Materia

Materia Mareste imaginea.


Materia

Unul din rezultatele cele mai de seama ale demersului stiintific este reprezentat de realizarea modelului monist-materialist al lumii. Este vorba, in primul rand, de o orientare filosofica ce sustine ca Universul in totalitatea lui, cu componentele sale animate si neanimate si cu toate fenomenele ce se desfasoara in el, este o realitate obiectiva, independenta de constiinta umana, realitate dintr-o materie necreata si eterna a carei existenta se desfasoara potrivit legilor naturii dominate de principiul cauzalitatii. Din acest model evident este exclusa orice componenta transcendentala iar consiiinta umana este redusa tot la o forma de manifestare a materiei.

Acest model este, in mod incontestabil, rezultatul unei reflexii filosofice, care are insa ca punct de plecare convingerea naiva, intuitiva, ca exista in afara gandirii umane o realitate independenta si cognoscibila.


Modelul materialist a fost adoptat si de cercetarea stiintifica, deoarece satisface exigentele reductioniste, ce fac parte din metodologia cercetarii stiintifice incepand, in special, din veacul potrivit principiului obiectivarii deja amintit. De asemenea, ofera investigatorului terenul sigur reprezentat de existenta legilor naturii.


Bazandu-se, printre altele, pe negarea spiritualului, modelul materialist a servit   la  fundamentarea  ateismului.   Deoarece spiritualitatea este legata de religie, si religiile sunt conservatoare, viziunea materialista a lumii a fost adoptata, din punct de vedere politic, in special de partidele de stanga si (dupa cum stim cu totii) a fost una din componentele esentiale ale filosofiei marxiste. La aceasta a contribuit si corolarul practic al demersului stiintific, progresul tehnic considerat de partidele de stanga drept indicele progresului omenirii (intr-un Univers lipsit de orice reper spiritual).


Am vazut ca modelul materialist al lumii presupune ca aceasta este alcatuita din materie.

Termenul de materie trebuie inteles - in primul rand - in forma sa cea mai abstracta si anume: de categorie filosofica. In acest sens e vorba de o substanta universala eterna, evident obiectiva care, sub diferitele ei forme concrete alcatuieste lumea.

Daca materia, in sensul ei abstract, este un obiect de studiu al filosofiei, manifestarile sau realizarile ei concrete constituiesc obiectul de studiu al diferitelor stiinte.

Termenul filosofic de materie, in sens de substrat constitutiv al creaturilor (in afara de ingeri si demoni) si creatiilor, este folosit si in cursul demersului magic. Uneori, insa, el are un caracter mult mai general si se refera atat la alcatuirea lumii materiale (fizice), cat si a celei spirituale (metafizice). In acest caz termenul de "materie" se extinde si in afara Cosmosului propriu-zis, lucru asupra caruia vom reveni. De asemenea, nu trebuie sa uitam ca initial termenul de materie se opunea doar celui al formei, atat in cazul formelor imanente, cat si a celor transcendente. Aceasta veche opozitie aristoteliana intre forma si materie (substanta) a fost inlocuita de Descartes prin opozitia - clasica astazi - intre materie si spirit.

Ideea unei materii universale (unui substrat unic general) care structureaza diferitele forme existente din natura, este un concept pe care-l gasim in toate culturile. Pentru sfera noastra mediterano-europeana aceasta idee apare la zorile filosofiei grecesti la primii ionieni. Trebuie mentionat ca de la originele ei filosofia si apoi stiinta s-au intrebat asupra existentei acestei materii universale sau "physis" si a modului ei de alcatuire. Astazi teoriile privind materia si structura ei, ocupa un loc central in fizica moderna si graviteaza in jurul ideii de "substanta unica universala", asa cum a numit-o Patrick Suppes.

Abordarea stiintifica a materiei se face in chip deosebit, in functie de ordinea de marime a structurilor considerate, fapt asupra caruia a atras atentia in special Poincare. Pentru toate ordinele de marime, gandirea umana ia contact cu materia prin senzorii biologici, ajutati sau nu de anumite dispozitive tehnice.

Conceptul de ordine, de marime, sta la baza descrierii texturei Universului si a generat printre altele demersul prin "fractali". In cazul ordinului de marimi al experientei directe a speciei noastre, materia se prezinta sub forma unor structuri cu anumite forme, pozitii, consistente si greutati; cu anumite proprietati optice si termice, uneori electromagnetice si in unele cazuri cu anumite atribute olfactive sau/si gustative. Ea are o organizare discontinua, fiind formata din corpuri solide (amorfe sau cristaline) si fluide, lichide si gazoase. Sute de mii de ani omul a cunoscut si studiat materia sub aceste trei stari, carora le-a atribuit ca simboluri pamantul, apa si cerul, asa cum le vom gasi la inceputurile filosofiei grecesti, la fiziologii din Milet si apoi la Empedocle si Anaxagora. Foarte recent, acum cateva zeci de ani, fizicienii au mai descris a patra stare a materiei. Este vorba de plasma (mentionata prima data de Langmuir) care se poate obtine din orice corp (orice substanta) incalzita in mod convenabil. Nu este cazul sa analizam aici aceasta noua stare in care se afla materia (alaturi de cele solida, lichida si gazoasa), stare care in simbolica vechilor filosofi din Ionia ar putea fi reprezentata prin al patrulea element fundamental: focul. Se considera ca 99,9% din Univers se gaseste in stare de plasma, constituind materia stelara si a spatiilor interstelare. Tot in stare de plasma se afla ionosfera si centurile Van Allen din jurul pamantului.

Materia concreta, asa cum a cunoscut-o si apoi a studiat-o omul, nu se prezinta insa ca o substanta moarta, inerta, ci este sediul unor multiple procese.

Primele procese care au fost identificate au fost cele mecanice. Ele au permis formularea conceptelor de masa si de miscare (cu vitezele, acceleratiile si directiile respective), cele de forta, inertie si echilibru, apoi cele de atractie si respingere. Toate acestea au putut fi observate, experimentate, masurate si apoi formalizate matematic. Materia se manifesta astfel printr-o dinamica a ei. Ea nu este imobila, ci intr-o continua miscare, ce va fi evidentiata la toate nivelele ei de organizare. Este meritul - in special - al lui Galilei, Huyghens si Newton, de a fi creat modelul mecanic al lumii. Nu este cazul aici sa aprofundam toate aspectele mecanicii care reprezinta un capitol important al fizicii si matematicilor moderne (statica, cinematica, dinamica, mecanica solidelor, mecanica fluidelor sau a continutului s.a.m.d.). De aceasta matematica mecanica se leaga nume ca: Bernoulli, Euler, d'Alembert, Lagrange, Laplace s.a.

Esential este faptul ca alaturi de substanta care alcatuieste materia, trebuie sa luam in considerare si factorii care impun miscarile si "tensiunile" din ea si/sau din jurul ei. In cazul proceselor mecanice amintite este vorba de forte mecanice. Aceste forte constitue energia mecanica. Daca substanta materiei poate fi observata, energia nu poate fi pusa in evidenta decat indirect prin efectele ei asupra substantei materiale. Pe masura insa ce progresul stiintelor a inaintat, s-au descoperit noi forme de energie (energia calorica, energia radianta, energia electromagnetica).

Este posibil ca in viitor sa fie descoperite si alte forme de energie, astazi necunoscute (asa cum milenii, o parte din energiile electromagnetice au fost ignorate, ca si fortele tari si slabe ce actioneaza la nivel subatomic sau molecular). Printre ele poate se vor situa energiile transfizice sau bioenergia de azi, inca neacceptata de stiintele exacte.

Energiile cunoscute sunt interdependente unele de altele. Ele se pot transforma unele in altele, potrivit unor legi de echivalenta. De aceea diferitele forme de energie pot fi masurate prin masuri comune care sunt consecinta legii conservarii si transformarii energiei, lege care constituie inima termodinamicii, a carei baza a fost pusa de Sadi Carnot.

Evident ca ramane deschisa problema daca poate exista materie (masa) fara energie, sau energie pura in afara orica substrat substantial. Ultima ipoteza a fost dezvoltata de Ostwald, in cadrul modelului sau, in care energia este componenta de baza a Universului fizic (modelul energetismului), preluat de St. Lupascu. Din punct de vedere teoretic si practic una din cele mai de seama descoperiri ale stiintei a fost posibilitatea convertirii materiei energie si invers, exprimata de celebra formula a lui Einsiein: E= mxc2 (in care E reprezinta energia, m masa, iar c viteza luminii). Transformarile acestea de masa in energie si invers, de energii una in alta si de influentari reciproce ale maselor de materie intre ele si, intre ele si diferitele forme de energie, definesc dinamica sau miscarea materiei, un concept esential pentru imaginea stiintifica a lumii.

Conceptul de "lucru mecanic" a lui J.V.Poncelet si apoi cel de "energie" a lui Th. Young, au imbogatit imaginea despre materie, aratand ca este sediul unor activitati. Un pas nou in organizarea materiei a fost descoperirea campurilor energetice. In alcatuirea materiei astazi cunoastem campurile gravitationale ce se formeaza in vecinatatea unei mase (in jurul carora se structureaza liniile forta galileene ale "atractiei newtoniene") si campurile electromagnetice.

Conceptul de camp este unul din cele mai de seama pentru cunoasterea modului de alcatuire al materiei. Campurile sunt un fel de structurari ale spatiului, variabile in timp. Aceste structurari sunt determinate, in cazul campurilor elecromagnetice, de exemplu, de deplasarea  unei   sarcini   electrice.   Particularitatea   campurilor electromagnetice consta in aceea ca au totdeauna doua componente, una magnetica si alta electrica, ce se dezvolta si se propaga cu viteza luminii in spatiu, in planuri diferite (perpendiculare unul pe altul).

Structura campurilor electromagnetice este descrisa de ecuatiile lui Maxwell, cu ajutorul carora, daca se cunosc proprietatile unui camp electromagnetic, intr-un punct si la un moment dat, se pot stabili proprietatile campului in totalitatea lui, in spatiu si in orice moment. Cum sublinia Einstein, in ecuatiile lui Maxwell nu sunt prezenti factori materiali. Ele descriu doar proprietatile structurale ale continuum-ului spatiu - timp, provocate de miscarea unei sarcini electrice. Ai impresia ca aspectul material a disparut.

Proprietatile caracteristice campului pricinuite de o sarcina electrica nu stau pe loc (in imediata vecinatate a sarcinei), ci se extind in tot spatiul cu viteza luminii, cum rezulta din ecuatiile lui Maxwell si cum a rezultat din experientele clasice ale lui Oersted si Faraday. Aceasta propagare nu are nevoie de un substrat oarecare ( de ex. eterul, ipoteza neconfirmata si inutila).

 

Cand sarcina electrica oscileaza, structura campului pe care o genereaza, este tot periodica. Este vorba de o unda electromagnetica ce se propaga in spatiul vid cu viteza luminii (300.000 km/sec).

 

In cazul campurilor gravitationale, structurarea lor spatiala si temporala (metrica lor) este determinata de acea misterioasa forta de atractie, pe care o exercita orice masa de materie, forta care a stat la baza modelului lui Newton. El s-a inspirat pentru ipoteza sa privind forta de atractie universala (gravitatiei), de la modelul religios al Erosului Universal.

 

Legile lui Newton insa, sunt o simplificare fata de realitate care este mult mai complexa. Ele sunt insa perfect valabile la scara existentei umane. De indata insa ce avem de-a face cu mase materiale uriase (ca in astronomie) sau/si de viteze mari ca in fizica subatomica sau in astrofizica, ele devin mai complicate.

 

Este marele merit al lui A. Einstein de a fi extins teoria campurilor si la fenomenul atractiei gravitationale. Teoria sa, numita teoria relativitatii generalizate, stabileste o asemanare intre campurile electromagnetice si cele gravitationale, ambele fiind in fond niste componente ale materiei (ale continuum-ului spatiu -timp). Nu trebuie sa uitam ca ambele campuri se propaga in spatiu - vid cu viteza luminii.

 

Campul gravitational a fost formalizat de Einstein folosind calculul tensorial (tensorii sunt o clasa superioara de vectori care initial au fost folositi pentru mecanica corpurilor elastice). Aceasta structura tensoriala a campurilor gravitationale (pe care o au si cele electromagnetice), explica de ce sub influenta unei mase oarecare, in cadrul campului se produce o deformare neecuclidiana a spatiului si timpului, care a fost denumita curbura, asupra careia vom mai reveni. Modelul matematic al campului lui Einstein ia in considerare egalitatea (empiric constatata) intre masa materiala (gravitationala) si masa de inertie. De asemenea, el foloseste pentru relatiile dintre masa, energie, impuls, viteza etc, formule ce provin din asa numitele transformari ale lui Lorenz, ce permit stabilirea invariantei (independentei) legilor naturii fata de sistemul de referinta (ex. coordonatele alese).

 

Fizica zilelor noastre cauta sa elaboreze o teorie generala a campurilor care, pornind de la asemanarea dintre campurile electromagnetice si cele gravitationale sa ne dea modelul campului unitar. Incercari in acest sens au fost facute de Einstein. Ele au fost continuate de H.Wayl, apoi de A. Eddington sa.

 

Aceste incercari de unificare a campurilor energetice sunt realizate cu un aparat conceptual si matematic extrem de elaborat si la un nivel de abstractizare extrem de ridicat. In acest sens Eddington a facut apel la teoria grupurilor, folosind grupuri Klein de tip K4 (cu patru dimensiuni: trei ale spatiului si una temporala). El a folosit numere pure fundamentale si principii epistemologice foarte riguroase (amintind - intr-o varianta moderna - de demersul Pitagoreic). Acest model "structuralist" al lui Sir Arthur Eddington a fost dezvoltat la Berkeley de S.P. Sirag ("Physical Constants as Cosmological Constraints", 1983). Fara a fi complet, el incearca sa patrunda in secretele organizarii lumii. Numai ca limbajul folosit este accesibil exclusiv specialistilor. Dupa cum se vede campurile sunt componente ale materiei greu de inteles si imposibil de intuit. Asa cum am mai spus ele degaja un parfum de nematerialitate aparenta care a fost speculat de unele sisteme bazate pe demersul magic.

 

Astfel, unii ganditori spiritualisti ca Ruyer, au considerat ca modelul campurilor fizice poate fi extins si la niste campuri transfizice, nemateriale, substrat al unor manifestari neconventionale, ca cele studiate de parapsihologic Aceste campuri spirituale (daca se poate folosi expresia) corespund conceptului de "himma" din modelele mistice islamice.

 

Mai interesant este ca, pornind de la formalizarea campurilor unificate, gravitationale si electromagnetice s-a incercat elaborarea unor modele care sa unifice intr-un anume fel structura energetica a materiei, cu fenomenele de constiinta umana. J.Mishloven ("The Roots of Consciousness", 1993) aminteste de incercarile - in acest sens - atat ale lui Eddington, cat si ale lui Sirag Eddington sustine ca, deoarece gandirea umana ("the mind") poate cunoaste materia, inseamna ca dispune de o structura de grup izomorfa cu aceea a materiei. Sirag face apel la structurile matematice numite "spatii de reflectie" (care sunt organizate ierarhic). El construieste, in cadrul teoriei sale asupra campului unificat, un spatiu de reflectie hiperdimensional (cu 7 dimensiuni), care constituie un fel de "constiinta universala", in care se articuleaza constiinta individuala din creierele foarte dezvoltate ("highly evolved brains") si lumea materiala!

 

Daca trecem de la materia - privita la scara noastra - spre materia din spatiile astronomice, vedem ca este din nou formata din mase discontinue (planetele, astrele) grupate in sisteme planetare, constelatii, galaxii si roiuri galactice de diferite ordine care populeaza spatiul cosmic. Toate sunt cufundate intr-un fluid gazos extrem de rarefiat ("un fel de supa cosmica"), ce constituie materia (plasma) interstelara. Intre toate aceste corpuri ceresti se desfasoara uriase forte gravitationale, manifestari electromagnetice si radiatii corpusculare. Ele insasi sunt sediul unor formidabile evenimente energetice. De asemenea in imensitatea spatiului cosmic exista o energie reziduala (fosila) de circa 3° K. Vom reveni asupra alcatuirii cosmosului, in alta parte.

 

Trebuie sa subliniez ca stiinta contemporana a demonstrat inexistenta acelei ipotetice substante cosmice, numita eter, care a fost inventata pentru a explica - dupa Euler - transmisia luminii. Eterul, umpland tot spatiul dintre corpurile materiale, mai satisfacea exigenta teoretica ce exista candva, potrivit careia in natura nu exista vid (Descartes). Einstein a inlocuit eterul cu proprietatile geometrice ale continuumu-lui spatiu - timp, asa cum am vazut.

 

De asemenea stiinta contemporana a respins ipotezele pseudostiintifice, privind existenta in lume a unei misterioase energii universale, numita de Reichenbach "Od" sau "Odyle" si de Reich "energia albastra".

 

Mult mai interesant este modelul lumii materiale creat de stiinta moderna la nivelul "foarte mic". Ajungand in lumea atomica si subatomica, fizica ne-a dat un model de structura a materiei, in care masele si energiile se impletesc si se transforma unele in altele, realizand un univers care nu poate fi intuit, in care conceptele fizice au trebuit sa fie modificate, legile logicei clasice au fost parasite si s-a ajuns la o reprezentare pur formala, matematica a realitatii, singura posibila. Materia (masele si energiile) subatomica este alcatuita dupa un model exprimat de fizicieni prin cifre si simboluri matematice, ca cel al lui Heisenberg, model care ne aminteste si el, intr-un fel, de universul numerologic al lui Pitagora (asa cum sublinia candva M. Ghika - "Le Nombre d'or", Paris 1976).

 

In lumea foarte mica a materiei domneste discontinuitatea. Materia este corpusculara sau granulara. Corpurile solide, lichidele, gazele si plasmele sunt, asadar formate din corpusculi sau particule de ordine din ce in ce mai mici, pana ce la limita inferioara se afla particulele elementare (elementele primare ce compun materia). Dupa cum se vede cercetarea stiintifica moderna (bazata pe calcule si experiment) a elaborat modelul discret (atomismul) la care, prin  reflexie filosofica au ajuns in antichitate Democrit, Leucip, Epicur, Lucretiu, s.a., model reluat in sec. XVIII si XIX de Daiton, Avogadro s.a., si perfectat de fizica cuantica.

 

Aceste particule elementare situate la limita inferioara de diviziune a materiei, fiind la ultimul nivel, ar trebui sa nu mai aiba nici o structura interna. Ne aflam insa in fata unei antinomii care nu a fost rezolvata. Daca au structura interna, rezulta ca particulele mai pot fi teoretic divizate; daca nu au structura interna, nu pot face obiectul unei forte (G. Chew) si ar trebui sa nu existe diferente intre ele!

 

Intr-adevar, trebuie sa mai subliniem ca nu exista un singur tip de particule elementare. Diferite caracteristici (marimi observabile si masurabile) permit identificarea a doua clase de astfel de particule, quarcurile si particulele (cuantele) de energie.

 

Cu toata micimea lor care le reduc aproape la adevarate abstractizari, fizicienii zilelor noastre au distins chiar, in cadrul fiecarei clase, tipuri diferite de particule. Astfel, luand in considerare diferite caracteristici abstracte, ce rezulta din analiza lor fizico-matematica, proprietati cu nume surprinzatoare ca: "stranietatea", "sarmul" (farmecul), "spinul" (culoarea) sau "savoarea", se disting patru tipuri de "quarcuri" (p sau "sus", n sau "jos "  "straniu" si p' sau "fermecat").

 

Quarcurile au mai fost clasificate in sase tipuri (u, d, c, e, t si b). Quarcurile insa nu exista izolat in natura. Ei se aglutineaza si formeaza structuri corpusculare mai mari, care asigura componenta materiei, cum sunt nucleonii (protonii, neutronii) si hiperonii grupati sub numele de barioni sau hadroni (particule grele).

 

In afara de quarcuri, in structura materiei se mai gasesc niste particule mai usoare ("leptoni") care cuprind electroni , muoni, taoni si neutrino (ultimii de trei feluri: neutrino-electroni, neutrino-muoni si neutrino-taoni).

 

Ansamblul quarcurilor si leptonilor sunt elemente pasive, actorii materiei si sunt reuniti sub numele de fermioni.

 

Asupra tuturor acestor particule materiale: leptoni, hadroni, quarcuri, actioneaza particulele de energie care genereaza fortele din materie:

- fotonii determina forta electromagnetica ce actioneaza pana la infinit;

- gravitonii determina forta de gravitatie ce actioneaza si ea pana la infinit:

- gluonii determina forta tare ce actioneaza pana la 10-16 cm;

-  bosonii determina forta slaba ce actioneaza pana la 10-16 cm.

 

Aceste forte realizeaza agregarea particulelor materiale. Cei mai activi sunt gluonii (forta tare) care aglutineaza quarcurile modificandu-le totodata "culorile" si gravitonii (forta de gravitatie) care "leaga" masele materiale. Forta electromagnetica are un rol important in structurarea materiei, incepand cu agregarea electronilor negativi si pozitivi.

 

Forta slaba, sub forma bosonilor w si z modifica "savoarea" quarcurilor si mijloceste transformarea electronilor in neutrino si vice-versa. Tot forta slaba mijloceste aglutinarea nucleonilor in nuclei atomici.

 

Nu trebuie sa uitam insa ca particulele de materie se supun principiului de exclusiune al lui W. Paoli (1924) potrivit caruia doua particule asemanatoare nu pot exista la un moment dat in aceeasi stare (nu pot ocupa aceeasi pozitie, sau avea aceeasi viteza), evident in limitele principiului de incertitudine. Gratie acestui principiu quarcurile, de exemplu, nu se aduna la intamplare intr-o magma densa, uniforma, ci se grupeaza in unitati ca nucleonii, iar acestia nu se ingamadesc intr-o supa groasa, nediferentiata, ci se structureaza cu electronii formand atomii s.a.m.d.

 

Analiza structurii materiei a mai pus in evidenta un aspect tulburator (asupra caruia vom mai reveni) si anume ca, fiecarei particule ii corespunde o antiparticula, asa ca s-a putut vorbi evident metaforic - de existenta unei adevarate antimaterii.

 

Substratul material al Universului, la un ordin de marime superior de organizare, e format din nucleoni si electroni grupati in atomi.

 

Structura atomilor a fost analizata, pornind de la analiza benzilor de absorbtie sau de emisiuni spectrale care sunt caracteristice pentru fiecare tip de atom.

 

Nimeni nu a vazut un atom si nu a vazut cum este alcatuit. S-a folosit ca model teoretic modelul lui Perrin si Rutherford care si-au imaginat atomul ca un sistem planetar in miniatura, avand in centru un proton si in jur electroni negativi care se invartesc pe orbite conice (cercuri sau elipse). Miscarea acestor electroni se poate studia, intr-o prima aproximatie, cu mecanica clasica, iar intr-o a doua aproximatie cu mecanica relativista (dat fiind vitezele mari de deplasare a electronilor).

 

Pentru a explica comportamentul spectral al atomilor care emit sau absorb anumite benzi din spectru, Bohr a admis ca electronii, invartindu-se pe orbitele lor, executa si o oscilatie (sunt pilotati de o unda). De asemenea, a creat notiunea de nivel energetic al atomului, care depinde de miscarea tuturor electronilor ce orbiteaza in jurul protonilor si formeaza "atmosfera electronica", a atomilor. Studiile sale au aratat ca variatiile de nivel energetic ale unui atom se fac discontinu, prin salturi ce sunt cuantificate tot de constanta lui Planck si care corespund salturilor electronilor de pe o orbita pe alta ("principiul corespondentelor" lui Bohr).

 

Toate aceste date au fost formalizate. In final, cum scrie H. Hulubei "imaginea mentala despre atom se reduce la un ansamblu de numere care-l caracterizeaza".

 

Lucrul este si mai evident in cadrul modelului lui Heisenberg, care a renuntat la orice reprezentare intuitiva.

 

El foloseste un aparat matematic complicat pentru studiul oscilatiilor electronilor (cu simbolica lui Hermite), al relatiilor mecanice din atom (cu ecuatia lui Hamilton) si al corespondentelor lui Bohr. Pana la urma ajunge la o reprezentare matriciala care constituie un model abstract (conceptual) al structurii materiei, bazat pe o noua mecanica, numita mecanica cuantica. Pe acest model Heisenberg a stabilit ecuatiile sale de nedeterminare, despre care am pomenit si care limiteaza posibilitatile noastre de cunoastere exacte a materiei. In ansamblu este un model numerologic, cum remarca M. Ghica.

 

Studiul fotonilor si electronilor ne mai rezerva o surpriza pe care o datoram ducelui de Broglie. Cu un aparat matematic de o mare simplicitate, el a demonstrat ca atat fotonul, cat si electronul poate fi descris printr-o unda. Aceasta unda a fost apoi studiata de Schrodinger folosind ecuatii cu derivate partiale. Ne gasim iarasi in fata unei enigme: un element al lumii reale poate fi in acelasi timp un corpuscul si o unda. Lucrul trebuie acceptat ca atare caci este rezultatul unori minutioase analize rationale. Sa mai spuna cineva ca antinomiile nu exista in stiinta! Sa mai afirme cineva ca principiul "conjunctio oppositorum" este propriu numai gandirii magice!

 

Lucrurile sunt si mai complicate, caci in realitate unda cuantica nu descrie pozitiile corpuscului in timp, ci niste probabilitati; de aceea se numeste unda de propabilitate. Rezulta ca fizica cuantica se misca pe terenul unor aproximari statistice. Totusi, ea ne explica atat fenomenele fizice, legate de particule si atomi, cat si periodicitatea proprietatilor atomilor, atunci cand ii analizam in ordinea crescanda a greutatii lor. Este vorba despre vestitul tabel al lui Mendeleev care - daca este privit cu atentie - ne da o noua imagine numerologica a materiei.                                

 

Atomii, ca si ionii sau nucleii atomici se pot combina si intre ei, potrivit legilor chimiei, bazate pe atractii reciproce in cadrul unor campuri energetice. Rezulta numarul incomensurabil de tipuri de molecule ce exista in lume.

 

Gruparea atomilor in molecule se face prin interventia unor campuri. Ele sunt mijlocite de gluonii tari ce actioneaza punand in contact direct atomii (la nivelul orbitelor electronice) ca: legatara ionica (bazata pe receptionarea si donarea de electroni), legatura covalenta (bazata pe punerea in comun de electroni sub forma de dublete) si legatura covalenta coordinativa (bazata pe donari si receptari de dublete de electroni liberi).

 

La acestea se adauga legaturi slabe, mijlocite de bosoni, ce apropie atomii pana la distanta de 3-7 A ca: fortele Van der Wals, interactiuni de tip dipol - dipol; punti de hidrogen.

 

In afara de atractii de tip gravitational intre molecule, mai intervin si fortele electromagnetice (electrostatice) determinate de norii de electroni orbitali moleculari (evident proveniti din electroni orbitali atomici) si mijlocite de fotoni.

 

Moleculele si atomii (unii sub forma de ioni) se grupeaza la o alta treapta de marime si formeaza corpurile fizice: solide, gazoase si lichide din Univers. La acestea se adauga plasma care este un gaz ionizat, format dintr-un ansamblu de atomi dezagregati in ioni pozitivi si negativi de nuclei atomici si de ioni liberi. Printre ei se gasesc si molecule neutre sau excitate si diferite alte particule purtatoare de sarcini pozitive si negative.

 

Tot din reunirea atomilor si moleculelor, dar si a corpurilor fizice, rezulta, pe o scara mult mai mare,   corpurile astrale sau siderale: planetele, astrele, constelatiile, galaxiile si megagalaxiile, ce compun Universul real.          

                                                  

Vom vedea ca acest Univers, dupa unele modele este infinit, dupa altele finit (ceea ce constituie si una din antinomiile lui Kant).

 

Gandirea stiintifica prefera modele simple. De aceea, in ultima vreme s-au facut incercari disperate de unificare, cel putin in domeniul particulelor energetice.

 

Astfel s-a demonstrat ca diferitii bosoni pot fi adusi la un numitor comun, prin folosirea energiilor mari (teoria ruperii spontane  a  simetriei,   a lui Weinberg  si  Salam).  Mai  tarziu S.Glashow a dezvoltat o teorie de unificare intre fotoni si bosomi. In ultima vreme s-a realizat o teorie de unificare a fotonilor, bosomilor si gluonilor numita GUT ("Grand Unified Theory"). Energia necesara pentru a obtine "marea unificare" este insa teribil de mare (de ordinul milioanelor de miliarde de gigo-electron-volti). Astfel de energii nu au putut fi  inca realizate. De altfel, pentru producerea lor ar fi necesar un dispozitiv de marimea sistemului solar. (S.Hawking, "Une breve histoire du temps", Paris, 1989).

 

Cu toate eforturile facute nu s-a ajuns inca la o teorie satisfacatoare si care sa uneasca fotonii, bosomii, gluonii si gravitonii, care sa-i prezinte ca varietate ale unei singure particule

fundamentale.

 

Prin 1976 a fost emisa teoria supergravitatii,   care postula ca toate particulele de energie, nu sunt decat variantele unei superparticule,  definita prin anumite caracteristici.   Calculele necesare pentru confirmarea acestui punct de vedere, sunt lungi si laborioase, asa ca nimeni nu s-a incumetat sa le faca (S. Hawking).

 

In 1984, fizica a facut apel la o alta teorie unificatoare bazata pe conceptul de coarda. Ea inlocuieste particulele de energie (care sunt puncte zerodimensionale) cu corzi unidimensionale ce pot fi desfacute (cu capetele libere) sau inchise (inelare). Fiecare coarda este dinamizata in lungul ei de o unda sau un fel de vibratie. Ca si particulele de energie (ex. fotonii) care strabat Universul pe traiectorii liniare (unidimensionale), numite linii de univers, corzile strabat si ele cu viteza luminii cosmosul, descriind niste suprafete (bidimensionale) numite "foi de Univers". De aceea, pentru formalizarea teoriei corzilor, este necesar sa se adopte un spatiu pluridimensional de 10 sau 26 dimensiuni (!), ceea ce confera acestei teorii o mare complexitate a calculului, dar mai ales o abstractizare extrem de dificil de transpus mental in planul realitatii concrete.

 

Toate incercarile de unificare au drept element esential - cum sublinia S. Hawking - o combinare a teoriei relativitatii generale cu teoria cuantica si ca atare cu principiul incertitudinii. Aceasta combinare este insa extrem de dificil de realizat, nu numai in planul conceptual, dar si in cel operational (al calculelor), caci se ajunge la modele matematice ce necesita niste conditii la limita si aparitia unor infinituri absurde. Ele impun compromisuri sau corectii (ca cea realizata prin procedeul de renormalizare), care se bazeaza pe selectii arbitrare, procedeu practic, util, dar situat departe de exigentele de rigoare ale stiintelor exacte.

 

Una dintre marile probleme ale alcaturii lumii materiale o constituie prezenta pe planeta noastra a materiei vii.

 

Stim ca ea se prezinta sub forma a numeroase forme discontinue (de entitati), de la prioni la om, fiecare operand ca o entitate integrata intr-un univers - de obicei ostil - la care trebuie sa se adapteze si care trebuie sa supravietuiasca, atat ca individ, cat si ca specie.

 

Fiecare entitate vie are o organizare complexa care trebuie sa se mentina, deci trebuie sa dispuna de unul sau mai multe dispozitive antientropice, care sa se opuna principiului al doilea al termodinamicii. Aceasta a facut pe Schrodinger sa scrie ca "materia exista, fiindca se hraneste cu entropie negativa".   

 

Astazi se stie ca materia vie are o anumita structura si dinamica  biochimica  si  energetica  si   o   intensa     activitate informationala, care "guverneaza" cele precedente si asigura adaptarea la mediu (ecosistem, sistem psihosocial).

 

De aceea studiul materiei vii nu se poate face decat multidiscipiinar, facand apel la: biologie, biochimie, biofizica cibernetica, stiinta sistemelor, etc. La noi in tara demersul informational in biologie se datoreaza, in special lui: Edmond Nicolau, V. Sahleanu, Restian, Balaceanu-Stolnici, s.a.

 

Teoria generala a sistemelor (Bertalanffy, Zadeh, s.a) combinata cu cibernetica, a permis o interpretare materialista relativ acceptabila a existentei si modului de functionare a substanta vii, luand in considerare si interventia unor mecanisme antientropice nonspirituale.

 

Se considera ca orice fiinta vie este un sistem format dintr-un agregat organizat si ierarhizat de subsisteme de ordine diferite (moleculare, subcelulare, celulare, tisulare, organe, aparati s.a.m.d., toate cu intrarile, starile si iesirile lor. La nivelul fiecarui subsistem - si intre ele - se produc fluxuri de substante, de energii dar si de informatii. Circulatia informatiilor se face prin circuite  deschise, dar si inchise (cu feed-back negativ sau pozitiv). De asemenea la unele nivele exista dispozitive de memorizare distribuite in organism. Totul opereaza folosind programarrea genetica bazata pe nucleoproteinele (A.D.N. si A.R.N.) din gene si mitocondriile celulelor si programarile invatate, bazate dominant pe dispozitivele de engramare (stocare) din sistemul nervos.

 

Complexitatea extraordinara a fiintelor vii (indiferent de marimea lor) face ca posibilitatea existentei materiei vii, intr-o alta parte a cosmosului, sa fie fantastic de mica (1/10 1°°), deci practic imposibila.

 

Desigur ca descifrarea viului nu  este terminata. Un capitol important e reprezentat de acele forme de manifestare energetica ale unor fiinte ce apar in cadrul efectului Kirlian, dar mai ales de fenomenele   paranormale    ce   fundamenteaza   conceptul de bioenergie, ce nu este inca acceptat de stiintele exacte.

 

Problema substantei vii este inca departe de a fi rezolvata de oamenii stiintelor exacte. Necunoscutul isi face dramatic aparitia in fata mortii.Ce se intampla in substanta vie in acest moment, in care un organism viu (ce-si mentine forma si functiile) devine un cadavru ce imediat intra sub efectul proceselor entropice de degradare si descompunere?

 

Evident s-a emis ipoteza - neconfirmata de stiinta - a existentei unei forte care mentine componentele organismului si le face sa functioneze. Este stravechea "entelechie" a lui Aristotel, reluata de neovitalismul modern al lui Driesch. Este acel "spirit" (sau spirite) care, dupa elenisti, anima corpul, sau acei arhei ai gandirii spagirite (Paracelsus) asupra carora vom reveni.

 

Stiinta a evidentiat - cum am vazut - "fortele" ce alatura particulele, apoi cele ce formeaza atomul si in fine cele ce grupeaza atomii in molecule si pe acestea apoi in corpurile si fluidele existente. Ea nu a putut pune in evidenta "fortele" ce grupeaza moleculele, ca sa formeze substanta vie, ce se prezinta sub forma unor biosisteme integrate extrem de complexe si ierarhizate.

 

Gandirea stiintifica a facut apel la principiul clasic al cauzalitatii si mai ales la hazard, ca sa explice - pornind de la particulele materiale si energetice - formarea tuturor componentelor materiei inerte sau vii.

 

In cazul materiei vii insa, este din ce in ce mai clar ca trebuie sa intervina si cauze finale. Anumite aranjamente moleculare nu apar din intamplare, ci pentru ca este necesar sa se constituie. Aceasta paradigma teleologica a devenit inevitabila in biologia contemporana.

Ceea ce este semnificativ pentru vremurile noastre, este ca si in fizica materiei inerte apar teorii ce fac apel la cauze finale.

 

Oamenii de stiinta care s-au grupat sub denumirea de "gnosticii de la Princeton" au afirmat ca la toate nivelele de organizare a materiei, nu putem admite ca principiu hazardul, ci interventia unei sau unor constiinte inteligente. "Materia se organizeaza inteligent singura, prin ea insasi in spatiu si timp": Dupa parerea lor, atomii se construiesc ca un puzzle pornind de la particule. Moleculele se construiesc singure, asa cum trebuie, pornind de la atomi. In descrierea lor, organizarea de la particule la metagalaxii se face prin asamblari inteligente de piese, care "stiu unde si cand sa se plaseze in "puzzle". Este asadar limpede ca in noile modele stiintifice ale materiei, intervin cauze finale. Cu alte cuvinte "se gandeste in Univers"! "Molecula stie ce face, mai clar decat un om de stiinta ... Atomul stie cum trebuie sa fie alcatuit si cum trebuie sa functioneze mai inainte si mult mai bine, chiar decat N.Bohr" (R.Ruyer "La gnose de Princeton", 1977).

 

Constantin Balaceanu Stolnici

24 Iulie 2012

Vizualizari: 9075

Voteaza:

Materia 0 / 5 din 0 voturi.

Adauga comentariu

Pentru a adauga un comentariu este nevoie sa te autentifici.

Asculta colinde de craciun

RETELE SOCIALE