Новые области научно-технических знаний, в ХХ в. Появление новых технологий и технологических дисциплин

Телекоммуникационные средства связи и компьютерная технология получения, обработки, хранения и передачи информации приобрели в интернационализации  экономической жизни первостепенное значение. Персональные компьютеры качественно  поднимают творческий потенциал  интеллектуального труда. Коренные изменения происходят в образе жизни  и мыслях людей. Электронные средства массовой информации, спутниковая связь, обеспечивая практически мгновенную передачу информации во все уголки земного шара, создают ощущение одновременности  и вездесущия.

   Смыслом научно-технологического  и социального прогресса стал  выигрыш во времени. Спутники, компьютеры и факсы способствуют  уплотнению потоков информации. Телекоммуникационные сети, соединившие самые отдаленные точки земного шара, предоставили возможность преодоления времени. Человек приобрел способность пребывать одновременно в разных местах и быть участником событий, происходящих далеко за пределами своего фактического физического присутствия.

Неконтролируемый рост экономики  вступает в противоречие с жизнью природы. Металлургия, химия, автомобили губят леса, почву, заражают воду и  воздух. Техногенные катастрофы нанесли  непоправимый урон здоровью миллионов  людей, ущерб народному хозяйству. Зонами настоящего экологического бедствия являются районы Чернобыля и Южного Урала, территории атомных полигонов, крупных химических комбинатов. В  последнее десятилетие осознано, что необходимо радикальное изменение  отношения к природе: не покорение  ее, а взаимодействие с ней. Сегодня  неотложным направлением развития НТР  является решение глобальных проблем - мировой экологический кризис, дефицит ресурсов, демографический  дисбаланс, голод и нищета, эпидемии в странах “третьего мира”, преступность и наркомания. В широких общественных кругах все более осознается новый  смысл древнего изречения Прота-гора, что “именно человек является мерой всех вещей”.⁴

   Информационная революция  ведет и к социальным последствиям - росту безработицы. Но высокий  уровень национального дохода  позволяет в развитых странах  обеспечить безработным гарантию  прожиточного “социального минимума”.

   Новейшая технология  требует качественно нового работника  - с солидным уровнем общеобразовательной  и профессиональной подготовок, без чего могут возникнуть  катастрофы типа чернобыльской.  Отсюда постепенно растущее разнообразие  творческих специальностей и  видов деятельности.

   Интеллектуальная  жизнь человека состоит из  двух культур - научной и художественной, они должны находиться в гармоничном  взаимодействии. Наука, став могучим  фактором прогресса, не может  целиком заполнить душу человека. Искусство образными средствами  решает вопросы о смысле жизни,  о совести и долге, оценки  добра и зла.

2. Появление новых технологий в ХХ веке
1. Изобретение фибробетона

Дисперсно-армированные бетоны представляют собой одну из разновидностей обширного класса композиционных материалов. Дисперсное армирование осуществляется волокнами-фибрами, равномерно рассредоточиваемыми в объеме бетонной матрицы. Для этого используются различные виды металлических и неметаллических волокон минерального или органического происхождения. ⁵

Новые требования по долговечности  к такомутрадиционному виду строительного  материала как бетон вынуждает искать новые виды армирования. Во всем мире развитие дисперсного армирования как альтернативастержневому происходило постепенно. И изначально оно рассматривалось в качестве помощи к традиционному. В нашей стране работы, посвященные получению дисперсно–армированных товарных бетонов и растворов с применением волокон, ассоциируют с именем русского инженера В.П. Некрасова.

В начале ХХ века он провел исследования по применению дисперсного армирования. В качестве фибровой арматуры он использовал отрезки проволоки малых диаметров. Результаты исследований Некрасов подробно изложил в своих работах. Тогда же был получен и первый в мире патент на конструкцию из фибробетона. Заинтересованность специалистов в улучшении свойств такого традиционного строительного материала, как бетон, породило всплеск активности, и дальнейшая разработка данной тематики способствовали появлению авторских патентов.

Вопрос о качестве и новых возможностях бетона волновал не только наших ученых. В подкрепление к научным разработкам середины 70–х годов вышло Постановление Совмина СССР «О некоторых мерах по повышению технического уровня производства железобетонных конструкций и более эффективному использованию в строительстве».

Благодаря данному документу строители получили базу для внедрения дисперсно–армирующих волокон в качестве упрочняющей добавки для бетона. В дальнейшем это позволило говорить о создании нового высокопрочного материала — фибробетона.

В 70–е годы ХХ века исследования приняли систематический характер, и акцентировать внимание стали на практическом внедрении этого материала. Большинство исследований было связано с изучением именно сталефибробетона. На мировом рынке стальные волокна как материал для промышленного армирования появились в 1973 г. Появление фибры как самостоятельного технологического продукта для армирования стимулировало их исследование и дальнейшее применение для использования в дорожных одеждах и в отделке тоннелей. Благодаря полученным результатам, подтвердились уникальные эксплуатационные свойства сталефибробетона, что позволило увеличить число конструкций из него и использоватьего при возведении различных объектов строительства.

Начало 80–х г. прошлого века стало новым этапом в развитии японской школы фибробетона. Специалистами японской ассоциации по тоннелестроению было разработано руководство по проектированию и изготовлению сталефибробетона, предназначенного для отделки тоннелей, для конструкций дороги гидротехнических сооружений. ⁶

В России исследования и  разработки по созданию дисперсно–армированных бетонов и конструкций с ихприменением основываются в значительной мере нафундаментальных исследованиях, относящихся к технологии изготовления, теории, расчету и проектированиюжелезобетонных конструкций. В их развитие большой вклад внесли известные ученые Ю.М. Баженов, В.Н. Байков,В.М. Бондаренко, Ю.В. Зайцев, Б.А. Крылов, К.В. Михайлов, И.А. Лобанов, Ю.В. Пухаренко, Б.Г. Скрамтаев, М.М. Холмянский, Ф.Н. Рабинович и др.

Как показывает опыт, благодаря дисперсному армированию удается добиться снижения материалоемкости конструкций, стоимости и трудоемкости изготовления по сравнению с традиционными армирующими решениями. Такие показатели удается получить за счет частичного или полного отказа от необходимости применения в конструкциях традиционных арматурных сеток и каркасов.

Дисперсное  армирование обеспечивает повышение прочности сечений сжатых, растянутых и изгибаемых элементов конструкций, увеличивает их трещиностойкость, ударную вязкость, термическое сопротивление и другие физико–механические показатели.

2. Изобретение ядерного реактора

Ядерный реактор — это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в СШАпод руководством Э. Ферми. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова.

Теоретическую группу «Урановый  проект» национал-социалистической Германии возглавлял Вайцзеккер, но лишь формально. Фактическим лидером стал Гейзенберг, разрабатывающий теоретические основы цепной реакции. Поздней весной 1940 года один из учёных группы — Хартек — провёл первый опыт с попыткой создания цепной реакции, используя оксид урана и твёрдый графитовый замедлитель. Однако имеющегося в наличии делящегося материала не хватило для достижения этой цели. В 1941 году вЛейпцигском университете участником группы Гейзенберга Дёпелем был построен стенд с тяжеловодным замедлителем, в экспериментах на котором к маю 1942 года удалось достичь производства нейтронов в количестве, превышающем их поглощение. Полноценной цепной реакции немецким учёным удалось достичь в феврале 1945 года в эксперименте, проводимом в горной выработке близ Хайгерлоха. Однако спустя несколько недель ядерная программа Германии прекратила существование.⁷

Цепная реакция деления  ядер была впервые осуществлена в декабре 1942 года. Группа физиков Чикагского университета, возглавляемая Э. Ферми, создала первый в мире ядерный реактор, названный «Чикагской поленницей». Он состоял из графитовых блоков, между которыми были расположены шары из природного урана и его двуокиси. Быстрые нейтроны, появляющиеся после деления ядер235U, замедлялись графитом до тепловых энергий, а затем вызывали новые деления ядер. Реакторы, подобные СР-1, в которых основная доля делений происходит под действием тепловых нейтронов, называют реакторами на тепловых нейтронах. В их состав входит очень много замедлителя по сравнению с ядерным топливом.

В СССР теоретические и  экспериментальные исследования особенностей пуска, работы и контроля реакторов  были проведены группой физиков  и инженеров под руководством академика И. В. Курчатова. Первый советский  реакторФ-1 был построен в Лаборатории  № 2 АН СССР (Москва). Этот реактор выведен  в критическое состояние 25 декабря1946 года. Реактор Ф-1 был набран из графитовых блоков и имел форму шара диаметром  примерно 7,5 м. В центральной части  шара диаметром 6 м по отверстиям в  графитовых блоках размещены урановые стержни. Реактор Ф-1, как и реактор CP-1, не имел системы охлаждения, поэтому  работал на очень малых уровнях  мощности (доли ватта, редко — единицы  ватт). Результаты исследований на реакторе Ф-1 стали основой проектов более  сложных по конструкции промышленных реакторов. В 1948 году введён в действие реактор И-1 по производству плутония, а 27 июня 1954 года вступила в строй  первая в мире атомная электростанция электрической мощностью 5 МВт в г. Обнинске.

3. Изобретение лазера

Лазер — оптический квантовый генератор — устройство, преобразующееэнергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного,монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Ещё в 1916 году Эйнштейн предсказал существование вынужденного излучения - физического базиса действия любого лазера.

Лазеры широко применяются почти во всех отраслях науки и техники, а так же в быту: резка металлов, сварка, гравировка, пайка, маркировка, голография, лазерная локация космических объектов, лазерное охлаждение. Никого уже не удивляют лазерные принтеры, штрих - коды, проигрыватели компакт-дисков. Лазерные указки имеются почти у всех детей в качестве простой игрушки. В военных целях лазер применяют для создания средств наведения. Лазером удаляют татуировки, пигментные пятна.

1954 год – появление первого микроволнового генератора - мазер на аммиаке. Роль обратной связи в нем играл объёмный резонатор, размеры которого были порядка 12,6 мм. Для усиления электромагнитного излучения оптического диапазона необходимо было создать объёмный резонатор, размеры которого были бы порядка микрона. Из-за связанных с этим технологических трудностей многие учёные в то время считали, что создать генератор видимого излучения невозможно.

Позже в 1964 году Басов, Прохоров и Таунс стали лауреатами Нобелевской премии, которой они были удостоены за фундаментальные исследования в области квантовой электроники, приведшие к созданию мазеров и лазеров.

4. Изобретение интернета

Интернет— всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для всемирной паутины и множества других систем передачи данных.

В 1957 году Министерство обороны  США посчитало, что на случай войны  Америке нужна надёжная система  передачи информации. Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США предложило разработать для этого компьютерную сеть. Компьютерная сеть была названа ARPANET. Первый сервер ARPANET был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете (Лос-Анджелес). Компьютер Honeywell DP-516 имел 24 Кб оперативной памяти.

29 октября 1969 года в  21:00 между двумя первыми узлами  сети ARPANET, находящимися на расстоянии  в 640 км — в Калифорнийском  университете Лос-Анджелеса и в Стэнфордском исследовательском институте - провели сеанс связи. Чарли Клайн пытался выполнить удалённое подключение из Лос-Анджелеса к компьютеру в Стэнфорде. Успешную передачу каждого введённого символа его коллега Билл Дювалльиз Стэнфорда подтверждал по телефону. В первый раз удалось отправить всего три символа «LOG», после чего сеть перестала функционировать. LOG должно было быть словом LOGIN(команда входа в систему). В рабочее состояние систему вернули уже к 22:30 и следующая попытка оказалась успешной. Именно эту дату можно считать днём рождения Интернета.

К 1971 году была разработана  первая программа для отправки электронной  почты по сети. Эта программа сразу  стала очень популярна.

В 1973 году к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации  из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной.

В 1970-х годах сеть в  основном использовалась для пересылки  электронной почты, тогда же появились  первые списки почтовой рассылки, новостные  группы и доски объявлений. Однако в то время сеть ещё не могла  легко взаимодействовать с другими  сетями, построенными на других технических  стандартах. К концу 1970-х годов  начали бурно развиваться протоколы  передачи данных, которые были стандартизированы  в 1982—1983 годах. Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP, который успешно применяется  до сих пор для объединения  сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET.