Панорама современного естествознания
Панорама современного естествознания
Преобразование научной картины мира
Двадцатый век получил название века неклассического естествознания. Дальнейший прогресс науки этого времени связан с изменением парадигмы естествознания, которая происходила в рамках НТР. Ещё в конце девятнадцатого столетия теория классического естествознания стала неактуальной. К её крушению привела разработка теорий, основы которых невозможно было совместить с основными принципами классической науки.
Одним из факторов, который привёл к утрате актуальности классического естествознания, стало развитие квантовой механики. Важными событиями в сфере естествознания стали:
- Открытие радиоактивного распада
- Обнаружение элементарных частиц
- Исследование строения и свойств атома.
В конце девятнадцатого века французский учёный А. Беккерель обнаружил самопроизвольное излучение урановой соли. Значительный вклад в развитие учения о радиоактивном распаде атома внесли Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. Кроме этого, в 1897 году Дж. Томсон обнаружил электрон – первую элементарную частицу. Именно эти открытия привели к тому, что мнения об атоме как неделимой частице было подвергнуто критике.
В 1911 году А. Резерфорд разработал планетарную модель строения атома. Однако данная модель противоречила законам термодинамики, поэтому в 1913 году Нильс Бор, взяв за основу модель Резерфорда, а также принимая во внимание квантовую теорию Макса Планка, разработал новую модель атома, согласно которой атом может поглощать или излучать квант энергии только при переходе электрона на новый энергетический уровень.
Рисунок 1. Модель атома Нильса Бора
В 1924 году появилась идея Луи де Бройля о квантовой природе материи. Уже через три года данная гипотеза нашла экспериментальное подтверждение. Согласно данной теории, корпускулярно-волновой дуализм проявляет себя на микроуровне.
Ещё одной теорией, которую нельзя сопоставить с обыденным опытом, стала теория общей относительности А. Эйнштейна. Положения данной теории говорят об относительности событий, времени, процессов, размеров объектов и их масс. Принятие данных принципов привело Эйнштейна к отказу от Ньютоновского рассмотрения пространства и времени как абсолютного вместилища материи. Когда А. Эйнштейна попросили выразить суть теории относительности в одной фразе, он ответил: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время».
Таким образом, открытия в естествознании привели к преобразованию научной картины мира. В дальнейшем, с развитием разделов биологии, кибернетики, синергетики произошел резкий скачок в естественнонаучных исследованиях.
Значение естественных наук в современном мире
Вступление в двадцатый век было ознаменовано открытием законов генетики Г. Менделя. В биологии появились понятия «Ген», «Генотип», «Фенотип». За 20-30 лет в генетике накопился обширный теоретический и эмпирический материал: открытие дискретного характера наследственности, доказательство гипотезы чистоты гамет, обнаружение мутаций и выявление их основных причин и др. Все эти открытия были обоснованы и подтверждены экспериментально. Противоречия между эволюцией и генетикой удалось преодолеть в синтетической теории эволюции. Согласно этой теории, элементарной единицей эволюции является не организм, а популяция, и наследственные изменения в ней происходят в результате действия комплекса основных факторов. Синтез эволюционного учения и генетики стал прорывом во всей биологической науке. Биология перешла с классического уровня на неклассический.
Одним из наиболее ярких примеров интеграции научных дисциплин стала экология. Одно из основных понятий экологии – “экосистема” – было введено английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г. Крупнейшей экосистемой Земли является биосфера.
В. И. Вернадский разработал учение о биосфере. Исследуя роль живой материи на различных этапах её эволюции, Вернадский пришёл к идее о том, что совокупная деятельность живых существ в рамках биосферы проявляется как глобальный геохимический фактор, который преобразовывает облик всей нашей планеты. Живые организмы, аккумулирующие энергию солнечного света и преобразующие её в энергию различных процессов, вовлекают неорганические вещества в круговорот.
К настоящему времени огромное значение имеют прикладные функции естествознания. Одной из этих прикладных дисциплин является биотехнология, результаты которой с каждым годом всё шире используются на практике.
Таким образом, значение естественных наук в современном мире сложно переоценить. В условиях того, что экстенсивное развитие постепенно исчерпывает свои возможности, человечество стало вновь осознавать своё единство. Возникающие глобальные проблемы можно решить только всеобщими усилиями (ядерное разоружение, экологическая безопасность, изменения климата, поддержание глобальной информационной и коммутационной инфраструктуры). Таким образом, высокий профессионализм в настоящее время неотделим от важных личностных качеств (гуманизма, духовно-нравственных качеств, культуры, объективного видения взаимоотношений общества и природы, Человека и Космоса). Подготовка общественного сознания к верному восприятию научно-технической революции приобретает решающее значение.