Научные революции 20 века

    Разрешение  этих противоречий выпало на долю известного датского физика Нильса Бора (1885-1962), предложившего  свое представление об атоме. Последнее  основывалось на квантовой теории, начало которой было положено на рубеже XX века немецким физиком Максом Планком. Планк выдвинул гипотезу, гласящую, что испускание и поглощение электромагнитного излучения может происходить только дискретно, конечными порциями - квантами. Н. Бор, зная о модели Резерфорда и приняв ее в качестве исходной, разработал в 1913 году квантовую теорию строения атома. В ее основе лежали следующие постулаты: в любом атоме существуют дискретные (стационарные) состояния, находясь в которых атом энергию не излучает; при переходе атома из одного стационарного состояния в другое он излучает или поглощает порцию энергии.

    Бор понял, что для построения теории, которая объясняла бы и результаты опытов по рассеянию частиц, и устойчивость атома, и сериальные закономерности, и ряд других экспериментальных данных, нужно отказаться от некоторых принципов классической физики. Н. Бор взял за основу модель атома Резерфорда и дополнил ее новыми гипотезами, которые не следуют или даже противоречат классическим представлениям. Эти гипотезы известны как постулаты Бора. Они сводятся к следующему:

- каждый электрон в атоме может совершать устойчивое орбитальное движение по определенным орбитам, с определенным значением энергии, не испуская и не поглощая электромагнитного излучения. В этих состояниях атомные системы обладают энергиями, образующими дискретный ряд: E ', E ", . . ,E n. Всякое изменение энергии в результате поглощения или испускания электромагнитного излучения может происходить только скачком из одного состояния в другое;

- электрон способен переходить с одной стационарной орбиты на другую, и только в этом случае он испускает или поглощает определенную порцию энергии монохроматического излучения определенной частоты. Эта частота определяется величиной изменения энергии атома при таком переходе. Если при переходе электрона с орбиты на орбиту и энергия атома изменяется от Е_m до Е_n, то испускаемая или поглощаемая частота определяется условием  hn _mn = Е_m - Е_n.

     Важным  достижением квантовой теории Бора было также развитие им и другими исследователями представления о строении многоэлектронных атомов. После первых результатов, достигнутых в теории строения атома водорода и объяснения на основании этой теории спектров, были предприняты шаги в развитии теории строения более сложных атомов и объяснений структуры их спектров. Электронные модели атома стали появляться одна за другой. Их возникновение в хронологической последовательности таково: модель У. Кельвина (1902 г.) - электроны распределяются определенным способом внутри положительно заряженной сферы; модель Ф. Ленарда (1903 г.) - атом состоит из «дуплетов» отрицательных и положительных зарядов; модель Г. Нагаоки (1904 г.) - атом «устроен наподобие планеты Сатурн» (вокруг положительно заряженного тела располагаются кольца, состоящие из отрицательно заряженных электронов). Эти модели были результатами теоретических построений и носили формальный характер. Однако оставалось неопределенным точное количество электронов в атомах. Электрон довольно скоро исчерпал свои возможности в качестве единственного «строительного материала» атомов, но эти перечисленные модели, безусловно, сыграли роль в подготовке будущей планетарной модели атома. Почти каждая из них в той или иной форме содержала элементы действительности. Итак, следствием фундаментальных физических открытий начала XX века оказалась разработка структуры атома в целом. «Бесструктурный» атом уступил место новому атому как сложной системе частиц.

     После открытия электрона, протона, фотона и, наконец, в 1932 году нейтрона было установлено существование большого числа новых элементарных частиц. В том числе: позитрон как античастица электрона; мезоны - нестабильные микрочастицы; частицы резонансы, имеющие крайне короткое время жизни (порядка 10"22-10"24 с); нейтрино - стабильная, не имеющая электрического заряда частица, обладающая почти невероятной проницаемостью. Тяжелые ядра могут содержать значительно большее число нейтронов по отношению к числу протонов, чем легкие ядра. Когда атом урана расщепляется, он по необходимости освобождает несколько нейтронов. Ну а стоило только понять это (что произошло в 1938 году, главным образом благодаря работам Жолио Кюри), как возможность массовых превращений атомов стала реальностью. Здесь наблюдается цепная реакция, или своего рода явление лавинообразного нарастания. Если дать этому процессу возможность продолжаться бесконечно, то получится взрыв; если управлять им, то результатом его явится вырабатывающий энергию ядерный реактор.

     Основные  положения атомистики ХХ в. могут быть сформулированы следующим образом:

- атом является сложной материальной структурой, представляет собой мельчайшую частицу химического элемента;

- у каждого элемента существуют разновидности атомов, содержащиеся в природных объектах или искусственно синтезированные;

- атомы одного элемента могут превращаться в атомы другого; эти процессы осуществляются либо самопроизвольно (естественные радиоактивные превращения), либо искусственным путем (посредством различных ядерных реакций).[5, С. 69-72] 
 
 
 
 
 

     1.4.Создание первой атомной бомбы А.Эйнштейном как следствие квантовой механики.

     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.

     То, каким образом создавалась, испытывалась и была использована атомная бомба, составляет часть мировой истории, а не просто истории науки. Военные  и политические последствия создания ядерного оружия и контролируемого производства атомной энергии огромны. Здесь достаточно отметить, что в техническом отношении производство атомной энергии представляет собой новый крупный скачок вперед в установлении господства человека над силами природы. В заключение необходимо сказать о большом значении для изучения микроструктуры вещества ускорителей заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер), используемых для получения частиц высоких энергий, с помощью которых удается проследить процессы, происходящие с элементарными частицами. Ускоряемые частицы движутся в вакуумной камере, а управление их движением производится чаще всего с помощью магнитного поля.[2, С.135-138] 
 
 

     1.5.Раскрытие в середине XX века структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – причина  исследований в  биологии.

     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». [4, С.71-75]

     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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 глава. Перспективы научно-технической революции в России.

     Для того чтобы оценить перспективы  научно-технической революции в  нашей стране, необходимо прежде определить диапазон тех условий, которые являются необходимыми и достаточными для  ее возникновения и успешного развития в любом государстве, затем соотнести эти условия с нынешней ситуацией в России и синтезировать соответствующие выводы. 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). 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). Наша страна первой в мире создала атомную электростанцию, запустила первый искусственный спутник Земли, первой послала в космос человека. Но все это, к сожалению, осталось в прошлом. Сегодняшняя материально-техническая база России представлена теми производительными силами, что достались ей в наследство от СССР. Перспектива научно-технической революции у России является неблизкой. Вместе с тем, иного пути, кроме научно-технического прогресса, у нее нет. [8, С.182-185] 
 
 
 
 

     Заключение.

      С научно-технической революцией ХХ в. связан значительный рост промышленного  производства и совершенствования  системы управления им. В промышленности применяются все новые и новые  технические достижения, усиливается взаимодействие между промышленностью и наукой, развивается процесс интенсификации производства, сокращаются сроки разработки и внедрения новых технических предложений. Растет потребность в высококвалифицированных кадрах во всех отраслях науки, техники и производства. Научно-техническая революция оказывает большое влияние на все стороны жизни общества. Наука развивается по экспоненте: объем научной деятельности, в том числе мировой научной информации в ХХ веке, удваивается каждые 10-15 лет. Расчет число ученых, наук. В 1900 году в мире было 100 000 ученых, сейчас - 5 000 000.

      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. 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. В целом аучно-техническая революция характеризуется двумя критериями:

1) произошло  срастание науки с техникой  в единую систему (этим определяется  сочетание научно-техническая), в  результате чего наука стала непосредственной производительной силой;

2) небывалыми  успехами в деле покорения  природы и самого человека  как части природы. 

      Достижения  научно-технической революции впечатляющи. Она вывела человека в космос, дала ему новый источник энергии - атомную, принципиально новые вещества и технические средства (лазер), новые средства массовой коммуникации и информации и т.д., и т.п. Переворот в науке был сопряжен с переворотом в технике. Развивается ракетная техника, начинается освоение космического пространства; рождается и получает широкое применение телевидение; создаются синтетические материалы с заранее заданными свойствами; успешно осуществляются в медицине пересадка органов животных и человека, другие сложнейшие операции. Научно-техническая революция оказывает огромное влияние на все стороны жизни общества, и в заключение уместно вспомнить слова К.Ясперса о значении науки для человека: «С того момента, как наука стала действительностью, истинность высказываний человека обусловлена их научностью. Поэтому наука - элемент человеческого достоинства, отсюда и ее чары, посредством которых она проникает в тайны мироздания». [6, С.297-299] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы: 

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. [Текст]/  А.А. Горелов//  Концепции современного естествознания. Москва. – 1999. – С. 230-231
2. Дикс К. История науки. [Текст]/  К.Дикс// История науки. – Москва. – 1999. – С.135-138
3. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала 19 века до середины 20 века. [Текст]/  Я.Г. Дорфман// Всемирная история физики с начала 19 века до середины 20 века. – Москва. - 1979. – С. 145-148
4. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. [Текст]/  М.М. Камшилов// Эволюция биосферы. – Москва. – 1999. – С. 71-75
5. Лаптин А.И. Основания современного естествознания: модельный взгляд на физику, синергетику, химию. [Текст]/  А.И. Лаптин// Основания современного естествознания: модельный взгляд на физику, синергетику, химию. – Санкт-Петербург. – 2001. – С.69-72
6. Лебедев А.С. Философия науки. [Текст]/  А.С. Лебедев// Философия науки. – Москва. – 2004. – С. 467-477
7. Никифоров А.Л. Философия науки: история и методология. [Текст]/  А.Л. Никифоров// Философия науки: история и методология. – Москва. – 1998. – С.198-202
8. Фролов И.Т. Введение в философию. [Текст]/  И.Т. Фролов// Введение в философию. – Москва. – 2005. – С. 594-597