2. Механический способ описания структур
Физический вариант структурного подхода основан на использовании структурных моделей особого типа. Эти модели состоят из пространственно локализованных точечных частиц — материальных точек. Упорядочение (структурирование) в таких системах достигается посредством действия физических сил, возникающих за счет особых свойств частиц, таких как масса, электрический заряд и т.д.
Описание таких структур и способа их функционирования составляет предмет особой физической дисциплины — механики. Поэтому такие структуры и способы их описания можно обозначить термином "механический". Следует заметить, что данный способ, развитый внутри собственно механики, в настоящее время широко применяется и в других областях физики и даже естествознания в целом. Так, данный способ применяется в химии для описания химического состава сложных систем. Приобретая определенную химическую специфику, этот способ, тем не менее, остается механическим по существу.
Механический способ описания (моделирования) реальности имеет ряд принципиальных особенностей, которые требуют детального рассмотрения. Только на основе такого анализа мы сможем правильно понимать результаты, достигаемые механическим способом, и эффективно применять их для решения практических химических проблем.
2.1. Основные понятия механицизма
Хотя существует несколько разновидностей механики — классическая, квантовая, статистическая — все они имеют общую основу, различаясь лишь в частностях. Основным механическим понятием является понятие "наблюдаемой величины", для краткости именуемой просто "наблюдаемой". Наблюдаемая — это некоторое свойство исследуемого объекта (структуры или частицы), которое может быть: а) выражено числом (или несколькими числами), б) измерено экспериментально.
Таким образом, в механике допускаются не любые характеристики объектов, а только некоторые из них — те, которые подпадают под приведенное выше определение. В результате, с каждой наблюдаемой связывается совокупность некоторых вспомогательных, но необходимых вещей:
измерительный прибор,
измерительная процедура,
измерительный эталон.
Прибор необходим для того, чтобы выделить исследуемый объект из окружающего мира и поместить его в надлежащие условия, обеспечивающие возможность измерения, а также его точность и надежность.
Процедура сводится к сравнению интересующего нас свойства объекта с таким же свойством стандартного объекта — эталона. Например, если нас интересует масса объекта, мы кладем его на весы и сравниваем массу объекта с массой эталона — гири. В результате, значение наблюдаемой получается в виде отношения двух величин, которое представляет собой просто число:
Такое число А часто называют числовым значением наблюдаемой А. Достаточно очевидно, что числовое значение имеет смысл только при указании на эталон, относительно которого оно измерено. Обычно это указание приводится в виде "размерности", т.е. указания "единиц измерения" ([м] — метр, [с] — секунда, [кг] — килограмм и т.д.).
Фундаментальное значение процедуры измерения приводит к необходимости разработки специальных систем стандартизации, включающих стандартные приборы, процедуры и эталоны (примером может служить известная Международная система "СИ") .
Подчеркнем одну терминологическую тонкость. Рассмотренная выше особенность механических характеристик приводит к совместному использованию трех связанных друг с другом, но различных по смыслу понятий, которые обозначаются одним и тем же символом-знаком:
наблюдаемая А,
числовое значение наблюдаемой А,
измерительный прибор Â (оператор наблюдаемой А).