Методы естественнонаучного познания 4 страница

Особенности психологического пространства и времени проявляются и на уровне коллективного бессознательного,разработку которого осуществил К. Г. Юнг. Он показал длительность формирования непроизвольных и спонтанных продуктов бессознательной психики в процессе психической эволюции, его коллективную, универсальную и безличную природу, идентичную у всех индивидов.

В наибольшей степени специфика психологического пространства проявляется в феномене синхронности психических процессов. Юнг характеризует этот феномен как явление, в котором событие во внешнем мире совпадает значащим образом с психологическим состоянием того или иного человека. При этом повторяющиеся психические переживания не подчиняются законам времени, пространства, причинности. Существует также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двоих или нескольких личностей.

Становление человеческого индивида и личности с необходимостью включает не только биологический и психологический циклы, но и социальный. Он проходит в рамках социогенеза - становления человеческого общества, развития форм социальной организации и духовной жизни. Одновременно идет процесс формирования нового феномена - социального пространства и времени. Анализируя этот феномен, К. Ясперс выделяет понятие «осевой эпохи» и «осевого времени».

«Осевая эпоха» как особое социальное пространствовключает образование нескольких духовных центров человечества, внутренне родственных друг другу. Одновременно происходит сближение этих духовных центров и формирование человека такого психологического типа, который существует и в настоящее время. Вместе с тем формируются образы и идеи, с помощью которых идет рационализация социального бытия, рождаются религиозная и философская вера. Все это происходит в так называемое «осевое время».Последнее представляет собой временные рамки «осевой эпохи» - период развития человечества между 800 и 200 гг. до новой эры.

Социальное пространство рассматривал и Питирим Сорокин в связи с разработкой проблемы социальной стратификации и социальной мобильности. Сорокин представлял социальное пространство как неоднородное и многомерное, в котором каждый индивид занимает определенное социальное положение, Устанавливаемое в процессе взаимодействия с другими индивидами и группами индивидов.

Наиболее интенсивно проблема социального пространства и социального времени стала разрабатываться в науке с начала 70-х гг. XX в. Анализ этой проблемы включает рассмотрение взаимодействия пространства и времени как форм социального бытия индивидов, соотношения пространственно-временных связей внутри общества, исследование форм и отношений, присущих социальной деятельности людей.

Социальное пространствовключает пространственную организацию социальных объектов общества, которые дифференцированы, разделены и определенным образом ориентированы. Его можно характеризовать и как форму бытия социальной материи, в которой социальная энергия превращается в конкретные формы жизнедеятельности личностей и общества в целом. И в этом плане оно обладает определенной субстанциальной реальностью. Его специфическими свойствами являются протяженность, упорядоченность, масштаб, интенсивность, насыщенность, плотность, определенная координация социальных процессов и явлений.

Существует и другой аспект рассмотрения социального пространства - в качестве игровой, виртуальной реальности - искусственного символического пространства как совокупности значимостей.

Социальное время -это определенный по длительности период, каким располагает любой социальный объект и общество в целом. Это - совокупное время существования и деятельности всех индивидов общества. При этом социальное время неотделимо от социального пространства, в рамках которого жизнедеятельность индивидов существует в форме различных институтов, общностей, групп и территориальных структур.

Социальное время также фиксирует особенности параметров времени в ретрансляции социального опыта, и одновременность в протекании социальных событий.

3.12 Космические модели Вселенной. Третья естественнонаучная революция

Первой релятивисткой космологической моделью (модель Вселенной), была, предложенная Эйнштейном. Это была стационарная конечная сферическая замкнутая модель. Затем российский физик, геофизик и космолог Александр Александрович Фридман (1888-1925) в 1922 г. нашел ряд решений для расширяющихся Вселенных, заполненных веществом. Три модели Вселенной Фридмана и поныне служат основой для самых современных космических построений. Фридман сделал два очень простых предположения: во-первых, Вселенная выглядит одинаково, в каком бы направлении мы ее не наблюдали (изотропность Вселенной), и, во-вторых, это утверждение должно оставаться справедливым и в том случае, если бы мы производили наблюдения из какого-нибудь другого места (однородность Вселенной). Эти два предположения составляют так называемый космологический принцип. Не прибегая ни к каким другим предположениям, Фридман показал, что Вселенная не должна быть статической.

Предположение об одинаковости Вселенной во всех направлениях на самом деле, конечно, неверно. Как мы знаем, другие звезды в нашей Галактике образуют четко выделяющуюся световую полосу, которая проходит через все небо - Млечный путь. Но если говорить о далеких галактиках, то их число во всех направлениях примерно одинаково. Следовательно, Вселенная действительно "примерно" одинакова во всех направлениях при наблюдении в масштабе, большем по сравнению с расстоянием между галактиками. Долгое время это было единственным обоснованием гипотезы Фридмана как "грубого" приближения к реальной Вселенной. Но потом выяснилось, что астрономические наблюдения, сделанные в XX в., согласуются с космологическими моделями Фридмана и свидетельствуют о том, что Вселенная расширяется из начальной сингулярности (т.е. из очень малого объема, где плотность материи бесконечна).

С другой стороны, американский астроном Хаббл (1889-1953) в 1929 г., сопоставляя наблюдаемое систематическое доплеровское "покраснение" далеких галактик по мере их удаления от нас, установил, что эти галактики равномерно удаляются от нашей Галактики и друг от друга, т.е. вся наша Метагалактика систематически равномерно расширяется. Напомним, что эффект Доплера - это увеличение длины волны света при движении источника этого света от наблюдателя ("красное смещение").

Выяснилось, что нашу, в общем, достаточно однородную и изотропную Метагалактику, которая равномерно расширяется действительно можно описывать соответствующей релятивисткой космологической моделью Фридмана.

Обобщая сказанное, мы можем утверждать, что третья глобальная естественнонаучная революция радикально преобразила научную картину мира, изменив астрономию, космологию и физику и означала полный отказ от всякого центризма.

Если каждую из трех глобальных естественнонаучных революций назвать по имени ученых, завершавших эти революции, то последние две революции можно назвать ньютоновской и эйнштейновской.

Ньютон представлял Вселенную бесконечной. Действительно, если бы звездная Вселенная обладала конечными размерами в гравитационное взаимодействие (т.е. притяжение) вовлеклась бы каждая частица вещества и Вселенная сколапсировала бы в единую массу. Чтобы это преодолеть, Ньютон постулировал, что Вселенная бесконечна, так что силы тяготения в данной точке взаимно компенсируются, и нет общего центра, на который могло бы все падать.

Отметим ещё один очень важный факт: ночное небо темное. Объяснение этого факта лежит в космологической модели расширяющейся Вселенной. Чем дальше находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется от нас, и тем больше красное смещение линий ее спектра. А красное смещение излучения источника ослабляет его интенсивность. На определенном расстоянии красное смещение становится так велико, что мы уже не видим света источника. Согласно закону Хаббла (закон разбегания галактик) определенную границу имеет, по крайней мере, наблюдаемая часть Вселенной, т.е. красное смещение, порождает космологический "горизонт", за который наш взгляд проникнуть уже не может. Так как след от объектов, лежащих за космологическим горизонтом, не доходит до нас, то нет никаких проблем и с темнотой ночного неба.

Попытаемся ответить также на вопрос: существует ли центр Вселенной? На первый взгляд закон Хаббла гласит и том, что мы находимся в центре расширения мира, и все галактики во Вселенной удаляются от нас, т.е. мы как бы находимся в центре мира. Но есть и другой ответ на этот вопрос. Вселенная будет выглядеть одинаково во всех направлениях и в том случае, если смотреть на нее с какой-нибудь другой галактики (гипотеза однородности Вселенной Фридмана). В модели Фридмана все галактики удаляются друг от друга. На самом деле это следствие расширения Вселенной как единого целого. Для пояснения этого важного момента сравним модель Вселенной с воздушным шариком. Нанесем на надутый шарик точки (галактики) и будем его продолжать надувать. Расстояние между любыми двумя точками увеличивается, но ни одну из них нельзя назвать центром расширения. И еще: чем больше расстояние между точками, тем быстрее они удаляются друг от друга. Итак, опять модель Фридмана подсказала нам ответ на поставленный вопрос.

Несмотря на успех этой модели и на согласие ее предсказаний с наблюдениями Хаббла, работа Фридмана оставалась неизвестной на западе, и лишь в 1935 г. американцы Робертсон и Уолкер предложили сходные модели в связи с открытием Хаббла.

Существуют три разные модели Фридмана, для которых выполним космологический принцип. В первой модели Вселенная расширяется медленно для того, чтобы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и, в конце концов, прекращалось. После этого Вселенная начинает сжиматься. В остальных моделях сжатия не происходит. В первой модели Фридмана пространство искривляется, замыкаясь на себя, как поверхность Земли. Поэтому размеры его конечны. Во второй же модели, в которой Вселенная расширяется бесконечно, пространство искривлено иначе - как поверхность седла, т.е. в этом случае пространство бесконечно. В третьей модели Фридмана пространство плоское и значит тоже бесконечное. Но какая из моделей Фридмана подходит для нашей Вселенной?

Имеющиеся данные на сегодняшний день говорят о том, что Вселенная, вероятно, будет расширяться вечно. Как говорит знаменитый английский физик-теоретик Стивен Хокинг, единственное в чем можно быть совершенно уверенным, так это в том, что если сжатие Вселенной все-таки произойдет, то никак не раньше, чем через десять тысяч миллионов лет, ибо, по крайней мере, столько времени она расширяется. Все варианты модели Фридмана имеют общее: в какой-то момент времени в прошлом (десять-двадцать миллиардов лет назад) расстояние между соседними галактиками должно было равняться нулю. В этот момент (называемый Большим взрывом) плотность Вселенной и кривизна пространства-времени должны были быть бесконечными. Поскольку математики не умеют обращаться с бесконечно большими величинами, это означает, что, согласно общей теории относительности во Вселенной должна быть точка, в которой сама эта теория неприменима. Такая точка называется особой или сингулярной. В этой точке наши теории неверны из-за бесконечной плотности материи и бесконечной кривизны пространства-времени. Следовательно, если перед Большим взрывом и происходили какие-то события, по ним нельзя было спрогнозировать будущее. Следовательно, те события, которые происходили до Большого взрыва нужно исключить из модели и считать началом отсчета времени момент Большого взрыва.

Итак, если верна общая теория относительности, то Вселенная могла иметь сингулярную точку, Большой взрыв. Но вот следует ли из общей теории относительности, что у Вселенной должно быть начало времени? Ответ на этот вопрос был получен в 1965 г. английским математиком и физиком Роджером Пенроузом. Пенроуз показал, что когда звезда сжимается под действием собственных сил гравитации, она ограничивается областью, поверхность которой сжимается до нуля; то же самое происходит и с ее объемом. Возникает сингулярность в области пространства-времени, она называется черной дырой. Стивен Хокинг заметил, что если в теореме Пенроуза изменить направление времени на обратное, то эта теорема тоже будет верна.

В итоге Хокингу и Пенроузу в 1970 г. удалось доказать, что сингулярная точка Большого взрыва должна существовать.

3.13 Элементарные частицы и силы в природе

Аристотель считал вещество непрерывным. Демокрит, придерживался мнения, что материя имеет зернистую структуру и что все в мире состоит из большого числа разных атомов. Английский физик Джозефер Томсон (1856-1940) открыл в 1897 г. простейшую элементарную частицу материи - электрон. Вскоре стало ясно, что электроны должны вылетать из атомов. В 1911 г. английский физик Эрнст Резерфорд, доказал, что атомы вещества действительно обладают внутренней структурой: они состоят из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов.

Сначала предполагали, что ядро атома состоит из электронов и положительно заряженных частиц, которые назвали протонами. Однако, в 1932 г. Джеймс Чэдвик обнаружил, что в ядре есть еще и другие частицы нейтроны, масса которых почти равна массе протона, но которые не заряжены. Частицы могут себя вести, подобно волне (корпускулярно-волновой дуализм). Открытие волновой природы электрона раскрыло новый, своеобразный мир явлений. Изящная теория электрона была предложена выдающимся физиком-теоретиком П.Дираком в 1928 г. Эта теория дает нам возможность определить, когда электрон сходен с частицей, а когда - с волной. Одна из посылок теории Дирака об электроне заключалась в том, что должна существовать элементарная частица, обладающая такими же свойствами, как и электрон, но с положительным зарядом. Такая частица (или античастица) была обнаружена и названа позитроном. Из теории Дирака также следовало, что позитрон и электрон, взаимодействуя между собой (реакция аннигиляции), образует пару фотонов, т.е. квантов электромагнитного излучения. Возможен и обратный процесс (процесс рождения), когда фотон, взаимодействуя с ядром, превращается в пару электрон-позитрон. Кроме того, электрон и позитрон могут возникать и исчезать не только совместно, но и по отдельности - при взаимных превращениях нейтронов и протонов или их античастиц, т.е. антинейтронов и антипротонов.

Характерное для волновой механики (механика, которая рассматривает частицу как волну) вероятностное распределение рассматриваемых частиц (каждой частице сопоставляется волновая функция, квадрат амплитуды которой равен вероятности обнаружить частицу в определенном объеме) относится не только к электрону. В случае атомных ядер оно позволяет составляющим эти ядра нуклонам (т.е. протонам и нейтронам) "просачиваться" через непреодолимый для них потенциальный барьер наружу - это так называемый квантово-механический туннельный эффект.

Ранее протоны и нейтроны считались элементарными частицами, но эксперименты по взаимодействию движущихся с большими скоростями протонов и электронов показали, что на самом деле протоны состоят из еще более мелких частиц. Впервые исследовал эти частицы американский физик-теоретик Гелл-Манн. Он назвал их кварками. Название "кварк" взято из стихотворной строки Джойса: "Три кварка для мистера Марка!".

Известно несколько разновидностей кварков: предполагают, что существует, по крайней мере, шесть ароматов, которым отвечают u - кварк, d - кварк, странный кварк, очарованный кварк, b - кварк и t - кварк. Кварк каждого аромата может иметь еще и один из трех цветов - красный, зеленый, синий. Это просто обозначение, т.к. размер кварков значительно меньше длины волны видимого света и поэтому цвета в обычном смысле слова у них нет.

Что же такое настоящие элементарные частицы? Это те исходные кирпичи, из которых все состоит.

Ученые, работающие в области физики элементарных частиц, считают, что наука уже владеет или почти владеет сведениями об исходных "кирпичиках", из которых построено все в природе.

Теперь поговорим о некоторых характеристиках элементарных частиц. Они имеют вращательную характеристику - спин. Представим себе частицы в виде маленьких волчков, вращающихся вокруг своей оси. Однако, такая картина не совсем правильная, потому что в квантовой механике частицы не имеют вполне определенной оси вращения. На самом деле спин частицы даёт нам сведения о том, как выглядит эта частица, если смотреть на нее с разных сторон. Например, частица со спином 0 похожа на точку, т.к. она выглядит со всех сторон одинаково. Частицу со спином 1 можно сравнить со стрелой: с разных сторон она выглядит по-разному и принимает прежний вид лишь после оборота на 360 °. Частицу со спином 2 можно сравнить со стрелой, заточенной с обеих сторон: любое ее положение повторяется с полуоборота (180°). Частицы с более высоким спином возвращаются в первоначальное состояние при повороте на еще меньшую часть полного оборота.

Существуют частицы, которые после полного оборота не принимают прежнего вида: их нужно дважды полностью повернуть! У таких частиц спин 1/2.

Все известные частицы во Вселенной можно разделить на две группы. Это частицы со спином 1/2, из которых состоит любое вещество во Вселенной (нейтроны, протоны, легкие частицы - лептоны и тяжелые частицы - гипероны) и частицы со спином 0, 1 и 2, которые создают силы, действующие между частицами вещества (фотоны и частицы под общим названием - мезоны).

Частицы вещества подчиняются принципу запрета Паули, открытому в 1925 г. австрийским физиком Вольфганом Паули. Принцип Паули гласит, что две одинаковые частицы не могут существовать в одном и том же состоянии, т.е. не могут иметь координаты и скорости, одинаковые с той точностью, которая задается принципом неопределенности. Если частицы вещества имеют очень близкие значения координат, то их скорости должны быть разными и, следовательно, они не смогут долго находиться в точках с этими координатами. Если бы в сотворении мира не учитывался принцип Паули, кварки не могли бы объединиться в единые, четко определенные частицы - нейтроны и протоны, а те, в свою очередь, не смогли бы вместе с электронами образовать отдельные, четко определенные атомы.

В квантовой механике предполагается, что все силы или взаимодействия между частицами вещества переносятся частицами с целочисленным спином, равным 0, 1,2. Это происходит следующим образом. Частица вещества, например, электрон или кварк, испускает другую частицу, которая является переносчиком взаимодействия (например, фотон). В результате отдачи скорость частицы вещества меняется. Затем частица-переносчик "налетает" на другую частицу вещества и поглощается ею. Это соударение изменяет скорость второй частицы, как будто между этими двумя частицами вещества действует сила. Частицы-переносчики, которыми обмениваются частицы вещества, называются виртуальными, потому что в отличие от "реальных" их нельзя непосредственно зарегистрировать при помощи детектора частиц. Однако они существуют, потому что они создают эффекты, поддающиеся измерению.

Взаимодействие можно классифицировать на четыре типа.

1. Первый тип - гравитационное взаимодействие. Эти силы носят универсальный характер. Это означает, что всякая частица (или любая другая материя) находится под действием гравитационной силы, величина которой зависит от массы и энергии частицы. Это очень слабая сила (самая слабая из всех четырёх), которую мы вообще не заметили бы, если бы не два ее специфических свойства: гравитационные силы действуют на больших расстояниях и всегда являются силами притяжения.

В квантовомеханическом подходе к гравитационному полю считается, что гравитационная сила, действующая между двумя частицами материи, переносится частицей со спином 2, которая называется гравитоном. Гравитон не обладает собственной массой и поэтому переносимая им сила является дальнодействующей. Гравитационное взаимодействие между Солнцем и Землей объясняется тем, что частицы, из которых состоят Земля и Солнце, обмениваются гравитонами. Несмотря на то, что в обмене участвуют лишь виртуальные частицы, создаваемый ими эффект безусловно поддается измерению, потому что этот эффект - вращение Земли вокруг Солнца. Реальные гравитоны распространяются в виде волн, но они очень слабые и их так трудно зарегистрировать, что пока это никому не удалось сделать. Гравитационное взаимодействие отвечает за образование объектов мегамира и структурирование Вселенной

2. Следующий тип взаимодействия создается электромагнитными силами, которые действуют между электрически заряженными частицами, но не отвечают за взаимодействие таких незаряженных частиц как гравитоны. Электромагнитные взаимодействия гораздо сильнее гравитационных и слабых, но слабее сильных взаимодействий. Электромагнитная сила, действующая между двумя электронами, примерно в 10 раз больше гравитационной силы. В отличие от гравитационных сил, которые являются силами притяжения, одинаковые по знаку заряды отталкиваются, разноименно заряженные - притягиваются. Электромагнитное взаимодействие отвечает в основном за явления макромира. Например, за образование атомов, молекул, химических реакций, явления трения, поверхностного натяжения, электропроводности, сверхпроводимости, сверхтекучести. В масштабах мегамира электромагнитные силы компенсируют друг друга и поэтому не проявляются.

3. Взаимодействие третьего типа называется слабым взаимодействием. Также как и сильное это взаимодействие ещё называют ядерным. Оно отвечает за радиоактивность (медленно протекающие распады ядер) и существует между всеми частицами вещества со спином 1/2, но в нем не участвуют частицы со спином 0, 1,2- фотоны и гравитоны. Примером служит β-распад ядер впервые обнаруженный Беккерелем. Радиус действия слабого взаимодействия составляет 10^-15см. По мощности слабое взаимодействие находится на третьем месте. Характерной особенностью слабого взаимодействия является обязательное участие в процессах частицы нейтрино.

В 1967 г. английский физик-теоретик Абдус Салам и американский физик из Гарварда Стивен Вайнберг одновременно предложили теорию, которая объединяла слабое взаимодействие с электромагнитным. Вайнберг и Салам высказали предположение о том, что в дополнение к фотону существует еще три частицы со спином 1, которые вместе называются тяжелыми векторными бозонами и являются переносчиками слабого взаимодействия. Эти бозоны были обозначены символами W⁺, W" и Z⁰. Массы бозонов предсказывались большими, чтобы создаваемые ими силы имели очень маленький радиус действия. Примерно через десять лет предсказания, полученные в теории Вайнберга-Салама, подтвердились экспериментально.

4. Сильное (ядерное) взаимодействие представляет собой взаимодействие четвертого типа, которое удерживает кварки внутри протона и нейтрона, а протоны и нейтроны внутри атомного ядра. Переносчиком сильного взаимодействия считается частица со спином 1, которая называется глюоном. Глюоны взаимодействуют только с кварками и с другими глюонами. У сильного взаимодействия есть одно необычное свойство - оно обладает конфайнментом (от англ. confinement - ограничение, удержание). Конфайнмент состоит в том, что частицы всегда удерживаются в бесцветных комбинациях. Один кварк не может существовать сам по себе, потому что тогда он должен иметь цвет (красный, зеленый, синий).

Следствием конфайнмента является то, что мы не можем наблюдать отдельный кварк или глюон. Не означает ли это, что само представление о кварках или глюонах как о частицах несколько метафизично? Нет, потому что сильное взаимодействие характеризуется еще одним свойством, которое называется асимптотической свободой. Это свойство состоит в том, что при высоких энергиях сильное взаимодействие заметно ослабевает и кварки, и глюоны начинают вести себя почти так же, как свободные частицы. В результате экспериментов на мощных ускорителях действительно получены фотографии треков (следы частиц) свободных кварков, родившихся в результате столкновения протона и антипротона высокой энергии. Радиус действия сильного взаимодействия составляет 10^-13см, а мощность на первом месте среди всех четырёх взаимодействий. И сильное и слабое взаимодействие отвечают за микромир.

После успешного объединения электромагнитного и слабого взаимодействий стали предприниматься попытки соединения этих двух видов с сильным взаимодействием, чтобы в результате получилась так называемая теория великого объединения. Было предложено несколько вариантов таких "великих" теорий.

Конечно, в этом названии есть некоторая доля преувеличения: во-первых, все предложенные теории на самом деле вовсе не такие уж и великие, а во-вторых, они просто не могут объединить в себе все четыре вида взаимодействий по причине того, что совсем не рассматривают гравитационные взаимодействия. Тем не менее, такие теории могут стать определенным шагом на пути создания полной теории объединения, охватывающей все взаимодействия. Теории великого объединения "проливают свет" и на само наше существование. Не исключено, что наше существование есть следствие образования протонов. Такая картина начала Вселенной представляется наиболее естественной. Земное вещество, в основном, состоит из протонов, но в нем нет ни антипротонов, ни антинейтронов. Эксперименты с космическими лучами подтверждают, то же самое справедливо и для всего вещества в нашей Галактике!

Как уже говорилось, теории великого объединения не включают в себя гравитационное взаимодействие. Гравитационные силы так малы, что их влиянием можно пренебречь, когда мы имеем дело с элементарными частицами или атомами. Однако тот факт, что гравитационные силы являются дальнодействующими, да еще и всегда силами притяжения, означает, что результаты их воздействия всегда суммируются. Следовательно, если имеется достаточное количество вещества, то гравитационные силы могут стать больше всех остальных сил. Вот почему эволюция Вселенной определяется именно гравитацией.

Иерархия структур в микро-, макро- и мегамире

Структурность и системная организация материи относятся к числу ее важнейших атрибутов. Они выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется. Под структурой материи обычно понимается ее строение в микромире, существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т.д. Однако если рассматривать материю в целом, во всех доступных и потенциально возможных формах ее существования, то понятие структуры материи будет охватывать также различные макроскопические тела, все космические системы мира, причем в любых, сколь угодно больших пространственно-временных масштабах. С этой точки зрения структура материи проявляется в ее существовании в виде бесконечного многообразия целостных систем, тесно связанных между собой в закономерном движении и взаимодействии, в упорядоченном строении каждой из них. Эта структура неисчерпаема и бесконечна в количественном и качественном отношениях.

В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимосвязанных систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

От микро- к макромиру

Атом представляет собой целостную ядерно-электронную систему. Ядро является основой атома, определяющей как численный состав электронов в атоме, так и всю его внутреннюю структуру. Если на этапе образования атома главную роль играют индивидуальные свойства ядра и электронов, то поведение электронов в составе атома в первую очередь обусловлено характеристикой их квантовых состояний, распределением электронов по энергетическим уровням, подуровням и отдельным «ячейкам» или «орбитам», в каждой из которых может находиться не более двух электронов.

Из всех взаимодействий атомов, электромагнитных по своей общей природе, можно выделить следующие три.

Взаимодействия с полями и частицами, при которых происходит изменение внутренней структуры атомов, не связанное с образованием более сложных и устойчивых объектов (таковы процессы излучения и поглощения атомами света).

Взаимодействия атомов друг с другом, определяющие агрегатное состояние вещества (например, дисперсионное взаимодействие)

Химическое взаимодействие, которое приводит к образованию молекул и других химических соединений и лежит в основе качественного изменения вещества, построенного из атомов и молекул.

В общей форме электромагнитное взаимодействие, общие его законы изучаются физикой; поэтому можно сказать, что химическая форма движения является разновидностью физического взаимодействия.

Если в простейшем случае химического взаимодействия атома водорода с протоном, на первый взгляд, еще можно предполагать, что при расчетах этого взаимодействия допустимо рассматривать отдельные электроны и протоны, то в случае взаимодействия сложных атомов и особенно молекул уже со всей очевидностью обнаруживается недопустимость такого представления о механизме химического взаимодействия. С усложнением атомов все более сложным становится соотношение между внутриатомными физическими и межатомными химическими взаимодействиями. С одной стороны, увеличивается их несовпадение друг с другом, с другой стороны - с переходом к сложным атомам раскрывается обусловленность химического взаимодействия атомов всеми особенностями их внутренней структуры и обнаруживаются более глубокие структурные изменения в самих атомах.