Современная наука о будущем человечества

XIX и XX века

Лишь в XIX веке наука стала  профессиональной, а понятие «ученый» стало означать не просто образованного человека, а профессию определенной части образованных людей. В эту эпоху сложились основные институты современной науки, а возрастание роли науки в обществе привело к ее включению во многие аспекты функционирования национальных государств. Мощный толчок этим процессам дала промышленная революция, в которой научное знание переплелось с технологическими достижениями.

Развитие технологий стимулировало  развитие науки, а последняя, в свою очередь, создавала фундамент для  новых технологий.

II. Физика - основа естественных наук.

1) Физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие такой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. На стыке физики и других естественных наук возникли биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия и др. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи и ее движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д.

Слово «физика» появилось еще в  древние времена. В переводе с  греческого оно означает «природа». Одно из основных сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384–322 до н. э.), ученика Платона, так и  называлось «физика». Физика тех времен, конечно, носила натурфилософский характер. Тем не менее, предвидя развитие физики, Аристотель писал: «Наука о природе  изучает преимущественно тела и  величины, их свойства и виды движений, а кроме того, начала такого рода бытия».

Разнообразные формы движения материи  изучаются различными науками, в  том числе и физикой. Предмет  физики, как, впрочем, и любой науки, может быть раскрыт по мере его  детального изложения. Дать строгое  определение предмета физики довольно сложно: границы между физикой  и смежными дисциплинами весьма условны. На современной стадии развития определение  физики как науки о природе  должно дополняться более конкретным содержанием. В частности, советский  физик академик А.Ф. Иоффе (1880 – 1960) определил  физику как науку, изучающую общие  свойства и законы движения вещества и поля. Действительно, в настоящее  время общепризнано, что все взаимодействия обусловливаются посредством полей, например гравитационных, электромагнитных, полей ядерных сил. Поле наряду с  веществом – одна из форм существования  материи.

«Высшая задача физики состоит в  открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира», – так считал Эйнштейн.

Одна из задач физики – выявление  самого простого и самого общего в  природе. В современном представлении  самое простое – так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т. п. А  наиболее общими свойствами материи  принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др. Конечно, физика изучает и очень сложные  явления и объекты. Однако при  изучении сложное сводится к простому, конкретное – к общему. При этом устанавливаются универсальные  законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в  околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается  один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.

Учитывая определяющую роль физики и ее значение в науке, ее называют основой и лидером современного естествознания. Физика занимает особое место среди естественных наук.

Вопросами классификации и иерархии многочисленных естественных наук занимались ученые разных времен. Так, одна из первых попыток классификации естественных наук была сделана выдающимся французским  физиком Андре Мари Ампером (1775–1836). Уже к тому времени общее число  естественных наук превышало 200. Общую  картину наук о природе Ампер  представил в виде единой системы, состоящей  из различных по характеру и глубине  идей, а также из разных экспериментальных  сведений. В такой классификации  физика располагалась на первом уровне как наука наиболее фундаментальная, а химия – на втором, как бы вытекающая из физики.

Гораздо позднее – в середине XIX в. – на основе тщательного изучения истории развития наук немецкий химик  Фридрих Кекуле (1829–1896) предложил иерархию естественных наук в форме четырех ее последовательных основных ступеней: механика, физика, химия, биология.

 В такой иерархии можно  рассматривать молекулярную физику, термодинамику (учение о теплоте)  как механику молекул, химию  – физикой атомов, а биологию  – химией белков или белковых  тел.

Вопросы классификации и взаимосвязи  естественных наук обсуждаются и  по сей день. При этом существуют разные точки зрения. Одна из них  – все химические явления, строение вещества и его превращение можно  объяснить на основании физических знаний; ничего специфического в химии  нет. Другая точка зрения – каждый вид материи и каждая форма  материальной организации (физическая, химическая, биологическая) настолько  обособлены, что между ними нет  прямых связей. Конечно, такие разные точки зрения далеки от истинного  решения сложнейшего вопроса  классификации и иерархии естественных наук. Вполне очевидно одно – несмотря на то, что физика – фундаментальная  отрасль естествознания, каждая из естественных наук (при одной и  той же общей задаче изучения природы) характеризуется своим предметом  исследования, своей методикой исследования и базируется на своих законах, не сводимых к законам других отраслей науки. И серьезные достижения в  современном естествознании наиболее вероятны при успешном сочетании  всесторонних знаний, накопленных в  течение продолжительного времени  и в физике, и в химии, и в  биологии, и во многих других естественных науках.

Натурфилософия породила физику. Однако также определенно можно утверждать и другое: физика выросла из потребностей механики (развитие механики у древних  греков, например, было вызвано запросами  строительной и военной техники  того времени). Техника в свою очередь  определяет направление физических исследований (например, в свое время  задача создания наиболее экономичных  тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический  уровень производства. Физика –  база для создания новых отраслей техники (электронной техники, ядерной  техники и др.).

Физика тесно связана и с  философией, из недр которой она  вышла. Такие крупные открытия в  области физики, как закон сохранения и превращения энергии, второе начало термодинамики, соотношение неопределенностей  и другие, являлись и являются ареной острой борьбы между сторонниками разных философских течений. Научные открытия служат реальной почвой для многих философских мыслей. Изучение открытий и их философское обобщение играют большую роль в формировании научного мировоззрения.

2) Особая роль физики в развитии общества.

            В настоящее время динамично  развивается научно-технический  прогресс. Произошли глубокие, качественные изменения во многих областях науки и техники. Появление НТП связанно с великими открытиями в области фундаментальной физики. Открытие радиоактивности, электромагнитных волн, ультразвука, реактивного движения и т.д. привело к тому, что человек применяя эти знания, двинул далеко вперед развитие техники. Человек научился передавать на расстоянии не только звук, но и изображение. Человек вышел в космос высадился на луну, увидел ее обратную сторону. С помощью уникальных оптических приборов возможно узнать из какого вещества состоят далекие планеты. Полученные новые данные когда-нибудь позволят человеку сделать новые невероятные открытия, которые приведут к новым достижениям в науки и технике. Во всем мире наблюдаются глубокие качественные перемены в основных отраслях техники. НТП коренным образом изменил роль науки в жизни общества. Наука стала непосредственной производительной силой.

           Прикладная электроника бывшая до недавнего времени частью общей физики стала независимой областью науки, так же как и физическая химия, геофизика и астрофизика отделились от общей физики. Основные достижения в последние годы были получены на стыке разных наук - в биофизике, физике твердых тел и астрофизике. Расшифровка структур ДНК, синтез сложных протеиновых молекул и достижения генной инженерии были осуществлены благодаря достижениям спектроскопии, рентгеновской кристаллографии и электронному микроскопу. Все большее значение приобретает ультразвук в научных изысканиях и практических применениях. Формируется новое направление химии - ультразвуковая химия. Возникли новые области применения ультразвука: микроскопия, голография, квантовая акустика и т.д. Ультразвук помогает морякам обнаруживать различные подводные объекты, медикам проводить диагностику заболеваний. Ультразвук строит и разрушает, режет и сверлит, штампует и паяет, очищает, сортирует, стерилизует, разведывает. Его взяли на вооружение геологоразведчики и нефтяники. И это еще не все, перечень применения ультразвука можно продолжить.

          Изобретение транзистора привело к настоящей революции в области радиоэлектроники. На основе транзисторной технологии появилось новое направление в науке и технике - микроэлектроника. Что позволило человеку построить первые полупроводниковые ЭВМ. Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. За короткий промежуток времени вычислительная техника шагнула далеко в перед. Современные персональные компьютеры имеют огромную скорость обработки информации, большие объемы памяти, позволяющие осуществлять практически любые расчеты. С помощью периферийных устройств компьютер видит, слышит, рисует, чертит, печатает, говорит, показывает, играет в игры, обучает, управляет технологическими процессами на производстве, следит за космическим полетом и т.д. Трудно представить себе сегодняшний день без компьютера. С помощью компьютера в наши дни осуществляется связь по компьютерной сети с любой точки земного шара.

Таким образом, идет обмен видео, аудио и текстовой информации между людьми в разных странах. Это позволяет людям понять друг друга лучше, узнать много нового друг о друге, получить требуемую информацию. Электронная почта в считанные секунды доставит ваше сообщение огромного объема в любой уголок земли. Развитие компьютерной техники и технологии, дают возможность ученым физикам производить сложнейшие расчеты, анализировать вероятностные ситуации, строить математические модели различных процессов. Т.е. развитие самой физики не возможно без участия ее собственного детища.

          Точно такие же примеры можно привести относительно любого раздела физики. Любое открытие новых физических законов немедленно приводит к использованию их в развитии других наук и техники. А это в свою очередь приводит к новым открытиям в фундаментальной физики. Таким образом, научно технический прогресс не возможно остановить. Развитие физики принесло не только фундаментальные изменения в представлении о материальном мире, но и с применением современных технологий, основанных на лабораторных открытиях, происходят прогрессивные изменения в обществе. Благодаря развитию науки техники люди на планете Земля стали ближе - пребывая в едином информационном пространстве. Теперь уже не кажется, что земля бесконечно велика и на ее поверхности и в ее недрах можно делать что угодно. Необдуманные действия человека, вооруженного достижениями той же самой науки и техники,

 приводят к необратимым и часто разрушительным последствиям для природы и самого человека.

           Сегодня прогресс достиг небывалых темпов роста и продолжает динамично развиваться. Современный мир сложен, многообразен, динамичен, пронизан противоборствующими тенденциями. Он противоречив, но взаимозависим, во многом целостен.

Если двадцатый век называли веком науки и техники, то нынешний век будет веком информационным. Главной ценностью становится информация. Еще в XIX в. появились первые признаки того, что наука стала мировой, объединив усилия ученых разных стран. Возникла, развилась в дальнейшем интернационализация научных связей. Расширение сферы применения науки  в конце XIX - начале XX в. привело к переменам в жизни десятков миллионов людей, проживающих в развитых промышленных странах, и объединению их в новую экономическую систему. Возрастание роли техники и технического знания в жизни общества характеризуется зависимостью науки от научно-технических разработок, усиливающейся технической оснащенностью, созданием новых методов и подходов, основанных на техническом способе решения проблем в разных областях знания, в том числе, и военно-техническом знании. Современное понимание технического знания и технической деятельности связывается с традиционным кругом проблем и с новыми направлениями в технике и инженерии, в частности с техникой сложных вычислительных систем, системотехникой и др. Научно-технический прогресс выдвинул на передний план проблему применения техники нового типа. Подобная техника - электронно-вычислительные машины (ЭВМ), автоматизированные системы управления (АСУ) - в наше время проникла в самые разнообразные области общественной жизнедеятельности и науки. От эффекта ее практического применения стали непосредственно зависеть успехи в развитии этих важнейших областей. Следует отметить, что развитие техники происходило не только по пути ее усложнения, но также и в направлении повышения ее качества и надежности. Компьютеризация может привести не только к позитивным, прогрессивным изменениям в жизни человека, но и спровоцировать негативные изменения, например, такие как уменьшение интеллектуальной активности человека, снижению творческой активности. Таким образом, сейчас приходится сталкиваться с положительными и отрицательными последствиями применения научных достижений.

          История науки знает немало выдающихся исследователей отдельных областей знаний, но значительно более редко встречались учёные, которые своей мыслью охватывали все знания о природе своей эпохи и пытались дать им синтез. Таковы были во второй половине XV века и в начале XVI в. Леонардо да Винчи, в XVIII столетии М.В. Ломоносов (1711-1765) и его французский современник Ж.Л. Бюффон (1707-1788). А также наш крупнейший естествоиспытатель Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) по строю мыслей и широте охвата природных явлений он стоит в одном ряду с этими великими учёными. В.И. Вернадский работал на столетие позже А. Гумбольдта, когда объём точных сведений во всех областях естествознания неизмеримо возрос, стали совершенно другими техника и методика исследований, а многие научные направления появились впервые, в значительной мере по инициативе, или при активном участии В.И Вернадского. Учёный был исключительно эрудированным, он свободно владел многими языками, следил за мировой научной литературой, переписывался с крупнейшими зарубежными деятелями культуры. Это позволяло ему всегда быть в курсе событий в научном мире, а в своих выводах и обобщениях заглядывать далеко вперёд. Ещё в 1910 году в записке «О необходимости исследования радиоактивных минералов Российской империи» В.И. Вернадский предсказал неизбежность практического использования ядерной энергии. (Правда, никто не обратил тогда внимания на его слова.) Вернадский также создал учение о ноосфере – «мыслящей оболочке Земли». Об обществе двадцатого века учёный писал: «Такой совокупности общечеловеческих действий и идей никогда раньше не бывало, и ясно, что остановлено это движение не может. В частности, перед учеными стоят для ближайшего будущего небывалые для них задачи сознательного направления организованности ноосферы, отойти от которой они не могут, так как к этому направляет их стихийный ход роста научного знания». Одной из важнейших проблем формирования организованности ноосферы является вопрос о месте и роли науки в жизни общества, о влиянии государства на развитие научных исследований. Вернадский высказывался за образование единой (на государственном уровне) научной человеческой мысли, которая являлась бы решающим фактором в ноосфере и создавало бы для ближайших поколений лучшие условия жизни. Первоочередные вопросы, которые необходимо решить на этом пути, это – «вопрос о плановой, единообразной деятельности для овладения природой и правильного распределения богатств, связанный с сознанием единства и равенства всех людей, единства ноосферы» идея о государственном объединении усилий человечества. Поражает созвучность идей Вернадского нашему времени. Постановка задач сознательного регулирования процесса созидания ноосферы чрезвычайно актуальна для сегодняшнего дня. К этим задачам Вернадский также относил искоренение войн из жизни человечества. Он большое внимание уделял решению задач демократических форм организации научной работы, образования, распространения знаний среди народных масс.