Великие физические открытия XX в.
Великие физические открытия XX в.

Физические явления стали возможными благодаря применению научного метода к познанию природы. Увидеть, описать, найти закономерность, понять, применить — такими глаголами можно описать основные составляющие деятельности исследователя, вступившего на трудный путь познания истины. Каждый из этапов научной деятельности имеет свои особенности, и не все ученые могут одинаково успешно освоить все премудрости научного метода. Одним больше нравится наблюдать природные явления, находя в них гармонию, красоту и скрытую целесообразность; другим — экспериментировать с целью выявления неизвестных закономерностей; третьим — создавать теории мироздания, объясняющие устройство мира; четвертым — изобретать новые приборы и устройства, с помощью которых можно изменить окружающий мир и открыть новые миры.Усилиями множества людей разных стран и времен постепенно строится величественное здание науки, которое служит одновременно всем людям на Земле. В этом здании хранятся знания — информация об окружающем мире, систематизированная определенным образом. Каждый может воспользоваться этими знаниями, но эффект от их использования зависит от того, кто эти знания применяет. Одни и те же сведения и законы можно использовать как во благо, так и во вред людям. Так, законы ядерной физики можно применить для получения дешевой электроэнергии, а можно с их помощью получить оружие массового уничтожения людей.Изучая любую науку или участвуя в ее развитии, нужно постоянно помнить о цели научного поиска, о гуманном смысле науки. Нужно помнить, что наука, так же как и искусство, — важнейшая составляющая культуры человечества и не может применяться против человека, служить средством его угнетения или порабощения.Во все времена наблюдались две тенденции в развитии науки. Одна характеризуется все большей специализацией и разделением наук на узкие области знания. Другая, противоположная первой, стремится объединить знания разрозненных областей и создать единую научную картину мира. И то и другое направление в развитии науки привело к выдающимся результатам. Благодаря первой тенденции созданы уникальные методы исследования, разработаны устройства, которые не имеют аналогов в природе, многократно расширены возможности человека как в его восприятии окружающего мира, так и в воздействии на окружающий мир.Благодаря другой тенденции у человека появляется возможность воспринимать природу как единое целое, увидеть свое место в окружающем мире. Носителями такого подхода являлись выдающиеся люди своей эпохи, обладающие энциклопедическими познаниями. Отличительной чертой творчества этих людей является не только создание обобщающих картин окружающего мира, но и ярко выраженный гуманистический характер созданного ими мировоззрения. Дело в том, что бурное развитие узкоспециализированных наук порою приводит к отделению исследователя от объекта исследования. Этот процесс неизбежен, так как позволяет человеку выделиться из окружающего его мира, осознать себя уникальным творением природы, но вместе с тем приводит к обособлению человека от природы, частью которой он является. Возникающее противопоставление человека и природы приводит к негативным явлениям, находящим выражение в разрушении окружающей среды, внутреннего мира человека, возникновению и распространению неизлечимых болезней, стихийным бедствиям антропогенного происхождения, экологическим катастрофам.Отторжению человека от природы в результате развития науки противостоит сама наука благодаря развитию в ее недрах общих междисциплинарных подходов с гуманитарным содержанием. Результатом такого процесса является появление как новых межпредметных дисциплин, таких, например, как экология, так и частно-научных, и общих картин мира: физической, химической, биологической, культурной, технической, естественно-научной, социально-гуманитарной и др.В истории становления и развития физической картины мира можно выделить несколько этапов, связанных не только с развитием физики как науки, но и с развитием человеческой цивилизации в целом: античный период, период средневековья, заканчивающийся героическим временем Возрождения, становление механической картины мира, период развития полевых представлений, завершившийся созданием электродинамической картины мира, становление современной картины мира, базирующейся на представлениях и идеях современной физики и культуры.К эпохе античности мы относим время развития человеческой цивилизации на протяжении примерно пятнадцати веков, от X в. до н. э. до VI в. н. э. Крупнейшими культурными и научными центрами того времени были Месопотамия, Египет, Индия, Китай и затем Греция и Рим. Начиная с V в. до н. э. наблюдается расцвет древнегреческой, а потом древнеримской цивилизации, ознаменовавшийся сравнительно высоким уровнем развития философии, литературы, изобразительного искусства, архитектуры, техники, военного искусства. В этот период идет накопление первоначальных эмпирических сведений об окружающем мире, выдвигается ряд идей, которые, как показало дальнейшее развитие событий, намного опередили свое время.Так, например, была выдвинута идея о четырех сущностях мироздания (Эмпедокл, Аристотель), впервые обсуждается идея дискретности строения вещества, его атомного строения (Демокрит, Эпикур, Лукреций), разрабатываются основы геометрии (Евклид, Пифагор), создается геоцентрическая модель мира (Аристотель, Гиппарх, Птолемей), разрабатываются идеи о причинах движения (Аристотель, Демокрит), на основе теории равновесия создаются простейшие механизмы и машины, значительно расширившие физические возможности человека (Аристотель, Архимед), открыты простейшие электрические и магнитные явления (Фалес Милетский). Кажется удивительным, что основные идеи античности не только пережили века, но и получили свое развитие благодаря успехам современной науки.После распада Римской империи в Европе наблюдается упадок. В области идей царят схоластика и теология. В этот период научное лидерство переместилось на Ближний и Средний Восток, чему способствует создание в VII в. единого арабского государства — Халифата. На протяжении более чем трех веков здесь интенсивно развиваются математика, химия, медицина, физика, астрономия. После распада Халифата в X в. центр научных исследований снова перемещается в Европу, чему в немалой степени способствует переход общества к новому стилю мышления. Период исторического развития в странах Европы ( XV—XVI вв.) получил название Возрождения. Эта эпоха характеризуется возрождением античных ценностей, утверждением гуманизма, отрицанием схоластики, верой в созидательные возможности человеческого разума. В этих условиях идея гелиоцентризма, высказанная еще древнегреческим мыслителем Аристархом Самосским, получила развитие в работах польского астронома Н. Коперника. Настоящим прорывом в интеллектуальной сфере того времени следует считать разработанную Коперником новую гелиоцентрическую систему строения мира. Новая система взглядов на устройство мира, признанная общественностью, дала мощныйимпульс развитию всего естествознания. В XVI — XVII вв. благодаря успехам наблюдательной астрономии (Тихо Браге, Иоганн Кеплер) мощным методом исследования окружающего мира становится экспериментальный метод, получивший свое развитие прежде всего в работах Г. Галилея. Именно Галилей стоит у истоков современной науки. Работы Г. Галилея и И. Ньютона заложили фундамент научно обоснованной теории механического движения, во многом отрицающей аристотелевские взгляды на причины движения и по новому его описывающей. Классическая теория механики Галилея — Ньютона на многие десятилетия определила основные направления развития физики как науки. Дальнейшее развитие механики связано с именами Лагранжа, Лапласа, Даламбера, Эйлера.Экспериментальный метод, использованный Галилеем и Ньютоном для обоснования основных законов механики, дал блестящие результаты при открытии и других закономерностей, в частности законов сохранения энергии, массы, импульса, электрического заряда (Ломоносов, Майер, Джоуль, Гельмгольц, Франклин).В XVII —XVIII вв., кроме исследований механических явлений, идет интенсивное исследование тепловых, оптических, электрических и магнитных явлений, что обусловлено не только научными, но и производственными потребностями общества. Центром научных исследований становятся европейские страны с бурно развивающимся капитализмом: Англия, Германия, Франция.К середине XVIII в. окончательно сложилась механическая картина мира, а к концу XIX в. сформировалась электродинамическая картина мира, в создании и становлении которой принимали участие такие ученые, как Кулон, Ампер, Эрстед, Фарадей, Максвелл, Герц, Лоренц и др.Начало XX в. совпадает с революционными преобразованиями в физике, созданием новой физики, основными идеями которой являются релятивизм, дискретность, квантование, вероятностное описание физических событий. Идеи Планка, Эйнштейна, Минковско-го, Бора, Гейзенберга, Шредингера, Дирака, обобщая результаты физических экспериментов, позволили создать совершенно новую картину окружающего мира, основанную на квантово-статистических представлениях.Благодаря успехам новой физики стало возможным наполнить конкретным физическим содержанием античную идею об атомном строении вещества. Усилиями таких исследователей, как Дж. Дж. Томсон, Беккерель, Резерфорд, П. Кюри, М. Склодовская-Кюри, Чедвик, Ферми, была раскрыта тайна строения атома, был понят физический смысл фундаментального закона природы, открытого Д. И. Менделеевым, о периодичности свойств химических элементов, перестала быть загадкой природа оптических спектров.Фундаментальные исследования в области физики конца XIX— начала XX в. привели к разработке новых методов экспериментальных исследований природы, созданию современных технологий получения и преобразования вещества, энергии, информации. Электрогенератор, электродвигатель, трансформатор, лампа накаливания, телефон, фонограф, телеграф, радио, телевидение, вакуумные приборы, самолет, ракета, дирижабль, воздушный шар — вот неполный перечень технических устройств, оказавших существенное влияние на развитие цивилизации. Середина XX в. ознаменовалась новым прорывом в физике. Передовые рубежи физических исследований лежат в области физики высоких энергий. Физики строят гигантские ускорители для получения высокоэнергичных частиц, штурмуют горные вершины для изучения свойств космического излучения. Центр физических исследований перемещается в США и СССР. Благодаря интенсивным исследованиям микромира обнаруживаются более глубокие уровни структурной организации материи. Разрабатывается стандартная модель, в основе которой лежат представления о кварк-лептонной структуре вещества и о четырех фундаментальных взаимодействиях в природе (Гелл-Ман, Цвейг). Во второй половине XX в. происходит новая революция в оптике, вызванная созданием квантовых оптических генераторов, лазеров (Басов, Прохоров, Таунс), создаются промышленные атомные реакторы для получения дешевой электроэнергии (Ферми, Курчатов, Александров), физики вплотную подходят к решению проблемы управляемой термоядерной реакции (Арцимович, Сахаров, Тамм, Кадомцев).Конец XX в. ознаменовался бурным вторжением в повседневную жизнь человека информационных технологий, основанных на достижениях квантовой физики, физики твердого тела. Создание современной аудио-, видео-, радиотехники, компьютерной техники, всемирной информационной сети «Интернет», спутниковой связи кардинально изменило возможности человека в получении, обработке и использовании информации.Благодаря успехам современной космонавтики, у истоков которой стоят российские и советские ученые и космонавты, человечество начало освоение околоземного и околосолнечного космического пространства (Циолковский, Цандер, Королев, Келдыш, Гагарин, Терешкова, Леонов).Наступающий XXI в. принесет новые открытия, смысл и значение которых станет понятней для тех, кто имеет представление об их исторической связи с предшествующими научными и социальными событиями.В нашей книге мы пытались рассказать о физике как науке об окружающем мире, созданной пытливыми, увлеченными и творчески мыслящими людьми, науке, созданной для людей, осознающих свое место в окружающей их природе. Насколько удалась нам наша попытка, можете сказать только вы, прочитав эту книгу.