Czy ruch jest atrybutem materii? (On13)

Czy ruch jest atrybutem materii: Wybuch bomby atomowej

Obrazek: Wybuch bomby atomowej

MATERIA I RUCH, temat: Czy ruch jest atrybutem materii?

Można też zapytać inaczej:  czy istnieje materia bez ruchu?

1. Stanowisko Starożytnych i Średniowiecznych
2. Stanowisko filozofii i nauki nowożytnej (lata około 1600-1900)
3. Stanowisko nauki współczesnej (XX wiek)

1. Stanowisko Starożytnych i Średniowiecznych

Stosunek ruchu do materii badały cztery szkoły filozofii greckiej.

(1) Szkoła Jońska (VI i V w. p.n.e.) uznawała ruch za atrybut materii. Wynikało to z poglądu zwanego hylozoizmem, według którego wszelka materia jest ożywiona. Życie jest procesem, skoro więc wszystko żyje, to wszystko się zmienia, wszystko się porusza. Idea powszechnej zmienności została wyrażona w powiedzeniu  przypisywanemu Heraklitowi: Pantha rei – wszystko płynie.

(2) Szkoła Eleatów (V w.) głosiła, że ruch w ogóle nie istnieje. Prawdziwy byt jest jednolity i niezmienny. Ruch jest jedynie pozorem, złudzeniem naszych zmysłów. Zmysły nas mylą. Należy wierzyć rozumowi, który dowodzi, że ruch jest niemożliwy.

Zenon z Elei sformułował cztery następujące „dowody” (paradoksy) na nieistnienie ruchu:

  • „Dychotomia”
  • „Achilles i żółw”
  • „Strzała”
  • „Stadion”

(3) Atomiści (Demokryt, Epikur) twierdzili, że „powierzchnia” zjawisk jest zmienna, natomiast ich „głębia” – niezmienna. Powierzchnia zjawisk to zmienne rzeczy zbudowane z atomów; głębia zjawisk to niezmienne atomy: niezmienna jest ich wewnętrzna struktura, są one niepodzielne i wiecznie takie same. Zmienia się tylko – dzięki ruchowi – ich miejsce, czyli położenie względem innych atomów.

Demokryt stworzył koncepcję ruchu mechanicznego: wszelki ruch jest zmianą czysto ilościową (zmianą położenia) niezmiennych co do wewnętrznej struktury obiektów. Demokryt reprezentował stanowisko pośrednie między jończykami a eleatami.

(4) Szkoła Arystotelesa. Arystoteles badał przyczyny ruchu materii. Przyjął on założenie, że materia jest pasywna oraz że istnieje niematerialna „Pierwsza przyczyna ruchu”. Do wniosku tego skłoniły go dwie przesłanki:

  • każdy poruszający się obiekt ma swój motor zewnętrzny (zewnętrzną przyczynę), który go porusza;
  • idąc wstecz, łańcuch tych motorów nie jest nieograniczony, tzn. istnieje pierwsza przyczyna ruchu (pierwszy motor), gdyż gdyby nie było pierwszego motoru, to nie byłoby drugiego i wszystkich dalszych, czyli w świecie nie byłoby ruchu.
Czy ruch jest atrybutem materii: Tomasz z Akwinu
Tomasz z Akwinu

Pierwsza przyczyna ruchu jest wieczna i niezmienna, bo gdyby się zmieniała, nie byłaby pierwsza. 

Pierwszą przyczynę ruchu nazywa Arystoteles „Rozumem Wszechświata” (Nous).

Na Arystotelesie wzorował się Tomasz z Akwinu, który przekształcił rozumowanie Arystotelesa w kwestii ruchu w tzw. „pierwszy dowód” na istnienie Boga: dowód Ex motu (czyli „z ruchu”). Z faktu istnienia ruchu św. Tomasz wyprowadza fakt istnienia Boga, uznając Boga za Pierwszą przyczynę ruchu, czyli dokonując utożsamienia:

Pierwsza przyczyna ruchu = Nous = Rozum Boski = Bóg 

2. Stanowisko filozofii i nauki nowożytnej   (około 1600–1900)

Początkowo także filozofowie i uczeni nowożytni uznawali materię za substancję pasywną.

(1) Filozofowie i uczeni XVII wieku: Kartezjusz, Hobbes, Spinoza, Newton

zgodnie głosili, że materia jest pasywna (niezdolna do ruchu samoistnego). W szczególności Newton głosił tzw. koncepcję „pierwszego pchnięcia”. Bóg wprawił planety w ruch dookoła Słońca oraz dookoła własnych osi, lecz potem przestał ingerować w losy świata.

(2) Radykalną zmianę wprowadził angielski filozof John Toland, który – nawiązując do szkoły jońskiej – głosił, że ruch jest atrybutem, nieodłączną cechą materii. Materia wg niego wykazuje dynamikę, wewnętrzną siłę, zdolność do samoistnego ruchu.

Pogląd ten rozwinął nowożytny materializm, zwłaszcza materializm francuski.

(3) Francuscy materialiści, na czele z Paulem Holbachem głosili, że ruch jest to jedyny sposób istnienia materii, wynikający z jej istoty (materia bez ruchu nie mogłaby istnieć). Podobnie nie może istnieć ruch bez materii.  Świat jest zatem poruszającą się materią, czyli materią w ruchu.

(4) Pogląd ten w XIX w. rozwija materializm dialektyczny (zwłaszcza F. Engels), który głosi, że niemożliwa jest ani materia bez ruchu, ani ruch bez materii. Ruch jest zatem atrybutem materii, a materia jest koniecznym nośnikiem ruchu.

Materializm dialektyczny pojmuje ruch znacznie szerzej niż rozumieli go zwolennicy materializmu mechanistycznego. W miejsce koncepcji ruchu mechanicznego, rozumianego jako czysto ilościowa zmiana położenia, wprowadzili koncepcję ruchu w ogóle, obejmującego wszelkie zmiany ilościowe i jakościowe.

3. Stanowisko nauki współczesnej (XX wiek)

Fizycy oraz filozofowie współcześni są na ogół zgodni, że ruch jest atrybutem materii, tzn. że materia nigdy nie występuje bez ruchu. Wszystkie dotąd poznane obiekty są zmienne. Z tego wyprowadza się indukcyjny wniosek (uogólnienie indukcyjne, stanowiące ekstrapolację), że wszelkie obiekty materialne, istniejące w świecie, są zmienne.

Fundamentalną rolę w procesie uzasadnienia tezy o atrybutywnej naturze ruchu odgrywa prawo Einsteina, zwane krótko

Prawem równoważności masy i energii

E = mc²

Zostało ono sformułowane w 1905 r. w ramach szczególnej teorii względności.

Czy ruch jest atrybutem materii: Prawo równoważności masy i energii
       Prawo równoważności masy i energii

Można wyróżnić trzy aspekty tego ważnego – dla teorii i praktyki – prawa:

  • (1) Aspekt  fizyczny
  • (2) Aspekt techniczny
  • (3) Aspekt filozoficzny

(1) Treść fizyczna prawa jest wyznaczona przez znaczenie symboli w nim występujących:

E – energia, m – masa, c – prędkość światła (stała uniwersalna)

Jest to prawo powszechnego, proporcjonalnego związku między masą a energią.

Stwierdza ono dwie rzeczy:

  • (1) że związek między masą i energią jest powszechny, tzn. że nie ma masy bez energii ani energii bez masy (każdy obiekt ma masę i energię) oraz
  • (2) że związek między masą i energią jest proporcjonalny:

E/m = c² = constans

Energia i masa są w stałej proporcji, czyli im większa jest masa obiektu, tym większy jest zasób zawartej w nim energii, i odwrotnie.

(2) Znaczenie techniczne prawa wynika z faktu, że w każdym kawałku masy jest zawarta olbrzymia ilość energii (z uwagi na wielką wartość c).

W bombie atomowej wyzwala się zaledwie 1/1000 energii einsteinowskiej zawartej w jej materiale rozszczepialnym.

W „bombie węglowej” (w procesie spalania węgla) wyzwala się milion razy mniej energii, co wskazuje na potęgę bomby atomowej.

W bombie wodorowej wyzwala się 1/100 całkowitej energii.

Z teorii względności wynika, że – teoretycznie – można skonstruować taką bombę, która będzie wyzwalała całkowitą energię einsteinowską, czyli, która – będąc tej samej wielkości, co poprzednie bomby – będzie 1 000 razy potężniejsza od bomby atomowej, 100 razy potężniejsza od bomby wodorowej oraz aż 1 000 000 000 (miliard) razy potężniejsza od „bomby węglowej”. Taką bombę będzie można wytworzyć łącząc ze sobą materię z antymaterią.

Czy ruch jest atrybutem materii: Wybuch bomby atomowej
Wybuch bomby atomowej

(3) Wnioski filozoficzne wynikające z prawa Einsteina można uzyskać biorąc pod uwagę fakt, że

  • symbol „E”, który bezpośrednio reprezentuje energię, pośrednio reprezentuje ruch (energia jest miarą ilości ruchu, zasobem ruchu w danym ciele);
  • z kolei symbol „m”, który bezpośrednio reprezentuje masę, pośrednio reprezentuje materię (gdyż masa jest, przynajmniej w przybliżeniu, miarą ilości materii).

Dlatego prawo równoważności masy i energii można też nazwać

Prawem powszechnego proporcjonalnego związku między materią i ruchem

Głosi ono, że między materią i ruchem zachodzi w zasadzie taki sam związek, jak między masą a energią. A więc:

  • Istnieje powszechny, nierozerwalny związek między materią i ruchem (w każdym obiekcie materialnym jest ruch);
  • Związek ten jest proporcjonalny: im więcej materii zawiera dany obiekt, tym więcej w nim ruchu.

Z dwóch podanych ujęć tego prawa – fizycznego oraz filozoficznego – wynika, że materia, ruch, masa i energia występują zawsze w związku powszechnym i proporcjonalnym, tak że układ tracący (lub uzyskujący) np. energię zarazem traci (uzyskuje) odpowiednią ilość masy, ruchu oraz materii.

Trzeba zwrócić jeszcze uwagę, że problem ruchu mas kosmicznych, podjęty przez Newtona, został rozwiązany przez Einsteina w ogólnej teorii względności (OTW).

Zgodnie z OTW ruch mas kosmicznych powoduje grawitacja nierównomiernie rozmieszczonych mas. 

Czy ruch jest atrybutem materii: Albert Einstein
Albert Einstein, w 1921 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki

Również dwie inne fundamentalne teorie fizyczne –

  • mechanika kwantowa oraz
  • współczesna termodynamika

prowadzą do wniosku, że ruch jest atrybutem materii.

Zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga wynikającą z mechaniki kwantowej, gdyby jakiś obiekt materialny (np. elektron) w ogóle się nie poruszał, to można byłoby dokładnie zmierzyć zarówno jego położenie, jak i prędkość (lub pęd), a to jest właśnie wykluczone przez tę zasadę.

Z kolei współczesna termodynamika głosi, że – wbrew wcześniejszym przypuszczeniom – nawet w temperaturze absolutnego zera (0 K, czyli zero w skali Kelwina, wynoszące nieco poniżej – 273°C) ruch cząstek materialnych nie znika całkowicie, mimo że w tym wypadku redukuje się do minimum.

Iva Kalina, 02.11.2017

About Achatoja

Kilka słów o autorze.

View all posts by Achatoja →

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *