Уровни структурной организации материи

Современные принципы структурной организации материи связаны с развитием системных представлений и включают некоторые концептуальные знания о системе и ее признаках, характеризующих состояния системы, ее поведение, организацию и самоорганизацию, взаимодействие с окружением, целенаправленность и предсказуемость поведения и другие свойства.

Классификация и изучение систем позволили выработать новый метод познания, который получил название системного подхода. Самым значительным шагом в развитии системного метода было появление кибернетики как общей теории управления в технических системах, живых организмах и обществе. Хотя отдельные теории управления существовали и до кибернетики, создание единого междисциплинарного подхода дало возможность раскрыть более глубокие и общие закономерности управления как процесса накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление осуществляется с помощью алгоритмов, для обработки которых служат компьютеры.

В этом мире все объекты обладают внутренней упорядоченностью и системной организацией. Весь мир, таким образом, предстает как иерархически организованная совокупность систем, где любой объект одновременно является самостоятельной системой и элементом другой, более сложной системы.

В естественных науках выделяют два больших класса материальных систем: системы неживой природы и системы живой природы. Применительно к трём основным сферам объективной действительности структурные уровни выглядят следующим образом (табл.).

 

Таблица – Структурные уровни материальных систем в естественных науках

Неорганическая природа	Живая природа	Общество
Субмикроэлементарный	Биологический макромолекулярный	Индивид
Микроэлементарный	Клеточный	Семья
Ядерный	Микроорганический	Коллективы
Атомарный	Органы и ткани	Большие социальные группы (классы, нации)
Молекулярный	Организм в целом	Государство (гражданское общество)
Макроуровень	Популяция	Системы государств
Мегауровень (планеты, звездно-планетные системы, Галактики)	Биоценоз	Человечество в целом
Метауровень (метагалактики)	Биосфера	Ноосфера

 

Каждая из сфер объективной действительности включает в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Внутри этих уровней доминирующими являются координационные отношения, а между уровнями – субординационные.

Системное исследование материальных объектов предполагает не только установление способов описания отношений, связей и структуры множества элементов, но и выделения тех из них, которые являются системообразующими, т. е. обеспечивают обособленное функционирование и развитие системы. Системный подход к материальным образованиям предполагает возможность понимания рассматриваемой системы более высокого уровня. Для системы обычно характерна иерархичность строения, т.е. последовательное включение системы более низкого уровня в систему более высокого уровня. В структуру материи на уровне неживой природы (неорганической) входят вакуум, поля, элементарные частицы, атомы, молекулы, макротела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы, галактики, метагалактика, Вселенная.

Живая природа также структурирована. В ней выделены уровень биологический и уровень социальный. Биологический уровень включает подуровни: доклеточный уровень (нуклеиновые кислоты, ДНК, РНК, белки), клеточный уровень, микроорганический (одноклеточные организмы), органов и тканей организма в целом, популяционный, биоценозный, биосферный.

Основными понятиями данного уровня на последних трёх подуровнях являются понятия биотоп, биоценоз, биосфера.

Биотоп– совокупность (сообщество) одного и того же вида (например, стая волков), которые могут скрещиваться и производить себе подобных (популяции).

Биоценоз – совокупность популяций организмов, при которых продукты жизнедеятельности одних являются условиями существование других организмов, населяющих участок суши или воды.

Биосфера – глобальная система жизни, та часть географической среды (нижняя часть атмосферы, верхняя часть литосферы и гидросферы), которая является средой обитания живых организмов, обеспечивая необходимые для их выживания условия (температуру, почву и т.п.), образованная в результате взаимодействия биоценозов.

Общая основа жизни на биологическом уровне – органический метаболизм (обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой) проявляется на любом из выделенных подуровней:

· на уровне организмов обмен веществ означает ассимиляцию и диссимиляцию при посредстве внутриклеточных превращений;

· на уровне биоценоза он состоит из цепи превращения вещества, первоначально ассимилированного организмами -производителями при посредстве организмов-потребителей и организмов-разрушителей, относящихся к разным видам;

· на уровне биосферы происходит глобальный круговорот вещества и энергии при непосредственном участии факторов космического масштаба.

На определенном этапе развития биосферы возникают особые популяции живых существ, которые благодаря своей способности к труду образовали своеобразный уровень – социальный. Социальная деятельность в структурном аспекте разделяется на подуровни: индивидов, семьи, различных коллективов (производственных), социальных групп и т.д. Общество существует благодаря лишь деятельности людей.

Структурный уровень социальной деятельности находится в неоднозначно-линейных связях между собой (например, уровень наций и уровень государств). Переплетение разных уровней в рамках общества порождает представление о господстве случайности и хаотичности в социальной деятельности. Но внимательный анализ обнаруживает наличие в нем фундаментальных структур – главных сфер общественной жизни, которыми являются материально-производственная, социальная, политическая, духовная сферы, имеющие свои законы и структуры. Все они в определенном смысле субординированы в составе общественно-экономической формации, глубоко структурированы и обуславливают генетическое единство общественного развития в целом.

Любая из трех областей материальной действительности образуется из ряда специфических структурных уровней, которые находятся в строгой упорядоченности в составе той или иной области действительности. Переход от одной области к другой связан с усложнением и увеличением множества образованных факторов, обеспечивающих целостность систем. Внутри каждого из структурных уровней существуют отношения субординации (молекулярный уровень включает атомарный, а не наоборот). Закономерности новых уровней несводимы к закономерностям уровней, на базе которых они возникали, и являются ведущими для данного уровня организации материи. Структурная организация, т.е. системность, является способом существования материи.

Микромир, макромир, Мегамир

Количество материальных систем, изучаемых естествознанием, огромно. В иерархической структуре Вселенной основным квалификационным признаком является размер объекта и его масса, а также их соотношение с человеком. В современной научно обоснованной концепции системной организации материи на основе этого критерия в естествознании выделяют три основных структурных уровня материи:

· микромир – мир атомов и элементарных частиц, где неприменим принцип «состоит из»

· макромир – мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин (а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов, т.е. макроскопические тела);

· мегамир – мир космоса (планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики и неограниченные масштабы);

 

Изучение иерархии структурных уровней природы связано с решением сложнейшей проблемы определения границ этой иерархии как в мегамире, так и в микромире. Объекты каждой последующей ступени возникают и развиваются в результате объединения и дифференциации определенных множеств объектов предыдущей ступени. Системы становятся все более многоуровневыми.

Наблюдаемые человеком уровни организации материи осваиваются с учетом естественных условий обитания людей, т.е. с учётом наших земных закономерностей. Однако это не исключает предположения о том, что на достаточно удаленных от нас уровнях могут существовать формы и состояния материи, характеризующиеся совсем другими свойствами.