Ведение.
Весь окружающий нас мир представляет
собой движущуюся материю в её бесконечно
разнообразных формах и проявлениях, со
всеми её свойствами, связями и отношениями.
Все
объекты природы (живой и неживой
природы)можно представить в виде
системы, обладающими особенностями,
характеризующими их уровней организации.
Концепция структурных уровней
живой материи включает представления
системности и связанной с
ней организацией целостности живых
организмов. Живая материя дискретна,
т.е. делится на составные части
более низкой организации, имеющие
определенные функции. Структурные
уровни различаются не только классами
сложности, но и по закономерности функционирования.
Иерархическая структура такова,
что каждый высший уровень не управляет,
а включает низший. Диаграмма наиболее
точно отражает целостную картину
природы и уровень развития естествознания
в целом. С учетом уровня организации
можно рассматривать иерархию структур
организации материальных объектов
живой и неживой природы. Такая
иерархия структур начинается с элементарных
частиц и заканчивается живыми сообществами.
Концепция структурных уровней
впервые была предложена в 20-х г.г.
нашего столетия. В соответствии с
ней структурные уровни различаются
не только по классам сложностью, но
по закономерностям функционирования.
Концепция включает в себя иерархию
структурных уровней, в которой
каждый следующий уровень входит
в предыдущий.
Цель
данной работы заключается в изучении
концепции структурной организации
материи.
- Структурные
уровни организации
материи.
Развитие
- это необратимое, направленное, закономерное
изменение материи и сознания,
их универсальное свойство; в результате
развития возникает новое качественное
состояние объекта - его состава
или структуры. Развитие - всеобщий
принцип объяснения природы, общества
и познания, как исторически протекающих
событий.
Различают две формы развития,
между которыми существует диалектическая
связь: эволюционную, связанную с
постепенными количественными изменениями
объекта (эволюция), и революционную,
характеризующуюся качественными
изменениями в структуре объекта
(революция). Выделяют прогрессивную,
восходящую линию развития (прогресс)
и регрессивную, нисходящую линию
(регресс). Прогресс - направленное развитие,
для которого характерен переход
от низшего к высшему, от
менее совершенного к более
совершенному.
Развитие, как бы повторяет уже
пройденные ступени, но повторяет
их иначе, на более высокой
базе, так сказать, по спирали,
а не по прямой линии; развитие
скачкообразное, катастрофическое, революционное
превращение количества в качество;
внутренние импульсы к развитию,
даваемые противоречием, сталкиванием
различных сил и тенденций,
действуют на данное тело или
в пределах данного явления;
непрерывная связь всех сторон
каждого явления, связь, дающая
единый, закономерный мировой процесс
движения, - таковы некоторые черты
диалектики, как более содержательного
учения о развитии (А.К.Айламазян,
Е.В.Стась).
Основной особенностью, отличающей
развитие от других динамических
процессов, например, от процесса
роста, является качественное
изменение во времени переменных,
характеризующих состояние развивающейся
системы (для процесса роста
обычно говорят лишь о количественном
изменении этих переменных). Причем
качественное изменение носит скачкообразный
характер. Постепенное монотонное изменение
некоторого параметра в течение заметного
времени сопровождается соответствующим
постепенным изменением состояния системы,
но в определенный момент происходит разрыв
постепенности: состояние системы меняется
скачком, система переходит на новый качественный
уровень, количество переходит в качество.
Затем повторяется все заново, но уже на
новом качественном уровне (А.И.Яблонский).
В изучении развития материи
современной наукой сделаны такие
серьезные шаги, что сейчас можно
с полным правом говорить о
превращении идеи развития, эволюции
в норму научного мышления
для целого ряда областей знания.
Термин "эволюция" имеет несколько
значений, однако чаще всего он
используется как синоним развития.
Так, И.И.Шмальгаузен определяет
эволюцию как закономерный процесс
исторического развития организма.
Иногда термин "эволюция" используют
в более узком смысле, понимая
ее как одну из форм развития,
которая противопоставляется революции.
Эволюция и революция рассматриваются
как взаимообусловленные стороны
развития, выступая против абсолютизации
какой-либо из них. В любых
процессах развития естественно
наличие чередующихся участков:
эволюционных и революционных.
Эволюция в широком смысле - представление
об изменениях в природе и
в обществе, их направленности, порядке,
закономерностях; определенное состояние
какой-либо системы рассматривается
как результат более или менее
длительных изменений ее предшествовавшего
состояния; в более узком смысле
- представление о медленном постепенном
количественном изменении.
Эволюция в биологии - это необратимое
историческое развитие живой
природы. Определяется изменчивостью,
наследственностью и естественным
отбором организмов. Сопровождается
приспособлением их к условиям
существования, образованием видов,
преобразованием биогеоценозов
и биосферы в целом.
Эволюционная идея зародилась
и развилась в XIX в. в качестве
оппозиции представлению о неизменности
мира, но своего апогея она
достигла в нашем столетии, и
ее принятие можно считать
достижением XX в.
В прошлом веке идея неизменчивости
органического мира нашла свое
яркое выражение в лице Ж.Кювье.
Кювье исходил из своей теории
постоянства и неизменности видов
и ее двух основных принципов
- принципа корреляций и принципа
условий существования. Неизменность
вида входила, согласно Кювье,
в организованность, упорядоченность
природы. Его теорию катастроф,
или смену фаун и флор, в
данной органической области
можно назвать теорией эволюции
при неизменности видов, теорией
нарушения гармонии природы только
в результате катастрофических
событий общеземного масштаба.
Теория типов, теория гармонии
природы и теория неизменности
видов прекрасно согласовались
друг с другом и составляли
фундамент естествознания первой
половины XIX в.
Познавательная ценность этих
представлений об устойчивости
органического мира была огромна.
Представления о неизменности
видов легли в основу их
классификации. Теория типов позволяла
делать прогнозы. Гениальная эволюционная
идея Ламарка, на полстолетия
опередившего свое время, не
нашла отклика отчасти потому,
что, ополчившись на постоянство
вида, он направил свою полемику
и против его реальности.
Ч.Дарвин впервые обосновал эволюцию
и убедил своих современников
именно потому, что он сочетал
признание реальности вида с
научной теорией его изменяемости.
В XX в. идею гармонии природы
сменила идея эволюции. Принцип
гармонии природы, теория типов
и представление об устойчивости
вида отодвинулись в сознании
людей на задний план, а многим
казались опровергнутыми. С течением
времени, однако, полное обоснование
эволюционной идеи породило свою
противоположность. В науке XX
в. вновь возродилась идея устойчивости.
И с тем же благородным рвением,
с каким человеческая мысль
разрушала теорию типов и теорию
неизменности видов, она устремилась
на поиски механизмов поддержания
устойчивости.
В.И.Вернадский сумел раскрыть
на уровне биосферы в целом
взаимодействие эволюционного процесса
и идеи устойчивости живой
природы. В 1928 г. В.И.Вернадский
писал: "В геохимическом аспекте,
входя как часть в мало изменяющуюся,
колеблющуюся около неизменного
среднего состояния биосферу, жизнь,
взятая как целое, представляется
устойчивой и неизменной в
геологическом времени. В сложной
организованности биосферы происходили
в пределах живого вещества
только перегруппировки химических
элементов, а не коренные изменения
их состава и количества - перегруппировки,
не отражавшиеся на постоянстве
и неизменности геологических
- в данном случае геохимических
процессов, в которых эти живые
вещества принимали участие.
Устойчивость видовых форм в
течение миллионов лет, миллионов
поколений, может, даже составляет
самую характерную черту живых
форм".
По сложившемуся общему мнению,
вершиной творчества Вернадского
является учение о биосфере
и об эволюционном переходе
ее под влиянием человеческого
разума в новое состояние -
ноосферу: "Масса живого вещества,
его энергия и степень организованности
в геологической истории Земли
непрерывно эволюционировали, никогда
не возвращаясь в прежнее состояние. Преобразования
в поверхностной оболочке планеты под
влиянием деятельности человека стали
естественным этапом этой эволюции. Вся
биосфера, изменившись коренным образом,
должна перейти в новое качественное состояние,
сферу действия человеческого разума".
Переводя теорию Дарвина на
язык кибернетики, И.И.Шмальгаузен
показал, что само преобразование
органических форм закономерно
осуществляется в рамках относительно
стабильного механизма, лежащего
на биогеоценотическом уровне
организации жизни и действующего
по статистическому принципу. Это
и есть высший синтез идеи
эволюции органических форм с
идеей устойчивости и идеей
постоянства геохимической функции
жизни в биосфере. Так воедино
оказались слитыми и вместе
с тем поднятыми на новый
современный уровень концепции
Кювье, Дарвина, Вернадского.
Основные направления поиска
в эволюционной теории - это разработка
целостных концепций, более адекватно
отражающих системный характер
изучаемых явлений.
Общепризнанным является тезис
о движении как атрибуте материи,
и встает вопрос, можно ли считать
атрибутом материи развитие. Эти
проблемы оживленно дискутируются,
и на сегодня общепризнанной
точки зрения нет. Существует
точка зрения, что движение - более
общий момент, а развитие - частный
случай движения, т.е. развитие
не является атрибутом материи.
Другая точка зрения настаивает
на атрибутивном характере развития.
Решение вопроса об атрибутивном
характере развития связано с
тем содержанием, которое вкладывается
в понятие "развитие". Обычно
выделяют три подхода:
- развитие как круговорот;
- развитие как необратимое качественное
изменение;
- развитие как бесконечное движение
от низшего к высшему.
Эти подходы справедливы, когда
речь идет не о материи вообще,
а о каком-либо материальном
образовании.
К материи в целом, материи
как таковой понятие развития
приложимо, но не в том смысле,
в каком мы говорим о развитии
отдельных предметных областей.
Материя как объективная реальность
- это именно вся совокупность
вещей и явлений окружающего
нас мира. Она непрерывно развивается,
и это развитие не означает
ничего иного, кроме непрерывного
развития всех ее конкретных
проявлений. Материя есть предельно
общая философская категория,
а естествознание всегда имело
и будет иметь дело с "материей
на данном уровне проникновения
в нее". Единственно известной
нам материи мы сегодня можем
приписывать развитие не только
на основании общефилософских
соображений, а и на основе
достаточно апробированных естественнонаучных
теорий.
Тезис о развитии как атрибуте
материи до недавнего времени
трудно было согласовать с
данными естествознания, где единственный
закон, включающий направленность
происходящих изменений, - это второе
начало термодинамики, говорящее
скорее о тенденции к деградации.
Второе начало является одним
из естественнонаучных выражений
принципа развития, определяющим
эволюцию материи. Поскольку принцип
увеличения энтропии отражает
необратимость всех реальных
процессов и тем самым означает
необратимое изменение всех известных
форм материи, т.е. их переход
в какие-то иные формы, для
которых уже будут недействительны
существующие законы, то его можно
считать естественнонаучным выражением
философского принципа развития.
Второе начало имеет тот же
статус, что и первое начало (закон
сохранения энергии), и его действие
не противоречит развитию Вселенной.
Напротив, сам принцип развития
находит свое естественнонаучное
обоснование во втором начале термодинамики.
Принцип возрастания энтропии рассматривается
как одна из естественнонаучных конкретизаций
принципа развития, отражающая образование
новых материальных форм и структурных
уровней в неорганической природе.
Одной из фундаментальных черт
современного естествознания и
вместе с тем направлений его
диалектизации является все более
глубокое и органичное проникновение
в систему наук о природе
эволюционных идей, которые неразрывно
связаны с концепцией иерархии
качественно своеобразных структурных
уровней материальной организации,
выступающих как ступени, этапы
эволюции природных объектов. Если
всего лишь несколько десятилетий
назад исследования эволюционных
процессов в различных областях
естествознания были довольно
слабо связаны между собой,
то сейчас положение изменилось
радикальным образом: выявляются
контуры единого (в многообразии
своих конкретных проявлений) процесса
эволюции охваченных исследованиями
областей природы.
Практика современной научно-исследовательской
деятельности выдвигает новые
задачи в понимании эволюционных
процессов, поэтому формируется
некий слой знаний, не имеющий
статуса отдельной науки, но
составляющий важный компонент
культуры мышления современного
ученого. Этот слой знания является
как бы промежуточным между
философией, диалектикой как общей
теорией развития и конкретно-научными
эволюционными концепциями, отражающими
специфические закономерности эволюции
живых организмов, химических систем,
земной коры, планет и звезд.
Можно, видимо, говорить о нескольких
взаимосвязанных и соподчиненных
понятиях эволюции в рамках
естественнонаучной картины мира.
Наиболее общим из них и
применимым практически в пределах
всей доступной исследованию
области природы, неживой и
живой, следует считать понятие
эволюции как необратимого изменения
структуры природных объектов.
В классическом естествознании,
и, прежде всего в естествознании
прошлого века, учение о принципах
структурной организации материи
было представлено классическим
атомизмом. Именно на атомизме
замыкались теоретические обобщения,
берущие начало в каждой из
наук. Идеи атомизма служили основой
для синтеза знаний и его
своеобразной точкой опоры. В
наши дни под воздействием
бурного развития всех областей
естествознания классический атомизм
подвергается интенсивным преобразованиям.
Наиболее существенными и широко
значимыми изменениями в наших
представлениях о принципах структурной
организации материи являются
те изменения, которые выражаются
в нынешнем развитии системных
представлений.
Общая схема иерархического ступенчатого
строения материи, связанная с
признанием существования относительно
самостоятельных и устойчивых
уровней, узловых точек в ряду
делений материи, сохраняет свою
силу и эвристические значения.
Согласно этой схеме дискретные
объекты определенного уровня
материи, вступая в специфические
взаимодействия, служат исходными
при образовании и развитии
принципиально новых типов объектов
с иными свойствами и формами
взаимодействия. При этом большая
устойчивость и самостоятельность
исходных, относительно элементарных
объектов обусловливает повторяющиеся
и сохраняющиеся свойства, отношения
и закономерности объектов более
высокого уровня.
Это положение едино для систем
различной природы.
Любая сложная система, возникшая
в процессе эволюции по методу
проб и ошибок, должна иметь
иерархическую организацию. Действительно,
не имея возможности перебрать
все мыслимые соединения из
нескольких элементов, а найдя
научную комбинацию, размножает
ее и использует - как целое
- в качестве элемента, который
можно полностью связать с
небольшим числом других таких
же элементов. Так возникает
иерархия. Это понятие играет
огромную роль. Фактически всякая
сложная система, как возникшая
естественно, так и созданная человеком,
может считаться организованной, только
если она основана на некоей иерархии
или переплетении нескольких иерархий.
Мы не знаем организованных систем, устроенных
иначе.
Концептуальные формы выражения
идеи структурных уровней материи
многообразны. Определенное развитие
идея уровней получила в ходе
анализа концептуального аппарата
фундаментальных, относительно завершенных
физических теорий, теории эволюции
живых организмов.
Одна из актуальных проблем,
которую ставит изучение иерархии
структурных уровней природы,
заключается в поисках границ
этой иерархии как в мегамире,
так и в микромире. Иерархичность
уровней отражается в иерархичности
классификационных понятий, характерных
для описательных теорий различных
наук. С наличием определенных
уровней материи связано существование
ряда самостоятельных научных
дисциплин.
Уровни становятся такими спиралями
только при всестороннем развитии
преемственности, без которой
могут быть лишь хаотические
смены круговоротов изменений.
Поэтому "развитие развития"
возможно только на основе
обогащения форм преемственности,
которая позволяет в той или
иной мере сохранять достигнутые
преобразования, чтобы включать
их в линии процессов эволюции,
а также онтогенеза. Возникновение
нового без преемственности обречено
было бы каждый раз начинать
развитие с "самого начала".
В ходе прогресса число взаимосвязанных
уровней возрастает и объекты
становятся все более многоуровневыми.
Объекты каждой последующей ступени
возникают и развиваются в
результате объединения и дифференциации
определенных множеств объектов
предыдущей ступени. Системы становятся
все более многоуровневыми. Сложность
системы возрастает не только
потому, что возрастает число
уровней. Существенное значение
приобретает развитие новых взаимосвязей
между уровнями и со средой,
общей для таких объектов и объединений.
В этих взаимосвязях все большее значение
получает информация.
- Современные
взгляды на структурную
организацию материи.
В классическом
естествознании учение о принципах структурной
организации материи было представлено
классическим атомизмом. Идеи атомизма
служили фундаментом для синтеза всех
знаний о природе. В XX веке классический
атомизм подвергся радикальным преобразованиям.
Современные
принципы структурной организации
материи связаны с развитием
системных представлений и включают
некоторые концептуальные знания о
системе и ее признаках, характеризующих
состояния системы, ее поведение, организацию
и самоорганизацию, взаимодействие
с окружением, целенаправленность и
предсказуемость поведения и
др. свойства.
Наиболее
простой классификацией систем является
деление их на статические и динамические,
которое, несмотря на его удобство все
же условно, т.к. все в мире находится
в постоянном изменении. Динамические
системы делят на детерминистские
и стохастические (вероятностные). Эта
классификация основана на характере
предсказания динамики поведения систем.
Такие системы исследуются в
механике и астрономии. В отличие
от них стохастические системы, которые
обычно называют вероятностно – статистическими,
имеют дело с массовыми или
повторяющимися случайными событиями
и явлениями. Поэтому предсказания
в них имеют не достоверный, а
лишь вероятностный характер.
По
характеру взаимодействия с окружающей
средой различают системы открытые
и закрытые (изолированные), а иногда
выделяют также частично открытые системы.
Такая классификация носит в
основном условный характер, т.к. представление
о закрытых системах возникло в классической
термодинамике как определенная
абстракция. Подавляющее большинство,
если не все системы, являются открытыми.
Многие
сложноорганизованные системы, встречающиеся
в социальном мире, являются целенаправленными,
т.е. ориентированными на достижение одной
или нескольких целей, причем в разных
подсистемах и на разных уровнях
организации эти цели могут быть
различными и даже придти в конфликт
друг с другом.
Классификация
и изучение систем позволили выработать
новый метод познания, который
получил название системного подхода.
Применение системных идей к анализу
экономических и социальных процессов
способствовало возникновению теории
игр и теории принятия решений. Самым
значительным шагом в развитии системного
метода было появление кибернетики
как общей теории управления в
технических системах, живых организмах
и обществе. Хотя отдельные теории
управления существовали и до кибернетики,
создание единого междисциплинарного
подхода дало возможность раскрыть
более глубокие и общие закономерности
управления как процесса накопления,
передачи и преобразования информации.
Само же управление осуществляется с
помощью алгоритмов, для обработки
которых служат компьютеры.
Универсальная
теория систем, обусловившая фундаментальную
роль системного метода, выражает с
одной стороны, единство материального
мира, а с другой стороны, единство
научного знания. Важным следствием такого
рассмотрения материальных процессов
стало ограничение роли редукции
в познании систем. Стало ясно, что
чем больше одни процессы отличаются
от других, чем они качественно
разнороднее, тем труднее поддаются
редукции. Поэтому закономерности более
сложных систем нельзя полностью
сводить к законам низших форм
или более простых систем. Как
антипод редукционистского подхода
возникает холистический подход
(от греч. holos – целый), согласно которому
целое всегда предшествует частям и всегда
важнее частей.
Всякая
система есть целое, образованное взаимосвязанными
и взаимодействующими его частями.
Поэтому процесс познания природных
и социальных систем может быть успешным
только тогда, когда в них части
и целое будут изучаться не
в противопоставлении, а во взаимодействии
друг с другом.
Современная
наука рассматривает системы
как сложные, открытые, обладающие множеством
возможностей новых путей развития.
Процессы развития и функционирования
сложной системы имеют характер
самоорганизации, т.е. возникновения
внутренне согласованного функционирования
за счет внутренних связей и связей
с внешней средой. Самоорганизация
– это естественнонаучное выражение
процесса самодвижения материи. Способностью
к самоорганизации обладают системы
живой и неживой природы, а
также искусственные системы.
В
современной научно обоснованной концепции
системной организации материи
обычно выделяют три структурных
уровня материи:
микромир
– мир атомов и элементарных частиц
– предельно малых непосредственно
ненаблюдаемых объектов, размерность
от 10-8 см до 10-16 см, а время
жизни – от бесконечности до 10-24
с.
макромир
– мир устойчивых форм и соразмерных
человеку величин: земных расстояний и
скоростей, масс и объемов; размерность
макрообъектов соотносима с масштабами
человеческого опыта – пространственные
величины от долей миллиметра до километров
и временные измерения от долей секунды
до лет.
мегамир
– мир космоса (планеты, звездные
комплексы, галактики, метагалактики);
мир огромных космических масштабов и
скоростей, расстояние измеряется световыми
годами, а время миллионами и миллиардами
лет;
Изучение
иерархии структурных уровней природы
связано с решением сложнейшей проблемы
определения границ этой иерархии как
в мегамире, так и в микромире.
Объекты каждой последующей ступени
возникают и развиваются в
результате объединения и дифференциации
определенных множеств объектов предыдущей
ступени. Системы становятся все
более многоуровневыми. Сложность
системы возрастает не только потому,
что возрастает число уровней. Существенное
значение приобретает развитие новых
взаимосвязей между уровнями и со
средой, общей для таких объектов
и их объединений.
Микромир,
будучи подуровнем макромиров и мегамиров,
обладает совершенно уникальными особенностями
и поэтому не может быть описан
теориями, имеющими отношение к другим
уровням природы. В частности, этот
мир изначально парадоксален. Для
него не применим принцип «состоит
из». Так, при соударении двух элементарных
частиц никаких меньших частиц не
образуется. После столкновения двух
протонов возникает много других
элементарных частиц – в том числе
протонов, мезонов, гиперонов. Феномен
«множественного рождения» частиц
объяснил Гейзенберг: при соударении
большая кинетическая энергия превращается
в вещество, и мы наблюдаем множественное
рождение частиц. Микромир активно
изучается. Если 50 лет назад было
известно всего лишь 3 типа элементарных
частиц (электрон и протон как мельчайшие
частицы вещества и фотон как
минимальная порция энергии), то сейчас
открыто около 400 частиц. Второе парадоксальное
свойство микромира связано с
двойственной природой микрочастицы,
которая одновременно является волной
и корпускулой. Поэтому ее невозможно
строго однозначно локализовать в пространстве
и времени. Эта особенность отражена
в принципе соотношения неопределенностей
Гейзенберга.
