Развитие естествознания в ХХ веке

Все вышеизложенные революционные открытия в физике перевернули ранее существующие взгляды на мир. Исчезла убежденность в универсальности законов классической механики, ибо разрушились прежние  представления о неделимости  атома, о постоянстве массы, о  неизменности химических элементов  и т. д. Теперь уже вряд ли можно  найти физика, который считал бы, что все проблемы его науки  можно решить с помощью механических понятий и уравнений. Рождение и  развитие атомной физики, таким образом, окончательно сокрушило прежнюю  механистическую картину мира.

Вместе с этим закончился прежний, классический этап в развитии естествознания, характерный  для эпохи Нового времени. Наступил новый этап неклассического естествознания XX века, характеризующийся, в частности, новыми, квантово-релятивистскими представлениями  о физической реальности.

2. Научно-техническая  революция и ее  естественнонаучная  составляющая

Новые явления  и процессы, имевшие место в  развитии естествознания и техники  в первой половине XX века, подготовили  уникальное в истории общества событие, получившее наименование научно-технической  революции (НТР). Последняя в значительной степени определила характер общественного  прогресса на рубеже второго и  третьего тысячелетий.

Естественнонаучные  и технические революции, имевшие  место в истории общества, никогда  ранее не совпадали, не сливались  в единый поток. Они происходили  порознь. Особенностью второй половины XX столетия стали революции в  естествознании и в технике, которые  не только совпали по времени, но и  оказались глубоко связанными между  собой. Единство этого революционного процесса адекватно отразилось в  самом понятии «научно-техническая  революция».

Современной научно-технической  революции предшествовал своеобразный подготовительный период, относящийся  к первой половине XX века. Именно в  этот период были сделаны важные естественнонаучные открытия, заложившие фундаментальные  основы последующего грандиозного научно-технического переворота. Среди естественнонаучных направлений, в значительной степени  определивших наступление НТР, были атомная физика и молекулярная биология.

Вот как пишет  об этом известный писатель, популяризатор  науки Даниил Данин: «1900 год. Финиширует XIX век и стартует XX. На их рубеже рождаются в интеллектуальном обиходе  человечества два новых слова -- КВАНТ  и ГЕН. Они становятся ключевыми  в природоведении современности. И  потому -- судьбоносными: жизнь и  смерть на нашей планете глубинно связались с открытиями и надеждами  фундаментальной науки именно в  этих ныне главенствующих ее ипостасях -- квантовой и генетической».

Важной вехой  в драматической истории атомного века стало экспериментальное наблюдение в конце 30-х годов немецкими  физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом  процесса деления ядер урана и  объяснение этого явления в работе Л. Майтнер и О. Фриша. Стало ясным, что физикам удалось осуществить  цепную ядерную реакцию, которая  может привести к ядерному взрыву с выделением огромной энергии. В  условиях начавшейся второй мировой  войны группа ученых США во главе  с А. Эйнштейном обратилась к тогдашнему американскому президенту Ф. Рузвельту  и обосновала настоятельную необходимость  развертывания исследований в этом направлении. Начатые после этого  исследовательские работы в Лос-Аламосской лаборатории (США, штат Нью-Мексико) привели  в середине 40-х годов к созданию первой атомной бомбы.

В СССР работы над  атомным оружием были начаты в 1943 году в связи с опасениями, что  такое оружие создает гитлеровская Германия. После ядерных взрывов  в Хиросиме и Нагасаки, окончания  второй мировой войны и начала войны «холодной» стало очевидным, что наличие монополии на атомное  оружие у одного государства -- США  является фактором, угрожающим миру и  международной стабильности.

Советский Союз во второй половине 40-х годов предпринял беспрецедентные усилия для создания собственной атомной бомбы. Для  решения этой задачи были сконцентрированы огромные финансовые средства, самое  передовое научное оборудование, интеллект лучших отечественных  ученых-физиков, силы советской разведки, охотившейся за атомными секретами  в США (по признанию академика  Ю.Б. Харитона, сделанному в начале 90-х  годов, первая советская атомная  бомба была выполнена по американскому  образцу).

Последнее требует, однако, учета следующих обстоятельств. Во-первых, ряд выдающихся советских  физиков начался работать над  схожими с американскими учеными  проблемами еще до начала второй мировой  войны и находил в 40-х годах  на переднем крае ядерных исследований (без такой подготовленной научной  «почвы» добытые разведкой «зерна»  не дали бы никаких «всходов»). Во-вторых, советские физики могли бы создать  атомную бомбу самостоятельно, опираясь только на свои силы, но это затянуло бы реализацию отечественного атомного проекта примерно на два года, что было крайне опасно в эпоху «холодной войны».

Вклад отечественных  ученых в решение проблем атомной  физики оказался достаточно весомым. Не случайно СССР стал пионером в освоении «мирного атома» (первая в мире атомная  электростанция была пущена в 1954 году в городе Обнинске).

XX век в целом  и его вторая половина, характеризовавшаяся  научно-технической революцией, принесли  громадные достижения в области  биологии, которые выдвинули эту  науку в ряды лидеров естествознания. Развитие биологии и, особенно, ее составной части -- генетики  не только укрепило дарвиновскую  теорию эволюции живой природы,  но и позволило дать ей современное  толкование. Понятия изменчивости  и наследственности, которым Дарвин  придавал большое значение, были  более глубоко осмыслены в  свете достигнутых успехов молекулярной  биологии XX века.

Если в первой половине истекшего столетия прогресс в области изучения макромолекул был еще сравнительно медленным, то во второй половине этого столетия, т. е. в эпоху НТР, эти исследования существенно ускорялись благодаря  технике физических методов анализа. На основе полученных данных о структуре  живого вещества удалось воссоздать строение ряда белков и полипептидных  гормонов, а также синтезировать  некоторые менее сложные вещества. Химия белков, которая ранее казалась малоперспективной областью естествознания, выдвинулась на передний край науки, а раскрытие в середине XX века структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) послужило началом  интенсивных исследований в химии  и биологии.

Было выяснено, что нуклеиновые кислоты, являющиеся носителем и передатчиком наследственных качеств и играющие основную роль в синтезе клеточных белков, образуют группы веществ, важность которых трудно переоценить. Выдвинутая в начале 50-х  годов гипотеза, согласно которой  должны существовать особые молекулы нуклеиновых кислот, выполняющие  функции перевода языка нуклеиновых  кислот на язык белков, достаточно скоро  получила экспериментальное подтверждение. К началу 60-х годов у ученых-биологов уже сложилось четкое понимание  основных процессов передачи информации в клетке при синтезе белка. Дальнейший прогресс исследований в этой области  позволил известному советскому биологу  Ю.А. Овчинникову констатировать в  начале 80-х годов, что «наибольших  успехов биологическая наука  достигла в последние 20-25 лет, когда  она сумела заглянуть внутрь живой  клетки и понять биологические механизмы  на уровне молекулярных взаимодействий».

Однако развитие биологической науки в СССР шло  далеко не гладко. Мощный идеологический прессинг привел к фактическому свертыванию  на длительный период отечественных  исследований в области генетики. В августе 1940 года был репрессирован  наиболее видный представитель отечественной  генетики, президент Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук СССР (ВАСХНИЛ) Н.И. Вавилов (он погиб в тюрьме в 1943 году). Печально известная сессия ВАСХНИЛ, проходившая с 30 июля по 7 августа 1948 года, «предала анафеме» реакционный  «менделизм -- вейсманизм -- морганизм», т. е. учения иностранных основателей  современной генетики: чеха Грегора  Менделя (1833-1884), немца Августа Вейсмана (1834-1914) и американца Томаса Моргана (1866-1945). С основным докладом «О положении  в биологической науке», задавшим тон указанной сессии, выступил новый  президент ВАСХНИЛ, «народный академик»  Т.Д. Лысенко.

«Политика партии в области биологии» распространялась и на другие науки. Была отвергнута кибернетика, основывающаяся на аналогии между функциями управления в  живых организмах и в определенных автоматических устройствах. Последняя была объявлена «буржуазной лженаукой». И эта идеологическая установка продержалась почти до конца 50-х годов. А ведь именно кибернетика составила одно из важных направлений научно-технической революции второй половины XX века.

Труднее для  партийных идеологов оказалось  дело с физикой, ибо именно от физиков  зависело создание атомной бомбы. Уже  наготове была команда (главным образом, из работников московских вузов), предназначенная  для выступления против академических  ученых-физиков. И если бы испытания  первой советской атомной бомбы  закончились неудачей, идеологический погром в физике был бы неизбежен. Рождение ядерного щита страны разрядило  идеологически накаленную атмосферу. По словам академика В.И. Гольданского, «взрыв атомной бомбы в 1949 году спас советскую физику».

Отмеченные выше достижения в области атомной  физики и биологии, а также появление  кибернетики обеспечили естественнонаучную основу первого этапа НТР, начавшегося  в середине XX века и продолжавшегося  примерно до середины 70-х годов. Основными  техническими направлениями этого  этапа НТР стали атомная энергетика, электронно-вычислительная техника (явившаяся  технической базой кибернетики) и ракетно-космическая техника. В  последней, как и в атомной  энергетике, избежавшей «идеологических  передряг», СССР с самого начала занял  ведущее место в мире.

Со второй половины 70-х годов начался второй этап НТР, продолжающийся до сих пор. Важной характеристикой второго этапа  НТР стали новые технологии, которых  не было в середине XX века. К ним  относятся гибкие автоматизированные производства, лазерная технология, биотехнология  и др. По мнению наиболее авторитетного  научного органа США -- Национального  научного совета, «никогда еще в  истории естествознания не существовало такого спектра научных и технологических  возможностей, как, например, в области  сверхпроводимости или биотехнологии».

«Становление  биотехнологии связано с успехами биологии в познании особенностей организации  молекулярных структур живого и процессов  этого уровня, осуществлением искусственного синтеза отдельных генов и  их включения в геном бактериальной  клетки. Это позволяет контролировать основные процессы биосинтеза в клетке, создавать такие генетические системы  бактериальной клетки, которые способны осуществлять биосинтез определенных соединений в промышленных условиях. На решение таких задач ориентируется  ряд направлений биотехнологии».

«Биологическая  технология определила возникновение  нового типа производства -- биологизированного. Примером такого производства могут  быть предприятия микробиологической промышленности... Биологизация производства -- это новый этап научно-технического прогресса, когда наука о живом  превращается в непосредственную производительную силу общества и ее достижения используются для создания промышленных технологий».

Значение генной инженерии на втором этапе НТР  характеризуется существенным расширением  ее диапазона: от получения новых  микроорганизмов с заранее заданными  свойствами (путем направленного  изменения их наследственного аппарата) и до клонирования высших животных (а в возможной перспективе -- и  самого человека). Конец XX столетия ознаменовался  небывалыми успехами в расшифровке  генетической основы человека. В 1990 году «стартовал» международный проект «Геном человека», ставящий целью получение  полной генетической карты Homo sapiens. В  этом проекте принимают участие более двадцати наиболее развитых в научном отношении стран, включая и Россию.

Важной характеристикой  второго этапа НТР стала невиданная ранее информатизация общества на основе персональных компьютеров (появившихся  в конце 70-х годов) и Всемирной  системы общедоступных электронных  сетей, получившей наименование «Интернет». В результате человек, во-первых, получил  доступ к объемам информации значительно  большим, чем когда бы то ни было; а во-вторых, появился новый способ общения, который можно назвать  горизонтальным. До его появления  общение и распространение информации было в основном вертикальным (автор  выпускает книгу -- читатели читают, по радио и телевидению что-то передают -- люди слушают это или  смотрят; обратная связь ранее почти  отсутствовала, хотя потребность в  ней всегда была исключительно высока). Интернет обеспечивает распространение  информации для практически неограниченного  круга потребителей, причем они без  всякого труда могут коммуникатировать  друг с другом. «Интернет -- это сеть сетей с миллионами компьютеров  по всему миру, связанных в одно целое. В Интернете не существует единого центра управления. Интернет можно описать как постоянный поток информации из одного места  в другое, от одного человека к другому. Когда вы получаете доступ к Интернету, то подключаетесь к миллионам  пользователей компьютеров... Это  всемирное круглосуточное место  встречи, куда может прийти любой».

Еще одним направлением второго этапа НТР, заложившим физические основы принципиально новых информационных и коммуникационных технологий, стали  исследования в области физики полупроводниковых  наногетероструктур. Достигнутые успехи в этих исследованиях, имеющие огромное значение для развития оптоэлектроники  и электроники высоких скоростей, были отмечены в 2000 году Нобелевской  премией по физике, которую разделили  российский ученый, академик Ж.И. Алферов  и американские ученые Г. Кремер и  Дж. Килби.