Античный период: от мифа к Логосу 4 страница

Началось развитие научной психиатрии и психологии. Зигмунд Фрейд (австр.) приступил к разработке психоанализа – учения, в основе которого лежит мысль о том, что бессознательные инстинкты, сформировавшиеся в первобытные времена, во многом определяют сознательную деятельность человека, его культуру в целом.

Зарождалась генетика – наука о законах и механизмах изменчивости и наследственности. В 1866 г. Грегор Мендель (австр.) в малоизвестном журнале опубликовал не вызвавшую в то время интереса статью с изложением открытых им эмпирических законов наследования: закона расщепления и закона независимого распределения. В конце 19-го века были исследованы процессы деления клеток и разделения хромосом. В 1900 г. законы Менделя были переоткрыты, началось быстрое развитие генетики.

2.7. Естествознание в 20-21 веках

Основные достижения естествознания последнего века будут описаны в последующих главах, здесь же будет дана общая краткая характеристика развития естествознания в течение последнего столетия.

В 20-ом веке наука стала одним из важнейших факторов экономического и социального прогресса, приобрела большое политическое значение благодаря своему влиянию на экономический и военный потенциал государств. Сейчас развитие науки – один из важнейших национальных приоритетов. Никогда прежде в развитие науки (естествознания) и наукоемких технологий не вкладывалась столь значительная доля экономических и интеллектуальных ресурсов государств, в первую очередь – государств – лидеров цивилизации. Возросло и гуманитарное, культурологическое значение естествознания.

Единого параметра, характеризующего уровень развития науки, не существует; используются такие количественные параметры как объем финансирования научных исследований, численность научных сотрудников, количество научных публикаций, экономический эффект от внедрения разработок, число нобелевских лауреатов в той или иной стране и т.д.

Подмечено, что в течение последних 300 лет рост общемировых количественных показателей научной деятельности составляет довольно стабильную величину – 5-7% в год. То есть примерно каждые 15 лет количественные показатели науки увеличиваются в раз ( =2,72 – основание натурального логарифма). Такая зависимость получила название закона экспоненциального роста науки в современный период.

В настоящее время число действующих ученых составляет около 90 % от числа всех ученых за историю человечества. К примеру, в России в 1913 году было около 12 тысяч ученых, в период расцвета СССР в 1976 г. – 1,2 млн.

Развитие науки в 20-ом веке имело и качественные особенности.

Происходила дифференциация наук, то есть их разделение на узкие специальности, что сочеталось с интегрированием, то есть взаимопроникновением, объединением, в первую очередь – с проникновением физических методов в другие естественные науки.

Возникли и получили быстрое развитие новые научные направления на стыке классических наук: физическая химия и химическая физика, биофизика и молекулярная биология, геофизика, геохимия, астрофизика, астрохимия и т.д.

Появились принципиально новые науки, опирающиеся на достижения всего естествознания, а зачастую – и гуманитарных наук, и имеющие очень широкую область применения:

- кибернетика – наука о связи и управлении в живых существах и механизмах;

- информатика – наука о способах получения, передачи, хранения и переработки информации;

- синергетика – наука о самоорганизации и саморазвитии сложных систем: физических, химических, биологических, экологических;

- экология (в том числе – социальная экология) – наука об отношениях биологических сообществ с физико-географической средой и о месте человека в развитии природы.

Значительно возросла роль математических методов, они проникли во все естествознание. Особенно стремительно и эффективно в последние десятилетия развивались компьютерные методы хранения, обработки и передачи информации, моделирования природных явлений.

Организация научных исследований была направлена на достижение оптимального соотношения фундаментальных и прикладных исследований, сокращение сроков и повышение эффективности внедрения научных результатов в практику, сочетание научных поисков с инженерной проектно-конструкторской и производственной деятельностью. Символом научно-технического прогресса стали наукограды и целые регионы, в которых размещены рядом и тесно кооперированы научные и производственные учреждения: города Зеленоград, Обнинск в России, Silicon Valley в США и т.п. Велись поиски новых форм организации науки как в государственном, так и в частном секторе.

Происходила интернационализация и глобализация науки, расширялись международные образовательные и научные контакты, возникли глобальные системы информационных технологий, в первую очередь - Интернет, расширялось сотрудничество государств в решении самых крупных научно-технических проблем. Примерами успешного международного научного сотрудничества являются реализация ряда космических программ, работа по программе «Геном человека», совместные проекты по проблеме управляемого термоядерного синтеза.

В физике в начале 20-го века произошла революция, главными результатами которой стали создание теории относительности Альберта Эйнштейна и квантовой механики, формирование квантово-релятивистской парадигмы. На основе квантовой механики сформировалась квантовая физика - современная физика микромира.

К другим выдающимся достижениям физики 20-го века можно отнести:

- развитие ядерной физики и физики элементарных частиц, использование атомной энергии и радиационных технологий;

- успехи физики твердого тела (полупроводники и полупроводниковые приборы, сверхпроводимость, магнитные материалы);

- возникновение и стремительное развитие радиофизики и электроники – физической основы радио и телевидения, основы создания различной электронной аппаратуры, развития компьютерных и информационных технологий, лазерных технологий;

- успехи в астрофизике: теория эволюции Вселенной, концепция Большого Взрыва, открытие ряда экзотических астрономических объектов (пульсаров, квазаров, «черных дыр»).

Задачи современной физики:

- в физике микромира – создание единой теории всех фундаментальных физических взаимодействий (теории Великого Объединения, теории супергравитации) и на ее основе теории элементарных частиц, как основы теории материи;

- в астрофизике – изучение эволюции Вселенной на ранних стадиях развития, эволюции звезд, исследования состояния материи в экстремальных условиях: в нейтронных звездах и в «черных дырах», исследования природы квазаров, взрывов Сверхновых. При этом исследования в астрофизике (Мегамир) и в физике элементарных частиц (микромир) тесно взаимосвязаны;

- в физике атомного ядра – создание полной теории ядра, получение сверхтяжелых ядер, в том числе – предположительно стабильных ядер элементов с номерами 114 и 126, решение проблемы управляемого термоядерного синтеза (с помощью магнитного удержания высокотемпературной плазмы или с помощью лазерного воздействия);

- в физике плазмы – решение проблемы получения и удержания высокотемпературной плазмы (при температуре 10⁹ К);

- в квантовой электронике – создание рентгеновских и гамма-лазеров, применение лазеров в технике, медицине, телекоммуникациях;

- в физике твердого тела – получение высокотемпературной сверхпроводимости, миниатюризация, повышение надежности и быстродействия полупроводниковых приборов, получение новых материалов с уникальными качествами, в том числе с использованием сверхвысоких давлений, сверхнизких температур (твердый водород), других экстремальных воздействий.

Актуальным и перспективным новым направлением на стыке физики, других естественных наук и техники является нанотехнология - разработка микроскопических устройств размером порядка нанометра (~10^-9 м), соизмеримых со средними молекулами, и процессов с использованием таких устройств в микроэлектронике, информационных технологиях, медицине и т.д.

Важнейшими достижениями химии 20-го века являются:

- разработка на основе квантовой физики теории строения атомов и молекул, теории химической связи;

- прогресс в исследованиях кинетики химических реакций, в том числе цепных и колебательных, каталитических реакций, в том числе – автокаталитических;

- широкое внедрение в химию физических методов исследования: спектрального анализа в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом и радиодиапазонах, спектроскопии комбинационного рассеяния, рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии, ядерной спектрометрии, радиоизотопных методов, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса и др.;

- синтез огромного количества как ранее известных, так и новых веществ, в том числе синтез с использованием новых методов: сверхвысоких и сверхнизких температур, высоких давлений, ионизирующих излучений и света, ультразвука и ударных волн. Важными вехами в развитии синтеза явились синтез каучука (1926-30 гг., С.В. Лебедев, сов.), создание нейлона (1936 г.) и тефлона (1938 г.), получение искусственных алмазов (1955 г.), получение искусственного инсулина (1963 г.), синтез гена (1976 г.).

Задачи химии на современном этапе:

- разработка теории, описывающей связь строения веществ с их физико-химическими свойствами и реакционной способностью;

- разработка новых методов анализа веществ, в первую очередь - высокомолекулярных биологических соединений;

- создание новых методов синтеза веществ, в том числе – сложных биологических соединений;

- развитие методов генной инженерии;

- повышение эффективности и экологичности химических производств.

Очень успешно в 20-ом веке развивалась биология, что выдвинуло ее, начиная с середины века, в лидеры естествознания. В 20-ом веке в биологии произошла революция, суть которой в переходе при изучении биологических процессов на молекулярный уровень, соединении теории эволюции и генетики, быстром внедрении новейших достижений в практику (медицину, сельское хозяйство, природоохранные мероприятия).

К основным достижениям биологии в 20-ом веке можно отнести:

- развитие генетики от открытия эмпирических законов наследственности до выяснения молекулярных механизмов наследственности и изменчивости и начала работ по управлению этими процессами;

- выяснение химико-биологических механизмов обмена веществ, в том числе – фотосинтеза, установление важнейшей роли биологических катализаторов – ферментов;

- выяснение причин многих болезней, природы иммунитета, разработка новых методов профилактики и лечения;

- успешное продвижение в изучении материальной природы нервной, в том числе – высшей нервной, деятельности, физико-химических механизмов восприятия информации, памяти, мышления;

- исследования возникновения и эволюции жизни на Земле, возникновения человека;

- формирование экологического мировоззрения.

Задача биологии на современном этапе – развитие исследований по всем вышеуказанным направлениям.

Российские (советские) ученые – лауреаты Нобелевских премий по естественным наукам

По физике:

1958 г. – П.А. Черенков, И.Е. Тамм, И.М. Франк – за открытие и объяснение эффекта Вавилова - Черенкова;

1962 г. – Л.Д. Ландау – за основополагающие исследования по теории конденсированных сред, особенно жидкого гелия;

1964 г. – Н.Г. Басов, А.М. Прохоров (совместно с амер. ученым Ч. Таунсом) – за фундаментальные исследования в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей нового типа – мазеров и лазеров;

1978 г. – П.Л. Капица – за фундаментальные открытия и изобретения в области физики низких температур;

2000 г. – Ж.И. Алфёров (совместно с амер. ученым Г. Крёмером) – за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптической электроники.

2003 г. – А.А. Абрикосов, В.Л. Гинзбург (совместно с англ.-амер. ученым Э. Леггетом) - за создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-3.

2010 г. – А.К. Гейм (Нидерланды, образование – СССР), К.С. Новоселов (Великобритания-Россия, образование – СССР) - за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена.

По химии:

1956 г. – Н.Н. Семёнов (совместно с англ. ученым С. Хиншелвудом) – за исследование в области механизма химических реакций.

По биологии:

1904 г. – И.П. Павлов – за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса;

1908 – И.И. Мечников (совместно с нем. ученым П. Эрлихом) – за труды по иммунитету.