отренные нами частицы подуровней А, АА,
АБ, Б и В образуют группу функционирующих единиц, являющуюся
условной основой развития всех дальнейших системных образований Материи. Общее число
указанных элементов превышает 300, однако каждая их комбинация представляет собой новый
вариант системной организации на данном уровне и ведет к созданию новой функционирующей
единицы со строго определенными свойствами. Без знания закономерностей образования этих
единиц и отличительных особенностей изменения их функциональных свойств невозможно
познать общую картину Развития Материи. Мы также должны помнить, что для всех единиц
и системных образований подуровней А - В характерны и постоянно действуют
законы общей теории систем, в соответствии с которой каждую функциональную ячейку любого
системного образования должна занять и всегда занимает только соответствующая ей
функционирующая единица. Именно поэтому в любом ядре фн. место протона должен занять
только протон со строго соответствующей фн. характеристикой, а не гиперон или мезон.
Все фн. ячейки атомных орбиталей заполняются электронами со строго специфическими
характеристиками и, в случае изменения хотя бы одной из них, электрон уже не может
находиться в данной фн. ячейке, что влечет изменение фн. свойств всей системы данного
атома. Вместе с тем, на временной разновеликости периодов существования фн. ячеек атомных
орбиталей и фщ. единиц-электронов построены все химические соединения веществ.

     Двойственная природа функциональных ячеек и функционирующих
единиц подтверждается знаменитой теорией Дирака об античастицах. Суть ее, как известно,
сводится к следующему. Если все состояния с отрицательной энергией (фн. ячейки) в любых
системных образованиях уже заняты фщ. единицами-электронами, никакой новый электрон не
может перейти в эти состояния из состояний с положительной энергией, поскольку каждую
фн. ячейку, как мы знаем, может занимать только одна фщ. единица - другой там места нет.
Однако, если по какой-либо причине электрон с отрицательной энергией покинет свою фн.
ячейку, среди состояний с отрицательной энергией останется одно незаполненное, или, как
принято говорить, дырка. Но недостаток отрицательного заряда воспринимается
как положительный заряд, а недостаток отрицательной энергии - как обычная положительная
энергия: минус на минус дает плюс. Теория Дирака предсказала возможность
появления положительно заряженных электронов, которые позднее были названы позитронами.
Если обычный электрон с отрицательным зарядом встретится с позитроном, он может заполнить
дырку, то есть упасть на свободное место среди состояний с отрицательной
энергией. Избыток энергии будет передан электромагнитному полю, а фон электронов с
отрицательной энергией станет равномерным всюду, то есть ненаблюдаемым. Ведь если все
состояния с отрицательной энергией заняты, это нормальное, основное состояние фона как
целого: тогда дырок-позитронов нет. Взаимодействие электрона (фщ. единицы) с позитроном
(фн. ячейкой) приводит к аннигиляции их индивидуальных качественных свойств, при этом
сами они становятся частью структуры более высокой системной организации.

     Принцип двойственности фн. ячеек и фщ. единиц свойственен
структурам и более крупных элементов. Так экспериментальным путем, как известно,
обнаружены антиядра изотопа гелия-3. Не исключено, что одно из продолжений этой
теории логически связано с разгадкой тайн больших черных дыр в космосе и возможности
существования антимира. Однако, это предмет другого исследования.

     Рассматривая природу взаимодействий различных
элементов подуровней А - В, мы можем подразделить их в соответствии
с общепризнанной классификацией на четыре четко отличающихся друг от друга типа:
сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Их резкое различие видно из
сравнения относительных интенсивностей взаимодействий, которые относятся соответственно
как 1:10-2:10-5:10-38. Гравитационное взаимодействие
определяет структуру космоса, электромагнитное - структуру атома и молекулы, сильное
же взаимодействие определяет структуру ядра. Слабому взаимодействию подвержены все
частицы упомянутых подуровней за исключением фотона. Помимо этого следует постоянно
иметь ввиду, что всем указанным взаимодействиям свойственны некоторые симметрии. И
если для одних взаимодействий они тесно связаны с симметрией пространства-времени,
то для других они подчиняются законам внутренней симметрии взаимодействий.

     Перед тем, как продолжить наше движение по координате качества,
остановимся еще на одном важном моменте. Как мы уже отмечали, параллельно с движением
Материи по подуровню В, то есть функциональной дифференциации его ячеек и единиц,
происходила одновременная концентрация элементов в звездные тела, пространственный
объем которых был несравнимо меньше остававшегося материально разреженным межзвездного
пространства. В результате, с помощью уже упоминавшейся формулы полной энергии системы
точекможно сделать ряд интересных выводов.

     Известно, что из-за связанности в звездных структурах
перемещения материальных образований подуровня В резко сокращены (то есть
, а
), в то
время как энергия всей системы остается величиной постоянной. Тогда формула полной
энергии для сконцентрированных в пространстве системных элементов трансформируется
в смысловое выражение . Если же учесть, что суммарная масса  является объектом функциональной дифференциации
, то можно
записать указанную зависимость в виде , которая означает, что в условиях ограничения движения в
пространстве, характерного для материальных частиц, сосредоточенных в звездно-планетных
телах Вселенной, для сохранения направленности тензора Развития Материи движение
в качестве () должно происходить в квадратной зависимости от движения Материи во
времени. Вследствие этого приращение функциональных свойств материальных систем,
сосредоточенных в звездно-планетных образованиях, для какого-либо региона Вселенной
протекает значительно быстрее, чем это происходило бы для всей равномерно простирающейся
и перемещающейся по пространству Вселенной материальной субстанции.

     Из тех же уравнений следует, что для материальных
систем - фщ. единиц, движение которых в пространстве практически ограничено
(),
время функционирования равно квадратному корню из их функциональной суммарной
массы , то есть чем меньше их суммарная масса, тем короче период
их функционирования и, соответственно, существования. Образно говоря, полученное
уравнение можно назвать формулой смерти всего застывшего.

     Здесь также уместно отметить, что с каждым последующим
организационным уровнем Развития Материи фщ. единицы несут на себе все больше фн.
нагрузок, то есть повышается коэффициент их полифункциональности. И чем сложнее
по организации структурный уровень Материи, тем выше будет этот коэффициент.
Отмеченный фактор облегчает решение задачи ускорения движения Материи в
качестве () в условиях ограниченного пространства
()
звездно-планетных образований.





[ Оглавление ]
[ Продолжение текста ]




Игорь Кондрашин - Диалектика Материи (Часть 3, продолжение)



[ Оглавление ]

Игорь КондрашинДиалектика Материи


Диалектический генезис
материальных систем(продолжение)



Уровень Г

     Следующий организационный уровень системных образований
Материи объединяет все качественное многообразие неорганических элементов. Исходя из
требований закона увеличения приращения функций в единицу времени вследствие ограничения
пространственного перемещения, появление системных образований данного подуровня
происходило главным образом на планетных телах Вселенной.

     Образующей основой структур уровня Г служит химическое
соединение элементов Материи, а точнее, химическая связь между функционирующими единицами
подуровня В (то есть атомами), в результате чего образуются фщ. единицы нового
уровня (молекулы), каждая из которых имеет свои строго определенные фн. свойства,
большинство из которых в настоящее время хорошо изучены.

     Вкратце остановимся на механизме действия химической связи.

     Все многочисленные химические процессы происходят в результате
взаимных перегруппировок атомов, сопровождающихся разрывом старых фн. связей между ними
и образованием новых в рамках структур фн. ячеек элементов данного подуровня. Не
существует химических реакций, в ходе которых связи между фн. ячейками, занимаемыми
различными атомами, не изменялись бы. Внешне ответственными за это являются электронные
оболочки атомов, вступивших в контакт друг с другом. Поэтому смело можно утверждать, что
это является их главным фн. свойством, их функцией.

     Соприкосновение взаимодействующих атомов, сопровождающееся
частичным перекрыванием их электронных оболочек, является необходимым условием
возникновения между ними химической связи. В качестве примера рассмотрим механизм
организации простейшего по структуре образования данного подуровня - молекулы водорода.

     Электрон в атоме водорода занимает определенный энергетический
уровень, который является наинизшим, если атом не возбужден и находится в изолированном
состоянии. При сближении двух атомов их электроны испытывают притяжение со стороны обоих
ядер, которое возрастает по мере уменьшения расстояния между ними. Однако, на определенном
этапе сближение атомов может приостановиться вследствие действия сил отталкивания между
электронами, каждый из которых обладает отрицательным зарядом. Поэтому дальнейшее
взаимодействие двух атомов будет протекать в зависимости от характеристики спинов
их электронов. Электроны с параллельными (одинаково направленными) спинами
(
)
отталкиваются друг от друга, а электроны с антипараллельными спинами
(
)
сближаются, стягиваясь в электронную пару. Этот принцип уже упоминался нами
при описании построения атомных орбиталей электронных оболочек атомов.

     Таким образом, при сближении двух атомов водорода в пространство
между их ядрами могут войти два электрона, спины которых антипараллельны. В результате
появляется стабильное двухатомное системное образование - молекула водорода H2,
фн. ячейки которого заполнены фщ. единицами подуровня В - атомами водорода. Общая
кинетическая энергия системы из двух атомов уменьшается вследствие поглощения ее при
построении самой системы путем трансформации части кинетической энергии отдельных
атомов в потенциальную энергию связи молекулы. Ядра связанных атомов остаются на строго
определенном расстоянии и совершают колебания относительно друг друга. Равновесное
межядерное расстояние, называемое длиной химической связи, для молекулы H2
равно 0,74  при
радиусах атомов водорода 0,53 . Область пространства между ядрами атомов, в которой вероятность нахождения
электронной пары максимальна, представляет собой молекулярную орбиталь. В ней, как мы
выяснили, не могут находиться одновременно два электрона с параллельными спинами. Поэтому
при сближении двух атомов, электроны которых имеют параллельные спины, молекула водорода
образоваться не может. Химическая связь может возникать как между отдельными атомами
периодической системы подуровня В, так и между более сложными фщ. единицами -
молекулами, ионами, радикалами... Однако в любом случае в ее основе лежит метод валентных
связей, главное положение которого состоит в том, что валентность любой указанной единицы
равна числу ее неспаренных электронов. Если в атоме имеются вакантные орбитали (фн.
ячейки уровня АА), не слишком сильно отличающиеся по уровню энергии от орбиталей,
содержащих пару электронов, то возможен переход одного из электронов в свободную орбиталь
соседнего подслоя. В результате, электроны распариваются и становятся
валентными. Однако, чтобы осуществить такой перевод электрона на другую орбиталь,
то есть возбудить атом, нужно затратить определенное количество внесистемной энергии.
Число обобщенных электронных пар определяет ковалентность элемента.

     Каждая фщ. единица (атом, ион или молекула), содержащая
в орбитали неспаренный электрон, следуя законам движения Материи в качестве
(),
стремится к установлению с партнерами атомной связи и поэтому обладает высокой
реакционной способностью, проявляющейся прежде всего в реакциях замещения
(Na + H2O = NaOH + H) и присоединения (H + H = H2 или
H + Cl = HCl ).

     Связь между атомами, осуществляемая общей электронной парой,
может возникнуть и другим путем. Если в атомной орбитали одного атома (Д) находятся
два электрона, а у другого атома (А) имеется вакантная атомная орбиталь, то связь
между ними образуется за счет пары электронов первого атома (Д:
 А).
Атом Д, предоставляющий для образования связи электронную пару, является
донором, а атом А, обладающий свободной орбиталью, - акцептором.

     Образование донорно-акцепторной связи протекает по пути,
отличающемуся от механизма ковалентной связи, но приводит к такому же результату.
При этом происходит усложнение состава и структуры веществ с образованием сложных
комплексных соединений, несущих свою строго определенную функциональную
нагрузку. Как правило, один из атомов (обычно акцептор), располагаясь в центре,
координирует вокруг себя единицы, вступающие с ним в донорно-акцепторную связь,
называемую еще поэтому координативной связью. За счет координативной связи
происходит химическое насыщение атома, в результате чего внутренняя энергия системы
взаимодействующих атомов понижается. Благодаря этому общая валентность атома (как
суммы всех его связей) может быть достаточно высокой.

     Итак, при установлении химической связи атом предоставляет
партнеру либо атомную орбиталь с двумя свободными фн. ячейками (акцептор), либо атомную
орбиталь с одним электроном и одной свободной фн. ячейкой, либо атомную орбиталь с парой
электронов - фщ. единиц (донор). Поэтому валентность элемента равна общему числу орбиталей
его атома, принимающих участие в образовании химических связей. При заполнении электронами
фн. ячеек всех возможных атомных орбиталей атом химически насыщается и становится
неспособным к установлению дополнительных химических связей

     В общем случае образование каждой дополнительной валентной
связи приводит к дальнейшей стабилизации молекулы, поэтому наиболее устойчивыми
молекулами являются такие, в атомах которых все стабильные атомные орбитали либо
использованы для образования связей, либо заняты неподеленными парами электронов.

     Ковалентная, как и донорно-акцепторная химическая связь
образуется между атомами, расположенными в пространстве друг относительно друга
определенным образом - направленно. И поэтому, чем полнее в пространстве перекрываются
друг с другом две атомные орбитали, участвующие в химической связи, тем меньшим запасом
энергии обладают электроны, находящиеся в области перекрывания и осуществляющие связь,
и тем прочнее химическая связь между этими атомами. Направленность химических связей
в пространстве придает всем многоатомным частицам (молекулам, ионам, радикалам)
определенную конфигурацию. От нее зависит внутренняя структура вещества, а также
его фн. свойства.

     Параллельно с развитием структуры фщ. единиц уровня Г
происходило дальнейшее разделение их фн. свойств. Примером этому может служить деление
единиц на диамагнитные и парамагнитные. Первые оказывают прохождению магнитных силовых
линий сопротивление большее, чем вакуум, а вторые проводят их лучше, чем
вакуум. Поэтому внешнее магнитное поле выталкивает диамагнитные вещества
и втягивает парамагнитные. Столь различное их поведение объясняется особенностями
структурного построения, диктуемого законами нижних организационных уровней, и действие
которых определяет характер внутренних магнитных полей вещества, складывающихся из
собственных магнитных моментов нуклонов и электронов. Магнитный момент любого атома
определяется все же, главным образом, суммарным спиновым магнитным моментом электронов,
так как магнитные моменты протонов и нейтронов примерно на три порядка меньше моментов
электронов. Если два электрона находятся в одной орбитали, то их магнитные поля
замыкаются, так как оба они могут иметь антипараллельные спины. Поэтому, если в веществе,
представляющем сумму однородных единиц, магнитные моменты всех электронов взаимно
скомпенсированы, то есть все электроны спарены, то это вещество диамагнитное. Напротив,
если в орбиталях имеются холостые электроны, то вещесто проявляет парамагнетизм.
Примерами диамагнитных веществ могут служить молекулярные водород, азот, фтор,
углерод и литий (в газообразном состоянии). К парамагнитным относятся молекулярный
бор, кислород, окись азота.

     Вещества с аномально высокой магнитной восприимчивостью
(например, железо) относятся к ферромагнитным. Однако, ферромагнетизм проявляется
ими только в твердом состоянии.

     Здесь следует также отметить, что одним из важных видов
химических взаимодействий, возникших в период движения Материи в своем развитии по
уровню Г, являются окислительно-восстановительные реакции. К ним относятся
реакции, в результате которых изменяются степени окисленности элементов, то есть
происходит взаимное перемещение электронов вступивших в реакцию веществ, при этом
происходит отдача электронов одними молекулами (окисление) и присоединение их другими
(восстановление). Окислительно-восстановительные реакции играют большую роль при
протекании в биологических системах таких процессов, как фотосинтез, дыхание,
пищеварение и т.п.

     Таким образом, в ходе развития Материи по организационному
уровню Г функциональная дифференциация атомов стала причиной их структурной
интеграции в молекулы.



Уровень Д

     Все окружающие нас тела и вещества представляют собой
совокупности большого числа фщ. единиц уровня Г - молекул, ионов, радикалов
со строго определенными фн. свойствами - тем или иным образом расположенным в
пространстве и объединенным в соответствующие системные образования уровня Д.
Их взаимное расположение в пространстве не является случайным, а подчинено объективным
законам общей теории систем, в соответствии с которыми они заполняют предназначенные
для них фн. ячейки в структурах системных образований более высокого порядка. В
зависимости от характера взаимодействий фщ. единиц, регламентируемых алгоритмами
соответствующих фн. ячеек, объединяющее их вещество находится в одном из фазовых
состояний, свойства которого предопределяют структуру фиксирования фн. ячеек и
поведение заполняющих их фщ. единиц.

     Различают три основных типа фазовых состояний вещества -
газообразное, жидкое и твердое. Кроме того, существуют такие фазовые состояния, как
плазменное и сверхпроводимое. Отличие всех состояний друг от друга заключается
в системной организации входящих в них фщ. единиц, их взаимном расположении в
пространстве и уровне их энергии. При переходе вещества из одного фазового состояния
в другое прежде всего происходит структурная перестройка системы фн. ячеек, отражающей
запас внутренней энергии вещества, его теплоемкости, плотности и т.п. Вместе с тем,
любая система единиц уровня Г обладает определенным числом степеней свободы,
равным числу условий, которые могут быть изменены произвольно (в определенных
пределах), не вызывая в системе фазовых переходов.

     Вполне естественно предположить, что в начальный этап
движения Материи по уровню Д небольшие объединения Г-образований
в дальнейшем приобретали все более сложную структурную композицию, включающую
первоначальные микросистемы в качестве фщ. единиц и объединяя их в более крупные
макросистемы. Фазовое состояние каждой макросистемы уровня Д прежде всего
зависит от состояний всех входящих в него микросистем и характеризуется его
термодинамической вероятностью. Таким образом, подчиняясь статистике, система
стремится перейти в такое макросостояние, которому соответствует большее число
вариантов микросостояний.

     С ростом числа вариантов повышается вероятность перехода
системы в данное состояние и вместе с тем уменьшается упорядо