История, панорама современного естествознания и тенденции его развития (стр. 12 из 12)
Атомная физика
В январе 1896 г. над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена (1845-1923). Казалось, не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген - жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства открытых им лучей.
20 января 1896 г. американские врачи с помощью лучей Рентгена уже впервые увидели перелом руки человека. С тех пор открытие немецкого физика навсегда вошло в арсенал медицины. Росла и слава Рентгена, хотя ученый относился к ней с полнейшим равнодушием. Он не стал брать патент на свое открытие, отказался от почетной, высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском университете, от дворянского звания.
Хотя самим Рентгеном и другими учеными много было сделано по изучению свойств открытых лучей, однако природа их долгое время оставалась неясной. Но вот в июне 1912 г. в Мюнхенском университете, где с 1900 г. работал К. Рентген, М. Лауэ (1879-1960), В. Фридрихом и П. Книппингом была открыта интерференция и дифракция рентгеновских лучей. Это доказывало их волновую природу.
Дифракция рентгеновских лучей вскоре стала не просто достоянием физиков, а положила начало новому, очень сильному методу исследования структуры вещества - рентгеноструктурному анализу. В 1914 г. М. Лауэ за открытие дифракции рентгеновских лучей, а в 1915 г. отец и сын Брэгги за изучение структуры кристаллов с помощью этих лучей стали лауреатами Нобелевской премии по физике. В настоящее время мы знаем, что рентгеновские лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение с большой проникающей способностью.
Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности.
Явление радиоактивности было открыто А. Беккерелем (1862–1908) и изучено Пьером Кюри (1859–1906) и его женой Марией Кюри-Склодовской (1867–1934). 13 ноября 1903 г. супруги Кюри одновременно с Беккерелем получают телеграмму из Стокгольма, о присуждении им троим Нобелевской премии по физике за выдающиеся открытия в области радиоактивности.
Возникновение и развитие теории атома
Создатель первоначальной квантовой теории атома - крупнейший физик современности Нильс Бор (1885-1962).
Суть теории Бора была выражена в трех постулатах.
Существуют некоторые стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает и не поглощает энергии. Этим стационарным состояниям соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты.
Орбита является стационарной, если момент количества движения электрона (L= mm) кратен h/2π = И, т.е. L = mvr = nħ, где n = 1, 2, 3, ... -целые числа.
3. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое
испускается или поглощается один квант энергии hvnm=Wn-Wmгде Wn, Wm -
энергия атома в двух стационарных состояниях, h- постоянная Планка, vnm- частота излучения. При Wn > Wmпроисходит излучение кванта, при Wn <
Wm- его поглощение.
*♦ . Это был переворот, пусть пока не
«S*WU окончательный, во взглядах физиков на атом. "* Его дальнейшим углублением явилась квантовая механика.Эти постулаты Бор использовал для расчета *** простейшего атома (водорода), рассматривая первоначально наиболее простую его модель: неподвижное ядро, вокруг которого по круговой орбите вращается электрон. Объяснение спектра водорода было большим успехом Рис. 7. Модель атома Бора теории Бора.
Квантовые постулаты Бора были лишь первым шагом в создании теории атома, поэтому пришлось воспользоваться следующим приемом: сначала задача решалась при помощи классической механики (заведомо неприменимой полностью к внутриатомным движениям), а затем из всего непрерывного множества состояний движения, к которым приводит классическая механика, на основе квантовых постулатов отбирались квантовые состояния. Несмотря на все несовершенство этого метода, он привел к большим успехам - позволил объяснить сложные закономерности в атомных и молекулярных спектрах, осмыслить природу химических взаимодействий и др. Такой подход, по сути, является частным случаем общего принципа, играющего важную роль в современной
теоретической физике - принципа соответствия, который гласит, что всякая неклассическая теория в соответствующем предельном случае переходит в классическую.
Важным достижением Бора и других исследователей было развитие представления о строении многоэлектронных атомов. Предпринятые шаги в развитии теории строения более сложных (чем водород) атомов и объяснении структуры их спектров принесли некоторые успехи, однако здесь исследователи столкнулись с большими трудностями. Введение четырех квантовых чисел, характеризующих состояния электрона в атоме, установление принципа Паули (согласно которому две тождественный частицы с полуцелым спином не могут одновременно находиться в одном состоянии) и объяснение периодической системы Менделеева - большие успехи теории атома Бора.
Глава 10. Кризис современной науки. На пути к постнеклассической
науке XXI в.
С середины XX в. современная наука стала получать в свой адрес многочисленные критические оценки со стороны философов, культурологов, деятелей литературы и искусства. По их мнению, техника умаляет и дегуманизирует человека, окружая его сплошь искусственными предметами и приспособлениями, она отнимает его у живой природы, ввергая в безобразно унифицированный мир, где цель поглощают средства, где промышленное производство превратило человека в придаток машины, где решение всех проблем видится в дальнейших технических достижениях, а не в человеческом их решении. Под воздействием нескончаемых технических новшеств современная жизнь меняется с неслыханной быстротой.
К этой гуманистической критике вскоре присоединились более тревожные конкретные факты неблагоприятных последствий научных достижений. Опасное загрязнение воды, воздуха, почвы планеты, вредоносное воздействие на животную и растительную жизнь, вымирание бесчисленных видов, коренные нарушения в экосистеме всей планеты — все эти серьезные проблемы, вставшие перед человеком, заявляли о себе все громче и настойчивей.
Эти факты, которые отчетливо проявляются в современной науке и мировоззрении, говорят об их кризисе, разрешить который сможет только новая глобальная мировоззренческая революция, частью которой будет и новая революция в науке.
На пороге XXI в. естествознание вступает в новую историческую фазу своего развития — на уровень постнеклассической науки.
Для постнеклассической науки характерно выдвижение на первый план междисциплинарных, комплексных и проблемно ориентированных форм исследований. В определении познавательных целей науки все чаще начинают играть решающую роль не внутринаучные цели, а внешние для науки цели - цели экономического, социального, политического, культурного характера. Объектами современных междисциплинарных исследований становятся уникальные системы, характеризующиеся открытостью и саморазвитием. Исторически развивающиеся системы представляют собой более сложный тип объекта даже по сравнению с саморегулирующимися системами, так как с течением времени они формируют новые уровни своей организации, изменяют свою структуру, характеризуются принципиальной необратимостью процессов и т.п. Среди таких систем особое место занимают природные комплексы, в которые включен человек (объекты экологии, медико-биологические объекты, объекты биотехнологии, системы человек - машина и др.)
Постнеклассическая наука, по мнению учёных-науковедов, будет обладать следующими чертами.
Прежде всего, наука должна будет осознать свое место в общей системе человеческой культуры и мировоззрения. Всё, что создано человеком, является частью его культуры, важно и нужно для человека, выполняет свои собственные задачи, но имеет и свои границы применимости, которые должно осознавать и не переходить. Именно это должна сделать постнеклассическая наука - осознать пределы своей эффективности и плодотворности, признать равноправие таких сфер человеческой деятельности и культуры, как религия, философия, искусство, признать возможность и результативность нерациональных способов освоения действительности.
Постмодернистская наука больше интересуется образом самой себя как некоей социокультурной реальности, включает в свой предмет человека, допуская элементы субъективности в объективно-истинном знании. Это - современная тенденция гуманизании науки. Полученный образ не является застывшим, окончательным, он ориентирован на непрерывное обновление, открыт инновациям.
Важной чертой постнеклассической науки должна быть комплексность - стирание граней и перегородок между традиционно обособленными естественными, общественными и техническими науками, интенсификация междисциплинарных исследований, невозможность разрешения научных проблем, без привлечения данных других наук.
Научная деятельность будет связана с революцией в средствах хранения и получения знаний (компьютеризация науки, использование сложных и дорогостоящих приборных комплексов, приближающих науку к промышленному производству), с возрастанием роли математики.
Библиографический список
1. Бернал, Дж. Наука в истории общества / Дж. Бернал. — М.: Мир, 1958.
2. Виргинский, B.C. Очерки истории науки и техники до середины XV в. / B.C. Виргинский, В.Ф. Хотеенков.— М.: Просвещение, 1993.
3. Гайденко, П.П. Эволюция понятия науки / П.П. Гайденко. — М.: Мысль, 1980.
4. Ильин, В.В. Природа науки / В.В. Ильин, А.Т. Калинкин. — М.: Знание, 1985.
5. Петров, М.К. Социально-культурные основания развития современной науки / М.К. Петров. — М.: Наука, 1992.
6. Тарнас, Р. История западного мышления / Р. Тарнас. — М.: Мир, 1995.