Ускорение научно–технического развития и его последствия. Огсэ.03 история
Научно-техническая революция есть совокупность взаимообусловленных качественных изменений в науке и технике, ведущих к установлению новой естественнонаучной картины мира и к коренному изменению места и роли человека в производственном процессе.
Научно-техническая революция (НТР) является закономерным этапом человеческой истории, она представляет собой мировое явление, но формы её проявления, её течение и последствия различны. Научно-техническая революция представляет собой коренной качественный переворот в производительных силах человечества, основанный на превращении науки в непосредственную производительную силу производства. В наши дни НТР охватила все стороны нашей жизни от космоса до косметики, проникла в строение атома и глубины вселенной. Она ранее невиданными темпами пополняет наши знания и преобразует мир. Ускоряются научно-технические преобразования. Некоторые последствия научно-технической революции видны уже сейчас, некоторые проявятся лишь в ближайшем будущем, некоторые мы вообще не можем себе представить. Она привела к тому, что во всех сферах человеческой деятельности увеличилась доля умственного труда. Научно-техническая революция открывает новые возможности качественных изменений в содержании человеческой жизни и отношениях между людьми. Она позволяет постепенно достигнуть всеобщего развития человеческих сил, способностей и таланта.
Современная НТР – это единая сложная система, в которой тесно взаимодействуют наука, техника и технология, производство . В последствиях научно-технической революции есть плюсы и минусы. Глубокое преобразующее воздействие на природу сказывается на развитии самого общества. Но последствия НТР имеют ряд негативных и даже губительных для человека проявлений. Это глобальный экологический кризис, который может быть определен как нарушение равновесия в экологических системах и в отношениях человеческого общества с природой; демографический взрыв; расход ресурсов; а также войны и военные конфликты.
Рассмотрим важнейшие достижения современной НТР.
Крупнейшее из открытий XX века, овладение ядерной энергией, в большой мере использовалось в военных целях. Открытие в начале 1950-х гг. термоядерных реакций (слияния легких ядер в более тяжелые при сверхвысоких температурах) и в СССР и США было обращено на создание водородных бомб. Они были в сотни раз разрушительнее, чем урановые и плутониевые. Лишь в 1956 г. в Великобритании был построен ядерный реактор, который был признан годным для коммерческой эксплуатации. Ядерная энергетика к концу века обеспечивает не более 8% мирового производства энергии. Большая часть производится за счет сжигания нефти (40%), угля (25%), газа (18%). ГЭС и иные источники энергии обеспечивают лишь 7% ее производства. Геотермальные (использующие внутреннее тепло Земли), приливные (энергия морских приливов), солнечные, ветряные электростанции пока еще остаются редкостью.
Продолжалось интенсивное развитие средств транспорта. В 1990-е гг. в мире насчитывалось свыше 500 млн. автомобилей (около трети из них – в США), их ежегодный выпуск достиг 30 млн. штук. На протяжении XX века постоянно увеличивалась грузоподъемность судов. В 1970-е гг. появились танкеры водоизмещением более 500 тыс. тонн. Быстроходность кораблей возросла вдвое за последние 50 лет. С овладением ядерной энергией появились корабли и подводные лодки с атомными силовыми установками, способные годами бороздить морские просторы без захода в порты. Получили развитие, пока ограниченное, транспортные средства на воздушной подушке, способные передвигаться не только по воде, но и по суше. Значительно возросло значение транспортной авиации. В Англии в 1949 г. был создан первый прототип пассажирского реактивного самолета «Комета». Однако основное применение на авиалиниях нашли советские реактивные самолеты «ТУ-104» (выпускались с 1955 г.) и американские «Боинг-707» (с 1958 г.). В 1970 г. в США был создан гигантский самолет «Боинг-747», способный поднимать на борт до 500 пассажиров. В 1950-е гг. военная авиация освоила сверхзвуковые скорости, а в 1970-е гг. появились первые пассажирские самолеты, летающие на сверхзвуковых скоростях: советский «ТУ-144» (1975 г.) и англо-французский «Конкорд» (1976 г.).
Послевоенное развитие ракетной техники было, главным образом, подчинено стремлениям СССР и США создать более эффективные средства доставки ядерного оружия, чем бомбардировщики. Первым свои достижения в этой сфере продемонстрировал Советский Союз, запустивший в 1957 г. первый искусственный спутник Земли (США осуществили такой запуск в 1958 г.), а в 1961 г. выведший на орбиту вокруг Земли космический корабль с человеком на борту. В 1961 г. в США была принята программа «Аполлон» – пилотируемого полета на Луну, успешно завершенная в 1969 г. Автоматические космические зонды достигли Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, вышли за пределы Солнечной системы. Соперничество в космосе позволило значительно повысить надежность космических аппаратов, удешевить их, что создало условия перехода к систематическому освоению околоземного космического пространства. В СССР и США были разработаны космические аппараты многоразового пользования, хотя советский «Буран» не нашел практического применения. Орбитальные станции и искусственные спутники Земли стали выполнять не только военные, но и гражданские функции, использоваться для научных экспериментов, астрономических наблюдений, трансляции радио и телепередач, поддержания связи (первый спутник связи был запущен в 1962 г.), метеорологических наблюдений, геологоразведки и гак далее. Возникает перспектива создания постоянно действующих орбитальных комплексов, где в условиях невесомости будут создаваться новые биологически активные и кристаллические вещества для медицины, биохимии, электроники.
Авиация и космонавтика создали стимул для поиска новых конструкционных материалов. В конце 1930-х гг. с развитием химии, химической физики, изучающей химические процессы с использованием достижений квантовой механики, кристаллографии стало возможным получать вещества с заранее заданными свойствами, обладающими большой прочностью, стойкостью. В 1938 г. почти одновременно в Германии и США были созданы искусственные волокна – капрон, перлон, нейлон, синтетические смолы, позволившие разработать качественно новые конструкционные материалы. Их производство приняло особенно большие масштабы после второй мировой войны. Только за период с 1951 по 1966 г. ассортимент продукции химической промышленности увеличился в 10 раз. Не стояла на месте и металлургия, освоившая производство особо прочной легированной стали (с добавками вольфрама, молибдена), титановых сплавов, использующихся в авиации и космонавтике.
Химия не обошла своим вниманием и сельское хозяйство, где с началом XX века началось применение минеральных удобрений, увеличивающих плодородие почвы. Во второй половине века широко стали применяться химические методы борьбы с вредителями сельского хозяйства (ядохимикаты), сорняками. Создание веществ, выборочно уничтожающих одни виды растений и безвредных для других, стало возможным благодаря развитию биологии, биохимии. Новое значение приобрели осуществленные в начале века исследования немецкого ученого А. Вейсмана и американского ученого Т. Моргана, которые, опираясь на работы чешского натуралиста Г. Менделя о наследственности, заложили основы генетики – науки о передаче наследственных факторов в растительном и животном мире. Опыт работ 1920-1930-х гг. по совершенствованию агротехнических приемов (в частности, Л. Бербанка по селекции семян, совершенствованию сортов культурных растений) в сочетании с удобрениями, пестицидами, совершенствованием технических средств обработки земли позволил с 1930-х по 1990-е гг. в 2 – 3 раза повысить урожайность многих культур.
Работы в области генетики, исследования механизма наследственности привели к развитию биотехнологий. Генетические исследования в СССР, связанные с именем академика Н.И. Вавилова, были свернуты, после того как генетику объявили лженаукой, а те, кто ее разрабатывали, погибли в советских лагерях смерти. Лидерство в этих исследованиях перешло к США. В 1953 г. ученые Кембриджского университета Д. Уотсон и Ф. Крик открыли молекулу ДНК, несущую в себе программу развития организма. В 1972 г. в Калифорнийском университете исследовались возможности изменения структуры ДНК, что открывало путь к созданию искусственных организмов. Первый патент в этой области, за создание методом генной инженерии микроорганизма, ускоряющего переработку сырой нефти, был выдан в 1980 г. американскому ученому А. Чакрабарти. В 1988 г. Гарвардский университет получил патент за выращивание, с помощью генетических манипуляций, живой мыши. Началось выведение новых пород животных и растений. Они гораздо лучше, чем базовые виды, приспособлены к неблагоприятным климатическим условиям, обладают иммунитетом ко многим заболеваниям и т.д.
На пороге XXI века были открыты возможности клонирования – искусственного выращивания из одной клетки точного биологического подобия организма донора. Вопросы этичности столь глубокого вмешательства в природные процессы, потенциальной опасности генетических экспериментов, последствия которых не всегда предсказуемы, обсуждались неоднократно, но это не привело к их прекращению.
Развитие биохимии и генетики сказалось на развитии медицины. Еще в конце XIX века были открыты микроорганизмы, являвшиеся причиной заболевания холерой, сибирской язвой, туберкулезом, дифтеритом, бешенством, чумой, малярией, сифилисом, исследованы пути передачи этих болезней, изобретены методы лечения многих из них. Начали разрабатываться методы санитарии и гигиены, профилактики и предупреждения эпидемий, включая вакцинацию (прививки) против некоторых болезней, появились новые лекарства – аспирин и пирамидон. В 1920-1930-е гг. были выделены и получены искусственно витамины (в 1927 г. витамины В и С, затем D и А). Еще большим подспорьем для медицины стали антибиотики – вещества, способные останавливать развитие болезнетворных микробов, наиболее известным из которых является пенициллин, выделенный из плесени (назван так А. Флемингом в 1929 г.). Химическим (синтетическим) аналогом пенициллина стали стрептоцид, сульфидин, сульфазол. После второй мировой войны с открытием вирусной природы многих заболеваний стали разрабатываться антивирусные препараты.
Углубление знаний о природе живой материи раскрыло возможности трансплантации (пересадки) органов, лечения наследственных, обусловленных генетическими факторами заболеваний. Новые возможности перед медициной раскрыли достижения ядерной физики, электроники. В диагностике уже в 1930-е гг. стали использоваться рентгеновские аппараты, электрокардиографы, электроэнцефалографы и т.д. В последней трети века были созданы аппараты искусственной почки и вживляющийся кардиостимулятор. Новые технологии, в частности использование лазерного скальпеля, расширили возможности хирургии.
Огромное влияние на облик мировой цивилизации оказали достижения в области электроники. Их база была заложена в прошлом веке. Первый в мире радиоприемник был изобретен в 1895 г. русским ученым А.С. Поповым, патент на передачу электрических импульсов без проводов в 1896 г. получил итальянский инженер Г. Маркони. Надежность и дальность приема радиопередач значительно возросла с изобретением в 1904 г. американцем Дж. Флемингом диода – двухэлектродной лампы – преобразователя частот электрических колебаний и в 1907 г. созданием американским конструктором Ли де Форестом триода, усиливающего слабые электрические колебания. В 1919 – 1924 гг. в России, США, Франции, Великобритании, Германии, Италии вступили в строй мощные радиовещательные станции, способные осуществлять международное вещание. С середины 1920-х гг. начались эксперименты в области передачи изображения с помощью электронных сигналов, телевидения. В Англии первые телевизионные передачи начались в 1929 г., в СССР – в 1932 г. (звуковое телевидение с 1934 г.), в Германии – с 1936 г. В годы второй мировой войны конструкторская мысль сконцентрировалась на совершенствовании радиолокации, позволяющей обнаруживать заблаговременно корабли и самолеты противника.
Послевоенные годы ознаменовались настоящим прорывом в области электроники. Она, используя достижения химии, стала применять стекловолокно для передачи сигналов, кристаллографии, позволившей создать лазеры, имеющие очень широкий спектр применения. Наибольшее прикладное значение имело изобретение ЭВМ – электронно-вычислительных машин (компьютеров). Первые ЭВМ появились после второй мировой войны. В них использовались такие же диоды и триоды, как в ламповых радиоприемниках. Одна из таких машин, построенных в США в 1946 г., ЭНИАК, весила 30 тонн и занимала площадь 150 кв. м, в ней было использовано 18 тыс. электронных ламп. Несмотря на огромные размеры, на ней можно было проводить лишь простые вычисления, доступные ныне каждому владельцу карманного калькулятора. Второе поколение ЭВМ создавалось в конце 1940-х гг., после изобретения транзисторов (полупроводников), заменивших электронные лампы. Транзисторы нашли широкое применение в бытовой электронике (радиоприемниках, телевизорах, магнитофонах), с их миниатюризацией удалось увеличить объемы памяти и быстродействие ЭВМ. Третье поколение ЭВМ развилось в 1960-е гг., после создания так называемых интегральных схем, плат, на которых размещалось несколько десятков компонентов, преобразующих и обрабатывающих информацию. В 1970-е гг. с совершенствованием технологии на одной плате помещались десятки тысяч компонентов. ЭВМ на интегральных схемах включали в себя миллионы полупроводников, их быстродействие достигло 100 млн. операций в секунду. Четвертое поколение ЭВМ было создано с изобретением в 1971 г. микропроцессора на кремниевом кристалле – чипе, размером менее 1 кв. см, заменяющем тысячи полупроводников. Один такой кристалл мог хранить до 5 млн. бит информации, что позволило перейти к созданию портативных компьютеров, предназначенных для индивидуальных пользователей.
Пятое, современное, поколение ЭВМ способно воспринимать и воспроизводить не только числовую информацию, но и снимки, графики, речевые сигналы, вести диалог с человеком на базе заложенного программного обеспечения. Повсеместное распространение компьютеров, создание в фирмах, промышленных, коммерческих, научных центрах, государственных структурах банков данных компьютеризированной информации обеспечило новые возможности связи – создания локальных, а затем и глобальных компьютерных сетей связи (самой известной из них является Интернет). Они позволяют моментально получать и передавать любую информацию, вести двусторонние и многосторонние диалоги с другими пользователями компьютеров. Шестое поколение компьютеров будет иметь в качестве материального носителя памяти уже не кристаллы, а молекулы полимерного или биологически активного вещества (биочипы), что ставит в практическую плоскость создание искусственного интеллекта, способного к самопрограммированию. Развитие компьютерных технологий способствовало созданию промышленных роботов, число которых к началу 1990-х гг. в мире достигло 300 тысяч. Распространение робототехники раскрыло огромные возможности совершенствования производственного процесса.
Вопрос о том, какие из изобретений и открытий XX века, в какой сфере знания наиболее важны, лишен смысла, поскольку большинство из них взаимосвязаны. По подсчетам американских инженеров микрочипы используются не только в компьютерах и роботах, а в 24 тысячах наименований выпускаемой в США продукции, включая все виды бытовой электроники. Каждый вошедший в последние десятилетия в обиходное употребление предмет бытовой техники, холодильник, телевизор и т.д. является материализованным воплощением множества направлений научно-технического прогресса, который не только изменил условия быта и отдыха людей, но сказался на всем облике современного общества, тенденциях его развития.
(«Человек, – считал немецкий философ К. Ясперс, – уже не может освободиться от воздействия созданной им техники. И совершенно очевидно, что в технике заключены не только безграничные возможности, но и безграничные опасности» Не случайно К. Ясперс расценил НТР как эпоху негативных преобразований, сулящих в перспективе «власть разрушительных сил и мрак небытия». Техницизм, по его мнению, разрушает духовные ценности, нивелирует личность, и люди превращаются в маски, лишенные почвы, отзвуков своего бытия. На смену враждебным силам природы пришла враждебная человеку техника и технология и перед человечеством стоит проблема освобождения от власти техники. Техника информационных процессов может стать дорогой к свободе, но при условии, если очередная новинка не будет превращаться в «божество», а станет рассматриваться как средство реализации человеческих целей.)
§ 1. ИСТОКИ УСКОРЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ И РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ
В XIX веке для удвоения объема научных знаний в среднем требовалось около 50 лет. На протяжении XX века этот срок сократился в 10 раз - до 5 лет. Подобное ускорение темпов прироста научных знаний
объясняется многими причинами. Применительно к первым десятилетиям нового столетия выделяется, как минимум, четыре основных причины.
Причины ускорения научно-технического развития. Во-первых,
наука на протяжении прошедших веков накопила огромный фактический, эмпирический материал, результаты наблюдений, экспериментов многих поколений ученых. Это и подготовило почву для качественного скачка в осмыслении природных процессов. В этом смысле научно-технический прогресс XX века был подготовлен всем предыдущим ходом истории цивилизации.
Во-вторых,
в прошлом естествоиспытатели в разных странах, даже отдельных университетских городах, работали изолированно, нередко дублировали разработки друг друга, узнавали об открытиях коллег с опозданием на годы, если не на десятилетия. С развитием транспорта, связи уже в прошлом веке академическая наука стала если не по форме, то по сути интернациональной. Ученые, работающие над сходными проблемами, получили возможность использовать плоды научной мысли коллег, дополняя и развивая их идеи, непосредственно обсуждая с ними рождающиеся гипотезы.
В-третьих,
важным источником приращения знаний стала междисциплинарная интеграция, исследования на стыке наук, грани между которыми ранее казались незыблемыми. Так, с развитием химии она стала изучать физические аспекты химических процессов, химию органической жизни. Возникли новые научные дисциплины - физическая химия, биохимия и так далее. Соответственно, научные прорывы на одном направлении знаний вызывали цепную реакцию открытий в смежных областях.
В-четвертых,
научный прогресс, связанный с приращением научных знаний, сблизился с техническим прогрессом, проявляющимся в совершенствовании орудий труда, выпускаемой продукции, появлении качественно новых их видов. В прошлом, в XVII-XVIII веках, технический прогресс обеспечивался за счет усилий практиков, изобретателей-одиночек, вносивших усовершенствования в то или иное оборудование. На тысячи малозначительных улучшений приходились одно-два открытия, создававшие действительно что-то качественно новое. Эти открытия нередко утрачивались со смертью изобретателя или становились производственным секретом одной семьи или мануфактурного цеха. Академическая наука, как правило, считала обращение к проблемам практики стоящим ниже своего достоинства. В лучшем случае, она с большим опозданием, теоретически объясняла полученные практиками результаты. В итоге, между появлением принципиальной возможности создания технических новшеств и их массовым внедрением в производство проходило очень долгое время. Так, чтобы теоретическое знание воплотилось в создание паровой машины, потребовалось около ста лет, фотографии - 113 лет, цемента - 88 лет. Лишь к концу XIX века наука все чаще начинает обращаться к экспериментам, требуя от практиков новые измерительные приборы, оборудование. В свою очередь, результаты экспериментов (особенно в области химии, электротехники), опытные образцы машин, приборов начинают использоваться в производстве.
Первые лаборатории, ведущие исследовательскую работу непосредственно в интересах производства, возникли в конце XIX века в химической промышленности. К началу 1930-х гг. только в США около 1000 фирм имели свои лаборатории, 52% крупных корпораций вели собственные научные исследования, 29% постоянно пользовались услугами научных центров.
В итоге, средняя продолжительность времени между теоретической разработкой и ее хозяйственным освоением за период 1890-1919 гг. сократилась до 37 лет. Последующие десятилетия ознаменовались еще большим сближением науки и практики. В период между двумя мировыми войнами указанный период времени уменьшился до 24 лет.
Революция в естествознании. Самым наглядным доказательством практического, прикладного значения теоретических знаний явилось овладение ядерной энергией.
На рубеже XIX-XX веков в основе научных представлений лежали материалистические и механистические воззрения. Атомы считались неделимыми и неразрушимыми кирпичиками мироздания. Вселенная, казалось, подчиняется классическим ньютоновским законам движения, сохранения энергии. Теоретически считалось возможным математически подсчитать все и вся. Однако с открытием в 1895 г. немецким ученым В.К. Рентгеном излучения, которое он назвал х-лучами, эти воззрения пошатнулись, поскольку наука не могла объяснить их происхождение. Исследование радиоактивности было продолжено французским ученым А. Беккерелем, супругами Жо-лио-Кюри, английским физиком Э. Резерфордом, который установил, что при распаде радиоактивных элементов возникает три вида излучения, названные им по первым буквам греческого алфавита - альфа, бета, гамма. Английский физик Дж. Том-сон в 1897 г. открыл первую элементарную частицу - электрон. В 1900 г. немецкий физик М. Планк доказал, что излучение не является сплошным потоком энергии, а делится на отдельные порции - кванты. В 1911 г. Э. Резерфорд предположил, что атом имеет сложное строение, напоминая миниатюрную Солнечную систему, где роль ядра играет положительно заряженная частица позитрон, вокруг которой, как планеты, движутся отрицательно заряженные электроны. В 1913 г. датский физик Нильс Бор, опираясь на выводы Планка, уточнил модель Резерфорда, доказав, что электроны могут менять свои орбиты, выделяя или поглощая при этом кванты энергии.
Эти открытия вызвали замешательство не только у естествоиспытателей, но и у философов. Прочная, казалось, незыблемая основа материального мира, атом, оказался эфемерным, состоящим из пустоты и непонятно почему испускающих кванты еще более мелких элементарных частиц. (В то время шли вполне серьезные дискуссии о том, не обладает ли электрон «свободой воли» перемещаться с одной орбиты на другую.) Пространство оказалось заполнено излучениями, не воспринимающимися органами чувств человека и, тем не менее, существующими вполне реально. Еще большую сенсацию вызвали открытия А. Эйнштейна. В 1905 г. он опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», а в 1916 г. сформулировал выводы, касающиеся общей теории относительности, согласно которой скорость света в вакууме не зависит от скорости движения его источника, является абсолютной величиной. Зато масса тела и ход времени, которые всегда считались неизменными, поддающимися точному исчислению, оказались относительными величинами, меняющимися при приближении к скорости света.
Все это разрушило прежние представления. Пришлось признать, что основные законы классической механики Ньютона не универсальны, что природные процессы подчиняются гораздо более сложным закономерностям, чем казалось раньше, что открыло пути качественного расширения горизонтов научных знаний.
Теоретические законы микромира с использованием релятивистской квантовой механики были открыты в 1920-е гг. английским ученым П. Дираком и немецким ученым В. Гей-зенбергом. Их предположения о возможности существования положительно заряженных и нейтральных частиц - позитронов и нейтронов - получили экспериментальное подтверждение. При этом оказалось, что если число протонов и электронов в ядре атома соответствует порядковому номеру элемента в таблице Д.И. Менделеева, то число нейтронов у атомов одного и того же элемента может различаться. Такие вещества, обладающие иным атомным весом, чем основные элементы таблицы, получили название изотопов.
На пути к созданию ядерного оружия. В 1934 г. супруги Жолио-Кюри впервые получили радиоактивные изотопы искусственным путем. При этом за счет распада атомных ядер изотоп алюминия превращался в изотоп фосфора, затем кремния. В 1939 г. ученый Э. Ферми, эмигрировавший из Италии в США, и Ф. Жолио-Кюри сформулировали идею о возможности цепной реакции с выделением огромной энергии при радиоактивном распаде урана. Одновременно немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрасман доказали, что ядра урана распадаются под воздействием нейтронного излучения. Так чисто теоретические, фундаментальные исследования привели к открытию огромного практического значения, во многом изменившему облик мира. Сложность использования этих теоретических выводов состояла в том, что способностью к цепной реакции обладает не уран, а довольно редкий его изотоп, уран-235 (или плутоний-239).
Летом 1939 г. в условиях приближения второй мировой войны А. Эйнштейн, эмигрировавший из Германии, обратился с письмом к президенту США Ф.Д. Рузвельту. В этом письме указывалось на перспективы военного применения ядерной энергии и опасность превращения фашистской Германии в первую ядерную державу. Итогом было принятие в 1940 г. в США так называемого Манхэттенского проекта. Работа над созданием атомной бомбы велась и в других странах, в частности в Германии и СССР, но США опередили своих конкурентов. В Чикаго в 1942 г. Э. Ферми был создан первый атомный реактор, разработана технология обогащения урана и плутония. Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 г. на полигоне базы ВВС Альмагоро. Мощь взрыва составила около 20 килотонн (это эквивалентно 20 тыс. тонн обычной взрывчатки).
ДОКУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ
Из работы английского ученого Дж. Бернала «Мир без войны», опубликованной в Лондоне в 1958 г.:
«Немногие из больших открытий в прошлом были сделаны в результате стремления решить какую-либо непосредственную промышленную, сельскохозяйственную или даже медицинскую задачу, хотя они повлекли за собой огромные изменения в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Открытие магнетизма, электричества, физических или химических свойств атома и др. не было результатом прямого воздействия экономических потребностей.
Однако это лишь одна сторона дела. Развитие техники и экономики вообще выдвигает перед наукой новые проблемы и обеспечивает материальные средства для их решения. Почти все виды научной аппаратуры представляют собой модифицированную форму бытового или промышленного оборудования. Новые технические открытия могут быть результатами чисто научных исследований, однако они в свою очередь становятся источником дальнейших научных изысканий, которые часто открывают новые теоретические принципы. Основной принцип сохранения энергии был открыт в процессе изучения паровой машины, где вопрос экономного превращения угля в энергию представлял практический интерес. В действительности происходит непрерывное взаимодействие между развитием науки и применением ее на практике».
Из письма А. Эйнштейна президенту США Ф.Д. Рузвельту, 2 августа 1939 г.:
«Сэр! Некоторые недавние работы Ферми и Сцилларда, которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важный источник энергии. Некоторые аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют бдительности и, при необходимости, быстрых действий со стороны правительства. Я считаю свои долгом обратить Ваше внимание на следующие факты и рекомендации. В течение последних четырех лет благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Сцилларда в Америке стала вероятной возможность ядерной реакции в крупной массе урана, вследствие чего может быть освобождена значительная энергия и получены большие количества радиоактивных элементов. Можно считать почти достоверным, что это будет достигнуто в ближайшем будущем.
Это новое явление способно привести также к созданию бомб, возможно, хотя и менее достоверно, исключительно мощных бомб нового типа. Одна бомба этого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, полностью разрушит весь порт с прилегающей территорией. Такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной перевозки <...>
Ввиду этого не сочтете ли Вы желательным установление постоянного контакта между правительством и группой физиков, исследующих в Америке проблемы цепной реакции <...> Мне известно, что Германия в настоящее время прекратила продажу урана из захваченных чехословацких рудников. Такие шаги, быть может, станут понятными, если учесть, что сын заместителя германского министра иностранных дел фон Вайцзеккер прикомандирован к Институту кайзера Вильгельма в Берлине, где в настоящее время повторяются американские работы по урану.
Искренне Ваш Альберт Эйнштейн».
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Объясните ваше понимание термина «научно-технический прогресс». Вспомните наиболее значительные научные открытия XIX века и имена их авторов.
2. Почему ускорение темпов прироста научных знаний произошло именно в первые десятилетия XX века?
3. Дайте определение понятия «революция в естествознании».
4. Составьте сводную таблицу «Основные открытия в естествознании в первые десятилетия XX века».
Подумайте, как эти открытия повлияли на сознание современников, их представления о мире.
§ 2. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И НОВЫЙ ЭТАП ИНДУСТРИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
Технический прогресс, связанный с прикладным использованием достижений науки, развивался на сотнях взаимосвязанных направлений, и выделение какой-то одной группы из них в качестве главной едва ли правомерно. В то же время очевидно, что наибольшее влияние на мировое развитие в первой половине XX века оказало совершенствование транспорта. Оно обеспечило активизацию связей между народами, дало стимул внутригосударственной и международной торговли, углублению международного разделения труда, вызвало настоящую революцию в военном деле.
Развитие наземного и морского транспорта. Первые образцы автомобилей были созданы еще в 1885-1886 гг. немецкими инженерами К. Бенцом и Г. Даймлером, когда появились новые типы двигателей, работающих на жидком топливе. В 1895 г. ирландец Дж. Данлоп изобрел пневматические резиновые шины из каучука, что значительно повысило комфортабельность автомобилей. В 1898 г. в США возникло 50 компаний, производивших автомобили, в 1908 г. их было уже 241. В 1906 г. в США был изготовлен трактор на гусеничной тяге с двигателем внутреннего сгорания, что значительно повысило возможности обработки земель. (До этого сельскохозяйственные машины были колесными, с паровыми двигателями.) С началом мировой войны 1914-1918 гг. появились бронированные гусеничные машины - танки, впервые использованные в военных действиях в 1916 г. Вторая мировая война 1939-1945 гг. уже полностью была «войной моторов». На предприятии американского механика-самоучки Г. Форда, ставшего крупным промышленником, в 1908 г. был создан «Форд-Т» - автомобиль для массового потребления, первым в мире запущенный в серийное производство. Ко времени начала второй мировой войны в развитых странах мира эксплуатировалось свыше 6 млн. грузовых и более 30 млн. легковых автомобилей и автобусов. Удешевлению эксплуатации автомобилей способствовала разработка в 1930-е гг. германским концерном «ИГ Фарбиндустри» технологии производства высококачественного синтетического каучука.
Развитие автомобилестроения предъявляло спрос на более дешевые и прочные конструкционные материалы, более мощные и экономичные двигатели, содействовало строительству дорог и мостов. Автомобиль стал наиболее ярким и наглядным символом технического прогресса XX века.
Развитие автомобильного транспорта во многих странах создало конкуренцию железным дорогам, которые сыграли огромную роль в XIX веке, на начальном этапе развития индустрии. Общим вектором развития железнодорожного транспорта было увеличение мощности локомотивов, скорости движения и грузоподъемности поездов. Еще в 1880-х гг. появились первые электрические городские трамваи, метрополитен, обеспечившие возможности роста городов. В начале XX века развернулся процесс электрификации железных дорог. Первый дизельный локомотив (тепловоз) появился в Германии в 1912 г.
Для развития международной торговли большое значение имели увеличение грузоподъемности, скорости судов и уменьшение стоимости морских перевозок. С началом века стали строиться суда с паровыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания (теплоходы или дизель-лектроходы), способные Iпересечь Атлантический океан менее чем за две недели. Военно-морские флоты пополнились броненосцами с усиленной броней и тяжелым вооружением. Первый такой корабль, «Дредноут», был построен в Великобритании в 1906 г. Линейные корабли времен второй мировой войны превратились в настоящие плавучие крепости водоизмещением 40-50000 тонн, длиной до 300 метров с экипажем в 1,5 - 2 тыс. человек. Благодаря развитию электродвигателей стало возможным строительство подводных лодок, сыгравших большую роль в первой и второй мировых войнах.
Авиация и ракетная техника. Новым средством транспорта XX века, очень быстро приобретшим военное значение, стала авиация. Ее развитие, первоначально имевшее развлекательно-спортивное значение, стало возможным после 1903 г., когда братья Райт в США применили на самолете легкий и компактный бензиновый двигатель. Уже в 1914 г. русский конструктор И.И. Сикорский (впоследствии эмигрировал в США) создал четырехмоторный тяжелый бомбардировщик «Илья Муромец», не имевший себе равных. Он нес до полутонны бомб, был вооружен восемью пулеметами, мог летать на высоте до четырех километров.
Большой стимул совершенствованию авиации дала первая мировая война. В ее начале самолеты большинства стран - «этажерки» из материи и дерева - использовались лишь для разведки. К концу войны истребители, вооруженные пулеметами, могли развивать скорость свыше 200 км / час, тяжелые бомбардировщики обладали грузоподъемностью до 4 тонн. В 1920-е гг. Г. Юнкерсом в Германии был осуществлен переход на цельнометаллические конструкции самолетов, что позволило увеличить скорость и дальность перелетов. В 1919 г. была открыта первая в мире почтово-пассажирская авиалиния Нью-Йорк - Вашингтон, в 1920 г. - между Берлином и Веймаром. В 1927 г. американский летчик Ч. Линдберг совершил первый беспосадочный перелет через Атлантический океан. В 1937 г. советские летчики В.П. Чкалов и М.М. Громов совершили перелет через Северный полюс из СССР в США. К концу 1930-х гг. линии воздушных коммуникаций связали большинство районов земного шара. Самолеты оказались более быстрым и надежным транспортным средством, чем дирижабли - летательные аппараты легче воздуха, которым в начале века предрекали большое будущее.
На основе теоретических разработок К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера (СССР), Р. Годдарда (США), Г. Оберта (Германия) в 1920-1930-е гг. были сконструированы и испытаны жидкостно-реактивные (ракетные) и воздушно-реактивные двигатели. Группа по изучению реактивного движения (ГИРД), созданная в СССР в 1932 г., в 1933 г. запустила первую ракету с жидкостным ракетным двигателем, в 1939 г. испытала ракету с воздушно-реактивным двигателем. В Германии в 1939 г. был испытан первый в мире реактивный самолет Хе-178. Конструктор Вернер фон Браун создал ракету Фау-2 с дальностью полета в несколько сотен километров, но малоэффективной системой наведения, с 1944 г. она использовалась для бомбардировок Лондона. Накануне разгрома Германии в небе над Берлином появился реактивный истребитель Ме-262, была близка к завершению работа над трансатлантической ракетой Фау-3. В СССР первый реактивный самолет был испытан в 1940 г. В Англии аналогичное испытание состоялось в 1941 г., а опытные образцы появились в 1944 г. («Метеор»), в США- в 1945 г. (Ф-80, «Локхид»).
Новые конструкционные материалы и энергетика. Совершенствование транспорта во многом было обязано новым конструкционным материалам. Еще в 1878 г. англичанин С. Дж. Томас изобрел новый, так называемый томасовский способ переплавки чугуна в сталь, позволявший получать металл повышенной прочности, без примесей серы и фосфора. В 1898-1900-е гг. появились еще более совершенные дуговые плавильные электропечи. Улучшение качества стали и изобретение железобетона позволили возводить сооружения небывалых прежде размеров. Высота небоскреба Вулворта, построенного в Нью-Йорке в 1913 г., составляла 242 метра, длина центрального пролета Квебекского моста, построенного в Канаде в 1917 г., достигала 550 метров.
Развитие автомобилестроения, двигателестроения, электропромышленности и особенно авиации, затем ракетной техники потребовало более легких, прочных, тугоплавких конструкционных материалов, чем сталь. В 1920-1930-е гг. резко возрос спрос на алюминий. В конце 1930-х гг. с развитием химии, химической физики, изучающей химические ««процессы с использованием достижений квантовой механики, кристаллографии, стало возможным получать вещества с заранее заданными свойствами, обладающие большой прочностью, стойкостью. В 1938 г. почти одновременно в Германии и США были получены такие искусственные волокна, как капрон, перлон, нейлон, синтетические смолы, позволившие получать качественно новые конструкционные материалы. Правда, их массовое производство приобрело особое значение лишь после второй мировой войны.
Развитие промышленности и транспорта увеличило энергопотребление и потребовало совершенствования энергетики. Основным источником энергии в первой половине века был уголь, еще в 30-е гг. XX века 80% электроэнергии вырабатывалось на теплоэлектростанциях (ТЭЦ), сжигавших уголь. Правда, за 20 лет - с 1918 по 1938 г. улучшение технологии позволило вдвое уменьшить расходы каменного угля на выработку одного киловатт-часа электроэнергии. С 1930-х гг. начало расширяться использование более дешевой гидроэнергии. Крупнейшая в мире гидроэлектростанция (ГЭС) Боулдер-дам с плотиной высотой 226 метров была построена в 1936 г. в США на реке Колорадо. С появлением двигателей внутреннего сгорания возник спрос на сырую нефть, которую, с изобретением крекинг-процесса, научились раскладывать на фракции - тяжелые (мазут) и легкие (бензин). Во многих странах, особенно в Германии, которая не располагала собственными запасами нефти, велась разработка технологий получения жидкого синтетического топлива. Важным источником энергии стал природный газ.
Переход к индустриальному производству. Потребности выпуска возрастающих объемов технологически все более сложной продукции требовали не только обновления парка станков, нового оборудования, но и более совершенной организации производства. Преимущества внутрифабричного разделения труда были известны еще в XVIII веке. О них писал А. Смит в прославившей его работе «Исследование о природе и причинах богатства народов» (1776). Он, в частности, сравнивал труд ремесленника, изготовлявшего иголки вручную, и рабочего мануфактуры, каждый из которых выполнял лишь отдельные операции с использованием станков, отмечая, что во втором случае производительность труда увеличивается более чем в двести раз.
Американский инженер Ф.У. Тейлор (1856-1915) предложил разделить процесс производства сложных изделий на ряд относительно простых операций, выполняющихся в четкой последовательности с хронометражем времени, требующимся для каждой операции. Впервые система Тейлора была опробована на практике автопромышленником Г. Фордом в 1908 г. при производстве изобретенной им модели «Форд-Т». В отличие от 18 операций при производстве иголок для сборки автомобиля требовалось 7882 операции. Как писал Г. Форд в мемуарах, проведенный анализ показал, что 949 операций требовали физически крепких мужчин, 3338 могли быть выполнены людьми среднего здоровья, 670 могли бы выполнять безногие инвалиды, 2637 - одноногие, две - безрукие, 715 - однорукие, 10 - слепые. Речь шла не о благотворительности с привлечением на работу инвалидов, а четком распределении функций. Это позволяло, прежде всего, значительно упростить и удешевить подготовку рабочих. От многих из них теперь требовался уровень квалификации не больше, чем необходимо для поворота рычага или закручивания гайки. Сборку машин стало возможно осуществлять на ленте непрерывно двигающегося конвейера, что намного ускорило процесс производства.
Ясно, что создание конвейерного производства имело смысл и могло быть рентабельным только при больших объемах выпускаемой продукции. Символом первой половины XX века стали гиганты индустрии, огромные промышленные комплексы с числом занятых в десятки тысяч человек. Их создание потребовало централизации производства и концентрации капитала, обеспечивавшихся за счет слияний промышленных компаний, объединения их капитала с банковским капиталом, формирования акционерных обществ. Первые же сложившиеся крупные корпорации, освоившие конвейерное производство, разорили конкурентов, задержавшихся на фазе мелкосерийного производства, монополизировали внутренние рынки своих стран, развернули наступление на зарубежных конкурентов. Так, в электротехнической промышленности на мировом рынке к 1914 г. господствовало пять крупнейших корпораций: три американские («Дженерал электрик», «Вестингауз», «Вестерн электрик») и две германские |(«АЭГ» и «Симменс»).
Переход к крупномасштабному индустриальному производству, ставший возможным благодаря техническому прогрессу, способствовал его дальнейшему ускорению. Причины быстрого ускорения технического развития в XX веке связаны не только с успехами науки, но и с общим состоянием системы международных отношений, мировой экономики, социальных отношений. В условиях постоянно обостряющейся конкуренции на мировых рынках крупнейшие корпорации искали методы ослабления конкурентов, вторжения в их сферы экономического влияния. В прошлом веке методы повышения конкурентоспособности были связаны с попытками увеличить продолжительность рабочего дня, интенсивность труда, не увеличивая, а то и сокращая зарплату наемных работников. Это позволяло, выпуская большие объемы продукции при меньшей себестоимости единицы товара, теснить конкурентов, продавать продукцию дешевле и получать большую прибыль. Однако применение этих методов было, с одной стороны, ограничено физическими возможностями наемных работников, с другой - встречало возрастающее их сопротивление, которое нарушало социальную стабильность в обществе. С развитием профсоюзного движения, возникновением политических партий, отстаивающих интересы лиц наемного труда, под их давлением, в большинстве индустриальных стран были приняты законы, ограничивающие продолжительность рабочего дня, устанавливающие минимальные ставки зарплаты. При возникновении трудовых споров государство, заинтересованное в социальном мире, все чаще уклонялось от поддержки предпринимателей, тяготея к нейтральной, компромиссной позиции.
В этих условиях основным методом повышения конкурентоспособности стало, прежде всего, использование более совершенных производительных машин и оборудования, что также позволяло увеличивать объем выпускаемой продукции при прежних или даже меньших затратах живого труда. Так, только за период 1900-1913 гг. производительность труда в промышленности возросла на 40%. Это обеспечило более половины прироста мировой промышленной продукции (он составил 70%). Техническая мысль обратилась к проблеме уменьшения затрат ресурсов и энергии на единицу выпускаемой продукции, т.е. снижения ее себестоимости, перехода на так называемые энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии. Так, в 1910 г. в США средняя стоимость автомобиля составляла 20 среднемесячных окладов квалифицированного рабочего, в 1922 г. - лишь три. Наконец, важнейшим методом завоевания рынков стала способность раньше других обновлять ассортимент выпускаемой продукции, выбрасывать на рынок продукцию, обладающую качественно новыми потребительскими свойствами.
Важнейшим фактором обеспечения конкурентоспособности, таким образом, стал технический прогресс. Те корпорации, которые в наибольшей степени пользовались его плодами, естественно, обеспечивали себе преимущества над конкурентами.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Охарактеризуйте основные направления научно-технического прогресса к началу XX века.
2. Приведите наиболее значительные примеры влияния научных открытий на изменение облика мира. Какое из них вы выделили бы особо с точки зрения значимости в научно-техническом прогрессе человечества? Поясните свое мнение.
3. Объясните, как научные открытия в одной из областей знания влияли на достижения в других областях. Какое воздействие они оказывали на развитие промышленности, сельского хозяйства, состояние финансовой системы?
4. Какое место в мировой науке занимали достижения российских ученых? Приведите примеры из учебника и других источников информации.
5. Раскройте истоки повышения производительности труда в промышленности в начале XX века.
6. Выявите и отразите на схеме связи и логическую последовательность факторов, которые показывают, как переход к конвейерному производству содействовал образованию монополий, слиянию промышленного и банковского капитала.
Вопрос 01. В чём состояли причины ускорения научно-технического развития в начале XX в.?
Ответ. Причины:
1) в основе научных достижений ХХ века лежат все предыдущие века развития науки, накопленные знания и выработанные методы позволившие сделать рывок;
2) к началу ХХ века существовал (как и в Средневековье) единый научный мир, внутри которого курсировали одни и те же идеи, чему не так сильно мешали национальные границы – наука в некоторой степени (хотя и не полностью) стала интернациональной;
3) много открытий было сделано на стыке наук, возникли новые научные дисциплина (биохимия, геохимия, нефтехимия, химическая физика и т.д.);
4) благодаря воспеванию прогресса карьера учёного стала престижной, её избирало гораздо больше молодых людей;
5) фундаментальная наука сблизилась с техническим прогрессом, стала приносить улучшения производства, оружия и т.д., потому стала финансироваться бизнесом и правительствами, заинтересованными в дальнейшем прогрессе.
Вопрос 02. Как связаны между собой переход к крупномасштабному индустриальному производству и научно-технический прогресс?
Ответ. Научно-технический прогресс позволял разработать станки нового поколения, благодаря которым открывались качественно новые производства. Особенно большой шаг помогли сделать новые типы двигателей – электрические и внутреннего сгорания. Примечательно, что первые двигатели внутреннего сгорания разрабатывались не для движущихся механизмов, а именно для стационарных станков, так как работали на природном газе, потому должны были быть подсоединены к трубам, которые этот газ подводили.
Вопрос 03. Раскройте истоки повышения производительности труда в промышленности начала XX в. Сравните их с путями повышения производительности труда в прежние исторические периоды.
Ответ. Значительно увеличивалась производительность труда за счёт улучшения его организации (например, внедрения конвейера). Таким образом увеличивали производительность труда и раньше, самый известный пример – переход к мануфактуре. Но научно-технический прогресс открыл ещё одну возможность: за счёт роста КПД двигателей. Более мощные моторы позволяли производить больше продукции, используя при этом труд меньшего числа рабочих и с меньшими затратами (за счёт чего быстро окупались вложения на покупку новой техники).
Вопрос 04. Какое воздействие на общественную жизнь в первой половине XX в. оказало развитие транспорта?
Ответ. Развитие транспорта сделало мир «теснее», за счёт того, что сократило время перемещения даже между дальними точками. Не даром один из романов Ж. Верна о торжестве прогресса называется «Вокруг света за 80 дней». Это сделало рабочую силу более мобильной. Кроме того, это улучшило связь метрополий с колониями, позволило использовать последние шире и эффективнее.
Вопрос 05. В чём проявилась роль россиян в научно-техническом прогрессе начала XX в.?
Ответ. Россияне в науке:
1) П.Н. Лебедев открыл закономерности волновых процессов;
2) Н.Е. Жуковский и С.А. Чаплыгин делали открытия в теории и практике самолётостроения;
3) К.Э. Циолковский сделал теоретические расчёты достижения и освоения космоса;
4) А.С. Попова многие считают изобретателем радио (хотя другие присваивают эту честь Г. Маркони или Н. Тесле);
5) И.П. Павлов получил Нобелевскую премию за исследования физиологии пищеварения;
6) И.И. Мечников получил Нобелевскую премию за исследования в области иммунологии и инфекционных заболеваний
Вторая половина XX в. ознаменовалась дальнейшим ускорением темпов научно-технического прогресса. Достижения НТП привели к новым переменам в организации производства, социальной структуре общества, международных отношениях.
Открытие ядерных и термоядерных реакций было крупнейшим достижением науки XX в. Оно использовалось как в мирных, так и в военных целях. Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в 1954 г. в СССР в городе Обнинске, вторая - в 1956 г. в Великобритании.
Продолжалось развитие средств транспорта, сложилась общемировая система транспортных коммуникаций. На протяжении XX в. постоянно увеличивалась грузоподъемность судов. В 1970-е гг. уже строились танкеры водоизмещением более 500 тыс. т. Быстроходность кораблей возросла вдвое. Была значительно усовершенствована система их погрузки и разгрузки. Благодаря этому объем грузов, перевозимых по морю, за последние 50 лет увеличился в десять раз. Значительно возросло значение транспортной авиации. В Англии в 1949 г. был создан первый прототип пассажирского реактивного самолета «Комета». Однако массовое применение на авиалиниях нашли советские реактивные самолеты Ту-104 (выпускались с 1955 г.) и американские «Боинг-707» (с 1958 г.). В 1970 г. в США был создан гигантский самолет «Бо-инг-747», способный принимать на борт до 500 пассажиров. Уже в 1950-х гг. военная авиация освоила сверхзвуковые скорости. В 1970-е гг. появились и первые пассажирские самолеты, летавшие на сверхзвуковых скоростях: советский Ту-144 (1975) и англо-французский «Конкорд» (1976).
В 1957 г. на орбиту при помощи мощной ракеты-носителя был выведен первый искусственный спутник Земли (США осуществили такой запуск в 1958 г.), а в 1961 г. - советский космический корабль с человеком на борту. В 1961 г. в США была принята программа «Аполлон» - пилотируемого полета на Луну, успешно завершенная в 1969 г. Автоматические космические зонды достигли Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, вышли за пределы Солнечной системы.
Были разработаны космические аппараты многоразового пользования: американские «шаттлы» и советский «Буран».
Орбитальные станции и искусственные спутники Земли стали выполнять не только военные функции, но и использоваться для научных экспериментов, астрономических наблюдений, трансляции радио- и телепередач, поддержания связи (первый спутник связи был запущен в 1962 г.), метеорологических наблюдений, геологоразведки и т.д.
В автомобилестроении, авиации и космонавтике применялись новые конструкционные материалы. С развитием химии, химической физики стало возможным получать вещества с заранее заданными свойствами, которые обладали большой прочностью и стойкостью.
Для сельского хозяйства большое значение имели исследования в таких науках, как химия, биология и биохимия. В первых десятилетиях XXв. началось применение минеральных удобрений, увеличивавших плодородие почвы, а во второй половине века - ядохимикатов для борьбы с вредителями сельского хозяйства и сорняками. Еще в первые десятилетия XX в. немецкий ученый Август Вейсман и американский Томас Морган заложили основы генетики - науки о передаче наследственных факторов в растительном и животном мире. Дальнейшие исследования в этой области привели к развитию биотехнологий. Генетические исследования в СССР, связанные с именем Н.И. Вавилова, были свернуты после того, как генетика была объявлена лженаукой. В результате лидерство в этих исследованиях перешло к США.
В 1953 г. ученые Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли молекулу ДНК, которая заключает в себе программу развития организма. Дальнейшие исследования структуры ДНК положили начало созданию искусственных организмов.
В 1980 г. американский ученый Ананда Чакрабарти впервые получил патент на созданный им методом генной инженерии микроорганизм, ускорявший переработку сырой нефти. В 1988 г. Гарвардский университет с помощью генетических манипуляций вырастил живую мышь. Началось выведение новых пород животных и растений.
На пороге XXI в. было открыто клонирование - искусственное выращивание из клетки организма донора его полного биологического подобия - клона.
Углубление знаний о природе живой материи сделало возможным трансплантацию, то есть пересадку органов, лечение наследственных заболеваний. Новые возможности перед медициной раскрыли достижения ядерной физики, электроники. Для диагностики заболеваний уже в 1930-е гг. стали использваться рентгеновские аппараты, электрокардиографы, электроэнцефалографы и т.д.
Наибольшее прикладное значение имело изобретение ЭВМ - электронно-вычислительных машин, то есть компьютеров. Первые ЭВМ появились после. Второй мировой войны. Компьютеры получили повсеместное использование в промышленных, коммерческих и научных центрах, государственных учреждениях. Появление компьютерных банков данных обеспечило новые возможности связи - создания локальных, а затем и глобальных компьютерных сетей. Самой известной из них является Интернет.
Вопрос о том, какие из изобретений и открытий XX в. наиболее важны, лишен смысла, поскольку большинство их взаимосвязаны между собой. Так, по подсчетам американских инженеров, микрочипы используются не только в компьютерах и роботах, а в 24 тыс. видах выпускаемой в США продукции, включая бытовую технику (холодильник, телевизор, СВЧ-печь, стиральная машина и другие).Ставшие предметами повседневного употребления, они являются воплощением множества направлений научно-технического прогресса.
Научно-технический прогресс не только изменил условия быта и отдыха людей. Он повлиял на облик современного общества и породил новые проблемы.
В XIX веке для удвоения объема научных знаний в среднем требовалось около 50 лет. На протяжении XX века этот срок сократился в 10 раз - до 5 лет. Подобное ускорение темпов прироста научных знаний объясняется многими причинами. Применительно к первым десятилетиям нового столетия выделяется, как минимум, четыре основных причины.
Причины ускорения научно-технического развития. Во-первых, наука на протяжении прошедших веков накопила огромный фактический, эмпирический материал, результаты наблюдений, экспериментов многих поколений ученых. Это и подготовило почву для качественного скачка в осмыслении природных процессов. В этом смысле научно-технический прогресс XX века был подготовлен всем предыдущим ходом истории цивилизации.
Во-вторых, в прошлом естествоиспытатели в разных странах, даже отдельных университетских городах, работали изолированно, нередко дублировали разработки друг друга, узнавали об открытиях коллег с опозданием на годы, если не на десятилетия. С развитием транспорта, связи уже в прошлом веке академическая наука стала если не по форме, то по сути интернациональной. Ученые, работающие над сходными проблемами, получили возможность использовать плоды научной мысли коллег, дополняя и развивая их идеи, непосредственно обсуждая с ними рождающиеся гипотезы.
В-третьих, важным источником приращения знаний стала междисциплинарная интеграция, исследования на стыке наук, грани между которыми ранее казались незыблемыми. Так, с развитием химии она стала изучать физические аспекты химических процессов, химию органической жизни. Возникли новые научные дисциплины - физическая химия, биохимия и так далее. Соответственно, научные прорывы на одном направлении знаний вызывали цепную реакцию открытий в смежных областях.
В-четвертых, научный прогресс, связанный с приращением научных знаний, сблизился с техническим прогрессом, проявляющимся в совершенствовании орудий труда, выпускаемой продукции, появлении качественно новых их видов. В прошлом, в XVII-XVIII веках, технический прогресс обеспечивался за счет усилий практиков, изобретателей-одиночек, вносивших усовершенствования в то или иное оборудование. На тысячи малозначительных улучшений приходились одно-два открытия, создававшие действительно что-то качественно новое. Эти открытия нередко утрачивались со смертью изобретателя или становились производственным секретом одной семьи или мануфактурного цеха. Академическая наука, как правило, считала обращение к проблемам практики стоящим ниже своего достоинства. В лучшем случае, она с большим опозданием, теоретически объясняла полученные практиками результаты. В итоге, между появлением принципиальной возможности создания технических новшеств и их массовым внедрением в производство проходило очень долгое время. Так, чтобы теоретическое знание воплотилось в создание паровой машины, потребовалось около ста лет, фотографии - 113 лет, цемента - 88 лет. Лишь к концу XIX века наука все чаще начинает обращаться к экспериментам, требуя от практиков новые измерительные приборы, оборудование. В свою очередь, результаты экспериментов (особенно в области химии, электротехники), опытные образцы машин, приборов начинают использоваться в производстве.
Первые лаборатории, ведущие исследовательскую работу непосредственно в интересах производства, возникли в конце XIX века в химической промышленности. К началу 1930-х гг. только в США около 1000 фирм имели свои лаборатории, 52% крупных корпораций вели собственные научные исследования, 29% постоянно пользовались услугами научных центров.
В итоге, средняя продолжительность времени между теоретической разработкой и ее хозяйственным освоением за период 1890-1919 гг. сократилась до 37 лет. Последующие десятилетия ознаменовались еще большим сближением науки и практики. В период между двумя мировыми войнами указанный период времени уменьшился до 24 лет.
Революция в естествознании. Самым наглядным доказательством практического, прикладного значения теоретических знаний явилось овладение ядерной энергией.
На рубеже XIX-XX веков в основе научных представлений лежали материалистические и механистические воззрения. Атомы считались неделимыми и неразрушимыми кирпичиками мироздания. Вселенная, казалось, подчиняется классическим ньютоновским законам движения, сохранения энергии. Теоретически считалось возможным математически подсчитать все и вся. Однако с открытием в 1895 г. немецким ученым В.К. Рентгеном излучения, которое он назвал х-лучами, эти воззрения пошатнулись, поскольку наука не могла объяснить их происхождение. Исследование радиоактивности было продолжено французским ученым А. Беккерелем, супругами Жо-лио-Кюри, английским физиком Э. Резерфордом, который установил, что при распаде радиоактивных элементов возникает три вида излучения, названные им по первым буквам греческого алфавита - альфа, бета, гамма. Английский физик Дж. Том-сон в 1897 г. открыл первую элементарную частицу - электрон. В 1900 г. немецкий физик М. Планк доказал, что излучение не является сплошным потоком энергии, а делится на отдельные порции - кванты. В 1911 г. Э. Резерфорд предположил, что атом имеет сложное строение, напоминая миниатюрную Солнечную систему, где роль ядра играет положительно заряженная частица позитрон, вокруг которой, как планеты, движутся отрицательно заряженные электроны. В 1913 г. датский физик Нильс Бор, опираясь на выводы Планка, уточнил модель Резерфорда, доказав, что электроны могут менять свои орбиты, выделяя или поглощая при этом кванты энергии.
Эти открытия вызвали замешательство не только у естествоиспытателей, но и у философов. Прочная, казалось, незыблемая основа материального мира, атом, оказался эфемерным, состоящим из пустоты и непонятно почему испускающих кванты еще более мелких элементарных частиц. (В то время шли вполне серьезные дискуссии о том, не обладает ли электрон «свободой воли» перемещаться с одной орбиты на другую.) Пространство оказалось заполнено излучениями, не воспринимающимися органами чувств человека и, тем не менее, существующими вполне реально. Еще большую сенсацию вызвали открытия А. Эйнштейна. В 1905 г. он опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», а в 1916 г. сформулировал выводы, касающиеся общей теории относительности, согласно которой скорость света в вакууме не зависит от скорости движения его источника, является абсолютной величиной. Зато масса тела и ход времени, которые всегда считались неизменными, поддающимися точному исчислению, оказались относительными величинами, меняющимися при приближении к скорости света.
Все это разрушило прежние представления. Пришлось признать, что основные законы классической механики Ньютона не универсальны, что природные процессы подчиняются гораздо более сложным закономерностям, чем казалось раньше, что открыло пути качественного расширения горизонтов научных знаний.
Теоретические законы микромира с использованием релятивистской квантовой механики были открыты в 1920-е гг. английским ученым П. Дираком и немецким ученым В. Гей-зенбергом. Их предположения о возможности существования положительно заряженных и нейтральных частиц - позитронов и нейтронов - получили экспериментальное подтверждение. При этом оказалось, что если число протонов и электронов в ядре атома соответствует порядковому номеру элемента в таблице Д.И. Менделеева, то число нейтронов у атомов одного и того же элемента может различаться. Такие вещества, обладающие иным атомным весом, чем основные элементы таблицы, получили название изотопов.
На пути к созданию ядерного оружия. В 1934 г. супруги Жолио-Кюри впервые получили радиоактивные изотопы искусственным путем. При этом за счет распада атомных ядер изотоп алюминия превращался в изотоп фосфора, затем кремния. В 1939 г. ученый Э. Ферми, эмигрировавший из Италии в США, и Ф. Жолио-Кюри сформулировали идею о возможности цепной реакции с выделением огромной энергии при радиоактивном распаде урана. Одновременно немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрасман доказали, что ядра урана распадаются под воздействием нейтронного излучения. Так чисто теоретические, фундаментальные исследования привели к открытию огромного практического значения, во многом изменившему облик мира. Сложность использования этих теоретических выводов состояла в том, что способностью к цепной реакции обладает не уран, а довольно редкий его изотоп, уран-235 (или плутоний-239).
Летом 1939 г. в условиях приближения второй мировой войны А. Эйнштейн, эмигрировавший из Германии, обратился с письмом к президенту США Ф.Д. Рузвельту. В этом письме указывалось на перспективы военного применения ядерной энергии и опасность превращения фашистской Германии в первую ядерную державу. Итогом было принятие в 1940 г. в США так называемого Манхэттенского проекта. Работа над созданием атомной бомбы велась и в других странах, в частности в Германии и СССР, но США опередили своих конкурентов. В Чикаго в 1942 г. Э. Ферми был создан первый атомный реактор, разработана технология обогащения урана и плутония. Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 г. на полигоне базы ВВС Альмагоро. Мощь взрыва составила около 20 килотонн (это эквивалентно 20 тыс. тонн обычной взрывчатки).
ДОКУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ
Из работы английского ученого Дж. Бернала «Мир без войны», опубликованной в Лондоне в 1958 г.:
«Немногие из больших открытий в прошлом были сделаны в результате стремления решить какую-либо непосредственную промышленную, сельскохозяйственную или даже медицинскую задачу, хотя они повлекли за собой огромные изменения в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Открытие магнетизма, электричества, физических или химических свойств атома и др. не было результатом прямого воздействия экономических потребностей.
Однако это лишь одна сторона дела. Развитие техники и экономики вообще выдвигает перед наукой новые проблемы и обеспечивает материальные средства для их решения. Почти все виды научной аппаратуры представляют собой модифицированную форму бытового или промышленного оборудования. Новые технические открытия могут быть результатами чисто научных исследований, однако они в свою очередь становятся источником дальнейших научных изысканий, которые часто открывают новые теоретические принципы. Основной принцип сохранения энергии был открыт в процессе изучения паровой машины, где вопрос экономного превращения угля в энергию представлял практический интерес. В действительности происходит непрерывное взаимодействие между развитием науки и применением ее на практике».
Из письма А. Эйнштейна президенту США Ф.Д. Рузвельту, 2 августа 1939 г.:
«Сэр! Некоторые недавние работы Ферми и Сцилларда, которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важный источник энергии. Некоторые аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют бдительности и, при необходимости, быстрых действий со стороны правительства. Я считаю свои долгом обратить Ваше внимание на следующие факты и рекомендации. В течение последних четырех лет благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Сцилларда в Америке стала вероятной возможность ядерной реакции в крупной массе урана, вследствие чего может быть освобождена значительная энергия и получены большие количества радиоактивных элементов. Можно считать почти достоверным, что это будет достигнуто в ближайшем будущем.
Это новое явление способно привести также к созданию бомб, возможно, хотя и менее достоверно, исключительно мощных бомб нового типа. Одна бомба этого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, полностью разрушит весь порт с прилегающей территорией. Такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной перевозки lt;...gt;
Ввиду этого не сочтете ли Вы желательным установление постоянного контакта между правительством и группой физиков, исследующих в Америке проблемы цепной реакции lt;...gt; Мне известно, что Германия в настоящее время прекратила продажу урана из захваченных чехословацких рудников. Такие шаги, быть может, станут понятными, если учесть, что сын заместителя германского министра иностранных дел фон Вайцзеккер прикомандирован к Институту кайзера Вильгельма в Берлине, где в настоящее время повторяются американские работы по урану.
Искренне Ваш Альберт Эйнштейн».
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Объясните ваше понимание термина «научно-технический прогресс». Вспомните наиболее значительные научные открытия XIX века и имена их авторов.
2. Почему ускорение темпов прироста научных знаний произошло именно в первые десятилетия XX века?
3. Дайте определение понятия «революция в естествознании».
4. Составьте сводную таблицу «Основные открытия в естествознании в первые десятилетия XX века».
Подумайте, как эти открытия повлияли на сознание современников, их представления о мире.
