Характеристики микро-, макро- и мегамира как уровней материи
Характеристики микро-, макро- и мегамира как уровней материи
Согласно современным представлениям естествознания, важнейшие пространственно-временные характеристики материи следует рассматривать на трёх основных уровнях:
- Микромире
- Макромире
- Мегамире.
Рисунок 1. Современные представления о микро-, макро- и мегамире
Между этими уровнями нет чётких границ. Микро-, макро- и мегамир находятся в тесной взаимосвязи друг с другом.
Характеристика микромира
Микромир представляет собой совокупность всех существующих микрообъектов, т.е. не видимых глазом структур. Их пространственные размеры исчисляются от 10-8 до 10-16 см, а продолжительность существования— от 10-24 секунд до бесконечности.
В данную область включены элементарные частицы, ядра, атомы, молекулы, а также поля.
О существовании микромира высказывали предположения ещё со времён античности. Так, древнегреческий философ Демокрит полагал, что материя состоит из атомов; именно он стал основоположником теории атомистического материализма. Эта теория была возрождена Дж. Дальтоном в XVIII ст. Именно благодаря работам этого исследователя стали изучаться физические и химические свойства атома. В XIX веке Д. И. Менделеев, принимая за основу атомные веса, создал периодическую систему химических элементов.
Структура микромира была определена благодаря существенным техническим преобразованиям на рубеже XIX – XX столетий. В этот период вследствие открытия электрона были опровергнуты представления физики о неделимой структуре атома. Таким образом, учение об атомной структуре вещества оказалось несостоятельным. При этом менялись представления об объективной реальности в целом. В результате новых открытий стало возможным следующее:
- Выявление существования не только видимых объектов, но и микроструктур.
- Доказательство того что материя содержит в себе не «неделимые атомы», а состоит из бесконечного многообразия видов, форм и явлений, которые находятся в постоянных взаимосвязях.
Характеристика макромира
Макромир представлен объектами, размеры которых соотнесены с представлениями человека. Временные характеристики макромира выражены в долях секунды, секундах, минутах, часах, днях, неделях, месяцах, годах.
Пространственные представления показаны в миллиметрах, сантиметрах, метрах и километрах. В реальности микромир представлен макротелами: веществами в разных агрегатных состояниях, организмами, а также человеком и продуктами его жизнедеятельности.
В истории развития представлений о макромире выделяют два основных этапа: донаучный и научный.
Донаучный, или натурфилософский, этап продолжался от античности до периода важнейших открытий экспериментального естествознания в XVI—XVII вв. Все процессы и явления, наблюдаемые в окружающей среде, находили объяснения на основе философских принципов.
Научный этап исследования макромира начинается со становления классической механики.
Важнейшим понятием в макромире является понятие о веществе, которое противопоставлено полю с точки зрения классической физики. Веществом является форма материи, которая обладает массой покоя. В объективной действительности вещество представлено физическими телами, обладающими определённой массой, температурой, плотностью, упругостью, механической прочностью, теплоёмкостью, электро- и теплопроводностью, магнитными свойствами и др. Данные характеристики не являются неизменными; они варьируются в значительных пределах как между разными веществами, так и для одного и того же вещества при смене внешних условий.
Характеристика мегамира
Мегамиром является вся совокупность мегаобъектов и космических скоростей. Расстояния в его пределах измеряются световыми годами, а продолжительность существования космических тел – миллиардами лет.
К важнейшим объектам мегамира следует отнести крупнейшие реальные объекты: планеты, звёзды, созвездия, галактики и метагалактики.
Метагалактика представляет собой систему самого высокого порядка. Размеры её очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15— 20 миллиардов световых лет.
Термины «Вселенная» и «Метагалактика» близки по своей сути, но не тождественны: Вселенная представляет собой всю существующую совокупность материальных объектов. Метагалактика, в свою очередь, - это упорядоченная и структурированная система галактик.
Эволюция и структурные элементы мегамира изучаются космологией. Это особый раздел естествознания, который сочетает в себе компоненты науки, религии и философии. Основу космологии составляют различные теории и учения о мировоззрении.
классическом естествознании долгое время была принята за основу теория стационарного состояния Вселенной. Согласно данной теории, Вселенная длительное время находится в неизменном состоянии. Однако актуальные космологические концепции основаны на теории относительности А. Эйнштейна.
К настоящему времени, согласно ретроспективным расчётам исследователей, возраст Вселенной составляет 13 – 21 млрд лет. На протяжении того времени происходили постоянные изменения, которые привели её к актуальному состоянию.
В целом изучение микро-, макро- и мегамира является определяющим фактором формирования научного мировоззрения. До сих пор не разгаданы многие тайны существования и эволюции материи, однако развитие естествознания позволяет предполагать, что важнейшие уровни организации материи познаваемы.