Tingkat struktural organisasi materi dan karakteristiknya. Tes: Tingkat struktural organisasi materi: dunia makro, dunia mikro, dunia mega. Tingkat struktural organisasi materi

05.11.2022

Setiap pembagian dunia menjadi bagian-bagian komponennya bersifat kondisional, sama seperti batas apa pun yang memisahkan bagian-bagiannya adalah kondisional. Konsep dan skema konvensional penting bagi kita sebagai sesuatu yang mendasari konvensi yang kita buat, yang kemudian mengatur imajinasi kita sesuai dengan prinsip alfabet yang kita buat. Namun dari situlah tercipta sistem bahasa dan konsep yang harmonis, yang menegaskan kesatuan strukturnya, kesatuan Dunia, yang terdiri dari sejumlah atom dalam Hukum Periodik.

Pembagian dunia yang biasa menjadi dunia mikro dan makro juga sewenang-wenang, karena perbedaan antara objek-objek pada tingkat hierarki ini terlalu besar. Oleh karena itu, kami akan mengusulkan sistem lain karena menurut kami lebih baik. Orang lain akan menemukan sesuatu di dalamnya yang akan memaksa mereka untuk membangunnya sendiri, yang bagi mereka tampaknya lebih sesuai dengan kebutuhan peneliti akan perinciannya untuk memahami gambaran Dunia.

Struktur (dari kata Latin struktur - struktur, keteraturan, pengaturan) dipahami sebagai penataan ruang alami individu secara keseluruhan, sebagai seperangkat hubungan yang stabil dari bagian-bagian dasar suatu objek, memastikan integritas dan identitasnya terhadap dirinya sendiri, pelestarian sifat dasarnya di bawah pengaruh kekuatan internal dan eksternal.

Struktur alam semesta, misalnya, diwakili oleh penataan ruang yang teratur dan koneksi galaksi, gugus galaksi, dll yang stabil. Struktur galaksi terdiri dari bintang-bintang dan gugus bintang yang letaknya teratur dan stabil di dalamnya. Struktur sistem bintang (misalnya, Tata Surya) mewakili susunan teratur dan stabilitas hubungan planet, asteroid, dll. Struktur materi hidup dan tak hidup mewakili penataan ruang yang teratur dan stabilitas ikatan atom dan molekul. Struktur atom dicirikan oleh susunan teratur dan kestabilan ikatan partikel-partikel yang terletak di sekitar inti dan di dalamnya.

Prinsip utama sistem ini adalah:

integritasnya (sifat-sifat sistem yang tidak dapat direduksi menjadi jumlah sifat-sifat elemen-elemennya);

strukturalitas (pola keterkaitan dan hubungan elemen-elemen sistem);

saling ketergantungan sistem pada kekuatan internal kolektif (yang dikondisikan oleh struktur) dan sifat-sifat lingkungan;

subordinasi atau hierarki (setiap elemen sistem dapat dianggap sebagai subsistem dari sifat-sifat sistem di tingkat lain);

banyaknya deskripsi setiap sistem berdasarkan himpunan subsistem penyusunnya, properti, hubungan properti tersebut.

Tingkatan struktural organisasi materi dapat diwakili oleh diagram, tabel 2.1.5-1.

dunia mikro benda mati	Dunia kuantum. Dunia partikel. Dunia struktur atom. Dunia molekul, sel dasar struktur dan tekstur kristal, dunia molekul cairan, gas, ion plasma bermuatan.
dunia mikro materi hidup	Dunia struktur sel, nukleotida dan protein. Dunia bakteri dan virus.
Dunia Meso benda mati	Dunia realitas di sekitar seseorang yang terhubung dengan kehidupan sehari-harinya. Dunia mineral, batuan, lapisan bumi, bentang alam, biosfer. Dunia material yang diciptakan secara artifisial. Dunia Bumi sebagai planet tata surya
Dunia Meso hidup	Dunia serangga, hewan dan tumbuhan, populasi, ekosistem yang melingkupi kehidupan manusia sehari-hari.
dunia makro	Dunia struktur tata surya: Matahari, planet-planet dan unsur-unsur penyusun struktur tata surya.
Dunia Mega	Struktur dunia galaksi kita dan Metagalaxy (bagian alam semesta yang terlihat)
Dunia Super?	Dunia struktur alam semesta yang berinteraksi (?). Banyak dunia

Tabel 2.1.5-1

Seperti yang bisa kita lihat, pembagian menjadi tujuh tingkat hierarki dunia bersifat kondisional, sama seperti batas-batas pembagian tersebut bersifat kondisional. Perbatasan adalah dunia konvensi yang berubah di bawah pengaruh pengetahuan dunia nyata. Misalnya batas dunia mikro dan dunia makro dalam hierarki yang ada ditentukan oleh resolusi mata. Dengan bantuan sarana teknis, instrumen, dan perangkat fisik lainnya yang diciptakan, manusia dapat melihat struktur dunia mikro, dunia makro, dan dunia besar. Kehadiran dunia super sebagai kumpulan alam semesta yang saling berinteraksi diasumsikan melalui konsep pluralitas dunia yang dikemukakan oleh D. Bruno. Oleh karena itu, subsistem dunia material di sekitar kita membentuk satu sistem atau struktur Dunia Super, yang tidak terbatas dalam ruang-waktu.

Konvensi dan perlunya membagi dunia menjadi elemen-elemen komponennya berasal dari kebutuhan untuk memahami dunia secara bagian-bagian dan keseluruhan. Dalam proses kognisi, gagasan tentang batas-batas divisi berkembang. Misalnya, batas-batas mesoworld dalam proses perkembangan manusia dan kesadarannya juga terus meluas. Pada awal peradaban manusia, yang ada adalah dirinya sendiri dan dunia lingkungan alam disekitarnya. Belakangan, peralatan dan mesin buatan yang diciptakan oleh manusia sendiri muncul. Kemudian seseorang pergi ke luar angkasa terdekat, dan realitas di sekitarnya adalah objek-objek di dekat Bumi, kemudian, di masa depan yang jauh, seluruh tata surya. Artinya, mesoworld secara bertahap memperluas batas-batasnya ke objek-objek makroworld. Dengan berkembangnya perjalanan luar angkasa di luar tata surya, megaworld juga dapat berfungsi sebagai objek dunia sekitarnya. Pioneer 10, ciptaan manusia, telah melampaui tata surya dan sudah berada dalam struktur Bima Sakti - galaksi kita.

Anehnya, pikiran manusia mampu menciptakan dunia maya di mana ia dapat melakukan perjalanan, merasakan kenikmatan penemuan, penderitaan, cinta dan benci. Batasan antara dunia maya dan dunia nyata juga bersifat kondisional dan cepat berlalu, sejauh kita dapat dengan cepat beralih dari diskusi teoritis tentang struktur dunia ke implementasi praktis dari ide-ide berdasarkan pengalaman.

Yang juga mencolok adalah fakta tidak dapat dipisahkannya benda hidup dan benda mati pada semua tingkat organisasinya. “Hidup - dari hidup!” Ini adalah prinsip Pasteur-Reddy. Namun makhluk hidup muncul dari benda mati dan merupakan akibat evolusi benda mati!

Jika ada dunia mikro, dunia meso, dan dunia makro materi hidup, maka secara logis Bima Sakti (galaksi kita), yang memiliki kehidupan di tata surya, juga merupakan pembawa kehidupan. Penalaran seperti itu akan membawa kita pada gagasan bahwa kehidupan adalah milik seluruh alam semesta. Dengan munculnya kecerdasan di Bumi, Metagalaxy berubah menjadi kualitas baru - ia menjadi cerdas.

Unsur-unsur penyusun makhluk hidup (atom, molekul) masing-masing mewakili zat mati. Jika Anda membongkar makhluk hidup menjadi atom, maka proses perakitan atom selanjutnya tidak dapat menciptakan makhluk hidup. Untuk ini, seluruh sejarah evolusi dunia nyata di sekitar alam semesta yang hidup dan tak hidup diperlukan. Inilah salah satu paradoks dalam membagi dunia menjadi komponen hidup dan tak hidup. Sebaliknya, kita harus berasumsi bahwa semua materi di alam semesta hanya diresapi dengan unsur-unsur yang mampu mengatur diri mereka sendiri yang disebut kehidupan, daripada memisahkan konsep benda hidup dan benda mati. Alam semesta itu sendiri merupakan kesatuan yang berkembang dan terus meningkat dari yang sangat kecil (sesuatu) dan yang sangat besar (segala sesuatu).

Materi disusun tidak hanya berdasarkan gerak, ruang, waktu, bentuk, tetapi juga berdasarkan dimensi, tingkat organisasi. Tetapi jika pergerakan, ruang dan waktu di dunia material merupakan atribut yang sangat diperlukan dari hidup berdampingan, maka tingkat pengorganisasian materi adalah prinsip klasifikasi yang sesuai untuk memotong-motong (memisahkan) tanda-tanda keberadaan dunia material untuk tujuan diskritnya. kognisi dengan pendekatan berturut-turut dari yang khusus ke yang umum atau sebaliknya.

Tingkat hierarki pengorganisasian materi dalam disiplin ilmu alam berbeda-beda. Di dunia organik mereka dibagi menjadi kelas, tipe, kelompok, famili, genera, dan spesies. Di dunia anorganik, tingkat hierarki berhubungan dengan kompleks, formasi, batuan, spesies mineral, dll. Selain itu, batas-batas pembagian ini, kami ulangi, sangat bersyarat dan ditentukan oleh kebutuhan untuk memperoleh informasi tentang suatu unit (bagian) yang terstruktur, dengan mempelajari sifat-sifatnya, menerjemahkannya ke dalam ruang empat dimensi, kita dapat memahami caranya keseluruhannya terstruktur.

Hierarki (dari bahasa Yunani hieros - suci dan arche - kekuasaan). Susunan kumpulan elemen secara berurutan dari peringkat tertinggi hingga terendah. Suatu metode mengatur sistem yang kompleks di mana hubungan-hubungan dalam sistem didistribusikan ke berbagai tingkatan sesuai dengan kriteria yang diberikan.

Dua tingkat hierarki organisasi materi - mikro dan makrokosmos (mikrokosmos dan makrokosmos) telah lama dibedakan oleh ilmu pengetahuan alam, karena bentuk-bentuk gerakan memanifestasikan dirinya di dalamnya dengan cara yang agak berbeda. Interaksi baru pun bermunculan. Namun pembagian dunia material ini bersifat kondisional. Karena makrokosmos terdiri dari substansi mikrokosmos yang terstruktur, yang tanpa henti menyiarkan ke dalam ruang-waktu semua keragaman fenomena, keadaan, pergerakan benda yang ada dan yang akan datang.

Pada zaman dahulu kala sudah ada gagasan tentang mikro dan makrokosmos. Mikrokosmos adalah dunia manusia, makrokosmos adalah seluruh Alam. Ini seolah-olah adalah makhluk hidup, diciptakan menurut satu model dan diberkahi dengan satu jiwa... Pada zaman dahulu kala ada prinsip bahwa manusia adalah ukuran segala sesuatu, karena manusia melihat keselarasan dalam strukturnya. tubuhnya, dan keselarasan ini ditransfer ke dunia yang mereka ukur melalui proporsi tubuh manusia. Beginilah cara salah satu keajaiban dunia tercipta - Parthenon, yang harmoninya telah lama diperjuangkan oleh para pembangun dan arsitek.

Mikrokosmos dan makrokosmos (dari bahasa Yunani, dunia besar - alam semesta dan dunia kecil - manusia). Para filosof alam abad ke-16, khususnya Paracelsus, menganggap alam semesta sebagai organisme manusia dalam bentuk yang diperbesar, dan manusia sebagai alam semesta dalam bentuk mini, dan menyimpulkan bahwa antara alam semesta dan manusia terdapat hubungan yang sama seperti antara anggota alam semesta. satu organisme tubuh, dan mengapa, misalnya, bintang dapat mempengaruhi nasib seseorang.

Urutan susunan benda-benda di Alam Semesta menurut tingkat struktural materi (SLM) mengandaikan adanya organisasi struktural sistem bertingkat yang kompleks. Hal ini diwujudkan dalam pengurutan interaksi antara SUM dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah. Diusulkan dalam karya B.P. Ivanova, tabel 2.1.5-2.

Berdasarkan prinsip umum kesatuan tatanan dunia, ilmu pengetahuan modern, berdasarkan pencapaian eksperimental, mendeskripsikan materi dalam rentang 1∙10 -18 hingga 1∙10 26 m, yang memanifestasikan dirinya baik dalam bentuk benda tertentu maupun lingkungan.

Pencarian pola-pola mendasar yang memungkinkan kita menyusun dunia sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk memprediksi tingkat sejarah organisasinya terus berlanjut. Dengan berkembangnya mekanika kuantum, dunia tiba-tiba menampilkan dirinya sebagai “Flying Dutchman”, ketika ternyata tidak mungkin untuk secara jelas menentukan batas-batas sebenarnya baik dalam ruang maupun waktu. Dalam batas-batas yang sangat kita perlukan dalam makrokosmos, yang kita kenal karena dualitas sifat mikrokosmos. Dunia dalam ruang mikrokosmos ternyata “kabur”, dan batas-batasnya tampak begitu bersyarat sehingga menjadi perlu untuk mendeskripsikan interaksi antara partikel-partikelnya untuk menggunakan partikel maya, yang “kelahirannya” akan secara bersamaan bertepatan dengan partikel-partikel tersebut. "kematian". Selain itu, mereka berhasil menjadi penghubung transmisi interaksi tersebut.

Menurut gagasan B.P. Ivanov, materi “tidak tercoreng”, tetapi dikelompokkan dalam ruang dengan cara tertentu. Sistem materi terdiri dari segumpal (inti) dan medan fisik yang mengelilinginya, yang berada dalam hubungan dan hubungan tertentu satu sama lain, membentuk suatu kesatuan (kesatuan) tertentu. Dia menyebut sistem materi seperti itu sebagai bentuk organisasi materi (OFM) atau objek alam semesta yang terlokalisasi. Dalam struktur materi, penulis menganalogikan struktur partikel, atom, bintang, dan galaksi. Artinya, pada setiap tingkat pengorganisasian materi, baik itu partikel, atom, bintang, atau galaksi, pasti terdapat inti dan medan fisik, yang disatukan menjadi satu sistem tunggal bentuk organisasi materi, yaitu unit fundamental dari seluruh alam semesta yang diketahui, termasuk alam semesta.

Penulis menggabungkan sekelompok bentuk materi terorganisir yang memiliki satu sifat umum, misalnya muatan listrik inti atom unsur-unsur tabel D.I.Mendeleev, menjadi satu tingkat struktural materi (SLM).

Dia menempatkan seluruh rangkaian SUM dalam hierarki berikut, yang terdiri dari elemen:

partikel dasar;
kernel;
atom;
molekul;
kristal;
debu;
mikrometeoroid;
meteoroid;
komet;
asteroid;
planet;
bintang; gugus bintang;
cluster globular;
galaksi;
gugus galaksi;
superkluster galaksi;

Metagalaksi.

Ini juga merupakan hierarki yang sangat sewenang-wenang. Karena dapat dilengkapi, misalnya dengan rangkaian berurutan:
kristal yang sel satuannya terdiri dari atom atau ion yang ditransmisikan sepanjang arah kristalografi;
mineral (terdiri dari kumpulan atom, ion, molekul);
batuan (sebagai kumpulan berbagai mineral penyusunnya);
debu (sebagai kumpulan kristal, mineral, batuan dengan komposisi berbeda), dll;
formasi, sebagai komunitas badan geologi, yang disatukan secara paragenetis, genetik, atau dengan cara lain, terdiri dari batuan, bijih, mineral, dll.

Objek material galaksi juga merupakan objek relativistik yang disebut lubang hitam, dll.

Namun demikian, pola tertentu dapat ditelusuri dalam hierarki yang diusulkan oleh B.P.Ivanov. Di antara tingkat struktural materi, perubahan tajam dalam karakteristik kualitatif umum diamati, yang memungkinkan penulis untuk menggunakan model "tangga kuantum" dalam hierarki ini, di mana tingkat struktural materi berada.

Dalam satu tahap, tingkat struktural materi menurut B.P. Ivanov terdiri dari tiga subtingkat. Di setiap sublevel, pengulangan teratur sifat-sifat objek diamati seiring dengan bertambahnya jari-jari inti OPM karena percabangan tujuh kali lipat. Sifat struktur dalam hierarki SMS diwarisi oleh tingkat struktural pada tingkat yang lebih rendah. Misalnya, Metagalaxy terdiri dari superkluster galaksi, galaksi mana pun terdiri dari gugus bintang, dll. hingga partikel elementer. Artinya, dasar materi adalah konsep bagian dasar, yang diulang dan diterjemahkan dalam ruang-waktu, sebagai akibatnya terbentuklah keseluruhan: substansi dan struktur dunia.

Tingkat struktural organisasi materi menurut B.P.Ivanov

nomor SUM	Tingkat struktural materi	Batas atas dan bawah jari-jari inti OFM, m	Jari-jari geometri rata-rata cluster OFM, m	Energi kinetik cluster OPM, J	Frekuensi alami cluster, Hz
∞		∞	∞	∞	∞
21.0	Ke tingkat materi yang lebih tinggi
20.0	Quasar	6,88 10 41 - 5,38 10 39	6,08 10 40	4,5 10 61	2.53·10 -60
19.0	Galaksi radio	4.2 10 37	4.25 10 38	3.12 10 58	3,67·10 -57
18.0	Superkluster galaksi	3,2810 35	3,71 10 36	2.15 10 55	5.32·10 -54
17.0	Gugus galaksi	2,56 10 33	2,9 10 34	1,49 10 52	7.7·10 -51
16.0	Banyak galaksi	2.0 10 31	2.26 10 32	1,03 10 48	1.11·10 -47
15.0	Hipergalaksi	1,56 10 29	1,17 10 30	7.1 10 45	1.61·10 -44
14.0	Galaksi	1,22 10 27	1,38 10 28	4,9 10 42	2.32·10 -41
13.0	Subgalaksi	9,55 10 24	1,08 10 26	3,38 10 39	3.39·10 -38
12.0	Cluster hiperglobular	7.46 10 22	8.44 10 23	2.33 10 36	4.9·10 -35
11.0	Gugus bintang globular	5.83 10 20	6.59 10 21	1,61 10 33	7.1·10 -32
10.0	Gugus bintang subglobular	4,55 10 18	5.1 10 19	1.11 10 30	1.03·10 -28
9.0	Gugus bintang terbuka	3,56 10 16	4.0 10 17	7.69 10 26	1,49 10 25
8.0	Banyak bintang	2,78 10 14	3.14 10 15	5.3 10 23	2.16·10 -22
7.0	Hyperstar	2.17 10 12	2.43 10 13	3,66 10 20	3.1·10 -19
6.0	Bintang	1,7 10 10	1,92 10 11	2,53 10 17	4.52·10 -16
5.0	Subbintang	1,33 10 8	1,5 10 9	1,75 10 14	6,55 10 -13
4.0	Planet-planet	1,04 10 6	1.17 10 7	1.2 10 11	9.49·10 -10
3.0	Asteroid	8092	9.15 10 4	8.33 10 7	1.37·10 -6
2.0	Komet	63,22	715	5.76 10 4	1,99·10 -3
1.0	Benjolan-hipermeteoroid	0,494	5,588	39,75	2,88
.0.1	Meteoroid kerikil	0,39·10 -3	4.36·10 -2	2,74·10 -2	4172
.0.2	Pasir-milimeteoroid	3,0·10 -5	3.41·10 -4	1,89·10 -5	6.04 10 6
.0.3	Aleurite-micrometeoroids (debu)	2.35·10 -7	2.66·10 -6	1.3·10 -8	1,99 10 9
.0.4	Kristal	1,84·10 -9	2.08·10 -8	9.04·10 -12	1,27 10 13
.0.5	Cluster	1.44·10 -11	1.63·10 -10	6.24·10 -15	1,83 10 16
.0.6	Molekul	1.12·10 -13	1.27·10 -12	4.31·10 -18	2.66 10 19
.0.7	atom	8,77 10 -16	9.95·10 -15	2,98·10 -21	3,85 10 22
.0.8	Nuklida	6.85·10 -18	7.76·10 -17	2.05·10 -24	5.57 10 25
.0.9	proton	5.35·10 -20	6.06·10 -19	1.42·10 -27	8.0 10 28
.0.10	elektron	4.18·10 -22	4.73·10 -21	9.8·10 -31	1,17 10 32
.0.11	Positron	3,27 10 -24	3.7·10 -23	6,77 10 -34	1,69 10 35
.0.12	Subelektron	2.55·10 -26	2.9·10 -25	4.67·10 -37	2,45 10 38
.0.13	γ-kuanta	1,7·10 -28	2.26·10 -27	3.22·10 -40	3,55 10 41
.0.14	sinar X	1,56·10 -30	1,76·10 -29	2.22·10 -43	5.14 10 44
.0.15	Sinar tampak	1.22·10 -32	1.38·10 -31	1.53·10 -46	7.44 10 47
.0.16	Microwave dan HF	9,5·10 -35	1.08·10 -33	1.06·10 -49	1,08 10 51
.0.17	Gelombang radio sedang	7.43·10 -37	8.4·10 -36	7.3·10 -53	1,56 10 54
.0.18	Gelombang radio yang panjang	5.80·10 -39	6.57·10 -38	5.05·10 -56	2.26 10 57
.0.19	Frekuensi Rendah	4,50 10 -41	5.1·10 -40	3.49·10 -62	3,27 10 60
.0.20	Frekuensi inframerah	3.50·10 -43	4.0·10 -42	2.41·10 -62	4,74 10 63
.0.21	21 lapisan (Jumlah)	2,77 10 -45	3.1·10 -44	1,66·10 -65	6,85 10 66
.0.22	22	2.16·10 -47	2.4·10 -46	1.15·10 -68	9,94 10 69
.0.23	23	1,69·10 -49	1,9·10 -48	7.94·10 -72	1,44 10 73
.0.24	24	1.32·10 -51	1,5·10 -50	5.48·10 -75	2,08 10 76
.0.25	25	1.0·10 -53	1.2·10 -52	3,78·10 -78	3,02 10 79
.0.26	26	8.00 10 -56	9.1·10 -55	2.61·10 -81	4.37 10 82
.0.27	27	6.30·10 -57	7.1·10 -57	1,8·10 -84	6.33 10 85
.0.28	28	4,90 10 -60	5.5·10 -59	1,25·10 -87	9.17 10 88
Ke tingkat struktural internal materi dan eternya

Tabel 2.1.5-2

Menurut data tabulasi B.P.Ivanov di atas, batas mikrokosmos (dunia batin) dan makrokosmos ditentukan oleh angka setelah .0., .0.1, dst. Mikrokosmos mencakup struktur mulai dari partikel kerikil, pasir, lanau dan ukuran yang lebih kecil. Keuntungan dari hierarki struktural di atas berdasarkan gagasan bentuk organisasi materi terletak pada kemungkinan menentukan batas-batas diskrit dimensi dunia material dengan membaginya dengan koefisien kesamaan sama dengan angka 128 (untuk mikrokosmos ) dan dengan mengalikannya dengan koefisien yang sama (untuk makrokosmos). Jadi, dunia mikro menurut B.P. Ivanov sepenuhnya diskrit dan dapat menerima penataan batas, tetapi pada batas struktur mikro, sifat-sifatnya berubah secara tiba-tiba.

Makrokosmos Bumi dalam klasifikasi ini dimulai dari ruang dekat Bumi dan meluas ke seluruh bagian luar alam semesta.

Pendekatan hierarkis B.P. Ivanov bagus untuk menggambarkan gambaran ilmiah dunia. Hal ini agak membingungkan rata-rata orang karena pembagian dunia material seperti itu, meskipun mencakup seluruh keragaman sifat dan struktur yang berubah secara alami, tidak memungkinkan kita untuk secara kiasan menyoroti subordinasi hierarki yang biasanya dihadapi oleh kesadaran manusia. Seringkali ia mengukur bukan berdasarkan angka, namun dengan skala yang berkorelasi, kemampuan mata untuk menyelesaikan masalah, atau kesadaran akan dimensi pada tingkat sensasi.

Dalam konsep “kelahiran kuantum alam semesta”, yang dikemukakan pada tahun 1973 oleh P. I. Fomin dan E. Trion, hubungan sebab akibat di semua tingkat struktural Dunia diamati dalam keadaan “awal” alam semesta, yaitu keadaan fisik kekosongan. Dan alasan ekspansi kosmologis yang saat ini diamati mungkin karena kemampuan anti-gravitasi dari ruang hampa, yang menyebabkan gaya tolak menolak antara partikel materi yang “dimasukkan” ke dalamnya. Dan baginya tekanannya negatif: p = - ε. Namun, batu sandungan utama dalam kelahiran kuantum alam semesta adalah kebutuhan untuk menjelaskan mengapa alam semesta tampak isotropik ketika berkembang dari singularitas.

Model kosmologis generasi pertama berhubungan dengan distribusi materi yang homogen dan isotropik, yaitu model tersebut tidak menggambarkan distribusi materi yang sebenarnya, tetapi dirata-ratakan pada sel, yang ukurannya berada pada urutan jarak antargalaksi, dengan singularitas awal. - keadaan dengan kepadatan tak terbatas. Evolusi dunia dalam model ini bergantung pada kepadatan total materi ρ pada zaman sekarang. Dan jika ρ< ρ крит. (~10 -25 г/см 3), то пространство бесконечно («открытый мир») и наблюдающееся ныне космологическое расширение неограниченно; в случае ρ >ρ kritis. – ruang itu terbatas, dan perluasan, setelah beberapa waktu, akan digantikan oleh kompresi (“dunia tertutup”). Apakah Dunia (Metagalaxy) terbuka atau tertutup dalam kerangka model ini saat ini masih belum jelas, karena perkiraan pengamatan modern menunjukkan bahwa ρ / ρ crit ~1.

Model kosmologis generasi kedua. Mempertimbangkan ketidakhomogenan distribusi materi sebenarnya di Metagalaxy menghasilkan gambaran evolusi yang sedikit berbeda. Model ini bertentangan dengan isotropi global radiasi CMB yang diamati. Karena penyimpangan sekecil apa pun dari isotropi akan tumbuh dengan cepat seiring dengan perluasan alam semesta, dan ia tidak dapat terbuka secara isotropis di ruang angkasa, karena perluasan berlangsung lebih cepat daripada perambatan radiasi elektromagnetik.

Model generasi ketiga menyediakan “kuantisasi primer” parameter model (perkiraan model kuantum dunia yang lengkap). Namun, model generasi ketiga dan kedua tidak memungkinkan kita menjelaskan isotropi Metagalaxy, termasuk isotropi radiasi latar gelombang mikro kosmik, dengan pengecualian fluktuasinya - komponen dipol.

Dalam sains, ada tiga tingkatan struktur materi:

Microworld (partikel unsur, inti, atom, molekul) adalah dunia objek mikro yang sangat kecil dan tidak dapat diamati secara langsung, yang keragaman spasialnya dihitung dari sepuluh hingga minus pangkat delapan hingga sepuluh hingga minus pangkat enam belas cm, dan mereka seumur hidup adalah dari tak terhingga hingga sepuluh hingga minus dua puluh empat derajat detik.

Dunia makro (makromolekul, organisme hidup, manusia, objek teknis, dll.) adalah dunia objek makro, yang dimensinya sebanding dengan skala pengalaman manusia: besaran spasial dinyatakan dalam milimeter, sentimeter, dan kilometer, dan waktu - dalam detik, menit, jam, tahun.

Megaworld (planet, bintang, galaksi) adalah dunia dengan skala dan kecepatan kosmik yang sangat besar, jaraknya diukur dalam tahun cahaya, dan umur benda luar angkasa diukur dalam jutaan dan milyaran tahun.

Meskipun level-level ini memiliki hukum spesifiknya masing-masing, dunia mikro, makro, dan mega saling berhubungan erat. Konstanta fundamental dunia menentukan skala struktur hierarki materi di dunia kita. Jelas bahwa perubahan yang relatif kecil di dalamnya akan mengarah pada pembentukan dunia yang berbeda secara kualitatif, di mana pembentukan struktur mikro, makro dan mega yang ada saat ini dan, secara umum, bentuk-bentuk materi hidup yang sangat terorganisir menjadi tidak mungkin. Makna tertentu dan hubungan di antara mereka, pada dasarnya, menjamin stabilitas struktural Alam Semesta kita. Oleh karena itu, masalah konstanta dunia yang tampaknya abstrak mempunyai signifikansi ideologis global.

Urusan

Materi adalah kumpulan tak terbatas dari semua objek dan sistem yang ada di dunia, substrat dari segala sifat, koneksi, hubungan, dan bentuk pergerakan. Materi tidak hanya mencakup semua benda dan benda alam yang dapat diamati secara langsung, tetapi juga semua benda yang, pada prinsipnya, dapat diketahui di masa depan berdasarkan peningkatan sarana observasi dan eksperimen. Dasar gagasan tentang struktur dunia material adalah pendekatan sistem, yang menurutnya objek apa pun di dunia material, baik itu atom, planet, organisme, atau galaksi, dapat dianggap sebagai suatu formasi kompleks, termasuk bagian-bagian komponen yang diorganisasikan menjadi integritas. Untuk menunjukkan keutuhan suatu benda dalam ilmu pengetahuan dikembangkan konsep sistem.

Materi sebagai realitas objektif tidak hanya mencakup materi dalam empat keadaan agregasinya (padat, cair, gas, plasma), tetapi juga medan fisik (elektromagnetik, gravitasi, nuklir, dll.), serta sifat, hubungan, produk interaksinya. . Ini juga mencakup antimateri (seperangkat antipartikel: positron, atau antielektron, antiproton, antineutron), yang baru-baru ini ditemukan oleh sains. Antimateri sama sekali bukan antimateri. Antimateri tidak mungkin ada sama sekali. Gerakan dan materi saling terkait satu sama lain secara organik dan tidak dapat dipisahkan: tidak ada gerakan tanpa materi, sama seperti tidak ada materi tanpa gerakan. Dengan kata lain, tidak ada benda, sifat, dan hubungan yang tidak berubah di dunia ini. Beberapa bentuk atau tipe digantikan oleh yang lain, diubah menjadi yang lain - gerakannya konstan. Perdamaian adalah momen yang menghilang secara dialektis dalam proses perubahan dan pembentukan yang berkelanjutan. Kedamaian mutlak sama saja dengan kematian, atau lebih tepatnya, ketiadaan. Baik gerak maupun diam pasti tetap hanya dalam kaitannya dengan suatu kerangka acuan.

Materi yang bergerak ada dalam dua bentuk utama - dalam ruang dan waktu. Konsep ruang berfungsi untuk mengungkapkan sifat-sifat perluasan dan tatanan koeksistensi sistem material dan keadaannya. Hal ini objektif, universal dan perlu. Konsep waktu menetapkan durasi dan urutan perubahan keadaan sistem material. Waktu bersifat obyektif, tidak dapat dihindari, dan tidak dapat diubah.

Pendiri pandangan materi yang terdiri dari partikel-partikel diskrit adalah Democritus. Democritus menyangkal pembagian materi yang tidak terbatas. Atom-atom berbeda satu sama lain hanya dalam bentuk, urutan suksesi timbal balik, dan posisinya dalam ruang kosong, serta dalam ukuran dan gravitasi, yang bergantung pada ukurannya. Mereka memiliki bentuk yang sangat bervariasi dengan cekungan atau tonjolan. Dalam ilmu pengetahuan modern terdapat banyak perdebatan mengenai apakah atom Democritus merupakan benda fisik atau geometris, namun Democritus sendiri belum sampai pada perbedaan antara fisika dan geometri. Dari atom-atom yang bergerak ke arah yang berbeda-beda, dari “pusarannya”, karena kebutuhan alami, melalui penggabungan atom-atom yang saling serupa, baik keseluruhan tubuh maupun seluruh dunia terbentuk; pergerakan atom bersifat abadi, dan jumlah dunia yang muncul tidak terbatas. Dunia realitas objektif yang dapat diakses manusia terus berkembang. Bentuk konseptual untuk mengungkapkan gagasan tentang tingkat struktural materi bermacam-macam. Ilmu pengetahuan modern mengidentifikasi tiga tingkat struktural di dunia.

Tingkat struktural organisasi materi

Dunia mikro adalah molekul, atom, partikel elementer - dunia objek mikro yang sangat kecil dan tidak dapat diamati secara langsung, keragaman spasialnya dihitung dari 10-8 hingga 10-16 cm, dan masa hidupnya dari tak terhingga hingga 10-24 S. Dunia makro adalah dunia dengan bentuk dan kuantitas stabil yang sepadan dengan manusia, serta kompleks kristal molekul, organisme, komunitas organisme; dunia objek makro, yang dimensinya sebanding dengan skala pengalaman manusia: besaran spasial dinyatakan dalam milimeter, sentimeter dan kilometer, dan waktu - dalam detik, menit, jam, tahun.

Megaworld adalah planet, kompleks bintang, galaksi, metagalaksi - dunia dengan skala dan kecepatan kosmik yang sangat besar, jaraknya diukur dalam tahun cahaya, dan umur benda luar angkasa diukur dalam jutaan dan milyaran tahun.

Meskipun level-level ini memiliki hukum spesifiknya masing-masing, dunia mikro, makro, dan mega saling berhubungan erat.

Jelaslah bahwa batas-batas mikro dan makrokosmos bersifat mobile, dan tidak ada mikrokosmos dan makrokosmos yang terpisah. Secara alami, objek makro dan objek besar dibangun dari objek mikro, dan fenomena makro dan mega didasarkan pada fenomena mikro. Hal ini terlihat jelas pada contoh konstruksi Alam Semesta dari interaksi partikel-partikel elementer dalam kerangka mikrofisika kosmik. Faktanya, kita harus memahami bahwa kita hanya berbicara tentang berbagai tingkat pertimbangan materi. Benda-benda berukuran mikro, makro, dan mega berkorelasi satu sama lain sebagai makro/mikro - mega/makro.

Dalam fisika klasik tidak ada kriteria obyektif untuk membedakan objek makro dari objek mikro. Perbedaan ini diperkenalkan oleh M. Planck: jika untuk objek yang dipertimbangkan dampak minimalnya dapat diabaikan, maka ini adalah objek makro, jika tidak memungkinkan, ini adalah objek mikro. Proton dan neutron membentuk inti atom. Atom bergabung membentuk molekul. Jika kita melangkah lebih jauh dalam skala ukuran tubuh, maka yang berikut ini adalah benda makro biasa, planet dan sistemnya, bintang, gugus galaksi dan metagalaksi, yaitu, kita dapat membayangkan transisi dari mikro, makro, dan mega-keduanya menjadi ukuran dan model proses fisik.

dunia mikro

Democritus pada zaman dahulu mengajukan hipotesis atomistik tentang struktur materi, kemudian pada abad ke-18. dihidupkan kembali oleh ahli kimia J. Dalton, yang menganggap berat atom hidrogen sebagai satu kesatuan dan membandingkan berat atom gas lain dengan berat atom tersebut. Berkat karya J. Dalton, sifat fisik dan kimia atom mulai dipelajari. Pada abad ke-19 D.I. Mendeleev membangun sistem unsur kimia berdasarkan berat atomnya. Sejarah penelitian struktur atom dimulai pada tahun 1895 berkat penemuan elektron oleh J. Thomson, partikel bermuatan negatif yang merupakan bagian dari semua atom. Karena elektron mempunyai muatan negatif, dan atom secara keseluruhan netral secara listrik, diasumsikan bahwa selain elektron terdapat partikel bermuatan positif. Massa elektron dihitung 1/1836 massa partikel bermuatan positif.

Inti mempunyai muatan positif dan elektron mempunyai muatan negatif. Alih-alih gaya gravitasi yang bekerja di tata surya, gaya listrik bekerja di dalam atom. Muatan listrik inti atom, yang secara numerik sama dengan nomor seri dalam sistem periodik Mendeleev, diimbangi dengan jumlah muatan elektron - atom tersebut netral secara listrik. Kedua model ini ternyata bertolak belakang.

Pada tahun 1913, fisikawan besar Denmark N. Bohr menerapkan prinsip kuantisasi untuk memecahkan masalah struktur atom dan karakteristik spektrum atom. Model atom N. Bohr didasarkan pada model planet E. Rutherford dan teori kuantum struktur atom yang dikembangkan olehnya. N. Bohr mengajukan hipotesis tentang struktur atom, berdasarkan dua postulat yang sama sekali tidak sesuai dengan fisika klasik:

1) di setiap atom terdapat beberapa keadaan stasioner (dalam bahasa model planet, beberapa orbit stasioner) elektron, yang bergerak di mana sebuah elektron dapat eksis tanpa memancarkan;

2) ketika elektron berpindah dari satu keadaan diam ke keadaan diam lainnya, atom memancarkan atau menyerap sebagian energi.

Pada akhirnya, pada dasarnya tidak mungkin untuk menggambarkan secara akurat struktur atom berdasarkan gagasan tentang orbit elektron titik, karena orbit tersebut sebenarnya tidak ada. Teori N. Bohr seolah-olah mewakili batas tahap pertama perkembangan fisika modern. Ini merupakan upaya terbaru untuk mendeskripsikan struktur atom berdasarkan fisika klasik, dilengkapi dengan sejumlah kecil asumsi baru.

Tampaknya postulat N. Bohr mencerminkan beberapa sifat materi yang baru dan tidak diketahui, tetapi hanya sebagian. Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut diperoleh sebagai hasil perkembangan mekanika kuantum. Ternyata model atom N. Bohr tidak boleh diartikan secara harfiah, seperti pada awalnya. Proses-proses dalam atom pada prinsipnya tidak dapat direpresentasikan secara visual dalam bentuk model mekanis dengan analogi peristiwa-peristiwa di makrokosmos. Bahkan konsep ruang dan waktu dalam bentuk yang ada di dunia makro ternyata tidak cocok untuk menggambarkan fenomena mikrofisika. Atom para fisikawan teoretis semakin menjadi suatu kumpulan persamaan yang abstrak dan tidak dapat diobservasi.

dunia makro

Dalam sejarah studi tentang alam, dua tahap dapat dibedakan: pra-ilmiah dan ilmiah. Pra-ilmiah, atau filsafat alam, mencakup periode dari zaman kuno hingga terbentuknya ilmu pengetahuan alam eksperimental pada abad 16-17. Fenomena alam yang diamati dijelaskan berdasarkan prinsip filosofis spekulatif. Yang paling signifikan bagi perkembangan ilmu pengetahuan alam selanjutnya adalah konsep struktur diskrit materi, atomisme, yang menurutnya semua benda terdiri dari atom - partikel terkecil di dunia.

Tahapan ilmiah mempelajari alam diawali dengan terbentuknya mekanika klasik. Karena gagasan ilmiah modern tentang tingkat struktural organisasi materi dikembangkan dalam proses pemikiran ulang kritis terhadap gagasan sains klasik, yang hanya berlaku untuk objek tingkat makro, kita perlu mulai dengan konsep fisika klasik.

Pembentukan pandangan ilmiah tentang struktur materi dimulai pada abad ke-16, ketika G. Galileo meletakkan dasar bagi gambaran fisik dunia pertama dalam sejarah sains - gambaran mekanis. Dia menemukan hukum inersia, dan mengembangkan metodologi untuk cara baru menggambarkan alam - ilmiah-teoretis. Esensinya adalah hanya ciri-ciri fisik dan geometri tertentu yang teridentifikasi dan menjadi bahan penelitian ilmiah.

I. Newton, dengan mengandalkan karya Galileo, mengembangkan teori mekanika ilmiah yang ketat, yang menggambarkan pergerakan benda langit dan pergerakan benda-benda bumi menurut hukum yang sama. Alam dipandang sebagai sistem mekanis yang kompleks. Dalam kerangka gambaran mekanis dunia yang dikembangkan oleh I. Newton dan para pengikutnya, muncullah model realitas diskrit (sel darah). Materi dianggap sebagai zat material yang terdiri dari partikel individu - atom atau sel darah. Atom sangatlah kuat, tidak dapat dibagi, tidak dapat ditembus, dan dicirikan oleh adanya massa dan berat.

Karakteristik penting dunia Newton adalah ruang tiga dimensi geometri Euclidean, yang mutlak konstan dan selalu diam. Waktu disajikan sebagai kuantitas yang tidak bergantung pada ruang atau materi. Gerakan dianggap sebagai gerakan dalam ruang sepanjang lintasan yang terus menerus sesuai dengan hukum mekanika. Hasil dari gambaran Newton tentang dunia adalah gambaran Alam Semesta sebagai mekanisme yang sangat besar dan ditentukan sepenuhnya, di mana peristiwa dan proses merupakan rangkaian sebab dan akibat yang saling bergantung.

Pendekatan mekanistik dalam mendeskripsikan alam telah terbukti sangat bermanfaat. Mengikuti mekanika Newton, hidrodinamika, teori elastisitas, teori mekanik panas, teori kinetik molekuler dan sejumlah teori lainnya diciptakan, yang sejalan dengan itu fisika telah mencapai kesuksesan besar. Namun, ada dua bidang - fenomena optik dan elektromagnetik yang tidak dapat dijelaskan sepenuhnya dalam kerangka gambaran mekanistik dunia.

Seiring dengan teori sel mekanik, upaya dilakukan untuk menjelaskan fenomena optik dengan cara yang berbeda secara mendasar, yaitu berdasarkan teori gelombang. Teori gelombang membuat analogi antara perambatan cahaya dan pergerakan gelombang di permukaan air atau gelombang suara di udara. Ini mengasumsikan adanya media elastis yang mengisi seluruh ruang - eter bercahaya. Berdasarkan teori gelombang X. Huygens berhasil menjelaskan pemantulan dan pembiasan cahaya.

Bidang fisika lain di mana model mekanis terbukti tidak memadai adalah bidang fenomena elektromagnetik. Eksperimen naturalis Inggris M. Faraday dan karya teoretis fisikawan Inggris J. C. Maxwell akhirnya menghancurkan gagasan fisika Newton tentang materi diskrit sebagai satu-satunya jenis materi dan meletakkan dasar bagi gambaran elektromagnetik dunia. Fenomena elektromagnetisme ditemukan oleh naturalis Denmark H.K. Oersted, yang pertama kali memperhatikan efek magnetis arus listrik. Melanjutkan penelitian ke arah ini, M. Faraday menemukan bahwa perubahan sementara medan magnet menimbulkan arus listrik.

M. Faraday sampai pada kesimpulan bahwa ilmu kelistrikan dan optik saling berhubungan dan membentuk satu bidang. Maxwell "menerjemahkan" model garis medan Faraday ke dalam rumus matematika. Konsep "medan gaya" pada awalnya dikembangkan sebagai konsep matematika tambahan. J.C. Maxwell memberinya makna fisik dan mulai menganggap medan sebagai realitas fisik independen: “Medan elektromagnetik adalah bagian ruang yang berisi dan mengelilingi benda-benda yang berada dalam keadaan listrik atau magnet.”

Dari penelitiannya, Maxwell mampu menyimpulkan bahwa gelombang cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Esensi tunggal cahaya dan listrik, yang dikemukakan M. Faraday pada tahun 1845, dan J.K. Maxwell secara teoritis membuktikannya pada tahun 1862, dan secara eksperimental dikonfirmasi oleh fisikawan Jerman G. Hertz pada tahun 1888. Setelah eksperimen G. Hertz, konsep medan akhirnya ditetapkan dalam fisika bukan sebagai konstruksi matematika tambahan, tetapi sebagai konstruksi fisik yang ada secara objektif. realitas. Jenis materi yang secara kualitatif baru dan unik telah ditemukan. Jadi, pada akhir abad ke-19. Fisika telah sampai pada kesimpulan bahwa materi ada dalam dua bentuk: materi diskrit dan medan kontinu. Sebagai hasil dari penemuan revolusioner berikutnya dalam fisika pada akhir abad terakhir dan awal abad ini, gagasan fisika klasik tentang materi dan medan sebagai dua jenis materi yang secara kualitatif unik dihancurkan.

Dunia Mega

Ilmu pengetahuan modern memandang megaworld atau ruang angkasa sebagai sistem semua benda langit yang berinteraksi dan berkembang. Semua galaksi yang ada termasuk dalam sistem tingkat tertinggi - Metagalaxy. Dimensi Metagalaxy sangat besar: radius cakrawala kosmologis adalah 15 - 20 miliar tahun cahaya. Konsep “Alam Semesta” dan “Metagalaxy” adalah konsep yang sangat mirip: keduanya mencirikan objek yang sama, tetapi dalam aspek yang berbeda. Konsep "Alam Semesta" berarti seluruh dunia material yang ada; konsep "Metagalaxy" adalah dunia yang sama, tetapi dari sudut pandang strukturnya - sebagai sistem galaksi yang teratur. Struktur dan evolusi Alam Semesta dipelajari oleh kosmologi. Kosmologi sebagai cabang ilmu pengetahuan alam terletak pada persimpangan unik antara ilmu pengetahuan, agama dan filsafat. Model kosmologis Alam Semesta didasarkan pada premis-premis ideologis tertentu, dan model-model ini sendiri mempunyai makna ideologis yang besar.

Dalam ilmu pengetahuan klasik, ada yang disebut teori keadaan alam semesta yang stabil, yang menyatakan bahwa alam semesta selalu hampir sama seperti sekarang. Astronomi bersifat statis: pergerakan planet dan komet dipelajari, bintang-bintang dideskripsikan, klasifikasinya dibuat, yang tentu saja sangat penting. Namun pertanyaan tentang evolusi Alam Semesta tidak diangkat. Model kosmologi modern Alam Semesta didasarkan pada teori relativitas umum A. Einstein, yang menyatakan bahwa metrik ruang dan waktu ditentukan oleh distribusi massa gravitasi di Alam Semesta. Sifat-sifatnya secara keseluruhan ditentukan oleh kepadatan rata-rata materi dan faktor fisik spesifik lainnya.

Persamaan gravitasi Einstein tidak hanya memiliki satu, tetapi banyak solusi, yang menjelaskan keberadaan banyak model kosmologis Alam Semesta. Model pertama dikembangkan oleh A. Einstein sendiri pada tahun 1917. Ia menolak postulat kosmologi Newton tentang kemutlakan dan ketidakterbatasan ruang dan waktu. Sesuai dengan model kosmologis Alam Semesta A. Einstein, ruang dunia adalah homogen dan isotropik, materi rata-rata terdistribusi secara merata di dalamnya, dan tarikan gravitasi massa dikompensasi oleh tolakan kosmologis universal. Keberadaan Alam Semesta tidak terbatas, yaitu. tidak memiliki awal atau akhir, dan ruang tidak terbatas, tetapi terbatas.

Alam semesta dalam model kosmologis A. Einstein adalah stasioner, tak terbatas dalam waktu, dan tak terbatas dalam ruang. Pada tahun 1922 Matematikawan dan ahli geofisika Rusia A. A Friedman menolak postulat kosmologi klasik tentang stasioneritas Alam Semesta dan memperoleh solusi persamaan Einstein, yang menggambarkan Alam Semesta dengan ruang yang “memuai”. Karena kepadatan rata-rata materi di Alam Semesta tidak diketahui, saat ini kita tidak tahu di ruang mana di Alam Semesta kita tinggal.

Pada tahun 1927, kepala biara dan ilmuwan Belgia J. Lemaitre menghubungkan “ekspansi” ruang angkasa dengan data pengamatan astronomi. Lemaitre memperkenalkan konsep permulaan Alam Semesta sebagai singularitas (yaitu keadaan superpadat) dan kelahiran Alam Semesta sebagai Big Bang. Perluasan Alam Semesta dianggap sebagai fakta yang terbukti secara ilmiah. Menurut perhitungan teoretis J. Lemaître, jari-jari Alam Semesta pada keadaan aslinya adalah 10-12 cm, yang ukurannya mendekati jari-jari elektron, dan massa jenisnya adalah 1096 g/cm 3 . Dalam keadaan tunggal, Alam Semesta merupakan objek mikro dengan ukuran yang dapat diabaikan. Dari keadaan awal tunggal, Alam Semesta berpindah ke perluasan akibat Big Bang.

Perhitungan retrospektif menentukan usia alam semesta pada 13-20 miliar tahun. Dalam kosmologi modern, untuk lebih jelasnya, tahap awal evolusi Alam Semesta dibagi menjadi “era”.

Era hadron. Partikel berat yang masuk ke dalam interaksi kuat.

Era lepton. Partikel cahaya memasuki interaksi elektromagnetik.

Era foton. Durasi 1 juta tahun. Sebagian besar massa - energi Semesta - berasal dari foton.

Era bintang. Terjadi 1 juta tahun setelah kelahiran Alam Semesta. Pada era bintang, proses pembentukan protobintang dan protogalaksi dimulai. Kemudian gambaran megah terbentuknya struktur Metagalaxy terungkap.

Dalam kosmologi modern, bersama dengan hipotesis Big Bang, model inflasi Alam Semesta, yang mempertimbangkan penciptaan Alam Semesta, sangat populer. Para pendukung model inflasi melihat korespondensi antara tahapan evolusi kosmik dan tahapan penciptaan dunia yang dijelaskan dalam kitab Kejadian di dalam Alkitab. Sesuai dengan hipotesis inflasi, evolusi kosmik di alam semesta awal melewati beberapa tahap.

Tahap inflasi. Sebagai akibat dari lompatan kuantum, Alam Semesta memasuki keadaan vakum tereksitasi dan, tanpa adanya materi dan radiasi di dalamnya, alam semesta mengembang secara intensif menurut hukum eksponensial. Selama periode ini, ruang dan waktu Alam Semesta itu sendiri tercipta. Alam Semesta mengembang dari ukuran kuantum yang sangat kecil, yaitu 10-33, menjadi 1.010.000 cm yang sangat besar, yang jauh lebih besar dari ukuran Alam Semesta yang dapat diamati - 1.028 cm.Selama seluruh periode awal ini, tidak ada materi atau radiasi di dalamnya. alam semesta. Transisi dari tahap inflasi ke tahap foton. Keadaan vakum palsu hancur, energi yang dilepaskan menuju kelahiran partikel-partikel berat dan antipartikel, yang, setelah dimusnahkan, memberikan kilatan radiasi (cahaya) yang kuat yang menerangi ruang angkasa.

Selanjutnya, perkembangan Alam Semesta bergerak dari keadaan homogen yang paling sederhana ke penciptaan struktur yang semakin kompleks - atom (awalnya atom hidrogen), galaksi, bintang, planet, sintesis unsur-unsur berat di perut bintang, termasuk yang diperlukan untuk penciptaan kehidupan, munculnya kehidupan dan sebagai mahkota penciptaan - manusia. Perbedaan tahapan evolusi Alam Semesta pada model inflasi dan model Big Bang hanya menyangkut tahap awal orde 10-30 detik, maka tidak ada perbedaan mendasar antara model-model tersebut dalam memahami tahapan evolusi kosmik. . Alam semesta pada berbagai tingkatan, dari partikel elementer konvensional hingga superkluster galaksi raksasa, dicirikan oleh struktur. Struktur alam semesta modern adalah hasil evolusi kosmik, di mana galaksi terbentuk dari protogalaksi, bintang dari protobintang, dan planet dari awan protoplanet.

Metagalaxy adalah kumpulan sistem bintang - galaksi, dan strukturnya ditentukan oleh distribusinya di ruang angkasa yang diisi dengan gas antargalaksi yang sangat langka dan ditembus oleh sinar antargalaksi. Menurut konsep modern, metagalaxy dicirikan oleh struktur seluler (mesh, berpori). Terdapat volume ruang yang sangat besar (sekitar satu juta megaparsec kubik) di mana galaksi belum ditemukan. Usia Metagalaxy dekat dengan usia Alam Semesta, karena pembentukan struktur terjadi pada periode setelah pemisahan materi dan radiasi. Menurut data modern, usia Metagalaxy diperkirakan mencapai 15 miliar tahun.

Galaksi adalah sistem raksasa yang terdiri dari gugusan bintang dan nebula, membentuk konfigurasi yang agak rumit di ruang angkasa. Berdasarkan bentuknya, galaksi secara konvensional dibagi menjadi tiga jenis: elips, spiral, dan tidak beraturan. Galaksi elips - memiliki bentuk spasial ellipsoid dengan berbagai tingkat kompresi; strukturnya paling sederhana: distribusi bintang menurun secara seragam dari pusatnya. Galaksi spiral - disajikan dalam bentuk spiral, termasuk lengan spiral. Ini adalah jenis galaksi yang paling banyak jumlahnya, termasuk Galaksi kita - Bima Sakti. Galaksi tak beraturan tidak memiliki bentuk yang jelas; mereka tidak memiliki inti pusat. Bintang-bintang tertua yang usianya mendekati usia galaksi terkonsentrasi di inti galaksi. Bintang paruh baya dan muda terletak di piringan galaksi. Bintang dan nebula di dalam galaksi bergerak dengan cara yang agak rumit, bersama dengan galaksi mereka ikut serta dalam perluasan alam semesta, selain itu juga ikut serta dalam rotasi galaksi pada porosnya.

Bintang. Pada tahap evolusi Alam Semesta saat ini, materi di dalamnya sebagian besar berada dalam bentuk bintang.97% materi di Galaksi kita terkonsentrasi di bintang-bintang, yang merupakan formasi plasma raksasa dengan berbagai ukuran, suhu, dan karakteristik berbeda. gerak. Banyak, jika bukan sebagian besar, galaksi lain memiliki “materi bintang” yang menyumbang lebih dari 99,9% massanya. Usia bintang bervariasi dalam rentang nilai yang cukup luas: dari 15 miliar tahun, sesuai dengan usia Alam Semesta, hingga ratusan ribu - yang termuda. Kelahiran bintang terjadi di nebula gas-debu di bawah pengaruh gaya gravitasi, magnet, dan lainnya, yang menyebabkan terbentuknya homogenitas yang tidak stabil dan materi yang tersebar terpecah menjadi serangkaian kondensasi. Jika kondensasi tersebut bertahan cukup lama, lama kelamaan mereka akan berubah menjadi bintang. Pada tahap akhir evolusi, bintang berubah menjadi bintang inert (“mati”).

Bintang tidak berdiri sendiri, tetapi membentuk sistem. Sistem bintang paling sederhana - yang disebut sistem ganda - terdiri dari dua, tiga, empat, lima atau lebih bintang yang berputar mengelilingi pusat gravitasi yang sama. Bintang-bintang juga digabungkan menjadi kelompok yang lebih besar - gugus bintang, yang dapat memiliki struktur “tersebar” atau “bola”. Gugus bintang terbuka berjumlah beberapa ratus bintang, sedangkan gugus bola berjumlah ratusan ribu. Tata surya adalah sekelompok benda langit, yang sangat berbeda ukuran dan struktur fisiknya. Kelompok ini meliputi: Matahari, sembilan planet besar, puluhan satelit planet, ribuan planet kecil (asteroid), ratusan komet, dan benda meteorit yang tak terhitung jumlahnya, bergerak baik dalam kawanan maupun dalam bentuk partikel individu.

Pada tahun 1979, 34 satelit dan 2000 asteroid telah diketahui. Semua benda ini digabungkan menjadi satu sistem karena gaya gravitasi benda pusat - Matahari. Tata surya merupakan sistem tertata yang memiliki hukum strukturalnya sendiri. Kesatuan tata surya diwujudkan dalam kenyataan bahwa semua planet berputar mengelilingi matahari dalam arah yang sama dan pada bidang yang hampir sama. Sebagian besar satelit planet berputar ke arah yang sama dan dalam banyak kasus berada pada bidang ekuator planetnya. Matahari, planet, satelit dari planet-planet berputar pada sumbunya ke arah yang sama dengan pergerakannya sepanjang lintasannya. Struktur tata surya juga alami: setiap planet berikutnya berjarak kira-kira dua kali lebih jauh dari Matahari dibandingkan planet sebelumnya.

Tata surya terbentuk sekitar 5 miliar tahun yang lalu, dan Matahari merupakan bintang generasi kedua. Dengan demikian, Tata Surya muncul dari produk limbah bintang-bintang generasi sebelumnya, yang terakumulasi dalam awan gas dan debu. Keadaan ini memberi alasan untuk menyebut tata surya sebagai bagian kecil dari debu bintang. Pengetahuan ilmu pengetahuan tentang asal usul Tata Surya dan sejarah evolusinya kurang dari yang diperlukan untuk membangun teori pembentukan planet.

Konsep modern tentang asal usul planet-planet Tata Surya didasarkan pada kenyataan bahwa perlu memperhitungkan tidak hanya gaya mekanis, tetapi juga gaya lain, khususnya gaya elektromagnetik. Ide ini dikemukakan oleh fisikawan dan astrofisikawan Swedia H. Alfvén dan ahli astrofisika Inggris F. Hoyle. Menurut gagasan modern, awan gas asli tempat terbentuknya Matahari dan planet-planet terdiri dari gas terionisasi yang dipengaruhi oleh gaya elektromagnetik. Setelah Matahari terbentuk dari awan gas besar melalui konsentrasi, sebagian kecil dari awan ini tetap berada pada jarak yang sangat jauh darinya. Gaya gravitasi mulai menarik sisa gas ke bintang yang dihasilkan - Matahari, tetapi medan magnetnya menghentikan jatuhnya gas pada berbagai jarak - tepat di tempat planet berada. Gaya gravitasi dan magnet mempengaruhi konsentrasi dan kondensasi gas yang jatuh, dan sebagai hasilnya, terbentuklah planet. Ketika planet-planet terbesar muncul, proses yang sama diulangi pada skala yang lebih kecil, sehingga terciptalah sistem satelit.

Teori asal usul tata surya bersifat hipotetis, dan tidak mungkin menyelesaikan masalah keandalan teori tersebut pada tahap perkembangan ilmu pengetahuan saat ini. Semua teori yang ada memiliki kontradiksi dan area yang tidak jelas. Saat ini, di bidang fisika teoretis fundamental, sedang dikembangkan konsep-konsep yang menyatakan bahwa dunia yang ada secara objektif tidak terbatas pada dunia material yang dirasakan oleh indera atau instrumen fisik kita. Para penulis konsep-konsep ini sampai pada kesimpulan sebagai berikut: bersama dengan dunia material, terdapat realitas tatanan yang lebih tinggi, yang mempunyai sifat yang berbeda secara fundamental dibandingkan dengan realitas dunia material.

Orang sudah lama mencoba mencari penjelasan atas keragaman dan keanehan dunia. Studi tentang materi dan tingkat strukturalnya merupakan syarat yang diperlukan untuk pembentukan pandangan dunia, terlepas dari apakah pandangan dunia tersebut pada akhirnya berubah menjadi materialistis atau idealis. Sangat jelas terlihat bahwa peran mendefinisikan konsep materi, memahami konsep materi sebagai hal yang tidak ada habisnya untuk membangun gambaran ilmiah tentang dunia, memecahkan masalah realitas dan kemampuan mengetahui objek dan fenomena dunia mikro, makro, dan mega sangatlah penting. .

Semua penemuan revolusioner dalam fisika di atas menjungkirbalikkan pandangan dunia yang ada sebelumnya. Keyakinan akan universalitas hukum mekanika klasik lenyap, karena gagasan sebelumnya tentang atom yang tidak dapat dibagi, keteguhan massa, kekekalan unsur kimia, dll., musnah. Sekarang hampir tidak mungkin menemukan fisikawan yang percaya bahwa semua masalah sainsnya dapat diselesaikan dengan bantuan konsep dan persamaan mekanik.

Kelahiran dan perkembangan fisika atom akhirnya menghancurkan gambaran mekanistik dunia sebelumnya. Namun mekanika klasik Newton tidak hilang. Hingga saat ini, ia menempati tempat terhormat di antara ilmu-ilmu alam lainnya. Dengan bantuannya, misalnya, pergerakan satelit bumi buatan, benda luar angkasa lainnya, dll dihitung. Tapi sekarang ini ditafsirkan sebagai kasus khusus mekanika kuantum, yang berlaku untuk gerakan lambat dan objek bermassa besar di dunia makro.

Apa konsep "materi"? Apa saja ciri-ciri materi?

Urusan- realitas objektif yang diberikan kepada seseorang dalam sensasinya dan ada secara independen darinya. Ini adalah zat tertentu, dasar dari semua objek dan sistem yang ada, sifat-sifatnya, hubungan antara mereka dan bentuk-bentuk gerakan, yaitu. terdiri dari apa dunia sekitarnya.

Struktur materi- adanya berbagai sistem integral yang tak terhingga, saling berhubungan erat.

Atribut materi, wujud universal keberadaannya adalah gerak, ruang dan waktu, yang tidak ada di luar materi. Dengan cara yang sama, tidak mungkin ada objek material yang tidak memiliki sifat spatiotemporal.

Ruang angkasa- realitas objektif, wujud keberadaan materi, dicirikan oleh luas dan struktur objek material (fenomena) dalam hubungannya dengan objek dan fenomena lain.

Waktu- realitas objektif, wujud keberadaan materi yang dicirikan oleh durasi dan urutan keberadaan objek dan fenomena material dalam hubungannya dengan objek dan fenomena material lainnya.

Friedrich Engels memilihnya lima bentuk gerak materi: fisik; bahan kimia; biologis; sosial; mekanis.

Sifat universal penting adalah:

tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan

keabadian keberadaan dalam waktu dan ketidakterbatasan dalam ruang

materi selalu dicirikan oleh pergerakan dan perubahan, pengembangan diri, transformasi dari satu keadaan ke keadaan lain

determinisme semua fenomena

kausalitas - ketergantungan fenomena dan objek pada hubungan struktural dalam sistem material dan pengaruh eksternal, pada penyebab dan kondisi yang memunculkannya

refleksi - memanifestasikan dirinya dalam semua proses, tetapi tergantung pada struktur sistem yang berinteraksi dan sifat pengaruh eksternal. Perkembangan historis dari sifat refleksi mengarah pada munculnya bentuk tertinggi - pemikiran abstrak

Hukum universal tentang keberadaan dan perkembangan materi:

Hukum persatuan dan perjuangan yang berlawanan

Hukum peralihan perubahan kuantitatif menjadi kualitatif

Hukum Negasi Negasi

tingkat struktural organisasi materi di alam mati.

Pada setiap tingkat struktural materi ada sifat khusus (muncul)., absen di level lain. Dalam setiap tingkat struktural terdapat hubungan subordinasi, misalnya tingkat molekuler mencakup tingkat atom, dan bukan sebaliknya. Setiap bentuk yang lebih tinggi muncul atas dasar bentuk yang lebih rendah dan memasukkannya ke dalam bentuk sublasinya. Artinya, pada hakikatnya, kekhususan bentuk-bentuk yang lebih tinggi hanya dapat diketahui berdasarkan analisis terhadap struktur-struktur bentuk-bentuk yang lebih rendah. Begitu pula sebaliknya, hakikat suatu bentuk yang lebih rendah hanya dapat diketahui berdasarkan kandungan materi yang lebih tinggi dalam hubungannya dengan itu.

Dalam ilmu pengetahuan alam, ada dua kelompok besar sistem material yang dibedakan: sistem alam mati dan sistem alam hidup. DI DALAM alam mati Tingkatan struktural organisasi materi adalah:

1) ruang hampa (medan dengan energi minimal), 2) medan dan partikel elementer, 3) atom, 4) molekul, benda makro, 5) planet dan sistem keplanetan, 6) bintang dan sistem bintang, 7) galaksi, 8) metagalaksi, 9 )Semesta.

Di alam yang hidup, ada dua tingkat struktural terpenting dalam organisasi materi - biologis dan sosial. Tingkat biologis meliputi:

tingkat praseluler (protein dan asam nukleat);

sel sebagai “bahan penyusun” makhluk hidup dan organisme bersel tunggal;
organisme multiseluler, organ dan jaringannya;
populasi - kumpulan individu dari spesies yang sama yang menempati wilayah tertentu, kawin silang secara bebas dan terisolasi sebagian atau seluruhnya dari kelompok lain dari spesiesnya;
biocenosis - sekumpulan populasi di mana produk limbah dari beberapa organisme merupakan kondisi bagi keberadaan organisme lain yang menghuni wilayah tanah atau air tertentu;
biosfer - materi hidup di planet ini (totalitas semua organisme hidup, termasuk manusia).

Pada tahap tertentu dalam perkembangan kehidupan di Bumi, kecerdasan muncul, berkat munculnya tingkat struktural sosial materi. Pada tingkatan ini dibedakan: individu, keluarga, kolektif, kelompok sosial, golongan dan bangsa, negara, peradaban, kemanusiaan secara keseluruhan.

tingkat struktural organisasi materi di alam yang hidup.

Menurut pandangan ilmiah modern tentang alam, semua objek alam adalah sistem yang teratur, terstruktur, dan terorganisir secara hierarkis. Dalam ilmu alam, ada dua kelas besar sistem material: sistem alam mati dan sistem alam hidup.

Di alam yang hidup, tingkat struktural organisasi materi mencakup sistem pada tingkat praseluler—asam nukleat dan protein; sel sebagai tingkat organisasi biologis khusus, disajikan dalam bentuk organisme bersel tunggal dan unit dasar materi hidup; organisme multiseluler flora dan fauna; atas struktur organisme, termasuk spesies, populasi dan biocenosis dan, akhirnya, biosfer sebagai keseluruhan massa makhluk hidup. Di alam, segala sesuatu saling berhubungan, sehingga kita dapat mengidentifikasi sistem yang mencakup unsur-unsur alam hidup dan mati—biogeocenoses.

Topik: Tingkat struktural organisasi materi

Universitas: VZFEI

Tahun dan kota : 2010

PENDAHULUAN 3

2. Inti dari dunia mikro, makro dan mega 9-18

3. Pemahaman klasik dan modern tentang konsep makrokosmos 18-19

KESIMPULAN 20

REFERENSI 21

Perkenalan.

Seluruh dunia di sekitar kita menggerakkan materi dalam bentuk dan manifestasinya yang sangat beragam, dengan segala sifat, koneksi, dan hubungannya.

Alat yang digunakan untuk mengidentifikasi hubungan sebab-akibat dari elemen-elemen sistem ekonomi memungkinkan kita untuk menangkap metodologi ekonomi sebagai seperangkat pendekatan dan teknik untuk memahami hubungan dan proses ekonomi. Pada saat yang sama, penggunaan konsep-konsep ilmu pengetahuan alam modern sebagai alat untuk ilmu ekonomi memungkinkan untuk memahami tingkat-tingkat struktural organisasi perekonomian dengan analogi dengan tingkat-tingkat struktural organisasi materi, yang ditetapkan pada tingkat mikro, tingkat makro dan mega.

Ilmu-ilmu alam, setelah memulai studi tentang dunia material dengan objek-objek material paling sederhana yang langsung dirasakan oleh manusia, beralih ke studi tentang objek-objek paling kompleks dari struktur materi yang dalam, di luar batas persepsi manusia dan tidak dapat dibandingkan dengan objek-objek alam. pengalaman sehari-hari. Dengan menggunakan pendekatan sistem, ilmu pengetahuan alam tidak hanya mengidentifikasi jenis sistem material, namun mengungkapkan hubungan dan hubungan mereka. Dalam sains, ada tiga tingkatan struktur materi. Dunia makro adalah dunia objek makro. Microworld adalah dunia objek mikro yang sangat kecil dan tidak dapat diamati secara langsung. Megaworld adalah dunia dengan skala dan kecepatan kosmik yang sangat besar. Meskipun level-level ini memiliki hukum spesifiknya masing-masing, dunia mikro, makro, dan mega saling berhubungan erat.

Mari kita lihat lebih dekat apa itu materi, serta tingkat strukturalnya.

Segala benda alam hidup dan mati dapat direpresentasikan dalam bentuk sistem-sistem tertentu yang mempunyai ciri-ciri dan sifat-sifat tertentu yang menjadi ciri tingkat organisasinya. Dengan memperhatikan tingkat pengorganisasiannya, seseorang dapat mempertimbangkan hierarki struktur organisasi benda-benda material yang bersifat hidup dan mati. Hirarki struktur seperti itu dimulai dengan partikel-partikel dasar, yang mewakili tingkat awal pengorganisasian materi, dan diakhiri dengan organisasi dan komunitas kehidupan - tingkat organisasi tertinggi.

Para ilmuwan dari berbagai zaman telah memperhatikan berbagai tingkat pengorganisasian materi hidup. Bahkan pada abad terakhir, ahli botani Jerman M. Schleiden berbicara tentang perbedaan tatanan organisasi makhluk hidup. Pada saat itu, teori seluler tentang materi hidup telah diciptakan. Ahli biologi evolusi Jerman E. Haeckel menganggap protoplasma sel bersifat heterogen dan terdiri dari partikel yang disebutnya plastidula. Menurut filsuf Inggris G. Spencer (1820-1903), plastidula tidak statis, tetapi berada dalam aktivitas fungsional yang konstan, oleh karena itu disebut unit fisiologis. Dengan demikian, gagasan kehati-hatian ditegaskan, yaitu. pembagian makhluk hidup menjadi bagian-bagian komponen dari organisasi yang lebih rendah, yang diberi fungsi yang sangat spesifik.

Konsep tingkat struktural materi hidup mencakup gagasan tentang sistematika dan integritas organik yang terkait dengan organisme hidup. Namun, sejarah teori sistem dimulai dengan pemahaman mekanistik tentang pengorganisasian materi hidup, yang menurutnya segala sesuatu yang lebih tinggi direduksi menjadi yang lebih rendah: proses kehidupan - menjadi serangkaian reaksi fisik dan kimia, dan pengorganisasian tubuh - menjadi interaksi molekul, sel, jaringan, organ, dll. Ciri-ciri kualitatif organisme hidup ditolak. Pada saat itu, salah satu perwakilan determinisme fisiologis, ahli patofisiologi Perancis C. Bernard (1813-1878), percaya bahwa semua struktur dan proses dalam organisme multiseluler ditentukan oleh sebab-sebab internal, yang sifatnya belum diuraikan.

Secara historis, konsep “tingkat struktural” diperkenalkan bukan oleh para ahli biologi, tetapi oleh para filsuf. Konsep tingkat struktural pertama kali diusulkan pada tahun 1920-an. Sesuai dengan konsep ini, tingkat struktural berbeda tidak hanya dalam kelas kompleksitas, tetapi juga dalam pola fungsinya. Selain itu, konsep tersebut mencakup hierarki tingkatan struktural, di mana setiap tingkat berikutnya dimasukkan ke dalam tingkatan sebelumnya, sehingga membentuk satu kesatuan, dimana tingkat yang paling rendah terkandung dalam tingkat yang tertinggi. Dengan demikian, konsep tingkat organisasi menyatu dengan integritas organik.

Konsep tingkat struktural dikembangkan lebih lanjut. Ini paling mencerminkan realitas obyektif yang telah berkembang selama sejarah perkembangan satwa liar. Gambar 1 menunjukkan diagram visual hierarki struktur alam hidup dan alam mati. Skema ini paling mencerminkan gambaran holistik tentang alam dan tingkat perkembangan tidak hanya biologi, tetapi juga semua ilmu alam, dengan perkembangan yang konsep-konsep ilmu pengetahuan alam akan diklarifikasi, dan dengan itu hierarki struktur makhluk hidup dan benda mati. alam pasti akan diperbaiki.

Membedakan kecenderungan yang stabil dalam menentukan interaksi sebab-akibat kondisi spatio-temporal pembangunan, baik alam maupun masyarakat, memungkinkan kita merumuskan prinsip-prinsip dasar yang mendasari algoritma pembangunan, yaitu prinsip relativitas, prinsip simetri, dan hukum kekekalan. . Oleh karena itu, penggunaan prinsip-prinsip ini dalam metodologi ilmu ekonomi akan memungkinkan penggunaan sistematika yang ada dalam algoritma pembangunan sebagai sumber daya untuk pengembangan perekonomian itu sendiri.

Gambar 1 Tingkat struktural organisasi materi

Materi (lat. Materia - substansi), “...kategori filosofis untuk menunjukkan realitas objektif, yang diberikan kepada seseorang dalam inderanya, yang disalin, difoto, ditampilkan oleh indera kita, ada secara independen dari kita.”

Materi adalah kumpulan tak terbatas dari semua objek dan sistem yang ada di dunia, substrat dari segala sifat, koneksi, hubungan, dan bentuk pergerakan. Materi tidak hanya mencakup semua benda dan benda alam yang dapat diamati secara langsung, tetapi juga semua benda yang, pada prinsipnya, dapat diketahui di masa depan berdasarkan peningkatan sarana observasi dan eksperimen. Dari sudut pandang pemahaman Marxis-Leninis tentang materi, hal ini secara organik terkait dengan solusi dialektis-materialis terhadap pertanyaan utama filsafat; ia berangkat dari prinsip kesatuan material dunia, keutamaan materi dalam kaitannya dengan kesadaran manusia dan prinsip kemampuan dunia untuk diketahui berdasarkan studi yang konsisten tentang sifat-sifat tertentu, hubungan dan bentuk pergerakan materi.

Dasar gagasan tentang struktur dunia material adalah pendekatan sistem, yang menurutnya objek apa pun di dunia material, baik itu atom, planet, organisme, atau galaksi, dapat dianggap sebagai suatu formasi kompleks, termasuk bagian-bagian komponen yang diorganisasikan menjadi integritas. Untuk menunjukkan keutuhan suatu benda dalam ilmu pengetahuan dikembangkan konsep sistem.

Ini juga mencakup antimateri (seperangkat antipartikel: positron, atau antielektron, antiproton, antineutron), yang baru-baru ini ditemukan oleh sains. Antimateri sama sekali bukan antimateri. Antimateri tidak mungkin ada sama sekali.

Gerakan dan materi saling terkait satu sama lain secara organik dan tidak dapat dipisahkan: tidak ada gerakan tanpa materi, sama seperti tidak ada materi tanpa gerakan. Dengan kata lain, tidak ada benda, sifat, dan hubungan yang tidak berubah di dunia ini. “Semuanya mengalir, semuanya berubah.” Beberapa bentuk atau tipe digantikan oleh yang lain, diubah menjadi yang lain - gerakannya konstan.

Materi yang bergerak ada dalam dua bentuk utama - dalam ruang dan waktu. Konsep ruang berfungsi untuk mengungkapkan sifat-sifat perluasan dan tatanan koeksistensi sistem material dan keadaannya.

Ia bersifat obyektif, universal (bentuk universal) dan perlu. Konsep waktu menetapkan durasi dan urutan perubahan keadaan sistem material. Waktu bersifat obyektif, tidak dapat dihindari, dan tidak dapat diubah.

Pendiri pandangan materi yang terdiri dari partikel-partikel diskrit adalah Democritus. Democritus menyangkal pembagian materi yang tidak terbatas. Atom-atom berbeda satu sama lain hanya dalam bentuk, urutan suksesi timbal balik, dan posisinya dalam ruang kosong, serta dalam ukuran dan gravitasi, yang bergantung pada ukurannya. Mereka memiliki bentuk yang sangat bervariasi dengan cekungan atau tonjolan. Democritus juga menyebut atom sebagai “figur” atau “figurine”, yang berarti bahwa atom Democritus adalah figur atau figur terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Dalam ilmu pengetahuan modern terdapat banyak perdebatan mengenai apakah atom Democritus merupakan benda fisik atau geometris, namun Democritus sendiri belum sampai pada perbedaan antara fisika dan geometri. Dari atom-atom yang bergerak ke arah yang berbeda-beda, dari “pusarannya”, karena kebutuhan alami, melalui penggabungan atom-atom yang saling serupa, baik keseluruhan tubuh maupun seluruh dunia terbentuk; pergerakan atom bersifat abadi, dan jumlah dunia yang muncul tidak terbatas.

Dunia realitas objektif yang dapat diakses manusia terus berkembang.

Bentuk konseptual untuk mengungkapkan gagasan tentang tingkat struktural materi bermacam-macam.

2. Inti dari dunia mikro, makro dan mega.

Ilmu pengetahuan modern mengidentifikasi tiga tingkat struktural di dunia.

Dunia makro adalah dunia dengan bentuk dan kuantitas stabil yang sepadan dengan manusia, serta kompleks kristal molekul, organisme, komunitas organisme; dunia objek makro, yang dimensinya sebanding dengan skala pengalaman manusia: besaran spasial dinyatakan dalam milimeter, sentimeter dan kilometer, dan waktu - dalam detik, menit, jam, tahun.

Meskipun level-level ini memiliki hukum spesifiknya masing-masing, dunia mikro, makro, dan mega saling berhubungan erat.

Mari kita menganalisis tingkat struktural materi secara terpisah.

dunia mikro. Democritus pada zaman dahulu mengajukan hipotesis atomistik tentang struktur materi, kemudian pada abad ke-18. dihidupkan kembali oleh ahli kimia J. Dalton, yang menganggap berat atom hidrogen sebagai satu kesatuan dan membandingkan berat atom gas lain dengan berat atom tersebut. Berkat karya J. Dalton, sifat fisik dan kimia atom mulai dipelajari. Pada abad ke-19 D.I.Mendeleev membangun sistem unsur kimia berdasarkan berat atomnya.

Dalam fisika, konsep atom sebagai unsur struktural terakhir materi yang tidak dapat dibagi lagi berasal dari ilmu kimia. Sebenarnya studi fisika atom dimulai pada akhir abad ke-19, ketika fisikawan Perancis AA Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas, yang terdiri dari transformasi spontan atom suatu unsur menjadi atom unsur lain.

Sejarah penelitian struktur atom dimulai pada tahun 1895 berkat penemuan elektron oleh J. Thomson, partikel bermuatan negatif yang merupakan bagian dari semua atom. Karena elektron mempunyai muatan negatif, dan atom secara keseluruhan netral secara listrik, diasumsikan bahwa selain elektron terdapat partikel bermuatan positif.

Ada beberapa model struktur atom.

Pada tahun 1902, fisikawan Inggris W. Thomson mengusulkan model atom pertama - muatan positif didistribusikan ke area yang cukup luas, dan elektron diselingi dengannya, seperti “kismis dalam puding”.

Pada tahun 1911, E. Rutherford mengusulkan model atom yang menyerupai tata surya: di tengahnya terdapat inti atom, dan elektron bergerak mengelilinginya dalam orbitnya. Inti mempunyai muatan positif dan elektron mempunyai muatan negatif.

Kedua model ini ternyata bertolak belakang.

Pada tahun 1913, fisikawan besar Denmark N. Bohr menerapkan prinsip kuantisasi ketika memecahkan pertanyaan tentang struktur atom dan karakteristik spektrum atom, sehingga menghilangkan kontradiksi mengenai model di atas.

Model atom N. Bohr didasarkan pada model planet E. Rutherford dan teori kuantum struktur atom yang dikembangkan olehnya. N. Bohr mengajukan hipotesis tentang struktur atom, berdasarkan dua postulat yang sama sekali tidak sesuai dengan fisika klasik:

1) di setiap atom terdapat beberapa keadaan stasioner (dalam bahasa model planet, beberapa orbit stasioner) elektron, yang bergerak di mana sebuah elektron dapat eksis tanpa memancarkan;

2) ketika elektron berpindah dari satu keadaan diam ke keadaan diam lainnya, atom memancarkan atau menyerap sebagian energi.

Pada akhirnya, pada dasarnya tidak mungkin untuk menggambarkan secara akurat struktur atom berdasarkan gagasan tentang orbit elektron titik, karena orbit tersebut sebenarnya tidak ada.

Teori N. Bohr seolah-olah mewakili batas tahap pertama perkembangan fisika modern. Ini merupakan upaya terbaru untuk mendeskripsikan struktur atom berdasarkan fisika klasik, dilengkapi dengan sejumlah kecil asumsi baru.

dunia makro. Dalam sejarah studi tentang alam, dua tahap dapat dibedakan: pra-ilmiah dan ilmiah.

Pra-ilmiah, atau filsafat alam, mencakup periode dari zaman kuno hingga terbentuknya ilmu pengetahuan alam eksperimental pada abad 16-17. Fenomena alam yang diamati dijelaskan berdasarkan prinsip filosofis spekulatif.

Yang paling signifikan bagi perkembangan ilmu pengetahuan alam selanjutnya adalah konsep struktur diskrit materi, atomisme, yang menurutnya semua benda terdiri dari atom - partikel terkecil di dunia.

Pembentukan pandangan ilmiah tentang struktur materi dimulai pada abad ke-16, ketika G. Galileo meletakkan dasar bagi gambaran fisik dunia pertama dalam sejarah sains - gambaran mekanis. Dia tidak hanya memperkuat sistem heliosentris N. Copernicus dan menemukan hukum inersia, tetapi juga mengembangkan metodologi cara baru untuk menggambarkan alam - ilmiah dan teoretis. Esensinya adalah hanya ciri-ciri fisik dan geometri tertentu yang teridentifikasi dan menjadi bahan penelitian ilmiah.

I. Newton mengembangkan teori mekanika ilmiah yang ketat, yang menggambarkan pergerakan benda langit dan pergerakan benda terestrial menggunakan hukum yang sama. Alam dipandang sebagai sistem mekanis yang kompleks.

Dalam kerangka gambaran mekanis dunia yang dikembangkan oleh I. Newton dan para pengikutnya, muncullah model realitas diskrit (sel hidup).

Materi dianggap sebagai zat material yang terdiri dari partikel individu - atom atau sel darah. Atom sangatlah kuat, tidak dapat dibagi, tidak dapat ditembus, dan dicirikan oleh adanya massa dan berat.

Hasil dari gambaran Newton tentang dunia adalah gambaran Alam Semesta sebagai mekanisme yang sangat besar dan ditentukan sepenuhnya, di mana peristiwa dan proses merupakan rangkaian sebab dan akibat yang saling bergantung.

Seiring dengan teori sel mekanik, dilakukan upaya untuk menjelaskan fenomena optik dengan cara yang berbeda secara mendasar, yaitu berdasarkan teori gelombang yang dirumuskan oleh H. Huygens. Teori gelombang membuat analogi antara perambatan cahaya dan pergerakan gelombang di permukaan air atau gelombang suara di udara. Ini mengasumsikan adanya media elastis yang mengisi seluruh ruang - eter bercahaya. Berdasarkan teori gelombang, X. Huygens berhasil menjelaskan pemantulan dan pembiasan cahaya.

Fenomena elektromagnetisme ditemukan oleh naturalis Denmark H.K. Oersted, yang pertama kali memperhatikan efek magnetis arus listrik.

Melanjutkan penelitian ke arah ini, M. Faraday menemukan bahwa perubahan sementara medan magnet menimbulkan arus listrik.

M. Faraday sampai pada kesimpulan bahwa ilmu kelistrikan dan optik saling berhubungan dan membentuk satu bidang. Karya-karyanya menjadi titik tolak penelitian J.C. Maxwell.

Dari penelitiannya, Maxwell mampu menyimpulkan bahwa gelombang cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Esensi tunggal cahaya dan listrik, yang dikemukakan oleh M. Faraday pada tahun 1845, dan dibuktikan secara teoritis oleh J. C. Maxwell pada tahun 1862, secara eksperimental dikonfirmasi oleh fisikawan Jerman G. Hertz pada tahun 1888.

Jadi, pada akhir abad ke-19. Fisika telah sampai pada kesimpulan bahwa materi ada dalam dua bentuk: materi diskrit dan medan kontinu.

Sebagai hasil dari penemuan revolusioner berikutnya dalam fisika pada akhir abad terakhir dan awal abad ini, gagasan fisika klasik tentang materi dan medan sebagai dua jenis materi yang secara kualitatif unik dihancurkan.

Dunia Mega. Ilmu pengetahuan modern memandang megaworld atau ruang angkasa sebagai sistem semua benda langit yang berinteraksi dan berkembang.

Materi di Alam Semesta diwakili oleh benda-benda kosmik yang terkondensasi dan materi yang tersebar. Materi difus ada dalam bentuk atom dan molekul yang terpisah, serta formasi yang lebih padat - awan debu dan gas raksasa - nebula gas-debu. Sebagian besar materi di Alam Semesta, bersama dengan formasi difus, ditempati oleh materi dalam bentuk radiasi.

Konsep “Alam Semesta” dan “Metagalaxy” adalah konsep yang sangat mirip: keduanya mencirikan objek yang sama, tetapi dalam aspek yang berbeda. Konsep

"Alam Semesta" mengacu pada seluruh dunia material yang ada; konsep

“Metagalaxy” adalah dunia yang sama, tetapi dari sudut pandang strukturnya - sebagai sistem galaksi yang teratur.

Model kosmologi modern Alam Semesta didasarkan pada teori relativitas umum A. Einstein, yang menyatakan bahwa metrik ruang dan waktu ditentukan oleh distribusi massa gravitasi di Alam Semesta. Sifat-sifatnya secara keseluruhan ditentukan oleh kepadatan rata-rata materi dan faktor fisik spesifik lainnya. Keberadaan Alam Semesta tidak terbatas, yaitu. tidak memiliki awal atau akhir, dan ruang tidak terbatas, tetapi terbatas. Kosmologi klasik Newton secara eksplisit atau implisit menerima postulat berikut: Alam Semesta adalah “dunia secara keseluruhan” yang eksis. Kosmologi mengenali dunia sebagaimana adanya, terlepas dari kondisi kognisi. Ruang dan waktu di Alam Semesta bersifat mutlak; tidak bergantung pada objek dan proses material. Ruang dan waktu secara metrik tidak terbatas. Ruang dan waktu bersifat homogen dan isotropik. Alam semesta tidak bergerak dan tidak mengalami evolusi. Sistem ruang angkasa tertentu dapat berubah, tetapi dunia secara keseluruhan tidak dapat berubah.

Pada tahun 1929, astronom Amerika E.P. Hubble menemukan adanya hubungan aneh antara jarak dan kecepatan galaksi: semua galaksi bergerak menjauhi kita, dan dengan kecepatan yang meningkat sebanding dengan jarak, sistem galaksi mengembang. Perluasan Alam Semesta dianggap sebagai fakta yang terbukti secara ilmiah. Menurut perhitungan teoretis J. Lemaître, jari-jari Alam Semesta pada keadaan aslinya adalah 10 -12 cm, yang ukurannya mendekati jari-jari elektron, dan massa jenisnya adalah 1096 g/cm 3 . Dalam keadaan tunggal, Alam Semesta merupakan objek mikro dengan ukuran yang dapat diabaikan. Dari keadaan awal tunggal, Alam Semesta berpindah ke perluasan akibat Big Bang.

Perhitungan retrospektif menentukan usia alam semesta pada 13 -20 miliar tahun. G.A. Gamow mengemukakan bahwa suhu materi menjadi tinggi dan turun seiring dengan perluasan alam semesta. Perhitungannya menunjukkan bahwa Alam Semesta dalam evolusinya melewati tahap-tahap tertentu, di mana unsur-unsur dan struktur kimia terbentuk. Dalam kosmologi modern, untuk lebih jelasnya, tahap awal evolusi Alam Semesta dibagi menjadi “era”:

1. Era hadron. Partikel berat yang mengalami interaksi kuat;

2. Era lepton. Partikel cahaya yang masuk ke dalam interaksi elektromagnetik;

3. Era foton. Durasi 1 juta tahun. Sebagian besar massa - energi Semesta - berasal dari foton;

4. Era bintang. Terjadi 1 juta tahun setelah kelahiran Alam Semesta. Pada era bintang, proses pembentukan protobintang dan protogalaksi dimulai. Kemudian gambaran megah terbentuknya struktur Metagalaxy terungkap.

Dalam kosmologi modern, bersama dengan hipotesis Big Bang, model inflasi Alam Semesta, yang mempertimbangkan penciptaan Alam Semesta, sangat populer. Gagasan penciptaan memiliki pembenaran yang sangat kompleks dan dikaitkan dengan kosmologi kuantum. Model ini menggambarkan evolusi Alam Semesta mulai dari momen 10 -45 detik setelah dimulainya pemuaian. Sesuai dengan hipotesis inflasi, evolusi kosmik di alam semesta awal melewati beberapa tahap.

Awal mula Alam Semesta didefinisikan oleh fisikawan teoretis sebagai keadaan supergravitasi kuantum dengan radius Alam Semesta 10 -50 cm

Tahap inflasi. Sebagai akibat dari lompatan kuantum, Alam Semesta memasuki keadaan vakum tereksitasi dan, tanpa adanya materi dan radiasi di dalamnya, alam semesta mengembang secara intensif menurut hukum eksponensial. Selama periode ini, ruang dan waktu Alam Semesta itu sendiri tercipta; tidak ada materi maupun radiasi di dalamnya.

Transisi dari tahap inflasi ke tahap foton. Keadaan vakum palsu hancur, energi yang dilepaskan menuju kelahiran partikel-partikel berat dan antipartikel, yang, setelah dimusnahkan, memberikan kilatan radiasi (cahaya) yang kuat yang menerangi ruang angkasa.

Tahap pemisahan materi dari radiasi: materi yang tersisa setelah pemusnahan menjadi transparan terhadap radiasi, kontak antara materi dan radiasi menghilang. Radiasi yang terpisah dari materi merupakan latar belakang peninggalan modern, yang secara teoritis diprediksi oleh G. A. Gamov dan ditemukan secara eksperimental pada tahun 1965.

Perbedaan tahapan evolusi Alam Semesta pada model inflasi dan model Big Bang hanya menyangkut tahap awal yang berorde 10 -30 detik, maka tidak ada perbedaan mendasar antara model-model tersebut dalam memahami tahapan-tahapannya. evolusi kosmik.

Alam semesta pada berbagai tingkatan, dari partikel elementer konvensional hingga superkluster galaksi raksasa, dicirikan oleh struktur. Struktur alam semesta modern adalah hasil evolusi kosmik, di mana galaksi terbentuk dari protogalaksi, bintang dari protobintang, dan planet dari awan protoplanet.

Metagalaksi- adalah kumpulan sistem bintang - galaksi, dan strukturnya ditentukan oleh distribusinya di ruang angkasa yang diisi dengan gas antargalaksi yang sangat langka dan ditembus oleh sinar antargalaksi. Menurut konsep modern, metagalaxy dicirikan oleh struktur seluler (mesh, berpori). Usia Metagalaxy dekat dengan usia Alam Semesta, karena pembentukan struktur terjadi pada periode setelah pemisahan materi dan radiasi. Menurut data modern, usia Metagalaxy diperkirakan mencapai 15 miliar tahun.

Galaksi- sistem raksasa yang terdiri dari gugusan bintang dan nebula, membentuk konfigurasi yang agak rumit di ruang angkasa.

Berdasarkan bentuknya, galaksi secara konvensional dibagi menjadi tiga jenis: elips, spiral, dan tidak beraturan.

Bintang. Pada tahap evolusi Alam Semesta saat ini, materi di dalamnya sebagian besar berbentuk bintang. 97% materi di Galaksi kita terkonsentrasi pada bintang, yang merupakan formasi plasma raksasa dengan berbagai ukuran, suhu, dan karakteristik gerak berbeda. Banyak, jika bukan sebagian besar, galaksi lain memiliki “materi bintang” yang menyumbang lebih dari 99,9% massanya. Usia bintang bervariasi dalam rentang nilai yang cukup luas: dari 15 miliar tahun, sesuai dengan usia Alam Semesta, hingga ratusan ribu - yang termuda. Ada bintang-bintang yang sedang terbentuk dan berada dalam tahap protostelar, yaitu. mereka belum menjadi bintang sungguhan. Pada tahap akhir evolusi, bintang berubah menjadi bintang inert (“mati”). Bintang tidak berdiri sendiri, tetapi membentuk sistem.

Tata surya adalah sekelompok benda langit, yang sangat berbeda ukuran dan struktur fisiknya. Kelompok ini meliputi: Matahari, sembilan planet besar, puluhan satelit planet, ribuan planet kecil (asteroid), ratusan komet, dan benda meteorit yang tak terhitung jumlahnya, bergerak baik dalam kawanan maupun dalam bentuk partikel individu. Semua benda ini digabungkan menjadi satu sistem karena gaya gravitasi benda pusat - Matahari. Tata surya merupakan sistem tertata yang memiliki hukum strukturalnya sendiri. Kesatuan tata surya diwujudkan dalam kenyataan bahwa semua planet berputar mengelilingi matahari dalam arah yang sama dan pada bidang yang hampir sama. Matahari, planet, satelit dari planet-planet berputar pada sumbunya ke arah yang sama dengan pergerakannya sepanjang lintasannya. Struktur tata surya juga alami: setiap planet berikutnya berjarak kira-kira dua kali lebih jauh dari Matahari dibandingkan planet sebelumnya.

Teori pertama tentang asal usul tata surya dikemukakan oleh filsuf Jerman I. Kant dan ahli matematika Perancis P.S. Laplace. Menurut hipotesis ini, sistem planet-planet yang mengelilingi Matahari terbentuk sebagai akibat adanya gaya tarik-menarik dan tolak-menolak antara partikel-partikel materi yang tersebar (nebula) dalam gerak rotasi mengelilingi Matahari.

Sangat jelas bahwa peran mendefinisikan konsep materi, memahami konsep materi sebagai hal yang tidak ada habisnya untuk membangun gambaran ilmiah tentang dunia, memecahkan masalah realitas dan kemampuan mengetahui objek dan fenomena dunia mikro, makro, dan mega sangat besar. penting.

3. Pemahaman klasik dan modern tentang konsep makrokosmos.

Pemahaman ilmiah modern tentang tingkat struktural organisasi materi dalam rangka pemikiran ulang kritis terhadap konsep ilmu klasik.

Mengingat apa yang telah dikatakan di atas tentang hakikat makrokosmos, mari kita bahas pengertiannya. Terbentuknya pandangan ilmiah tentang materi dikaitkan dengan nama Galelei. Berdasarkan karyanya, Newton mengembangkan teori ilmiah mekanika yang ketat. Dia memandang seluruh alam sebagai sistem mekanis yang kompleks. Gambaran mekanis Newton tentang dunia dibangun sesuai dengan manifestasi alam yang nyata. Urusan dianggap sebagai zat material yang terdiri dari atom dan sel darah individu yang kuat dan tidak dapat ditembus. Ruang angkasa itu tiga dimensi sesuai dengan geometri Euclidean, yang mutlak konstan dan selalu diam. Waktu direpresentasikan sebagai besaran yang tidak bergantung pada ruang atau waktu. Pergerakan dianggap sebagai gerak dalam ruang sepanjang lintasan yang terus menerus sesuai dengan hukum mekanika.

Gambaran Newton tentang dunia adalah gambaran alam semesta di mana peristiwa-peristiwa ditentukan secara ketat berdasarkan hubungan yang berurutan.

Pendekatan mekanistik dalam mendeskripsikan alam telah terbukti sangat bermanfaat. Dua bidang muncul dalam fisika: fenomena optik dan elektromagnetik, yang tidak dapat sepenuhnya dijelaskan dalam kerangka gambaran mekanistik dunia.

Upaya untuk menjelaskan fenomena optik dilakukan oleh X. Huygens. Dia menetapkan bahwa cahaya merambat seperti gelombang. Berdasarkan teori gelombang, ilmuwan menjelaskan ciri-ciri pemantulan dan pembiasan cahaya. Belakangan, berdasarkan teori yang sama, fenomena difraksi muncul. Dan pada abad ke-19. Teori gelombang berfungsi untuk memperkuat fenomena interferensi cahaya, yang mengarah pada kesimpulan bahwa cahaya bukanlah aliran partikel, melainkan gerak gelombang.

Gambaran elektromagnetik dunia didukung oleh M. Faraday. Dia menemukan perubahan medan elektromagnetik dan memperkenalkan konsep medan, yang menjadi dasar dia mengusulkan hubungan timbal balik antara listrik dan cahaya. Penelitian di bidang ini dilanjutkan oleh J. Maxwell. Dia mulai menganggap medan sebagai realitas fisik yang independen dan menetapkan bahwa kecepatan rambat medan listrik sama dengan kecepatan cahaya, dan gelombang cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Setelah percobaan G. Hertz, konsep medan akhirnya ditetapkan dalam fisika, bukan sebagai konstruksi matematika tambahan, tetapi sebagai realitas fisik yang ada secara objektif. Sebagai hasil dari penemuan revolusioner berikutnya dalam fisika pada akhir abad terakhir dan awal abad ini, gagasan fisika klasik tentang materi dan medan sebagai dua jenis materi yang secara kualitatif unik dihancurkan.

Kesimpulan.

Saat ini, di bidang fisika teoretis fundamental, sedang dikembangkan konsep-konsep yang menyatakan bahwa dunia yang ada secara objektif tidak terbatas pada dunia material yang dirasakan oleh indera atau instrumen fisik kita. Para penulis konsep-konsep ini sampai pada kesimpulan sebagai berikut: bersama dengan dunia material, terdapat realitas tatanan yang lebih tinggi, yang mempunyai sifat yang berbeda secara fundamental dibandingkan dengan realitas dunia material. Dari sudut pandang mereka, dunia realitas yang lebih tinggi menentukan struktur dan evolusi dunia material. Dikatakan bahwa objek dunia realitas yang lebih tinggi bukanlah sistem material, seperti di dunia mikro, makro, dan mega, tetapi struktur fisik dan matematika ideal tertentu yang memanifestasikan dirinya di dunia material dalam bentuk ilmu pengetahuan alam. hukum. Struktur-struktur ini bertindak sebagai pembawa gagasan tentang perlunya validitas dan keteraturan universal, yang mengungkapkan esensi hukum fisika objektif.

Namun hukum yang dihasilkan oleh struktur fisik dan matematika semacam ini saja jelas tidak cukup bagi keberadaan dunia material. Banyak program diperlukan untuk menentukan “perilaku” dan evolusi objek material. Sebagaimana pengetahuan tentang persamaan tidak memberikan penyelesaian suatu masalah, yang juga memerlukan pengetahuan tentang kondisi awal, demikian pula dalam kasus umum, bersama dengan hukum fundamental, harus ada entitas tambahan – program.

Bibliografi.

1. Bernal J. Sains dalam sejarah masyarakat, 1956.

2. Bondarev V.P. Konsep ilmu pengetahuan alam modern: Buku teks untuk mahasiswa. - M.: Alfa-M, 2003. - 464 hal.: sakit.

3. Kirillin V. A. Halaman sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi. - M.: Nauka, 1986.

4. Konsep ilmu pengetahuan alam modern: Buku teks untuk universitas / V.N. Lavrienko, V.P. Ratnikov dan lainnya; Ed. Prof. V.N. Lavrienko, prof. V.P. Ratnikova - M.: Kebudayaan dan Olahraga, UNITI, 1997. - 271 hal.

Tolong beritahu kami.

Akademi Sosial Terbuka Moskow

Jurusan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Umum

Disiplin akademik:

Konsep ilmu pengetahuan alam modern.

Topik abstrak:

Tingkat struktural organisasi materi.

Fakultas Pendidikan Korespondensi

nomor rombongan: FEB-3.6

Pengawas:

Moskow 2009

PERKENALAN

I. Tingkat struktural organisasi materi: dunia mikro, makro, mega

1.1 Pandangan modern tentang organisasi struktural materi

II. Struktur dan perannya dalam organisasi sistem kehidupan

2.1 Sistem dan keseluruhan

2.2 Bagian dan elemen

2.3 Interaksi sebagian dan keseluruhan

AKU AKU AKU. Atom, manusia, Alam Semesta - rantai komplikasi yang panjang

REFERENSI KESIMPULAN

Perkenalan

Semua benda alam (alam hidup dan mati) dapat direpresentasikan sebagai suatu sistem yang mempunyai ciri-ciri yang menjadi ciri tingkat organisasinya. Konsep tingkat struktural materi hidup mencakup gagasan sistematisitas dan organisasi terkait integritas organisme hidup. Materi hidup bersifat diskrit, yaitu dibagi menjadi bagian-bagian penyusun organisasi tingkat bawah yang mempunyai fungsi tertentu. Tingkat struktural berbeda tidak hanya dalam kelas kompleksitas, tetapi juga dalam pola fungsinya. Struktur hierarkinya sedemikian rupa sehingga setiap tingkat yang lebih tinggi tidak mengontrol, tetapi mencakup tingkat yang lebih rendah. Diagram tersebut paling akurat mencerminkan gambaran holistik tentang alam dan tingkat perkembangan ilmu pengetahuan alam secara keseluruhan. Dengan memperhatikan tingkat pengorganisasiannya, seseorang dapat mempertimbangkan hierarki struktur organisasi benda-benda material yang bersifat hidup dan mati. Hirarki struktur ini dimulai dengan partikel elementer dan diakhiri dengan komunitas hidup. Konsep tingkat struktural pertama kali diusulkan pada tahun 1920-an. abad kita. Sesuai dengan itu, tingkat struktural berbeda tidak hanya berdasarkan kelas kompleksitas, tetapi juga berdasarkan pola fungsinya. Konsep tersebut mencakup hierarki tingkat struktural, di mana setiap tingkat berikutnya termasuk dalam tingkat sebelumnya.

Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mempelajari konsep organisasi struktural materi.

I. Tingkat struktural organisasi materi: dunia mikro, makro, mega

Dalam ilmu pengetahuan modern, dasar gagasan tentang struktur dunia material adalah pendekatan sistem, yang menurutnya objek apa pun di dunia material, baik itu atom, planet, dll. dapat dianggap sebagai suatu sistem - suatu formasi kompleks yang mencakup komponen, elemen, dan hubungan di antara mereka. Elemen dalam hal ini berarti bagian minimal yang tidak dapat dibagi lagi dari suatu sistem.

Himpunan hubungan antar elemen membentuk struktur sistem; hubungan yang stabil menentukan keteraturan sistem. Koneksi horizontal bersifat mengkoordinasikan dan menjamin korelasi (konsistensi) sistem; tidak ada bagian dari sistem yang dapat berubah tanpa mengubah bagian lainnya. Koneksi vertikal adalah koneksi subordinasi, beberapa elemen sistem berada di bawah elemen lainnya. Sistem mempunyai tanda keutuhan, artinya seluruh bagian komponennya, bila digabungkan menjadi satu kesatuan, akan membentuk kualitas yang tidak dapat direduksi menjadi kualitas elemen individu. Menurut pandangan ilmiah modern, semua objek alam adalah sistem yang teratur, terstruktur, dan terorganisir secara hierarkis.

Dalam pengertian paling umum, kata “sistem” berarti suatu objek atau fenomena apa pun di dunia sekitar kita dan mewakili interkoneksi dan interaksi bagian-bagian (elemen) dalam keseluruhan. Struktur adalah organisasi internal suatu sistem, yang berkontribusi pada hubungan elemen-elemennya menjadi satu kesatuan dan memberinya fitur unik. Struktur menentukan urutan elemen suatu objek. Unsur adalah segala fenomena, proses, serta segala sifat dan hubungan yang berada dalam hubungan timbal balik dan korelasi satu sama lain.

Dalam memahami organisasi struktural materi, konsep “pembangunan” memainkan peran penting. Konsep perkembangan alam mati dan alam hidup dianggap sebagai perubahan terarah yang tidak dapat diubah dalam struktur benda-benda alam, karena struktur mengungkapkan tingkat pengorganisasian materi. Sifat yang paling penting dari suatu struktur adalah stabilitas relatifnya. Struktur adalah tatanan hubungan internal yang umum, terdefinisi secara kualitatif, dan relatif stabil antara subsistem dari suatu sistem tertentu. Konsep “tingkat organisasi”, berbeda dengan konsep “struktur”, mencakup gagasan tentang perubahan struktur dan urutannya selama sejarah perkembangan sistem sejak awal mulanya. Meskipun perubahan dalam struktur mungkin terjadi secara acak dan tidak selalu terarah, perubahan pada tingkat organisasi terjadi dalam cara yang diperlukan.

Sistem yang telah mencapai tingkat organisasi yang sesuai dan memiliki struktur tertentu memperoleh kemampuan untuk menggunakan informasi untuk, melalui manajemen, mempertahankan tingkat organisasinya tidak berubah (atau meningkat) dan berkontribusi pada keteguhan (atau penurunan) entropinya ( entropi adalah ukuran ketidakteraturan). Sampai saat ini, ilmu pengetahuan alam dan ilmu-ilmu lainnya dapat berjalan tanpa pendekatan yang holistik dan sistematis terhadap objek kajiannya, tanpa memperhitungkan kajian tentang proses pembentukan struktur yang stabil dan pengorganisasian diri.

Saat ini, masalah pengorganisasian diri yang dipelajari secara sinergis menjadi relevan dalam banyak ilmu pengetahuan, mulai dari fisika hingga ekologi.

Tugas sinergis adalah memperjelas hukum-hukum pengorganisasian suatu organisasi dan munculnya ketertiban. Berbeda dengan sibernetika, penekanannya di sini bukan pada proses pengelolaan dan pertukaran informasi, tetapi pada prinsip-prinsip membangun sebuah organisasi, kemunculannya, pengembangannya, dan komplikasinya (G. Haken). Pertanyaan tentang keteraturan dan pengorganisasian yang optimal menjadi sangat akut ketika mempelajari masalah-masalah global - energi, lingkungan, dan banyak lainnya yang memerlukan keterlibatan sumber daya yang sangat besar.

1.1 PANDANGAN MODERN TENTANG ORGANISASI STRUKTURAL MASALAH

Dalam ilmu pengetahuan alam klasik, doktrin prinsip-prinsip organisasi struktural materi diwakili oleh atomisme klasik. Ide-ide atomisme menjadi dasar sintesis semua pengetahuan tentang alam. Pada abad ke-20, atomisme klasik mengalami transformasi radikal.

Prinsip-prinsip modern dari organisasi struktural materi dikaitkan dengan pengembangan konsep sistem dan mencakup beberapa pengetahuan konseptual tentang sistem dan fitur-fiturnya yang menjadi ciri keadaan sistem, perilakunya, organisasi dan pengorganisasian diri, interaksi dengan lingkungan, tujuan. dan prediktabilitas perilaku, dan properti lainnya.

Klasifikasi sistem yang paling sederhana adalah dengan membaginya menjadi statis dan dinamis, yang meskipun mudah digunakan, masih bersyarat segala sesuatu di dunia ini selalu berubah. Sistem dinamis dibagi menjadi deterministik dan stokastik (probabilistik). Klasifikasi ini didasarkan pada sifat memprediksi dinamika perilaku sistem. Sistem seperti itu dipelajari dalam mekanika dan astronomi. Sebaliknya, sistem stokastik, yang biasa disebut probabilistik-statistik, menangani peristiwa dan fenomena acak yang masif atau berulang. Oleh karena itu, prediksi di dalamnya tidak dapat diandalkan, melainkan hanya bersifat probabilistik.

Berdasarkan sifat interaksinya dengan lingkungan, dibedakan sistem terbuka dan tertutup (terisolasi), dan terkadang juga dibedakan sistem terbuka sebagian. Klasifikasi ini sebagian besar bersifat kondisional, karena gagasan sistem tertutup muncul dalam termodinamika klasik sebagai abstraksi tertentu. Sebagian besar, jika tidak semua, sistem adalah open source.

Banyak sistem kompleks yang ditemukan di dunia sosial diarahkan pada tujuan, yaitu berfokus pada pencapaian satu atau beberapa tujuan, dan dalam subsistem yang berbeda serta pada tingkat organisasi yang berbeda, tujuan tersebut mungkin berbeda dan bahkan bertentangan satu sama lain.

Klasifikasi dan studi sistem memungkinkan berkembangnya metode kognisi baru, yang disebut pendekatan sistem. Penerapan ide sistem pada analisis proses ekonomi dan sosial berkontribusi pada munculnya teori permainan dan teori keputusan. Langkah paling signifikan dalam pengembangan metode sistem adalah munculnya sibernetika sebagai teori umum pengendalian dalam sistem teknis, organisme hidup, dan masyarakat. Meskipun teori kontrol individu sudah ada sebelum sibernetika, penciptaan pendekatan interdisipliner terpadu memungkinkan terungkapnya pola kontrol yang lebih dalam dan umum sebagai proses akumulasi, transmisi, dan transformasi informasi. Pengendaliannya sendiri dilakukan dengan menggunakan algoritma yang diproses oleh komputer.

Teori sistem universal, yang menentukan peran mendasar metode sistem, di satu sisi mengungkapkan kesatuan dunia material, dan di sisi lain, kesatuan pengetahuan ilmiah. Konsekuensi penting dari pertimbangan proses material ini adalah terbatasnya peran reduksi dalam pengetahuan sistem. Menjadi jelas bahwa semakin banyak proses yang berbeda dari yang lain, semakin heterogen secara kualitatif proses tersebut, semakin sulit untuk direduksi. Oleh karena itu, hukum-hukum sistem yang lebih kompleks tidak dapat sepenuhnya direduksi menjadi hukum-hukum bentuk yang lebih rendah atau sistem yang lebih sederhana. Sebagai kebalikan dari pendekatan reduksionis, muncul pendekatan holistik (dari bahasa Yunani holos - keseluruhan), yang menyatakan bahwa keseluruhan selalu mendahului bagian-bagian dan selalu lebih penting daripada bagian-bagian.

Setiap sistem merupakan suatu kesatuan yang dibentuk oleh bagian-bagiannya yang saling berhubungan dan berinteraksi. Oleh karena itu, proses kognisi sistem alam dan sosial hanya dapat berhasil jika bagian-bagiannya dan keseluruhannya dipelajari bukan secara bertentangan, tetapi dalam interaksi satu sama lain.

Ilmu pengetahuan modern memandang sistem sebagai sesuatu yang kompleks, terbuka, dengan banyak kemungkinan cara pengembangan baru. Proses perkembangan dan berfungsinya suatu sistem yang kompleks bersifat mengatur diri sendiri, yaitu. munculnya fungsi yang konsisten secara internal karena adanya hubungan internal dan hubungan dengan lingkungan eksternal. Pengorganisasian diri adalah ekspresi ilmiah alami dari proses gerak mandiri materi. Sistem alam hidup dan mati, serta sistem buatan, memiliki kemampuan untuk mengatur dirinya sendiri.

Dalam konsep organisasi materi sistemik yang berbasis ilmiah modern, tiga tingkat struktural materi biasanya dibedakan:

dunia mikro - dunia atom dan partikel elementer - objek sangat kecil yang tidak dapat diamati secara langsung, berdimensi dari 10-8 cm hingga 10-16 cm, dan masa hidup - dari tak terhingga hingga 10-24 detik.

makrokosmos adalah dunia dengan bentuk dan kuantitas stabil yang sepadan dengan manusia: jarak dan kecepatan bumi, massa dan volume; dimensi objek makro sebanding dengan skala pengalaman manusia - dimensi spasial dari sepersekian milimeter hingga kilometer dan dimensi waktu dari sepersekian detik hingga tahun.

megaworld – dunia luar angkasa (planet, kompleks bintang, galaksi, metagalaksi); dunia dengan skala dan kecepatan kosmik yang sangat besar, jarak diukur dalam tahun cahaya, dan waktu diukur dalam jutaan dan milyaran tahun;

Studi tentang hierarki tingkat struktural alam dikaitkan dengan pemecahan masalah kompleks dalam menentukan batas-batas hierarki ini baik di megaworld maupun di microworld. Objek-objek pada setiap tahap berikutnya muncul dan berkembang sebagai hasil perpaduan dan diferensiasi kumpulan objek-objek tertentu pada tahap sebelumnya. Sistem menjadi semakin multi-level. Kompleksitas sistem meningkat bukan hanya karena jumlah levelnya bertambah. Pengembangan hubungan baru antar tingkatan dan dengan lingkungan yang umum pada objek-objek tersebut dan asosiasinya menjadi penting.

Dunia mikro, sebagai sublevel dari dunia makro dan dunia besar, memiliki ciri-ciri yang sepenuhnya unik dan oleh karena itu tidak dapat dijelaskan oleh teori-teori yang berkaitan dengan tingkat alam lainnya. Secara khusus, dunia ini pada dasarnya bersifat paradoks. Prinsip “terdiri dari” tidak berlaku baginya. Jadi, ketika dua partikel elementer bertumbukan, tidak ada partikel yang lebih kecil yang terbentuk. Setelah tumbukan dua proton, banyak partikel elementer lainnya muncul - termasuk proton, meson, dan hiperon. Fenomena “kelahiran ganda” partikel dijelaskan oleh Heisenberg: selama tumbukan, energi kinetik yang besar diubah menjadi materi, dan kita mengamati kelahiran banyak partikel. Dunia mikro sedang dipelajari secara aktif. Jika 50 tahun yang lalu hanya diketahui 3 jenis partikel elementer (elektron dan proton sebagai partikel terkecil materi dan foton sebagai porsi energi minimum), kini telah ditemukan sekitar 400 partikel. Sifat paradoks kedua dari mikrokosmos dikaitkan dengan sifat ganda mikropartikel, yaitu gelombang dan sel darah. Oleh karena itu, ia tidak dapat dilokalisasi secara pasti dalam ruang dan waktu. Fitur ini tercermin dalam prinsip hubungan ketidakpastian Heisenberg.

Tingkat pengorganisasian materi yang diamati oleh manusia dikuasai dengan mempertimbangkan kondisi alami kehidupan manusia, yaitu. dengan mempertimbangkan hukum duniawi kita. Namun, hal ini tidak meniadakan asumsi bahwa pada tingkat yang cukup jauh dari kita mungkin terdapat bentuk dan wujud materi yang memiliki sifat yang sangat berbeda. Dalam hal ini, para ilmuwan mulai membedakan sistem material geosentris dan non-geosentris.

Dunia geosentris adalah referensi dan dunia dasar waktu Newton dan ruang Euclidean, yang dijelaskan oleh serangkaian teori yang berkaitan dengan objek dalam skala bumi. Sistem non-geosentris adalah jenis realitas objektif khusus, yang dicirikan oleh jenis atribut yang berbeda, ruang, waktu, pergerakan yang berbeda, dibandingkan sistem duniawi. Ada asumsi bahwa dunia mikro dan dunia besar adalah jendela menuju dunia non-geosentris, yang berarti bahwa pola-pola mereka, setidaknya sampai batas tertentu, memungkinkan untuk membayangkan jenis interaksi yang berbeda dibandingkan dengan dunia makro atau jenis realitas geosentris.

Tidak ada batasan tegas antara dunia mega dan dunia makro. Biasanya diyakini bahwa dia

dimulai dengan jarak sekitar 107 dan massa 1020 kg. Titik acuan awal mula megaworld adalah Bumi (diameter 1,28 × 10 + 7 m, massa 6 × 1021 kg). Karena megaworld berhubungan dengan jarak yang jauh, satuan khusus diperkenalkan untuk mengukurnya: satuan astronomi, tahun cahaya, dan parsec.

Satuan astronomi (a.e.) – jarak rata-rata Bumi ke Matahari adalah 1,5 × 1011 m.

Tahun cahaya – jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun yaitu 9,46×1015 m.

Parsek (paralaks detik) – jarak di mana paralaks tahunan orbit bumi (yaitu, sudut terlihatnya sumbu semi-mayor orbit bumi, terletak tegak lurus terhadap garis pandang) sama dengan satu detik. Jarak ini sama dengan 206265 AU. = 3,08×1016 m = 3,26 St. G.

Benda-benda langit di Alam Semesta membentuk sistem dengan kompleksitas yang berbeda-beda. Beginilah bentuk Matahari dan 9 planet yang bergerak mengelilinginya Tata surya. Sebagian besar bintang di galaksi kita terkonsentrasi pada piringan yang terlihat dari Bumi “dari samping” dalam bentuk garis berkabut yang melintasi bola langit - Bima Sakti.

Semua benda langit memiliki sejarah perkembangannya masing-masing. Usia Alam Semesta adalah 14 miliar tahun. Usia Tata Surya diperkirakan 5 miliar tahun, Bumi - 4,5 miliar tahun.

Tipologi lain dari sistem material cukup tersebar luas saat ini. Ini adalah pembagian alam menjadi anorganik dan organik, di mana bentuk materi sosial menempati tempat khusus. Materi anorganik adalah partikel dan medan elementer, inti atom, atom, molekul, benda makroskopis, formasi geologi. Bahan organik juga memiliki struktur bertingkat: tingkat praseluler - DNA, RNA, asam nukleat; tingkat sel – organisme bersel tunggal yang ada secara independen; tingkat multiseluler – jaringan, organ, sistem fungsional (saraf, peredaran darah, dll.), organisme (tumbuhan, hewan); struktur supraorganisme – populasi, biocenosis, biosfer. Materi sosial hanya ada melalui aktivitas manusia dan mencakup substruktur khusus: individu, keluarga, kelompok, kolektif, negara, bangsa, dll.

II. STRUKTUR DAN PERANNYA DALAM ORGANISASI SISTEM KEHIDUPAN

2.1 SISTEM DAN KESELURUHAN

Sistem adalah suatu kompleks elemen yang saling berinteraksi. Diterjemahkan dari bahasa Yunani, itu adalah keseluruhan yang terdiri dari bagian-bagian, suatu hubungan.

Setelah mengalami evolusi sejarah yang panjang, konsep sistem mulai pertengahan abad ke-20. menjadi salah satu konsep ilmiah utama.

Ide-ide utama tentang sistem muncul dalam filsafat kuno sebagai keteraturan dan nilai keberadaan. Konsep sistem sekarang memiliki cakupan penerapan yang sangat luas: hampir setiap objek dapat dianggap sebagai suatu sistem.

Setiap sistem dicirikan tidak hanya oleh adanya keterhubungan dan hubungan antar unsur-unsur penyusunnya, tetapi juga oleh kesatuannya yang tidak dapat dipisahkan dengan lingkungan.

Berbagai jenis sistem dapat dibedakan:

Menurut sifat hubungan antara bagian-bagian dan keseluruhan - anorganik dan organik;

Menurut bentuk gerak materi - mekanik, fisika, kimia, fisika-kimia;

Sehubungan dengan pergerakan - statistik dan dinamis;

Berdasarkan jenis perubahan - non-fungsional, fungsional, berkembang;

Berdasarkan sifat pertukaran dengan lingkungan - terbuka dan tertutup;

Berdasarkan tingkat organisasi - sederhana dan kompleks;

Berdasarkan tingkat perkembangan - lebih rendah dan lebih tinggi;

Berdasarkan sifat asalnya - alami, buatan, campuran;

Menurut arah perkembangannya - progresif dan regresif.

Menurut salah satu pengertiannya, keseluruhan adalah sesuatu yang tidak kekurangan satupun bagian-bagiannya, yang disebut keseluruhan. Keseluruhan tentu mengandaikan pengorganisasian sistematis dari komponen-komponennya.

Konsep keseluruhan mencerminkan kesatuan yang serasi dan interaksi bagian-bagian menurut suatu sistem keteraturan tertentu.

Kesamaan konsep keseluruhan dan sistem menjadi dasar identifikasi lengkapnya, yang tidak sepenuhnya benar. Dalam kasus suatu sistem, kita tidak berurusan dengan satu objek tunggal, tetapi dengan sekelompok objek yang saling berinteraksi dan saling mempengaruhi satu sama lain. Ketika sistem terus ditingkatkan menuju keteraturan komponen-komponennya, sistem dapat menjadi integral. Konsep keseluruhan tidak hanya mencirikan banyaknya komponen penyusunnya, tetapi juga fakta bahwa hubungan dan interaksi bagian-bagian itu bersifat alami, yang timbul dari kebutuhan internal perkembangan bagian-bagian dan keseluruhan.

Oleh karena itu, keseluruhan adalah suatu jenis sistem yang khusus. Konsep keseluruhan adalah cerminan dari sifat organik yang diperlukan secara internal dari hubungan antara komponen-komponen sistem, dan kadang-kadang perubahan pada salah satu komponen pasti menyebabkan perubahan pada komponen lain, dan sering kali pada keseluruhan sistem. .

Sifat-sifat dan mekanisme keseluruhan sebagai tingkat organisasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian-bagian yang mengaturnya tidak dapat dijelaskan hanya melalui penjumlahan sifat-sifat dan momen-momen kerja bagian-bagian tersebut, yang dianggap terpisah satu sama lain. Sifat-sifat baru dari keseluruhan muncul sebagai akibat dari interaksi bagian-bagiannya, oleh karena itu, untuk mengetahui keseluruhan, bersama dengan pengetahuan tentang ciri-ciri bagian-bagian itu, perlu juga mengetahui hukum pengorganisasian keseluruhan, yaitu. hukum menggabungkan bagian-bagian.

Karena keseluruhan sebagai suatu kepastian kualitatif merupakan hasil interaksi komponen-komponennya, maka perlu diperhatikan ciri-cirinya. Sebagai komponen suatu sistem atau keseluruhan, komponen-komponen tersebut menjalin berbagai hubungan satu sama lain. Hubungan antar unsur dapat dibedakan menjadi “elemen – struktur” dan “bagian – keseluruhan”. Dalam sistem keseluruhan, subordinasi bagian-bagian terhadap keseluruhan diamati. Sistem keseluruhan dicirikan oleh fakta bahwa ia dapat menciptakan organ-organ yang tidak dimilikinya.

2.2 BAGIAN DAN ELEMEN

Elemen adalah komponen suatu objek yang mungkin tidak tergantung pada kekhususan objek tersebut. Dalam suatu kategori struktur seseorang dapat menemukan hubungan dan hubungan antar elemen yang tidak peduli dengan kekhususannya.

Bagian juga merupakan komponen integral dari suatu benda, tetapi berbeda dengan elemen, bagian adalah komponen yang tidak acuh terhadap kekhususan objek secara keseluruhan (misalnya, meja terdiri dari bagian-bagian - penutup dan kaki, serta elemen - sekrup, baut, yang dapat digunakan untuk mengencangkan benda lain: lemari, lemari, dll.)

Suatu organisme hidup secara keseluruhan terdiri dari banyak komponen. Beberapa dari mereka hanya akan menjadi elemen, yang lain pada saat yang sama merupakan bagian. Bagian hanyalah komponen-komponen yang melekat pada fungsi kehidupan (metabolisme, dll): materi hidup ekstraseluler; sel; tekstil; organ; sistem organ.

Semuanya mempunyai fungsi yang melekat pada makhluk hidup, semuanya menjalankan fungsi spesifiknya dalam sistem pengorganisasian secara keseluruhan. Oleh karena itu, suatu bagian adalah suatu komponen dari keseluruhan, yang fungsinya ditentukan oleh kodratnya, hakikat dari keseluruhan itu sendiri.

Selain bagian-bagiannya, dalam tubuh juga terdapat komponen-komponen lain yang tidak mempunyai fungsi kehidupan, yaitu. adalah komponen tak hidup. Inilah elemen-elemennya. Unsur tak hidup terdapat di semua tingkat organisasi sistemik makhluk hidup:

Di dalam protoplasma sel terdapat butiran pati, tetesan lemak, kristal;

Pada organisme multiseluler, komponen tak hidup yang tidak memiliki metabolisme sendiri dan kemampuan untuk berkembang biak antara lain rambut, cakar, tanduk, kuku, dan bulu.

Dengan demikian, bagian dan unsur merupakan komponen-komponen penting dalam organisasi makhluk hidup sebagai suatu sistem yang utuh. Tanpa unsur (komponen tak hidup), tidak mungkin berfungsinya bagian-bagian (komponen hidup). Oleh karena itu, hanya kesatuan total baik unsur maupun bagiannya, yaitu. komponen mati dan hidup, merupakan organisasi kehidupan yang sistemik, keutuhannya.

2.2.1 HUBUNGAN KATEGORI BAGIAN DAN UNSUR

Hubungan antara bagian kategori dan elemen sangat kontradiktif. Isi bagian kategori berbeda dengan elemen kategori: elemen adalah semua komponen penyusun keseluruhan, terlepas dari apakah kekhususan keseluruhan dinyatakan di dalamnya atau tidak, dan bagian hanyalah elemen yang di dalamnya terdapat kekhususan objek. secara keseluruhan dinyatakan secara langsung, oleh karena itu kategori bagian lebih sempit dibandingkan kategori unsur. Sebaliknya, isi kategori bagian lebih luas daripada kategori unsur, karena hanya sekumpulan unsur tertentu yang merupakan suatu bagian. Dan ini dapat ditunjukkan dalam kaitannya dengan keseluruhan.

Artinya ada tingkatan atau batasan tertentu dalam struktur organisasi keseluruhan yang memisahkan unsur-unsur dari bagian-bagiannya. Sementara itu, perbedaan antara kategori bagian dan unsur sangat relatif, karena keduanya dapat saling bertransformasi, misalnya organ atau sel, selama berfungsi, dapat mengalami kehancuran, artinya dari bagian berubah menjadi unsur dan sebaliknya. sebaliknya, mereka kembali dibangun dari benda mati, yaitu. elemen dan menjadi bagian. Unsur-unsur yang tidak dikeluarkan dari tubuh dapat berubah menjadi timbunan garam, yang sudah menjadi bagian dari tubuh, dan hal ini agak tidak diinginkan.

2.3 INTERAKSI BAGIAN DAN KESELURUHAN

Interaksi bagian dan keseluruhan adalah bahwa yang satu mengandaikan yang lain, mereka bersatu dan tidak dapat ada tanpa satu sama lain. Tidak ada keseluruhan tanpa bagian dan sebaliknya: tidak ada bagian di luar keseluruhan. Suatu bagian hanya menjadi bagian dalam sistem keseluruhan. Suatu bagian memperoleh maknanya hanya melalui keseluruhan, sebagaimana keseluruhan merupakan interaksi bagian-bagian.

Dalam interaksi suatu bagian dan keseluruhan, peran utama dan penentu adalah milik keseluruhan. Bagian dari suatu organisme tidak dapat hidup secara mandiri. Mewakili struktur adaptif tertentu suatu organisme, bagian-bagiannya muncul dalam perjalanan evolusi demi keseluruhan organisme.

Peran yang menentukan dari keseluruhan dalam hubungannya dengan bagian-bagian di alam organik paling baik ditegaskan oleh fenomena autotomi dan regenerasi. Seekor cicak yang tertangkap ekornya lari, meninggalkan ujung ekornya. Hal yang sama juga terjadi pada cakar kepiting dan udang karang. Autotomi, yaitu pemotongan sendiri ekor pada kadal, cakar pada kepiting dan udang karang, merupakan fungsi perlindungan yang berkontribusi pada adaptasi organisme, yang berkembang dalam proses evolusi. Tubuh mengorbankan bagiannya demi kepentingan penyelamatan dan pelestarian keseluruhan.

Fenomena autotomi diamati ketika tubuh mampu memulihkan bagian yang hilang. Bagian ekor cicak yang hilang akan tumbuh kembali (tetapi hanya sekali). Kepiting dan udang karang juga sering mengalami patah cakar. Artinya, tubuh mampu kehilangan sebagian terlebih dahulu untuk menyelamatkan keseluruhannya, untuk kemudian memulihkan bagian tersebut.

Fenomena regenerasi lebih lanjut menunjukkan subordinasi bagian-bagian terhadap keseluruhan: keseluruhan memerlukan pemenuhan, pada tingkat tertentu, bagian-bagian yang hilang. Biologi modern telah menetapkan bahwa tidak hanya makhluk yang terorganisir rendah (tumbuhan dan protozoa), tetapi juga mamalia memiliki kemampuan untuk beregenerasi.

Ada beberapa jenis regenerasi: tidak hanya organ individu yang dipulihkan, tetapi juga seluruh organisme dari masing-masing bagiannya (hydra dari cincin yang dipotong dari tengah tubuhnya, protozoa, polip karang, Annelida, bintang laut, dll.). Dalam cerita rakyat Rusia, kita mengenal Ular-Gorynych, yang kepalanya dipenggal oleh orang baik, yang segera tumbuh kembali... Secara umum dalam istilah biologis, regenerasi dapat dianggap sebagai kemampuan organisme dewasa untuk berkembang.

Namun, menentukan peran keseluruhan dalam kaitannya dengan bagian-bagian tidak berarti bahwa bagian-bagian tersebut kehilangan kekhususannya. Peran yang menentukan dari keseluruhan tidak mengandaikan peran pasif, tetapi peran aktif dari bagian-bagian, yang bertujuan untuk memastikan kehidupan normal organisme secara keseluruhan. Dengan tunduk pada sistem keseluruhan secara keseluruhan, bagian-bagian tersebut mempertahankan independensi dan otonomi relatif. Di satu sisi, bagian-bagian tersebut bertindak sebagai komponen keseluruhan, dan di sisi lain, bagian-bagian itu sendiri merupakan struktur integral yang unik, sistem dengan fungsi dan struktur spesifiknya sendiri. Dalam organisme multiseluler, dari seluruh bagiannya, sellah yang mewakili tingkat integritas dan individualitas tertinggi.

Fakta bahwa bagian-bagian tersebut mempertahankan kemandirian dan otonomi relatifnya memungkinkan adanya kemandirian relatif dalam mempelajari sistem organ individu: sumsum tulang belakang, sistem saraf otonom, sistem pencernaan, dll., yang sangat penting untuk praktik. Contohnya adalah studi dan pengungkapan penyebab internal dan mekanisme independensi relatif tumor ganas.

Kemandirian relatif bagian-bagian, lebih besar daripada hewan, melekat pada tumbuhan. Mereka dicirikan oleh pembentukan beberapa bagian dari yang lain - reproduksi vegetatif. Setiap orang mungkin pernah melihat potongan tanaman lain yang dicangkokkan, misalnya, pada pohon apel, dalam hidup mereka.

3..ATOM, MAN, ALAM SEMESTA - RANTAI KOMPLIKASI YANG PANJANG

Dalam ilmu pengetahuan modern, metode analisis struktural banyak digunakan, yang memperhitungkan sifat sistematis dari objek yang diteliti. Bagaimanapun, struktur adalah pembagian internal keberadaan material, cara keberadaan materi. Tingkatan struktural materi terbentuk dari sekumpulan objek tertentu dalam bentuk apa pun dan dicirikan oleh cara interaksi khusus antara unsur-unsur penyusunnya; dalam kaitannya dengan tiga bidang utama realitas objektif, tingkatan ini terlihat seperti ini.

TINGKAT STRUKTUR MASALAH
	Anorganik		Masyarakat
1	Submikroelemen	Biologis makromolekul	Individu
2	unsur mikro	Seluler	Keluarga
3	Nuklir	Mikroorganik	Tim
4	atom	Organ dan jaringan	Kelompok sosial besar (kelas, negara)
5	Molekuler	Tubuh secara keseluruhan	Negara (masyarakat sipil)
6	Level makro	Populasi	Sistem negara
7	Tingkat mega (planet, sistem bintang-planet, galaksi)	Biocenosis	Kemanusiaan
8	tingkat meta (metagalaksi)	Lingkungan	Noosfer

Masing-masing bidang realitas objektif mencakup sejumlah tingkat struktural yang saling berhubungan. Dalam level-level ini, hubungan koordinasi bersifat dominan, dan antar level, hubungan subordinasi bersifat dominan.

Studi sistematis terhadap objek material tidak hanya melibatkan penetapan cara untuk menggambarkan hubungan, hubungan, dan struktur banyak elemen, tetapi juga mengidentifikasi elemen-elemen yang membentuk sistem, yaitu memastikan fungsi dan pengembangan sistem secara terpisah. Pendekatan sistematis terhadap formasi material mengandaikan kemungkinan memahami sistem yang dimaksud pada tingkat yang lebih tinggi. Sistem ini biasanya dicirikan oleh struktur hierarki, yaitu penyertaan berurutan dari sistem tingkat yang lebih rendah ke dalam sistem tingkat yang lebih tinggi. Dengan demikian, struktur materi pada tingkat alam mati (anorganik) meliputi partikel elementer, atom, molekul (objek dunia mikro, benda makro, dan objek dunia besar: planet, galaksi, sistem metagalaksi, dll). Metagalaksi sering kali diidentikkan dengan seluruh Alam Semesta, namun Alam Semesta dipahami dalam arti kata yang sangat luas; ia identik dengan seluruh dunia material dan materi bergerak, yang dapat mencakup banyak metagalaksi dan sistem kosmik lainnya.

Satwa liar juga terstruktur. Ini membedakan tingkat biologis dan tingkat sosial. Tingkat biologis mencakup sublevel:

Makromolekul (asam nukleat, DNA, RNA, protein);

Tingkat seluler;

Mikroorganik (organisme bersel tunggal);

Organ dan jaringan tubuh secara keseluruhan;

Populasi;

Biocenotik;

Lingkungan.

Konsep pokok tingkat ini pada tiga subtingkat terakhir adalah konsep biotope, biocenosis, biosfer yang memerlukan penjelasan.

Biotope adalah kumpulan (komunitas) dari spesies yang sama (misalnya sekawanan serigala), yang dapat kawin silang dan menghasilkan jenis (populasi) sendiri.

Biocenosis adalah kumpulan populasi organisme yang produk limbahnya sebagian menjadi syarat keberadaan organisme lain yang menghuni suatu wilayah daratan atau perairan.

Biosfer adalah sistem kehidupan global, bagian dari lingkungan geografis (atmosfer bagian bawah, litosfer bagian atas, dan hidrosfer), yang merupakan habitat organisme hidup, menyediakan kondisi yang diperlukan untuk kelangsungan hidupnya (suhu, tanah). , dll), terbentuk sebagai hasil interaksi biocenosis.

Dasar umum kehidupan di tingkat biologis - metabolisme organik (pertukaran materi, energi, dan informasi dengan lingkungan) memanifestasikan dirinya di salah satu sublevel yang diidentifikasi:

Pada tingkat organisme, metabolisme berarti asimilasi dan disimilasi melalui transformasi intraseluler;

Pada tingkat ekosistem (biocenosis), terdiri dari rantai transformasi suatu zat yang awalnya diasimilasi oleh organisme produsen melalui organisme konsumen dan organisme perusak yang termasuk dalam spesies berbeda;

Di tingkat biosfer, sirkulasi materi dan energi global terjadi dengan partisipasi langsung faktor-faktor dalam skala kosmik.

Pada tahap tertentu dalam perkembangan biosfer, muncul populasi makhluk hidup khusus, yang berkat kemampuannya bekerja, telah membentuk tingkat unik - sosial. Aktivitas sosial dalam aspek struktural dibagi menjadi sublevel: individu, keluarga, berbagai tim (industri), kelompok sosial, dll.

Tingkat struktural aktivitas sosial berada dalam hubungan linier yang ambigu satu sama lain (misalnya, tingkat bangsa dan tingkat negara bagian). Jalinan berbagai tingkatan dalam masyarakat memunculkan gagasan tentang dominasi peluang dan kekacauan dalam aktivitas sosial. Namun analisa yang cermat mengungkapkan adanya struktur fundamental di dalamnya – bidang utama kehidupan sosial, yaitu bidang material dan produksi, sosial, politik, spiritual, yang memiliki hukum dan strukturnya sendiri. Kesemuanya, dalam arti tertentu, tersubordinasi dalam formasi sosio-ekonomi, terstruktur secara mendalam dan menentukan kesatuan genetik pembangunan sosial secara keseluruhan. Dengan demikian, salah satu dari tiga bidang realitas material terbentuk dari sejumlah tingkat struktural tertentu, yang berada dalam urutan yang ketat dalam bidang realitas tertentu. Transisi dari satu area ke area lain dikaitkan dengan komplikasi dan peningkatan jumlah faktor terbentuk yang menjamin integritas sistem. Dalam setiap tingkat struktural terdapat hubungan subordinasi (tingkat molekuler mencakup tingkat atom, dan bukan sebaliknya). Pola-pola tingkatan baru tidak dapat direduksi menjadi pola-pola tingkatan yang menjadi dasar kemunculannya, dan memimpin tingkat pengorganisasian materi tertentu. Organisasi struktural, mis. sistematika adalah cara keberadaan materi.

Kesimpulan

Tingkat struktural organisasi materi dibangun berdasarkan prinsip piramida: tingkat tertinggi terdiri dari sejumlah besar tingkat bawah. Tingkat yang lebih rendah adalah dasar keberadaan materi. Tanpa tingkatan ini, pembangunan “piramida materi” lebih lanjut tidak mungkin dilakukan. Tingkat yang lebih tinggi (kompleks) terbentuk melalui evolusi - secara bertahap berpindah dari yang sederhana ke yang kompleks. Tingkat struktural materi terbentuk dari sekumpulan objek tertentu dalam bentuk apa pun dan dicirikan oleh cara interaksi khusus antara unsur-unsur penyusunnya.

Bibliografi

1. Danilova V.S. Konsep dasar ilmu pengetahuan alam modern: Proc. panduan untuk universitas. – M., 2000. – 256 hal.

2. Naydysh V.M. Konsep Ilmu Pengetahuan Alam Modern: Buku Ajar.. Ed. 2, direvisi dan tambahan - M.; Alfa-M; INFRA-M, 2004. – 622 hal.

3. Ruzavin G.I. Konsep ilmu pengetahuan alam modern: Buku teks untuk universitas. – M., 2003. – 287 hal.

4. Konsep ilmu pengetahuan alam modern : Ed. Profesor S.I. Samygina, Seri “Buku teks dan alat peraga” - edisi ke-4, direvisi. dan tambahan – Tidak ada dalam daftar: “Phoenix”.2003 -448c.

5. Dubnischeva T.Ya. Konsep ilmu pengetahuan alam modern: buku teks untuk siswa. universitas / edisi ke-6, dikoreksi. dan tambahan -M; Pusat Penerbitan "Akademi", -20006.-608c.