Современная научная картина мира. Основные открытия xx века в области естествознания

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.

На повестке дня современной  физики — создание квантового компьютера (КК). Здесь существует несколько  интенсивно разрабатываемых в настоящее  время направлений: твердотельный  КК на полупроводниковых структурах, жидкие компьютеры, КК на «квантовых нитях», на высокотемпературных полупроводниках  и т. д. Фактически все разделы  физики конца XX века представлены в  попытках решения этой задачи.

Пока можно говорить лишь о достижении некоторых предварительных  результатов. Квантовые компьютеры еще только проектируются. Но когда  они покинут пределы лабораторий, мир во многом станет иным. Ожидаемый  технологический прорыв должен превзойти  достижения полупроводниковой революции, в результате которой вакуумные  электронные лампы уступили место  кремниевым кристаллам.

Но произойдет это, по-видимому, уже на третьем этапе НТР, контуры  которого лишь вырисовываются. По прогнозам  ученых, этот новый этап НТР наступит не ранее конца первого десятилетия XXI века.