В конце XIX в. многие ученые пришли к выводу, что исследования в области физики дошли до своего предела и в этой области науки уже ничего нельзя открыть. Однако в это время было обнаружено, что некоторые материальные объекты могут излучать неизвестные до этого лучи, причем их масса может уменьшаться. Пришло осознание того, что прежние знания о материальном мире недостоверны. Возникло противоречие с учением классической физики. Согласно представлениям последней, мир состоит из атомов, которые неделимы, атомы имеют массу, материя неуничтожима. В рамках подобного теоретического понимания открытие радиоактивности означало, что атомы могут уничтожаться, а, следовательно, и материя тоже может уничтожаться. Данная проблема стимулировала изучение многими физиками структуры атома. В 30-х гг. ХХ в. открыли новый «кирпичик космоса» – элементарные частицы; была обнаружена структура атома, выяснено, что он состоит из ядра и вращающихся с большой скоростью вокруг него электронов, несущих электричество; в свою очередь ядро атома состоит из протонов, несущих положительное электричество, и нейтронов, не обладающих им; в результате появилась новейшая физическая теория – квантовая физика.Это была революция в истории развития физики, она углубила представления ученых о материальном мире. Раньше исследования велись на уровне вещества, позднее – на уровне атома, теперь, после открытия структуры атома и создания квантовой физики, они перешли на более глубокий, чем атом, уровень элементарных частиц. Это не только привело к значительному углублению представлений о мире, например познанию материального единства мира, происхождения и эволюции Вселенной, это революционное развитие физической теории значительно повысило способность человечества использовать и преобразовывать материальный мир (включая способность преобразования атомов, более того, создания новых), привело к революции в области техники.
В конце XIX – начале XX вв. произошли крупнейшие открытия в естествознании, которые коренным образом изменили наши представления о научной картине мира – открытие кванта энергии и явления дуализма волны и частицы, установление строения вещества и взаимосвязи массы и энергии. Результатом стало создание в 1925-1927 гг. квантовой механики, которая дала объяснение процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи – микромире. Кроме того, возникли две фундаментальные теории современной физики – общая теория относительности и специальная теория относительности, которые полностью изменили научные представления о соотношении пространства и времени, о движении относительно них, установили связь между свойствами движущихся тел и их пространственно-временными характеристиками, указали на относительный характер всякого движения и т.д.
К ошеломляющим открытиям, разрушившим всю ньютоновскую космологию, относятся открытия радиоактивного распада Э. Резерфордом, светового давления П. Н. Лебедевым, создание теории относительности А. Эйнштейном, изобретение радио А. С. Поповым, введение идеи кванта М. Планком. Они разрушили прежние представления о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Трехмерное пространство и одномерное время превратились в относительные проявления четырехмерного пространственно-временного континуума. Время течет по-разному для тех, кто движется с разной скоростью. Вблизи тяжелых предметов время замедляется, а при определенных обстоятельствах оно может и совсем остановиться. Микрочастицы обнаруживают себя и как частицы, и как волны, демонстрируя свою двойственную природу.
Физика как ведущая отрасль всего естествознания с этого периода играет роль стимулятора по отношению к другим отраслям естествознания. Например: изобретение электронного микроскопа и введение метода меченых атомов вызвало переворот во всей биологии, физиологии, биохимии.
Вторая половина XX в. - период стремительного развития науки и техники. В середине века наряду с физикой лидируют науки, смежные с естествознанием, – космонавтика, кибернетика, а также химия. Главной задачей химии становится получение веществ с заданными свойствами (материалы для электроники), синтез полимеров (каучук, пластмассы, искусственное волокно), получение синтетического топлива, легких сплавов и заменителей металла для авиации и космонавтики.
Во второй половине ХХ в. в рамках биологии при переходе от клеточного уровня исследования к молекулярному были сделаны наиболее революционные открытия:
1. В 1950-х гг. британские и американские ученые открыли строение ДНК - основных строительных блоков, из которых состоят живые клетки. Выявлена генетическая роль нуклеиновых кислот. Именно молекула ДНК отвечает за передачу наследственной информации от одной клетки к другой.
Открытие строения ДНК позволило создать при помощи генной инженерии новые лекарства для борьбы с серьезными болезнями, в том числе с наследственными. Генная инженерия позволяет создать в лабораторных условиях новые штаммы растений и животных. Такая технология уже обеспечивает продовольствием население бедных стран. Правда, существуют опасения, что генетически модифицированные продукты могут нанести вред здоровью человека. Все такие продукты подлежат тщательной проверке.
2. Открытие молекулярных механизмов генетической репродукции и биосинтеза белка. Ф. Крик и Дж. Уотсон расшифровали молекулярную структуру ДНК. Было выяснено, что основной функцией генов является кодирование синтеза белка.
3. Открытие молекулярно-генетических механизмов изменчивости – классическая рекомбинация генов, мутация генов, неклассическая (нереципрокная) рекомбинация генов.
В результате были заложены научные основы новой отрасли науки – генной инженерии, целью которой стало создание новых форм организмов, наделенных свойствами, ранее у них отсутствовавшими, а к концу ХХ в. на место лидера наук выдвигается биология.
Изобретенные в 1960-х гг. лазеры сегодня активно используются, например, в медицине для удаления пораженных тканей и точных операций на глазах.
Изобретение и использование ЭВМ привело к начавшемуся во второй половине ХХ столетия и продолжающемуся до сих пор стремительному прогрессу вычислительной и информационной техники. Успех в создании ЭВМ также является результатом революции в области физики. Именно благодаря тому, что физика в своем познании материи смогла дойти до более мелкого, чем атом, уровня, была создана электроника и появилась возможность использовать ее достижения для сбора, переработки и распространения информации. Новая техника позволила частично заменить способности человеческого мозга, она намного повысила возможности человека в скорости подсчета операций. Благодаря этому человечество приобрело важный инструмент для изучения сложных теоретических и технических вопросов и овладения ими, расширило пространство для исследований, значительно повысило способности человечества по познанию и преобразованию мира.
Переворот в науке совершило изобретение кремниевого чипа - крошечной детали, которая заменила старые громоздкие и хрупкие компоненты оборудования и позволила освоить производство меньших по размеру, но более мощных электронных машин. Микропроцессоры - сложные цепи, заключенные в один чип, - широко использовались в производстве электрических приборов, таких как компьютеры, космические корабли, роботы и телефоны.
Развитие электроники вызвало революционные изменения в средствах связи. Благодаря фотокопировальным и факсимильным аппаратам служащие смогли быстрее, чем когда-либо, обрабатывать огромные объемы информации. Они также получили возможность мгновенно связываться со всем миром. Электронные средства связи завоевали мир, информация стала более доступной. В конце XX в. любой человек, у которого есть компьютер и телефонная линия, получил возможность мгновенно связаться с миллионами других людей во всем мире при помощи Интернета. Электроника привела к революции в промышленности. К началу 1990-х гг. почти всеми технологическими процессами в промышленности управляли компьютеры. Монотонные операции на сборочных конвейерах стали выполнять электронные машины-роботы.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему