Философские аспекты эволюции физической формы материи

9. Darmodekhin S. V. Problemy razvitiya sistemy vospitaniya detey v Rossiyskoy Federatsii [Problems of development of an educational system of children in the Russian Federation]. Pedagogy. 2001, № 1, pp. 10-17.

10. Dement'eva I. F. Transformatsiya tsennostnykh orientatsiy v sovremennoy rossiyskoy sem'e [Transformation of valuable orientations in a modern Russian family]. Bulletin of peoples' friendship university of Russia. 2004, № 6-7. pp. 150-160.

УДК 111.1

В. А. Рыбальченко

Философские аспекты эволюции физической формы материи

В статье рассмотрена проблема перехода от абстрактно-всеобщей диалектики к конкретно-всеобщей теории развития. Анализируется проблема космологической сингулярности, рождения мира из «Ничего» и роль темной материи. Выявлено, что эволюционный потенциал развития Вселенной отражен в законах: законе Эйнштейна о связи массы и энергии, в законе физического вакуума, а также в эволюционирующем гравитационном поле.

The issue of conversion out of the general abstract dialectics to the general concrete theory of development has been considered. The issue of cosmologic singularity, the birth of the world from the "Nothingness" and the role of the dark matter has been analyzed. Evolutionary potential of the Universe development is based on these principles: the Einstein law of the connection between the mass and the energy, the physical vacuum law, the evolving gravitation field.

Ключевые слова: развитие, физическая форма материи, космология, сингулярность, вакуум, темная материя.

Keywords: development, physical form of matter, cosmology, singularity, vacuum, the dark matter.

Уровень изучения природы и общества в современном мире требует от философии перехода от абстрактно-всеобщей диалектики, доказавшей, что развитие во всем мире осуществляется по одним и тем же диалектическим законам, к конкретно-всеобщей теории развития. Такая теория должна включать в себя не только знание абстрактно-всеобщих законов, но и знания об особенном, о конкретных этапах всего мирового процесса.

В свою очередь частные науки, предметом которых является особенное, не могут во всей полноте решить собственные проблемы, не прибегая к помощи философской теории. Таким образом, философия - это наука не только о всеобщем, но и в существенной мере об особенном. Теория, которая включила в себя особенное, называется в философии конкретно-всеобщей.

Более сорока лет конкретно-всеобщий подход разрабатывается кафедрой философии Пермского государственного национального исследовательского университета. Современная версия научной философии была разработана Пермской философской школой под руководством В. В. Орлова [1].

Как отмечает В. В. Орлов, «центральным понятием конкретно-всеобщей теории развития выступает понятие единого закономерного мирового процесса развития, или бесконечной закономерной последовательности основных форм материи, выступающих в качестве основных ступеней развития материи» [2]. Данная теория основывается не на абстрактных понятиях материи, развития всеобщего, а, включая в себя абстрактно-всеобщую теорию, рассматривает конкретные этапы мирового процесса, основные формы материи, из которых в настоящее время известны четыре: физическая, химическая, биологическая и социальная.

В конкретно-всеобщей теории сохраняются все ранее введенные понятия абстрактной диалектики, такие как развитие, связь, противоречия и другие. Эти понятия применяются к объяснению реального мирового процесса и приходят в систему на основе стержневой идеи единого закономерного мирового процесса.

Нередко проблема развития в частных науках сводится к поиску специальных законов, которые могли бы непосредственно управлять различными формами материи (физической, химической, биологической, социальной). Но такие законы ни в физике, ни в химии или любой другой науке не найдены. На данном этапе развития науки существуют альтернативные точки зрения.

В частности, по мнению А. Н. Коблова [3], развитие физической реальности идет от низшего к высшему с необходимостью, философские законы развития физики еще не открыты, но, возможно, появятся.

© Рыбальченко В. А., 2016

Иной подход предложен Т. С. Васильевой [4]. С ее точки зрения, все законы частных наук выступают на скрытом уровне в качестве законов развития. В законах физики, химии и биологии содержится скрытый уровень, представляющий собой эволюционное содержание этих законов.

«...Если законы диалектики являются непосредственно законами развития, определяющими смену ступеней развития, то законы частных областей, возможно, не являются непосредственно продвигающими законами, однако они имеют скрытое эволюционное содержание» [5]. Далее, Т. С. Васильева отмечает: «Эволюционное содержание периодического закона может быть обнаружено только при учете включенности этой периодической зависимости в общий процесс химической эволюции элементов и их соединений. Вопрос об эволюционном содержании периодического закона, таким образом, оказывается необходимо связанным с вопросом об отношении его к химическим элементам как к особенным. Детерминирует ли периодический закон химические элементы как особенные или является безразличным к ним?

Вопрос о детерминации законами не только общего, но и особенного относится к числу мало-разработанных проблем философии и естествознания. Существует мнение, что закон выражает всеобщее для той или иной области действительности. Это означает, что закон детерминирует лишь общее, повторяющееся в вещах. Однако если закон отражает только общие черты предметов, а развитие «по определению» заключается в порождении многообразия особенного, понятие закона оказывается чуждым идее развития, поскольку оно фиксирует только повторение одних и тех же общих черт, а не возникновение нового. Значит понятый лишь на уровне своего непосредственного, абстрактно-всеобщего содержания закон оказывается несовместимым с идеей развития. Как справедливо замечает В. В. Орлов, понятие закона включает в себя идею развития лишь в том случае, если в него вводится особенное, или, иначе, если закон трактуется как единство всеобщего и особенного» [6].

Проблема развития физической формы материи до сих пор является слабо разработанной. В связи с этим данная проблема актуальна и требует философского осмысления.

Идея развития появляется в физических концепциях с появлением общей теории относительности и впоследствии созданной на ее основе релятивистской космологии. Одним из интересных и сложных вопросов философии и физики является вопрос о законах, определяющих развитие физической формы материи.

Эволюционной теорией в современной физике является космология, а основным противоречием, определяющим развитие, - противоречие между притяжением и отталкиванием. На наш взгляд, в физике в определенной степени продвигающими, обладающими эволюционным содержанием, является закон Эйнштейна о связи массы и энергии.

В современной физике актуально философское обсуждение проблемы сингулярного состояния в связи с эволюцией физической формы материи и Вселенной в целом. Космологическая сингулярность присутствует в ряде классических моделей Вселенной, и при этом плотность материи и скорость являются бесконечными.

Вопрос о том, как образовалась Вселенная, актуален не только для физики, но и для философии. «Формально-математически сингулярность соответствует акту творения Мира, при этом предполагается, что в один и тот же момент времени возникает и пространство-время и материя в нем. Причем есть важная особенность, космологические решения уравнений Эйнштейна отсутствуют до момента времени, предшествующего сингулярности» [7]. Что было до сингулярного состояния, и из чего на самом деле возникла Вселенная? Окончательного решения данного вопроса ни в физике, ни в философии нет, но есть некоторые подходы.

Одной из распространенных гипотез является идея о том, что наш мир рождается из «ничего». Этот процесс анализирует академик Я. Б. Зельдович: «Рождение мира из ничего - это значит рождение вселенной без затраты энергии. Начальная флуктуация вакуума имеет энергию, равную нулю. Квантовое рождение вселенной - это рождение вселенной из квантовых флуктуаций вакуума. Вся энергия вакуума позднее переходит в энергию частиц на инфляционной космологии. За счет увеличения объема объем вселенной стал больше, а плотность вакуума осталась такой же. Когда вакуум распадается, энергия самого вакуума переходит в энергию частиц, она связана с массой. В итоге рождается множество частиц с разной массой» [8]. Мы видим здесь продвигающую роль законов для космического вакуума: Р= - £, где Р - давление вакуума, £ - плотность энергии; с другой стороны - закона связи массы и энергии (Е=тс2).

С точки зрения Я. Б. Зельдовича, в начальном состоянии не было ничего, кроме вакуумных колебаний всех физических полей, включая гравитационное. По современным представлениям, классическое пространство-время Вселенной появляется после этапа квантового рождения Вселенной. Понятия пространства и времени являются классическими, в начальном же состоянии не было реальных частиц, реального метрического пространства и времени (проблема пространственно-временной пены также нуждается в философском обосновании). 28

Возможность изложенного процесса не противоречит основным физическим законам. Замкнутый мир сохраняет основные «квантово-топологические» числа. Его полная масса равна нулю, а следовательно, спонтанное рождение этого мира не противоречит закону сохранения энергии. Происходит это потому, что масса вещества внутри такого мира полностью «уравновешивается» отрицательной гравитационной энергией связи этой массы. Полный электрический заряд такого мира из-за его топологических свойств тоже равен нулю.

Рождение мира из «ничего» позволяет достаточно просто решить вопрос о начальном состоянии Вселенной в духе общих квантовых представлений о природе материи. Кроме того, на этой стадии из вакуумных флуктуаций негравитационных полей рождаются флуктуации плотности вещества, которые значительно позже, в близкую к нам эпоху, приводят к образованию скоплений галактик, нашей Галактики, звезд и в конечном итоге планет и самой жизни.

Чтобы лучше понять данную идею, необходимо принять во внимание следующее положение. В космосе есть черные дыры. Черная дыра - это замкнутая область в пространстве, гравитационное поле которого способно удержать любые частицы. Черная дыра это не тело и не излучение, это сгусток гравитации, и никакая информация, переносимая сигналом, не может дойти до внешнего наблюдателя из горизонта черной дыры.

Если мы вновь вернемся в период Большого взрыва, то столкнемся с противоречивой проблемой - как можно попасть во время Большого взрыва, если времени в этот момент не существовало?! Данную проблему еще предстоит решить и физикам, и философам.

В современной Вселенной остается еще ряд неясных проблем, которые требуют философского подхода. К их числу относится темная материя. На данный момент частицы темной материи являются гипотетическими, но уже проводятся астрофизические исследования по их обнаружению, а также их пытаются выявить на Большом адронном коллайдере (БАК).

Согласно современной космологии, в ранней Вселенной, в которой кривизна пространства-времени была велика, интенсивно шли процессы рождения пар частица-античастица из вакуума гравитационным полем расширяющейся Вселенной. Но не все рожденные из вакуума частицы с массой порядка Великого объединения распадаются на кварки и электроны. Ряд этих частиц доживает до наших дней и образует частицы темной материи [9].

Темная материя скрыта от прямых астрономических наблюдений в оптическом и радиодиапазонах. Можно сказать иначе, темная материя - это такие частицы, которые не излучают фотонов, слабо взаимодействуют с видимой материей.

Плотность числа частиц темной материи оказывается очень малой. Плотность же энергии этих частиц из-за их большой массы оказывается значительной и оказывает заметное гравитационное воздействие, наблюдаемое как эффект скрытой массы. Можно представить себе распределение темной материи как наличие облаков очень разряженного тумана сверхтяжелых частиц в пространстве Вселенной. Наблюдения космического аппарата WMAP указывают на то, что уже в начале эры рекомбинации темная материя была распределена неоднородно. Эти данные показывают роль темной материи во Вселенной. Отсутствие взаимодействия темной материи с излучением привело к тому, что во Вселенной уже до эры рекомбинации возникли области скучива-ния темной материи. Именно в эти области устремилась видимая материя в эру рекомбинации, когда давление света упало, и частицы видимой материи тоже начали скучиваться. Без наличия первоначальных неоднородностей темного вещества к нашему времени не могли бы образоваться галактики, так как процесс скучивания видимого вещества должен был бы занимать намного больше времени. Сила гравитации темной материи является продвигающим законом во Вселенной. Следовательно, темная материя способствует конвергентному развитию материи во Вселенной. Но видимая материя обладает большим богатством содержания в рамках конвергентного процесса, чем «тяготеющая» темная материя. Поэтому на магистральной линии развития физической материи стоит именно развитие видимой (барионной) материи [10].

Таким образом, эволюционирующее пространство-время создает условия для возникновения и развития материи, порождает антигравитирующий вакуум. «Вакуум - это материальная среда, которая является носителем многочисленных количественных характеристик» [11].

Из сказанного ранее ясно, что эволюционный потенциал развития Вселенной отражен в законе связи массы и энергии, выраженном формулой Е=тс2, в законе физического вакуума: Р= - е, а также в эволюционирующем гравитационном поле, но эволюционное содержание этих законов проявляет себя только при учете включенности этой зависимости в общий процесс эволюции Вселенной.

В следующей работе будет рассмотрена эволюционная роль фазовых переходов вакуума эволюции Вселенной.

Примечания

1. См., например: Орлов В. В. Материя, развитие, человек. Пермь, 1974; Он же. Основы философии. Общая философия. Пермь: Изд-во «Пермь», 2006. Вып. 1, 2; Оконская Н. Б. Диалектика социального и биологического в историческом процессе. Пермь, 1975; Коблов А. Н. Диалектико-материалистическая концепция развития и современная физика. Иркутск, 1987; Васильева Т. С. Химическая форма материи и закономерный мировой процесс. Красноярск, 1984; Барг О. А. Живое в едином мировом процессе. Пермь, 1993; Он же. Философские проблемы химии: конкретно-всеобщий подход. Пермь, 2006; Утробин И. С. Сложность, развитие, научно-технический прогресс. Иркутск, 1991; Береснева Н. И. Язык и реальность. Пермь, 2004; Мусаелян Л. А. Научная теория исторического процесса: становление и сущность. Пермь, 2005.

2. Орлов В. В. Основы философии: в 2 ч. Ч. 1. Общая философия: учеб. пособие. 4-е изд., перераб. и доп. Пермь, 2006. Вып 2. С. 109.

3. Коблов А. Н. Диалектико-материалистическая концепция развития и современная физика. Иркутск, 1987.

4. Васильева Т. С. Химическая форма материи и закономерный мировой процесс. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1984. С. 104.

5. Там же. С. 109.

6. Там же.

7. Латыпов Н. Н., Бейлин В. А., Верешков Г. М. Вакуум, элементарные частицы и Вселенная: В поисках физических и философских концепций XXI века. М.: Изд-во МГУ, 2001. С. 89.

8. Зельдович Я. Б. Рождение Вселенной из «ничего» // Вселенная, астрономия, философия. М.: Изд-во МГУ, 1988. С. 39.

9. Гриб А. А. Основные представления современной космологии. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.

10. Панов В. Ф., Рыбальченко В. А. Проблема развития физической формы материи и современная физика // Актуальные проблемы российской философии: межвуз. сб. науч. тр. (по материалам Всерос. науч. конф., Пермь, 29-30 сентября 2011 г.): в 2 т. / Перм. гос. нац. исслед. ун-т. Пермь, 2011. Т. 1. С. 28-34.

11. Латыпов Н. Н., Бейлин В. А., Верешков Г. М. Вакуум, элементарные частицы и Вселенная: В поисках физических и философских концепций XXI века. М.: Изд-во МГУ, 2001. С. 123.

Notes

1. See, example: Orlov V. V. Materiya, razvitie, chelovek [Matter, development, human]. Perm. 1974; Also him. Osnovy filosofii. Obshchaya filosofiya [Fundamentals of philosophy. The General philosophy]. Perm. Publishing house «Perm». 2006. Is. 1, 2; Okonskaya N.B. Dialektika social'nogo i biologicheskogo v istoricheskom processe [Dialectic of social and biological in the historical process]. Perm. 1975; Koblov A. N. Dialektiko-materialisticheskaya koncepciya razvitiya i sovremennaya fizika [Dialectic-materialistic concept of development and modern physics]. Irkutsk. 1987; Vasilieva T. S. Himicheskaya forma materii i zakonomernyj mirovoj process [Chemical form of matter and the natural world process]. Krasnoyarsk. 1984; Barg O. A. ZHivoe v edinom mirovom processe [Living beings in a single world process]. Perm. 1993. Also him. Filosofskie problemy himii: konkretno-vseobshchij podhod [Philosophical problems of chemistry: specifically, the universal approach]. Perm. 2006; I. S. Utrobin Slozhnost', razvitie, nauchno-tekhnicheskij progress [The complexity, development, scientific and technological progress]. Irkutsk. 1991; Beresneva N. I. YAzyk i real'nost'[Language and reality]. Perm. 2004; Musayelyan L. A. Nauchnaya teoriya istoricheskogo processa: stanovlenie i sushchnost' [Scientific theory of historical process: the formation and essence]. Perm. 2005.

2. Orlov V. V. Osnovy filosofii: v 2 ch. CH. 1. Obshchaya filosofiya: ucheb. posobie. 4-e izd., pererab. i dop.[Basics of philosophy: in 2 pt. Pt. 1. General philosophy: textbook. 4nd publ., rev.] Perm. 2006. Is. 2. P. 109.

3. Koblov A. N. Dialektiko-materialisticheskaya koncepciya razvitiya i sovremennaya fizika [Dialectic-materialistic concept of utsk. 1987.

4. Vasilieva T. S. Himicheskaya forma materii i zakonomernyj mirovoj process[Chemical form of matter and the natural world process]. Krasnoyarsk. Publishing house of Krasnoyarsk University. 1984. P. 104.

5. Ibid. P. 109.

6. Ibid.

7. Latypov N. N., V. A. Beilin, G. M. Vereshkov Vakuum, ehlementarnye chasticy i Vselennaya: V poiskah fizicheskih i filosofskih koncepcij XXI veka [Vacuum, elementary particles and the universe: the search for physical and philosophical concepts of the XXI century]. M. MGU Publ. 2001. P. 89.

8. Zeldovich Y. B. Rozhdenie Vselennoj iz «nichego» [Birth of the Universe from "nothing"] // Vselennaya, astronomiya, filosofiya - The universe, astronomy, philosophy. M. MGU Publ., 1988. P.39.

9. Grib A. A. Osnovnye predstavleniya sovremennoj kosmologii [Basic ideas of modern cosmology]. M. FIZMATLIT. 2008.

10. Panov V. F., Rybalchenko V. A. Problema razvitiya fizicheskoj formy materii i sovremennaya fizika [Problem of development of physical forms of matter and modern physics] // Aktual'nye problemy rossijskoj filosofii: mezhvuz. sb. nauch. tr. (po materialam Vseros. nauch. konf., Perm', 29-30 sentyabrya 2011 g.): v 2 t.- Actual problems of Russian philosophy: interuniversity collection of scientific works (on materials of All-Russia scientific conf. Perm, 29-30 September 2011): in 2 vol. / Perm State Nat. Research Univ. Perm, 2011. Vol. 1. Pp. 28-34.

11. Latypov N. N., V. A. Beilin, G. M. Vereshkov Vakuum, ehlementarnye chasticy i Vselennaya: V poiskah fizicheskih i filosofskih koncepcij XXI veka [Vacuum, elementary particles and the universe: the search for physical and philosophical concepts of the XXI century]. M. MGU Publ. 2001. P. 123.