarchicamente, che vanno dalle particelle elementari alla Metagalassia.

Parlando di strutturalità - lo smembramento interno dell'esistenza materiale, si può notare che non importa quanto sia ampia la gamma della visione del mondo della scienza, è strettamente correlata alla scoperta di sempre più nuove formazioni strutturali. Ad esempio, se prima la visione dell'Universo era limitata alla Galassia, poi estesa al sistema di galassie, ora la Metagalassia viene studiata come un sistema speciale con leggi specifiche, interazioni interne ed esterne.

Nella scienza moderna è ampiamente utilizzato il metodo dell'analisi strutturale, che tiene conto della natura sistematica degli oggetti studiati. Dopotutto, la struttura è lo smembramento interno dell'esistenza materiale, il modo di esistere della materia. I livelli strutturali della materia sono formati da un certo insieme di oggetti di qualsiasi tipo e sono caratterizzati in modo speciale interazioni tra i loro elementi costitutivi, in relazione alle tre sfere principali della realtà oggettiva, questi livelli si presentano così (Tabella 1).

Tabella 1 – Livelli strutturali della materia

Natura inorganica	Vivi la natura	Società
Submicroelementare	Macromolecolare biologico	Individuale
Microelementare	Cellulare	Famiglia
Nucleare	Microorganico	Squadre
Atomico	Organi e tessuti	Grandi gruppi sociali (classi, nazioni)
Molecolare	Corpo nel suo insieme	Stato (società civile)
Livello macro	Popolazioni	Sistemi statali
Livello mega (pianeti, sistemi stella-planetari, galassie)	Biocenosi	L'umanità nel suo insieme
Livello mega (metagalassie)	Biosfera	Noosfera

Ciascuna delle sfere della realtà oggettiva comprende una serie di livelli strutturali interconnessi. All'interno di questi livelli, le relazioni di coordinamento sono dominanti e tra i livelli sono dominanti le relazioni di subordinazione.

Pertanto, la struttura della materia a livello di natura inanimata (inorganica) comprende particelle elementari, atomi, molecole (oggetti del micromondo, macrocorpi e oggetti del megamondo: pianeti, galassie, sistemi metagalassici, ecc.). Una metagalassia viene spesso identificata con l'intero Universo, ma l'Universo è inteso nel senso estremamente ampio del termine; è identico all'intero mondo materiale e alla materia in movimento, che può includere molte metagalassie e altri sistemi cosmici.

Anche la fauna selvatica è strutturata. Distingue il livello biologico e il livello sociale. Il livello biologico comprende sottolivelli:

– macromolecole (acidi nucleici, DNA, RNA, proteine);

– livello cellulare;

– microorganici (organismi unicellulari);

– organi e tessuti del corpo nel suo insieme;

– popolazione;

– biocenotico;

– biosfera.

I concetti principali di questo livello negli ultimi tre sottolivelli sono i concetti di biotopo, biocenosi, biosfera, che richiedono spiegazione.

Il biotopo è una raccolta (comunità) di individui della stessa specie (ad esempio, un branco di lupi) che possono incrociarsi e riprodurre la propria specie (popolazione).

La biocenosi è una raccolta di popolazioni di organismi in cui i prodotti di scarto di alcuni sono le condizioni per l'esistenza di altri organismi che abitano un'area di terra o acqua.

La biosfera è un sistema globale di vita, quella parte dell'ambiente geografico (parte inferiore dell'atmosfera, parte superiore della litosfera e idrosfera), che costituisce l'habitat degli organismi viventi, fornendo le condizioni necessarie per la loro sopravvivenza (temperatura, suolo, ecc.), formatisi a seguito di biocenosi di interazione.

Base generale vita a livello biologico - metabolismo organico (scambio di materia, energia e informazioni con ambiente) - si manifesta in uno qualsiasi dei sottolivelli selezionati:

– a livello degli organismi, metabolismo significa assimilazione e dissimilazione attraverso trasformazioni intracellulari;

– a livello degli ecosistemi (biocenosi), consiste in una catena di trasformazioni di una sostanza inizialmente assimilata da organismi produttori attraverso organismi consumatori e organismi distruttori appartenenti a specie diverse;

– a livello della biosfera avviene una circolazione globale di materia ed energia con la partecipazione diretta di fattori su scala cosmica.

Ad un certo stadio di sviluppo della biosfera sorgono popolazioni speciali di esseri viventi che, grazie alla loro capacità di lavorare, hanno formato un livello sociale unico. La realtà sociale nell'aspetto strutturale è divisa in sottolivelli: individui, famiglie, varie squadre (industriali), gruppi sociali, ecc.

Pertanto, una qualsiasi delle tre aree della realtà materiale è formata da una serie di livelli strutturali specifici, che si trovano in un ordine rigoroso all'interno di una particolare area della realtà.

Il passaggio da un'area all'altra è associato alla complicazione e all'aumento del numero di fattori formati che garantiscono l'integrità dei sistemi. All’interno di ciascuno dei livelli strutturali esistono rapporti di subordinazione ( livello molecolare include atomico e non viceversa). Gli schemi dei nuovi livelli sono irriducibili agli schemi dei livelli sulla base dei quali sono sorti e conducono ad un dato livello di organizzazione della materia. Organizzazione strutturale, cioè. la sistematicità è il modo di esistenza della materia.

2. TRE “IMMAGINI” DELLA BIOLOGIA. BIOLOGIA TRADIZIONALE O NATURALISTICA

Possiamo anche parlare di tre direzioni principali della biologia o, in senso figurato, di tre immagini della biologia:

1. Biologia tradizionale o naturalistica. Il suo oggetto di studio è la natura vivente nel suo stato naturale e nella sua indivisa integrità: il "Tempio della Natura", come lo chiamava Erasmus Darwin. Origini biologia tradizionale risalgono al Medioevo, anche se è del tutto naturale ricordare qui le opere di Aristotele, che considerava questioni di biologia, progresso biologico e cercava di sistematizzare gli organismi viventi (“la scala della Natura”). La formazione della biologia in una scienza indipendente - la biologia naturalistica - risale ai secoli XVIII e XIX. La prima fase della biologia naturalistica è stata segnata dalla creazione di classificazioni di animali e piante. Tra queste figurano la famosa classificazione di C. Linnaeus (1707 – 1778), che è una sistematizzazione tradizionale del mondo vegetale, nonché la classificazione di J.-B. Lamarck, che applicò un approccio evolutivo alla classificazione delle piante e degli animali. La biologia tradizionale non ha perso il suo significato nemmeno oggi. Come prova, citano la posizione dell’ecologia tra le scienze biologiche, così come in tutte le scienze naturali. La sua posizione e autorità sono attualmente estremamente elevate e si basa principalmente sui principi della biologia tradizionale, poiché studia le relazioni degli organismi tra loro (fattori biotici) e con l'ambiente (fattori abiotici).

2. Biologia chimico-funzionale, che riflette la convergenza della biologia con le scienze fisiche e chimiche esatte. Una caratteristica della biologia fisico-chimica è l'uso diffuso di metodi sperimentali che consentono di studiare la materia vivente a livello submicroscopico, supramolecolare e molecolare. Uno dei rami più importanti della biologia fisica e chimica è biologia molecolare- una scienza che studia la struttura delle macromolecole che sono alla base della materia vivente. La biologia è spesso definita una delle scienze più importanti del 21° secolo.

I metodi sperimentali più importanti utilizzati nella biologia fisico-chimica includono il metodo degli atomi marcati (radioattivi), i metodi di analisi della diffrazione dei raggi X e la microscopia elettronica, i metodi di frazionamento (ad esempio la separazione di vari amminoacidi), l'uso di computer, ecc.

3. Biologia evoluzionistica. Questa branca della biologia studia i modelli di sviluppo storico degli organismi. Attualmente il concetto di evoluzionismo è diventato, di fatto, una piattaforma su cui avviene la sintesi di conoscenze eterogenee e specializzate. La base della moderna biologia evoluzionistica è la teoria di Darwin. È anche interessante che Darwin ai suoi tempi sia riuscito a identificare fatti e modelli che hanno un significato universale, ad es. la teoria da lui creata è applicabile alla spiegazione dei fenomeni che si verificano non solo nella natura vivente, ma anche inanimata. Attualmente, l’approccio evolutivo è stato adottato da tutte le scienze naturali. Allo stesso tempo, la biologia evoluzionistica è un campo di conoscenza indipendente, con problemi, metodi di ricerca e prospettive di sviluppo propri.

Attualmente si tenta di sintetizzare queste tre direzioni (“immagini”) della biologia e di formare una disciplina indipendente – la biologia teorica.

4. Biologia teorica. L'obiettivo della biologia teorica è comprendere i principi, le leggi e le proprietà più fondamentali e generali alla base della materia vivente. Qui diversi studi avanzano opinioni diverse sulla questione di ciò che dovrebbe diventare il fondamento della biologia teorica. Diamo un'occhiata ad alcuni di essi:

Assiomi della biologia. B.M. Mednikov, un eminente teorico e sperimentatore, ha derivato 4 assiomi che caratterizzano la vita e la distinguono dalla “non vita”.

Assioma 1. Tutti gli organismi viventi devono consistere in un fenotipo e un programma per la sua costruzione (genotipo), che viene ereditato di generazione in generazione. Non è la struttura ad essere ereditata, ma la descrizione della struttura e le istruzioni per la sua fabbricazione. La vita basata su un solo genotipo o un fenotipo è impossibile, perché in questo caso è impossibile garantire né l'autoriproduzione della struttura né la sua automanutenzione. (D. Neumann, N. Wiener).

Assioma 2. I programmi genetici non nascono di nuovo, ma si replicano in modo matriciale. Il gene della generazione precedente viene utilizzato come modello su cui viene costruito il gene della generazione futura. La vita è una copia di matrice seguita dall'autoassemblaggio di copie (N.K. Koltsov).

Assioma 3. Nel processo di trasmissione di generazione in generazione, i programmi genetici, per molte ragioni, cambiano in modo casuale e indiretto, e solo per caso questi cambiamenti risultano adattivi. La selezione di cambiamenti casuali non è solo la base dell'evoluzione della vita, ma anche la ragione della sua formazione, perché senza mutazioni la selezione non funziona.

Assioma 4.
Nel processo di formazione del fenotipo, si moltiplicano i cambiamenti casuali nei programmi genetici, il che rende possibile la loro selezione in base a fattori ambientali. A causa dell'aumento dei cambiamenti casuali nei fenotipi, l'evoluzione della natura vivente è fondamentalmente imprevedibile (N.V. Timofeev-Resovsky).

E.S. Bauer (1935) propone il principio del non equilibrio stabile dei sistemi viventi come caratteristica principale della vita.

L. Bertalanffy (1932) considerava gli oggetti biologici come sistemi aperti in uno stato di equilibrio dinamico.

E. Schrödinger (1945), B.P. Gli Astaur immaginavano la creazione della biologia teorica a immagine della fisica teorica.

S. Lem (1968) propone un'interpretazione cibernetica della vita.

5. AA. Malinovsky (1960) propose metodi matematici e sistemici come base per la biologia teorica.

Accademia sociale aperta di Mosca

Dipartimento di Scienze Matematiche e Naturali Generali

Disciplina accademica:

Concetti delle scienze naturali moderne.

Argomento astratto:

Livelli strutturali di organizzazione della materia.

Facoltà di Educazione per Corrispondenza

numero del gruppo: FEB-3.6

Supervisore:

Mosca 2009

INTRODUZIONE

I. Livelli strutturali di organizzazione della materia: micro, macro, mega mondi

1.1 Aspetto moderno sull’organizzazione strutturale della materia

II. La struttura e il suo ruolo nell'organizzazione dei sistemi viventi

2.1 Sistema e insieme

2.2 Parte ed elemento

2.3 Interazione tra parte e tutto

III. Atomo, uomo, Universo: una lunga catena di complicazioni

RIFERIMENTI CONCLUSIONALI

introduzione

Tutti gli oggetti della natura (natura vivente e inanimata) possono essere rappresentati come un sistema che ha caratteristiche che caratterizzano i loro livelli di organizzazione. Il concetto di livelli strutturali della materia vivente include idee di sistematicità e l'organizzazione associata dell'integrità degli organismi viventi. La materia vivente è discreta, cioè è diviso in parti costitutive di un'organizzazione inferiore che hanno funzioni specifiche. I livelli strutturali differiscono non solo nelle classi di complessità, ma anche nei modelli di funzionamento. La struttura gerarchica è tale che ciascun livello superiore non controlla, ma include quello inferiore. Il diagramma riflette in modo più accurato l'immagine olistica della natura e il livello di sviluppo delle scienze naturali nel loro insieme. Tenendo conto del livello di organizzazione, si può considerare la gerarchia delle strutture di organizzazione degli oggetti materiali di natura animata e inanimata. Questa gerarchia di strutture inizia con le particelle elementari e termina con le comunità viventi. Il concetto di livelli strutturali fu proposto per la prima volta negli anni ’20. del nostro secolo. In accordo con esso, i livelli strutturali differiscono non solo per classi di complessità, ma per modelli di funzionamento. Il concetto include una gerarchia di livelli strutturali, in cui ogni livello successivo è incluso in quello precedente.

Lo scopo di questo lavoro è studiare il concetto di organizzazione strutturale della materia.

I. Livelli strutturali di organizzazione della materia: micro-, macro-, megamondi

Nella scienza moderna, la base per le idee sulla struttura del mondo materiale è un approccio sistemico, secondo il quale qualsiasi oggetto del mondo materiale, sia esso un atomo, un pianeta, ecc. può essere considerato come un sistema: una formazione complessa che include componenti, elementi e connessioni tra loro. Elemento dentro in questo caso significa la parte minima, ulteriormente indivisibile, di un dato sistema.

L'insieme delle connessioni tra gli elementi costituisce la struttura del sistema; le connessioni stabili determinano l'ordine del sistema. Le connessioni orizzontali coordinano e assicurano la correlazione (coerenza) del sistema; nessuna parte del sistema può cambiare senza cambiare le altre parti. Le connessioni verticali sono connessioni di subordinazione; alcuni elementi del sistema sono subordinati ad altri. Il sistema ha un segno di integrità: ciò significa che tutte le sue parti componenti, se combinate in un insieme, formano una qualità che non può essere ridotta alle qualità dei singoli elementi. Secondo le moderne visioni scientifiche, tutti gli oggetti naturali sono sistemi ordinati, strutturati e organizzati gerarchicamente.

Nel senso più generale della parola “sistema” significa qualsiasi oggetto o fenomeno del mondo che ci circonda e rappresenta l'interconnessione e l'interazione di parti (elementi) all'interno del tutto. La struttura è l'organizzazione interna di un sistema, che contribuisce a collegare i suoi elementi in un unico insieme e gli conferisce caratteristiche uniche. La struttura determina l'ordinamento degli elementi di un oggetto. Gli elementi sono qualsiasi fenomeno, processo, nonché qualsiasi proprietà e relazione che sia in qualsiasi tipo di connessione e correlazione reciproca tra loro.

Nella comprensione dell’organizzazione strutturale della materia, il concetto di “sviluppo” gioca un ruolo importante. Il concetto di sviluppo della natura inanimata e vivente è considerato come un cambiamento diretto irreversibile nella struttura degli oggetti naturali, poiché la struttura esprime il livello di organizzazione della materia. La proprietà più importante di una struttura è la sua stabilità relativa. La struttura è un ordine generale, qualitativamente definito e relativamente stabile di relazioni interne tra i sottosistemi di un particolare sistema. Il concetto di “livello di organizzazione”, in contrasto con il concetto di “struttura”, comprende l’idea di un cambiamento nelle strutture e della sua sequenza durante lo sviluppo storico del sistema dal momento della sua nascita. Mentre il cambiamento nella struttura può essere casuale e non sempre diretto, il cambiamento a livello di organizzazione avviene in modo necessario.

I sistemi che hanno raggiunto un adeguato livello di organizzazione e possiedono una certa struttura acquisiscono la capacità di utilizzare le informazioni al fine, attraverso la gestione, di mantenere inalterato (o aumentare) il proprio livello di organizzazione e contribuire alla costanza (o diminuzione) della propria entropia ( l’entropia è una misura del disordine). Fino a poco tempo fa, le scienze naturali e le altre scienze potevano fare a meno di un approccio olistico e sistematico ai loro oggetti di studio, senza tener conto dello studio dei processi di formazione di strutture stabili e di auto-organizzazione.

Attualmente, i problemi dell'autorganizzazione, studiati in sinergia, stanno diventando rilevanti in molte scienze, dalla fisica all'ecologia.

Il compito della sinergetica è chiarire le leggi dell'organizzazione di un'organizzazione e dell'emergere dell'ordine. A differenza della cibernetica, l'enfasi qui non è sui processi di gestione e scambio di informazioni, ma sui principi di costruzione di un'organizzazione, sulla sua emergenza, sviluppo e auto-complicazione (G. Haken). La questione dell’ordinamento e dell’organizzazione ottimali è particolarmente acuta nella ricerca problemi globali- energetico, ambientale e molti altri che richiedono l'attrazione di enormi risorse.

1.1 VISTE MODERNE SULL'ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE DELLA MATERIA

Nella scienza naturale classica, la dottrina dei principi dell'organizzazione strutturale della materia era rappresentata dall'atomismo classico. Le idee dell'atomismo servirono come base per la sintesi di tutta la conoscenza sulla natura. Nel XX secolo l’atomismo classico ha subito trasformazioni radicali.

Principi moderni l'organizzazione strutturale della materia è associata allo sviluppo di concetti di sistema e include alcune conoscenze concettuali sul sistema e le sue caratteristiche che caratterizzano lo stato del sistema, il suo comportamento, organizzazione e auto-organizzazione, interazione con l'ambiente, finalità e prevedibilità del comportamento e altre proprietà.

La classificazione più semplice dei sistemi è dividerli in statici e dinamici, il che, nonostante la sua comodità, è ancora condizionale, perché tutto nel mondo è in costante cambiamento. I sistemi dinamici si dividono in deterministici e stocastici (probabilistici). Questa classificazione si basa sulla natura della previsione della dinamica del comportamento del sistema. Tali sistemi sono studiati in meccanica e astronomia. Al contrario, i sistemi stocastici, che di solito sono chiamati statistici-probabilistici, si occupano di eventi e fenomeni casuali massicci o ripetuti. Pertanto, le previsioni in essi contenute non sono affidabili, ma solo probabilistiche.

In base alla natura dell'interazione con l'ambiente, si distinguono sistemi aperti e chiusi (isolati) e talvolta si distinguono anche sistemi parzialmente aperti. Questa classificazione è principalmente condizionale, perché l'idea dei sistemi chiusi è nata nella termodinamica classica come una certa astrazione. La stragrande maggioranza, se non tutti, i sistemi sono open source.

Molti sistemi complessi presenti nel mondo sociale sono diretti agli obiettivi, vale a dire focalizzato sul raggiungimento di uno o più obiettivi, e in diversi sottosistemi e a diversi livelli dell’organizzazione questi obiettivi possono essere diversi e persino entrare in conflitto tra loro.

La classificazione e lo studio dei sistemi hanno permesso di sviluppare un nuovo metodo di cognizione, chiamato approccio sistemico. L'applicazione delle idee sistemiche all'analisi dei processi economici e sociali ha contribuito all'emergere della teoria dei giochi e della teoria delle decisioni. Il passo più significativo nello sviluppo del metodo dei sistemi è stato l’emergere della cibernetica come teoria generale del controllo sistemi tecnici, organismi viventi e società. Sebbene le teorie del controllo individuale esistessero prima della cibernetica, la creazione di un approccio interdisciplinare unificato ha permesso di rivelare informazioni più profonde e approfondite modelli generali il management come processo di accumulazione, trasmissione e trasformazione delle informazioni. Il controllo stesso viene effettuato utilizzando algoritmi elaborati dai computer.

La teoria universale dei sistemi, che ha determinato il ruolo fondamentale del metodo sistemico, esprime, da un lato, l'unità del mondo materiale e, dall'altro, l'unità conoscenza scientifica. Una conseguenza importante di questa considerazione dei processi materiali è stata la limitazione del ruolo della riduzione nella conoscenza dei sistemi. È diventato chiaro che quanto più alcuni processi differiscono dagli altri, tanto più sono qualitativamente eterogenei, tanto più difficile è ridurli. Pertanto, le leggi dei sistemi più complessi non possono essere completamente ridotte alle leggi delle forme inferiori o dei sistemi più semplici. In antipode all'approccio riduzionista, nasce un approccio olistico (dal greco holos - tutto), secondo il quale il tutto precede sempre le parti ed è sempre più importante delle parti.

Ogni sistema è un tutto formato dalle sue parti interconnesse e interagenti. Pertanto, il processo di conoscenza dei sistemi naturali e sociali può avere successo solo quando le loro parti e il tutto sono studiati non in opposizione, ma in interazione tra loro.

La scienza moderna considera i sistemi complessi, aperti, con molte possibilità di nuovi modi di sviluppo. I processi di sviluppo e funzionamento di un sistema complesso hanno natura di auto-organizzazione, cioè l'emergere di un funzionamento internamente coerente dovuto a connessioni interne e connessioni con l'ambiente esterno. L'auto-organizzazione è un'espressione scientifica naturale del processo di auto-movimento della materia. I sistemi della natura vivente e inanimata hanno anche la capacità di auto-organizzarsi sistemi artificiali.

Nel moderno concetto scientificamente fondato dell'organizzazione sistemica della materia, si distinguono solitamente tre livelli strutturali della materia:

micromondo - il mondo degli atomi e delle particelle elementari - oggetti estremamente piccoli direttamente non osservabili, dimensione da 10-8 cm a 10-16 cm e durata - dall'infinito a 10-24 s.

il macrocosmo è il mondo delle forme stabili e delle quantità commisurate all'uomo: distanze e velocità terrestri, masse e volumi; la dimensione dei macrooggetti è paragonabile alla scala dell'esperienza umana: dimensioni spaziali da frazioni di millimetro a chilometri e dimensioni temporali da frazioni di secondo ad anni.

megamondo – il mondo dello spazio (pianeti, complessi stellari, galassie, metagalassie); un mondo di enormi scale e velocità cosmiche, la distanza è misurata in anni luce e il tempo è misurato in milioni e miliardi di anni;

Lo studio della gerarchia dei livelli strutturali della natura è associato alla risoluzione del complesso problema di determinare i confini di questa gerarchia sia nel megamondo che nel micromondo. Gli oggetti di ogni fase successiva nascono e si sviluppano come risultato della combinazione e differenziazione di alcuni insiemi di oggetti della fase precedente. I sistemi stanno diventando sempre più multilivello. La complessità del sistema aumenta non solo perché aumenta il numero di livelli. Diventa essenziale lo sviluppo di nuove relazioni tra livelli e con l'ambiente comuni a tali oggetti e alle loro associazioni.

Il micromondo, essendo un sottolivello dei macromondi e dei megamondi, ha caratteristiche del tutto uniche e quindi non può essere descritto da teorie legate ad altri livelli della natura. In particolare, questo mondo è intrinsecamente paradossale. Per lui non vale il principio “consiste in”. Pertanto, quando due particelle elementari si scontrano, non si formano particelle più piccole. Dopo la collisione di due protoni si formano molte altre particelle elementari, inclusi protoni, mesoni e iperoni. Il fenomeno della “nascita multipla” delle particelle è stato spiegato da Heisenberg: durante una collisione, una grande energia cinetica viene convertita in materia e osserviamo la nascita multipla di particelle. Il micromondo viene studiato attivamente. Se 50 anni fa si conoscevano solo 3 tipi di particelle elementari (elettrone e protone come le particelle più piccole della materia e fotone come la porzione minima di energia), ora ne sono state scoperte circa 400. La seconda proprietà paradossale del microcosmo è legata alla duplice natura della microparticella, che è allo stesso tempo onda e corpuscolo. Pertanto, non può essere localizzato in modo rigorosamente inequivocabile nello spazio e nel tempo. Questa caratteristica si riflette nel principio della relazione di indeterminazione di Heisenberg.

I livelli di organizzazione della materia osservati dagli esseri umani vengono controllati tenendo conto delle condizioni di vita naturali delle persone, ad es. tenendo conto delle nostre leggi terrene. Ciò però non esclude l'ipotesi che a livelli sufficientemente distanti da noi possano esistere forme e stati della materia caratterizzati da proprietà completamente diverse. A questo proposito, gli scienziati hanno iniziato a distinguere i sistemi materiali geocentrici e non geocentrici.

Il mondo geocentrico è il mondo di riferimento e fondamentale del tempo newtoniano e dello spazio euclideo, descritto da un insieme di teorie relative a oggetti su scala terrestre. I sistemi non geocentrici sono un tipo speciale di realtà oggettiva, caratterizzata da diversi tipi di attributi, spazio, tempo, movimento diversi, rispetto a quelli terreni. Si presuppone che il micromondo e il megamondo siano finestre su mondi non geocentrici, il che significa che i loro modelli, almeno in misura remota, rendono possibile immaginare un diverso tipo di interazione rispetto al macromondo o al tipo di realtà geocentrica.

Non esiste un confine rigido tra il megamondo e il macromondo. Di solito si crede che lui

inizia con distanze di circa 107 e masse di 1020 kg. Il punto di riferimento per l'inizio del megamondo può essere la Terra (diametro 1,28 × 10 + 7 m, massa 6 × 1021 kg). Poiché il megamondo si occupa di grandi distanze, vengono introdotte unità speciali per misurarle: unità astronomica, anno luce e parsec.

Unità astronomica (a.e.) – la distanza media dalla Terra al Sole è 1,5 × 1011 m.

Anno luce – la distanza percorsa dalla luce in un anno, ovvero 9,46 × 1015 m.

Parsec (parallasse secondo) – la distanza alla quale la parallasse annuale dell'orbita terrestre (cioè l'angolo al quale è visibile il semiasse maggiore dell'orbita terrestre, situato perpendicolare alla linea di vista) è pari a un secondo. Questa distanza è pari a 206265 UA. = 3,08×1016 m = 3,26 St. G.

I corpi celesti nell'Universo formano sistemi di varia complessità. Quindi si formano il Sole e 9 pianeti che si muovono attorno ad esso Sistema solare. La maggior parte delle stelle nella nostra galassia è concentrata in un disco visibile dalla Terra “di lato” sotto forma di una striscia nebbiosa che attraversa la sfera celeste: la Via Lattea.

Tutti i corpi celesti hanno una propria storia di sviluppo. L’età dell’Universo è di 14 miliardi di anni. L'età del Sistema Solare è stimata in 5 miliardi di anni, la Terra - 4,5 miliardi di anni.

Un'altra tipologia di sistemi materiali è oggi piuttosto diffusa. Questa è la divisione della natura in inorganica e organica, in cui la forma sociale della materia occupa un posto speciale. La materia inorganica è costituita da particelle e campi elementari, nuclei atomici, atomi, molecole, corpi macroscopici, formazioni geologiche. La materia organica ha anche una struttura multilivello: livello precellulare - DNA, RNA, acidi nucleici; livello cellulare: organismi unicellulari esistenti indipendentemente; livello multicellulare – tessuti, organi, sistemi funzionali (nervoso, circolatorio, ecc.), organismi (piante, animali); strutture sovraorganismi – popolazioni, biocenosi, biosfera. La materia sociale esiste solo grazie alle attività delle persone e comprende sottostrutture speciali: individuale, familiare, gruppo, collettivo, stato, nazione, ecc.

II. LA STRUTTURA E IL SUO RUOLO NELL'ORGANIZZAZIONE DEI SISTEMI VIVENTI

2.1 SISTEMA E TUTTO

Un sistema è un complesso di elementi che interagiscono. Tradotto dal greco è un tutto fatto di parti, una connessione.

Dopo aver subito un lungo evoluzione storica, il concetto di sistema a partire dalla metà del XX secolo. diventa uno dei concetti scientifici chiave.

Le idee primarie sul sistema sorsero in filosofia antica come ordine e valore dell'essere. Il concetto di sistema ha oggi un campo di applicazione estremamente ampio: quasi ogni oggetto può essere considerato un sistema.

Ogni sistema è caratterizzato non solo dalla presenza di connessioni e relazioni tra i suoi elementi costitutivi, ma anche dalla sua inestricabile unità con l'ambiente.

Si possono distinguere diverse tipologie di sistemi:

Secondo la natura della connessione tra le parti e il tutto: inorganico e organico;

Secondo le forme di movimento della materia: meccanico, fisico, chimico, fisico-chimico;

In relazione al movimento: statistico e dinamico;

Per tipo di cambiamento: non funzionale, funzionale, in via di sviluppo;

Per la natura dello scambio con l'ambiente: aperto e chiuso;

Per grado di organizzazione: semplice e complesso;

Per livello di sviluppo: sempre più basso;

Per natura di origine: naturale, artificiale, mista;

Secondo la direzione dello sviluppo: progressivo e regressivo.

Secondo una delle definizioni, un tutto è qualcosa a cui non manca nessuna delle parti, di cui è chiamato tutto. L'insieme presuppone necessariamente l'organizzazione sistematica delle sue componenti.

Il concetto di tutto riflette l'unità armoniosa e l'interazione delle parti secondo un certo sistema ordinato.

La somiglianza dei concetti di insieme e di sistema è servita come base per la loro completa identificazione, il che non è del tutto corretto. Nel caso di un sistema non abbiamo a che fare con un singolo oggetto, ma con un gruppo di oggetti interagenti che si influenzano reciprocamente. Man mano che il sistema continua a migliorare verso l'ordine dei suoi componenti, può diventare integrale. Il concetto di tutto caratterizza non solo la molteplicità dei suoi componenti costitutivi, ma anche il fatto che la connessione e l'interazione delle parti sono naturali, derivanti dalle esigenze interne dello sviluppo delle parti e del tutto.

Pertanto, il tutto è un tipo speciale di sistema. Il concetto di tutto è un riflesso della natura internamente necessaria e organica della relazione tra i componenti del sistema, e talvolta un cambiamento in uno dei componenti provoca inevitabilmente l'uno o l'altro cambiamento nell'altro, e spesso nell'intero sistema .

Le proprietà e il meccanismo dell'insieme come livello di organizzazione più elevato rispetto alle parti che lo organizzano non possono essere spiegati solo attraverso la somma delle proprietà e dei momenti di azione di queste parti, considerate isolatamente l'una dall'altra. Nuove proprietà del tutto sorgono come risultato dell'interazione delle sue parti, quindi, per conoscere il tutto, è necessario, insieme alla conoscenza delle caratteristiche delle parti, conoscere la legge di organizzazione del tutto, ad es. la legge della combinazione delle parti.

Poiché l'insieme come certezza qualitativa è il risultato dell'interazione dei suoi componenti, è necessario soffermarsi sulle loro caratteristiche. Essendo componenti di un sistema o di un tutto, i componenti entrano in varie relazioni tra loro. Le relazioni tra gli elementi possono essere suddivise in "elemento - struttura" e "parte - tutto". Nel sistema del tutto si osserva la subordinazione delle parti al tutto. Il sistema complessivo è caratterizzato dal fatto di poter creare gli organi che gli mancano.

2.2 PARTE ED ELEMENTO

Un elemento è un componente di un oggetto che può essere indifferente alle specificità dell'oggetto. In una categoria di struttura si possono trovare connessioni e relazioni tra elementi che sono indifferenti alla sua specificità.

Una parte è anche parte integrante dell'oggetto, ma, a differenza di un elemento, una parte è un componente che non è indifferente alle specificità dell'oggetto nel suo insieme (ad esempio, un tavolo è composto da parti: coperchio e gambe, così come elementi - viti, bulloni, che possono essere utilizzati per fissare altri oggetti: armadi, armadietti, ecc.)

Un organismo vivente nel suo insieme è costituito da molti componenti. Alcuni di essi saranno semplicemente elementi, altri allo stesso tempo parti. Le parti sono solo quei componenti inerenti alle funzioni della vita (metabolismo, ecc.): materia vivente extracellulare; cellula; tessile; organo; sistema di organi.

Tutti hanno funzioni inerenti agli esseri viventi, tutti svolgono le loro funzioni specifiche nel sistema di organizzazione del tutto. Pertanto, una parte è una componente del tutto, il cui funzionamento è determinato dalla natura, l'essenza del tutto stesso.

Il corpo contiene, oltre alle parti, anche altre componenti che non possiedono di per sé le funzioni vitali, ad es. sono componenti non viventi. Questi sono gli elementi. Gli elementi non viventi sono presenti a tutti i livelli dell'organizzazione sistemica della materia vivente:

Nel protoplasma della cellula si trovano granelli di amido, gocce di grasso, cristalli;

In un organismo multicellulare, i componenti non viventi che non hanno un proprio metabolismo e la capacità di riprodursi includono capelli, artigli, corna, zoccoli e piume.

Pertanto, parte ed elemento costituiscono componenti necessari dell'organizzazione degli esseri viventi come sistema integrale. Senza elementi (componenti non viventi), il funzionamento delle parti (componenti viventi) è impossibile. Pertanto, solo l'unità totale sia degli elementi che delle parti, cioè. componenti inanimate e viventi, costituisce l'organizzazione sistemica della vita, la sua integrità.

2.2.1 RAPPORTO TRA CATEGORIE PARTE ED ELEMENTO

La relazione tra la parte e l'elemento della categoria è molto contraddittoria. Il contenuto della parte di categoria differisce dall'elemento di categoria: gli elementi sono tutti i componenti costitutivi dell'intero, indipendentemente dal fatto che la specificità dell'intero sia espressa o meno in essi, e le parti sono solo quegli elementi in cui la specificità dell'oggetto nel suo insieme è espresso direttamente, quindi la categoria della parte è più ristretta della categoria dell'elemento. D'altra parte, il contenuto della categoria di parte è più ampio della categoria di elemento, poiché solo un certo insieme di elementi costituisce una parte. E questo può essere mostrato in relazione a qualsiasi insieme.

Ciò significa che ci sono certi livelli o confini nell’organizzazione strutturale dell’insieme che separano gli elementi dalle parti. Allo stesso tempo, la differenza tra le categorie parte ed elemento è molto relativa, poiché possono trasformarsi reciprocamente, ad esempio, organi o cellule, mentre funzionano, sono soggetti a distruzione, il che significa che da parti si trasformano in elementi e vizi viceversa, sono nuovamente costruiti da inanimati, cioè . elementi e diventano parti. Gli elementi che non vengono espulsi dal corpo possono trasformarsi in depositi di sale, che fanno già parte del corpo e sono piuttosto indesiderabili.

2.3 INTERAZIONE TRA PARTE E TUTTO

L'interazione della parte e del tutto è che l'uno presuppone l'altro, sono uniti e non possono esistere l'uno senza l'altro. Non esiste un tutto senza una parte e viceversa: non esistono parti al di fuori del tutto. Una parte diventa parte solo nel sistema del tutto. Una parte acquista significato solo attraverso il tutto, così come il tutto è l'interazione delle parti.

Nell'interazione tra una parte e il tutto, il ruolo guida e determinante appartiene al tutto. Le parti di un organismo non possono esistere indipendentemente. Rappresentando le strutture adattative private dell'organismo, le parti sorgono durante lo sviluppo dell'evoluzione per il bene dell'intero organismo.

Il ruolo determinante del tutto rispetto alle parti nella natura organica è meglio confermato dai fenomeni di autotomia e rigenerazione. Una lucertola presa per la coda fugge, lasciando dietro di sé la punta della coda. La stessa cosa accade con le chele di granchi e gamberi. Autotomia, cioè l'auto-taglio della coda in una lucertola, gli artigli nei granchi e nei gamberi, è una funzione protettiva che contribuisce all'adattamento dell'organismo, sviluppata nel processo evolutivo. Il corpo sacrifica la sua parte nell'interesse di salvare e preservare il tutto.

Il fenomeno dell'autotomia si osserva nei casi in cui il corpo è in grado di ripristinare la parte perduta. La parte mancante della coda della lucertola ricresce (ma solo una volta). Anche ai granchi e ai gamberi spesso crescono chele spezzate. Ciò significa che il corpo è capace di perdere prima una parte per salvare il tutto, per poi ripristinare questa parte.

Il fenomeno della rigenerazione dimostra ulteriormente la subordinazione delle parti al tutto: il tutto richiede necessariamente il compimento, in un modo o nell'altro, delle parti perdute. Biologia moderna ha scoperto che non solo le creature poco organizzate (piante e protozoi), ma anche i mammiferi hanno la capacità rigenerativa.

Esistono diversi tipi di rigenerazione: vengono ripristinati non solo i singoli organi, ma anche interi organismi da singole parti di essi (idra da un anello tagliato dalla metà del suo corpo, protozoi, polipi di corallo, anellidi, stelle marine, ecc.). Nel folklore russo conosciamo il Serpente-Gorynych, le cui teste furono tagliate da bravi ragazzi, che subito ricrescevano... In termini biologici generali, la rigenerazione può essere considerata come la capacità di un organismo adulto di svilupparsi.

Tuttavia, il ruolo determinante dell’insieme rispetto alle parti non significa che le parti siano private della loro specificità. Il ruolo determinante dell'insieme presuppone non un ruolo passivo, ma attivo delle parti, volto a garantire la vita normale dell'organismo nel suo insieme. Sottomettendosi al sistema complessivo del tutto, le parti conservano una relativa indipendenza e autonomia. Da un lato le parti agiscono come componenti del tutto e dall'altro sono esse stesse strutture integrali uniche, sistemi con le proprie funzioni e strutture specifiche. In un organismo multicellulare, tra tutte le parti, sono le cellule che rappresentano il più alto livello di integrità e individualità.

Il fatto che le parti mantengano la loro relativa indipendenza e autonomia consente una relativa indipendenza nello studio dei singoli sistemi di organi: il midollo spinale, il sistema nervoso autonomo, il sistema digestivo, ecc., il che è di grande importanza per la pratica. Un esempio di ciò è lo studio e la divulgazione delle cause interne e dei meccanismi della relativa indipendenza dei tumori maligni.

La relativa indipendenza delle parti, in misura maggiore rispetto agli animali, è inerente alle piante. Sono caratterizzati dalla formazione di alcune parti da altre: riproduzione vegetativa. Probabilmente tutti nella loro vita hanno visto talee di altre piante innestate, ad esempio, su un melo.

3..ATOMO, UOMO, UNIVERSO - UNA LUNGA CATENA DI COMPLICAZIONI

Nella scienza moderna è ampiamente utilizzato il metodo dell'analisi strutturale, che tiene conto della natura sistematica dell'oggetto studiato. Dopotutto, la struttura è lo smembramento interno dell'esistenza materiale, il modo di esistere della materia. I livelli strutturali della materia sono formati da un certo insieme di oggetti di qualsiasi tipo e sono caratterizzati da un modo speciale di interazione tra i loro elementi costitutivi; in relazione alle tre sfere principali della realtà oggettiva, questi livelli assomigliano a questo.

LIVELLI STRUTTURALI DELLA MATERIA
	Inorganico		Società
1	Submicroelementare	Biologico macromolecolare	Individuale
2	Microelementare	Cellulare	Famiglia
3	Nucleare	Microorganico	Squadre
4	Atomico	Organi e tessuti	Grandi gruppi sociali (classi, nazioni)
5	Molecolare	Corpo nel suo insieme	Stato (società civile)
6	Livello macro	Popolazione	Sistemi statali
7	Livello mega (pianeti, sistemi stellari-planetari, galassie)	Biocenosi	Umanità
8	Meta livello (metagalassie)	Biosfera	Noosfera

Ciascuna delle sfere della realtà oggettiva comprende una serie di livelli strutturali interconnessi. All'interno di questi livelli prevalgono i rapporti di coordinazione, mentre tra i livelli prevalgono quelli di subordinazione.

Uno studio sistematico degli oggetti materiali implica non solo stabilire modi per descrivere le relazioni, le connessioni e la struttura di molti elementi, ma anche identificare quelli di essi che formano il sistema, cioè assicurano il funzionamento e lo sviluppo separati del sistema. Un approccio sistematico alle formazioni materiali presuppone la possibilità di comprendere il sistema in questione a un livello superiore. Il sistema è solitamente caratterizzato da una struttura gerarchica, cioè dall'inclusione sequenziale di un sistema di livello inferiore in un sistema di livello superiore. Pertanto, la struttura della materia a livello di natura inanimata (inorganica) comprende particelle elementari, atomi, molecole (oggetti del micromondo, macrocorpi e oggetti del megamondo: pianeti, galassie, sistemi metagalassici, ecc.). Una metagalassia viene spesso identificata con l'intero Universo, ma l'Universo è inteso nel senso estremamente ampio del termine; è identico all'intero mondo materiale e alla materia in movimento, che può includere molte metagalassie e altri sistemi cosmici.

Anche la fauna selvatica è strutturata. Distingue il livello biologico e il livello sociale. Il livello biologico comprende sottolivelli:

Macromolecole (acidi nucleici, DNA, RNA, proteine);

Livello cellulare;

Microorganici (organismi unicellulari);

Organi e tessuti del corpo nel suo insieme;

Popolazione;

Biocenotico;

Biosfera.

I concetti principali di questo livello negli ultimi tre sottolivelli sono i concetti di biotopo, biocenosi, biosfera, che richiedono spiegazione.

Il biotopo è un insieme (comunità) della stessa specie (ad esempio, un branco di lupi), che può incrociarsi e produrre la propria specie (popolazioni).

La biocenosi è una raccolta di popolazioni di organismi in cui i prodotti di scarto di alcuni sono le condizioni per l'esistenza di altri organismi che abitano un'area di terra o acqua.

La biosfera è un sistema globale di vita, quella parte dell'ambiente geografico (parte inferiore dell'atmosfera, parte superiore della litosfera e idrosfera), che costituisce l'habitat degli organismi viventi, fornendo le condizioni necessarie alla loro sopravvivenza (temperatura, suolo, , ecc.), formatisi a seguito di biocenosi di interazione.

La base generale della vita a livello biologico - il metabolismo organico (scambio di materia, energia e informazioni con l'ambiente) si manifesta in uno qualsiasi dei sottolivelli identificati:

A livello degli organismi, metabolismo significa assimilazione e dissimilazione attraverso trasformazioni intracellulari;

A livello degli ecosistemi (biocenosi), consiste in una catena di trasformazione di una sostanza inizialmente assimilata da organismi produttori attraverso organismi consumatori e organismi distruttori appartenenti a specie diverse;

A livello della biosfera avviene una circolazione globale di materia ed energia con la partecipazione diretta di fattori su scala cosmica.

Ad un certo stadio di sviluppo della biosfera sorgono popolazioni speciali di esseri viventi che, grazie alla loro capacità di lavorare, hanno formato un livello sociale unico. L'attività sociale nell'aspetto strutturale è divisa in sottolivelli: individui, famiglie, varie squadre (industriali), gruppi sociali, ecc.

Il livello strutturale dell'attività sociale è in ambigue relazioni lineari tra loro (ad esempio, il livello delle nazioni e il livello degli stati). L'intreccio di diversi livelli all'interno della società dà origine all'idea del predominio del caso e del caos nell'attività sociale. Ma un'analisi attenta rivela la presenza in esso di strutture fondamentali: le principali sfere della vita sociale, che sono le sfere materiale e produttiva, sociale, politica, spirituale, che hanno le proprie leggi e strutture. Tutti loro sono, in un certo senso, subordinati all'interno della formazione socioeconomica, profondamente strutturati e determinano l'unità genetica dello sviluppo sociale nel suo insieme. Pertanto, una qualsiasi delle tre aree della realtà materiale è formata da una serie di livelli strutturali specifici, che si trovano in un ordine rigoroso all'interno di una particolare area della realtà. Il passaggio da un'area all'altra è associato alla complicazione e all'aumento del numero di fattori formati che garantiscono l'integrità dei sistemi. All'interno di ciascuno dei livelli strutturali esistono rapporti di subordinazione (il livello molecolare comprende il livello atomico e non viceversa). Gli schemi dei nuovi livelli sono irriducibili agli schemi dei livelli sulla base dei quali sono sorti e conducono ad un dato livello di organizzazione della materia. Organizzazione strutturale, ad es. la sistematicità è il modo di esistenza della materia.

Conclusione

I livelli strutturali dell'organizzazione della materia sono costruiti secondo il principio di una piramide: i livelli più alti sono costituiti da un gran numero di livelli inferiori. I livelli inferiori sono la base dell'esistenza della materia. Senza questi livelli l’ulteriore costruzione della “piramide della materia” è impossibile. I livelli più alti (complessi) si formano attraverso l'evoluzione, passando gradualmente dal semplice al complesso. I livelli strutturali della materia sono formati da un certo insieme di oggetti di qualsiasi tipo e sono caratterizzati da un modo speciale di interazione tra i loro elementi costitutivi.

Tutti gli oggetti della natura vivente e inanimata possono essere rappresentati sotto forma di determinati sistemi che hanno caratteristiche e proprietà specifiche che caratterizzano il loro livello di organizzazione. Tenendo conto del livello di organizzazione, si può considerare la gerarchia delle strutture di organizzazione degli oggetti materiali di natura animata e inanimata. Questa gerarchia di strutture inizia con le particelle elementari, che rappresentano il livello iniziale di organizzazione della materia, e termina con le organizzazioni e comunità viventi - livelli più alti organizzazioni.

Il concetto di livelli strutturali della materia vivente include idee di sistematicità e di integrità organica associata degli organismi viventi. Tuttavia, la storia della teoria dei sistemi è iniziata con una comprensione meccanicistica dell'organizzazione della materia vivente, secondo la quale tutto ciò che è superiore è ridotto a ciò che è inferiore: i processi vitali - a un insieme di reazioni fisiche e chimiche, e l'organizzazione del corpo - a l’interazione di molecole, cellule, tessuti, organi, ecc.

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