Закінчується черговий рік, і настав час в черговий раз сісти, скласти руки, глибоко зітхнути та подивитися на деякі із заголовків наукових статей, На які ми, можливо, раніше не звертали уваги. Вчені постійно створюють якісь нові розробки в різних галузях, таких як нанотехнології, генна терапія або квантова фізикаі це завжди відкриває нові горизонти.
Заголовки наукових статей дедалі більше нагадують назви оповідань із науково-фантастичних журналів. Зважаючи на те, що нам приніс 2017 рік, залишається лише з нетерпінням чекати, що принесе новий, 2018-й.
Спонсор посту: http://www.esmedia.ru/plazma.php : Оренда плазмових панелей. Недорого.
Джерело: muz4in.net
Вчені створили темпоральні кристали, для яких не діють закони симетрії часу
Згідно з першим законом термодинаміки, створення вічного двигуна, який працюватиме без додаткового джерела енергії, неможливе. Однак на початку цього року фізикам вдалося створити конструкції, які називаються темпоральними кристалами, які ставлять цю тезу під сумнів.
Темпоральні кристали виступають як перші реальні приклади нового стану матерії, званого «нерівноважним», в якому атоми мають змінну температуру і ніколи не знаходяться в тепловій рівновазі один з одним. Темпоральні кристали мають атомну структуру, яка повторюється у просторі, а й у часі, що дозволяє їм підтримувати постійні коливання без отримання енергії. Це відбувається навіть у стаціонарному стані, який є найнижчим енергетичним станом, коли рух теоретично неможливий, оскільки він потребує витрат енергії.
То що, кристали часу порушують закони фізики? Строго кажучи, ні. Закон збереження енергії працює тільки в системах із симетрією в часі, яка передбачає, що закони фізики однакові скрізь і завжди. Проте темпоральні кристали порушують закони симетрії часу та простору. І не лише вони. Магніти теж іноді вважаються природними асиметричними об'єктами, тому що вони мають північний і південний полюси.
Ще одна причина, через яку темпоральні кристали не порушують законів термодинаміки, полягає в тому, що вони не повністю ізольовані. Іноді їх потрібно «підштовхувати» - тобто давати зовнішній імпульс, після отримання якого вони почнуть змінювати свої стани знову і знову. Можливо, що в майбутньому ці кристали знайдуть широке застосування в передачі та зберігання інформації в квантових системах. Вони можуть зіграти вирішальну роль квантових обчисленнях.
«Живі» крила бабки
В енциклопедії Merriam-Webster говориться, що крило - це рухливий придаток з пір'я або мембрани, використовуваний птахами, комахами та кажанамидля польоту. Воно не повинно бути живим, але ентомологи з Кільського університету в Німеччині зробили кілька приголомшливих відкриттів, які говорять про інше - принаймні щодо деяких бабок.
Комахи дихають за допомогою трахейної системи. Повітря проникає в організм через отвори, які називають дихальцями. Потім він проходить через складну мережу трахей, які доставляють повітря до всіх клітин тіла. Однак самі крила складаються майже повністю з мертвої тканини, яка висихає та стає напівпрозорою або покривається кольоровими візерунками. Області мертвої тканини пронизують прожилки, і це єдині компоненти крила, що є частиною дихальної системи.
Однак коли ентомолог Рейнер Гільєрмо Феррейра подивився на крило самця бабки Zenithoptera через електронний мікроскоп, він побачив крихітні гіллясті трахейні трубки. Це був перший випадок, коли щось подібне було помічено у крилі комахи. Для визначення того, чи є ця фізіологічна особливість властивою тільки цьому виду або, можливо, зустрічається і в інших бабок або навіть у інших комах, потрібно багато досліджень. Можливо навіть, що це поодинока мутація. Наявність рясних запасів кисню може пояснити яскраві складні сині візерунки, властиві крилам бабки Zenithoptera, які містять синього пігменту.
Стародавній кліщ з кров'ю динозавра всередині
Звичайно, це змусило людей одразу подумати про сценарій із «Парку юрського періоду» та про можливість використання крові, щоб відтворити динозаврів. На жаль, найближчим часом цього не станеться, тому що витягти зразки ДНК із знайдених шматочків бурштину неможливо. Дискусії про те, як довго може протриматися молекула ДНК, все ще не закінчені, але навіть за найоптимістичнішими оцінками та в найоптимальніших умовах термін їхнього життя не більше кількох мільйонів років.
Але, хоча кліщ, названий Deinocrotondraculi ("Жахливий Дракула"), і не допоміг відновити динозаврів, він все одно залишається вкрай незвичайною знахідкою. Тепер ми знаємо не тільки те, що у пернатих динозаврів були древні кліщі, але й те, що вони заражали навіть гнізда динозаврів.
Модифікація генів дорослої людини
На сьогоднішній день вершиною генної терапії є «короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами», або CRISPR (від англійської clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Сімейство послідовностей ДНК, які нині становлять основу технології CRISPR-Cas9, теоретично може назавжди змінити ДНК людини.
У 2017 році генна інженерія зробила рішучий ривок уперед - після того, як команда з Протеомічного дослідницького центру в Пекіні оголосила, що успішно використала CRISPR-Cas9 для усунення хвороботворних мутацій життєздатних людських ембріонів. Інша команда з лондонського Інституту Френсіса Крика пройшла протилежний шлях і вперше використала цю технологію для навмисного створення мутацій у людських ембріонах. Зокрема, вони «відключили» ген, який сприяє розвитку ембріонів у бластоцисти.
Дослідження показали, що технологія CRISPR-Cas9 працює – і досить успішно. Однак це викликало активні етичні дебати про те, як далеко можна заходити у використанні цієї технології. Теоретично це може призвести до «дизайнерських дітей», які можуть мати інтелектуальні, спортивні та фізичні характеристики відповідно до характеристик, заданих батьками.
Відкинувши етику убік, у листопаді цього року дослідження зайшли ще далі, коли CRISPR-Cas9 вперше випробували на дорослій людині. 44-річний Бред Мадду з Каліфорнії страждає на синдром Хантера, невиліковну хворобу, яка в кінцевому підсумку може привести його до інвалідного крісла. Йому вводили мільярди копій коригувального гена. Мине кілька місяців, перш ніж можна буде визначити, чи виявилася процедура успішною.
Що було раніше – губка чи гребневики?
Новий науковий звіт, опублікований у 2017 році, має раз і назавжди покласти край давній дискусії про походження тварин. Згідно з дослідженням, губки є «сестрами» всіх тварин у світі. Це з тим, що губки були першою групою, яка відокремилася у процесі еволюції від примітивного загального предка всіх тварин. Це сталося приблизно 750 мільйонів років тому.
Раніше велися гарячі дебати, які зводилися до двох основних кандидатів: вищезгаданих губок і морських безхребетних під назвою гребневики. У той час як губки - найпростіші істоти, що сидять на дні океану і харчуються, пропускаючи та відфільтровуючи воду через свій організм, гребневики складніші. Вони нагадують медузу, здатні рухатися у воді, можуть створювати світлові візерунки та мають найпростішу нервову систему. Питання, хто з них був першим, - це питання про те, як виглядав наш спільний предок. Це є найважливішим моментом у відстеженні історії нашої еволюції.
Хоча результати дослідження сміливо проголошують, що питання врегульоване, лише за кілька місяців до цього було опубліковано інше дослідження, в якому йшлося про те, що нашими еволюційними «сестрами» є гребневики. Отже, ще зарано говорити про те, що останні результати можна вважати досить надійними, щоб придушити будь-які сумніви.
Єноти пройшли стародавній тест на інтелект
У шостому столітті до нашої ери давньогрецький письменник Езоп написав або ж назбирав безліч байок, які в наш час відомі як «Байки Езопа». Серед них була байка під назвою «Ворона і глечик», в якій описується, як ворона, що хотіла пити, кидала в глечик камінчики, щоб підняти рівень води і нарешті напитися.
Кілька тисяч років потому вчені зрозуміли, що ця байка описує гарний спосібтестування інтелекту тварин. Експерименти показали, що піддослідні тварини розуміли причину та слідство. Ворони, як і їхні родичі, граки та сойки, підтвердили істинність байки. Мавпи також пройшли цей тест, крім того цього року до списку додалися і єноти.
Під час тесту байкою Езопа вісім єнотів отримали ємності з водою, на поверхні якої плавав зефір. Рівень води був надто низьким, щоб його дістати. Двоє з піддослідних успішно накидали в ємність каміння, щоб підняти рівень води та отримати бажане.
Інші піддослідні знайшли свої власні креативні рішення, на які дослідники ніяк не очікували. Один із єнотів, замість того, щоб кидати в ємність каміння, піднявся на ємність і почав розгойдуватися на ній з боку в бік, поки не перекинув. В іншому тесті, з використанням замість каменів плаваючих і тонучих кульок, експерти сподівалися, що єноти використовуватимуть кульки, що тонуть, і відкидати плаваючі. Натомість деякі тварини стали багаторазово занурювати у воду плаваючу кульку, поки хвиля, що піднялася, не прибила шматочки зефіру до борту, що полегшило їх витяг.
Фізики створили перший топологічний лазер
Фізики з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго стверджують, що створили новий тип лазера - «топологічний», промінь якого може набувати будь-якої складної форми без розсіювання світла. Пристрій працює на основі концепції топологічних ізоляторів (матеріалів, які всередині свого обсягу є діелектриками, але проводять струм поверхнею), яка отримала Нобелівську премію з фізики у 2016 році.
Зазвичай у лазерах посилення світла використовуються кільцеві резонатори. Вони ефективніші, ніж резонатори з гострими кутами. Однак цього разу дослідницька група створила топологічну порожнину з використанням фотонного кристала як дзеркало. Зокрема, були використані два фотонні кристали з різними топологіями, один з яких був зіркоподібним осередком у квадратній решітці, а інший - трикутною решіткою з циліндричними повітряними отворами. Член команди Бубакар Канте порівняв їх з бубликом та кренделем: хоча вони обидва - хліб з отворами, різна кількість отворів робить їх різними.
Як тільки кристали потрапляють у потрібне місце, промінь набуває бажаної форми. Управляється ця система з допомогою магнітного поля. Воно дозволяє змінювати напрям, у якому випромінюється світло, створюючи тим самим світловий потік. Безпосереднє практичне застосуванняцього здатне збільшити швидкість оптичного зв'язку. Однак у перспективі це сприймається як крок уперед у створенні оптичних комп'ютерів.
Вчені відкрили екситоніум
Фізики всього світу з великим ентузіазмом поставилися до відкриття нової форми матерії, названої ексітоніум. Ця форма є конденсатом з квазічастинок, екситонів, які є пов'язаним станом вільного електрона та електронної дірки, яка утворюється в результаті того, що молекула втратила електрон. Більше того, фізик-теоретик з Гарварда Берт Гальперін передбачив існування ексітоніуму ще у 1960-х роках, і з того часу вчені намагалися довести його правоту (або помилку).
Подібно до багатьох великих наукових відкриттів, і в цьому відкритті була неабияка частка випадковості. Команда дослідників з Університету штату Іллінойс, яка виявила екситоніум, насправді опановувала нову технологію, що називається спектроскопією втрат енергії в електронному потоці (M-EELS), - створену спеціально для ідентифікації екситонів. Однак відкриття відбулося, коли дослідники проводили лише калібрувальні тести. Один член команди увійшов до кімнати, доки всі інші дивилися на екрани. Вони сказали, що зафіксували "легкий плазмон", попередник екситонної конденсації.
Керівник дослідження професор Пітер Аббамонт порівняв це відкриття з бозоном Хіггса - воно не матиме безпосереднього використання у реального життяале показує, що наше нинішнє розуміння квантової механіки знаходиться на правильному шляху.
Вчені створили нанороботів, які вбивають рак
Дослідники з Університету Дарема стверджують, що створили нанороботів, які здатні виявити ракові клітини та вбити їх лише за 60 секунд. В ході увінчаного успіхом випробування, проведеного в університеті, крихітним роботам потрібно від однієї до трьох хвилин, щоб проникнути через зовнішню мембрану в ракову клітину простати і негайно знищити її.
Нанороботи в 50 000 разів менші за діаметр людського волосся. Вони активуються світлом і обертаються зі швидкістю від двох до трьох мільйонів обертів на секунду, щоб отримати можливість проникнути через клітинну оболонку. Коли вони досягають своєї мети, можуть знищити її, або впровадити в неї корисний терапевтичний агент.
Досі нанороботи випробовувалися лише на окремих клітинах, але обнадійливі результати спонукали вчених перейти до дослідів на мікроорганізмах та дрібних рибках. Подальша мета – перейти до гризунів, а потім і до людей.
Міжзірковий астероїд може бути інопланетним космічним апаратом
Пройшла всього кілька місяців з того часу, як астрономи радісно оголосили про відкриття першого міжзоряного об'єкта, що пролітає через Сонячну систему, астероїда під назвою Оумуамуа. З того часу вони спостерігали багато дивних речей, що відбувалися з цим небесним тілом. Іноді воно поводилося так незвично, що вчені вважають - об'єкт може виявитися космічним кораблем інопланетян.
Насамперед насторожує його форма. Оумуамуа має форму сигари з ставленням довжини до діаметра як десять до одного, чого жодного разу не бачили в жодному з астероїдів, що спостерігаються. Спочатку вчені подумали, що це комета, але потім зрозуміли, що це не так, тому що об'єкт не залишав за собою хвоста з наближенням до Сонця. Більше того, деякі експерти стверджують, що швидкість обертання об'єкта мала розвалити будь-який нормальний астероїд. Складається враження, що він спеціально створений для міжзоряних подорожей.
Але якщо його створено штучно, то що це може бути? Одні кажуть, що це інопланетний зонд, інші вважають, що це можливо космічний корабель, Двигуни якого прийшли в несправність, і тепер він пливе через космос. У будь-якому випадку учасники таких програм, як SETI та BreakthroughListen, вважають, що Оумуамуа вимагає подальшого дослідження, тому націлюють на нього свої телескопи та прослуховують будь-які радіосигнали.
Поки гіпотеза про інопланетян не підтвердилася, початкові спостереження SETI ні до чого не призвели. Багато дослідників, як і раніше, песимістично оцінюють шанси, що об'єкт може бути створений інопланетянами, але в будь-якому випадку дослідження будуть продовжені.
Наукові відкриття відбуваються постійно. Протягом року публікується велика кількістьдоповідей та статей, присвячених різним темам, та оформлюються тисячі патентів на нові винаходи. Серед усього цього можна знайти воістину неймовірні здобутки. У цій статті представлено десять найцікавіших наукових відкриттів, зроблених у першій половині 2016 року.
1. Невелика генетична мутація, що сталася 800 мільйонів років тому, призвела до виникнення багатоклітинних форм життя
Згідно з результатами досліджень, давня молекула, GK-PID, спричинила те, що одноклітинні організми почали еволюціонувати в багатоклітинні організми приблизно 800 мільйонів років тому. Було встановлено, що молекула GK-PID виступала в ролі "молекулярного карабіна": вона збирала хромосоми разом і закріплювала їх на внутрішній стінці клітинної мембрани, коли відбувалося поділ. Це дозволяло клітинам розмножуватися належним чином і не ставати злоякісними.
Цікаве відкриття вказує на те, що стародавня версія GK-PID поводилася раніше не так, як зараз. Причина, чому вона перетворилася на "генетичний карабін", пов'язана з невеликою генетичною мутацією, яка відтворила саму себе. Виходить, що виникнення багатоклітинних форм життя - це результат однієї мутації, що ідентифікується.
2. Відкриття нового простого числа
У січні 2016 року математики відкрили нове просте число в рамках "Great Internet Mersenne Prime Search", широкомасштабного проекту добровільних обчислень щодо пошуку простих чисел Мерсенна. Це 2 ^ 74,207,281 - 1.
Ви, напевно, хотіли б уточнити, для чого було створено проект "Great Internet Mersenne Prime Search". Сучасна криптографія для розшифрування кодованої інформації використовує прості числа Мерсенна (загалом відомо 49 таких чисел), а також комплексні числа. "2^74,207,281 - 1" на даний момент є найдовшим з усіх існуючих простих чисел (воно довше за свого попередника майже на 5 мільйонів цифр). Загальна кількість цифр, у тому числі складається нове просте число, становить близько 24 000 000, тому " 2^74,207,281 - 1 " - єдиний практичний спосіб записати їх у папері.
3. У сонячній системі було виявлено дев'яту планету
Ще до відкриття Плутона в ХХ столітті вчені висунули припущення про те, що за межами орбіти Нептуна знаходиться дев'ята планета, Планета Х. Це припущення обумовлено гравітаційною кластеризацією, яка могла бути викликана тільки масивним об'єктом. У 2016 році дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту надали докази того, що дев'ята планета – з орбітальним періодом 15 000 років – справді існує.
За словами астрономів, які зробили дане відкриття, існує «лише 0,007% ймовірність (1:15 000) того, що кластеризація є збігом». На даний момент існування дев'ятої планети залишається гіпотетичним, проте астрономи вважали, що її орбіта є величезною. Якщо Планета Х дійсно існує, то вона приблизно в 2-15 разів важить більше за Землю і знаходиться від Сонця на відстані 600-1200 астрономічних одиниць. Астрономічна одиниця дорівнює 150 000 000 км; це означає, що дев'ята планета віддалена від Сонця на 240 000 000 000 км.
4. Виявлено практично вічний спосіб зберігання даних
Рано чи пізно все старіє, і на даний момент не існує способу, який дозволив би зберігати дані на одному пристрої протягом дійсно тривалого періоду часу. Чи існує? Нещодавно вчені із Саутгемптонського університету зробили дивовижне відкриття. Вони використовували нано-структуроване скло для того, щоб успішно створити процес запису та вилучення даних. Запам'ятовуючий пристрій є невеликим скляним диском розміром з монету в 25 центів, який здатний зберігати 360 терабайт даних і не схильний до впливу високих температур (до 1000 градусів Цельсія). Середній термін його придатності при кімнатній температурі становить приблизно 13,8 мільярда років (приблизно стільки ж часу існує наш Всесвіт).
Дані записуються на пристрій за допомогою надшвидкого лазера за допомогою коротких інтенсивних світлових імпульсів. Кожен файл є три шари наноструктурних точок, які знаходяться один від одного на відстані всього 5 мікрометрів. Зчитування даних виконується в п'яти вимірюваннях завдяки тривимірному розташуванню наноструктурних точок, а також їх розміру та спрямованості.
5. Сліпоглазкові риби, які здатні «ходити по стінах», виявляють риси подібності з чотирилапими хребетними.
За останні 170 років наука з'ясувала, що хребетні, що мешкають на суші, походять від риб, які плавали в морях древньої Землі. Однак дослідники з Інституту технологій Нью-Джерсі виявили, що тайванські сліпоколазкові риби, які здатні «ходити по стінах», мають ті ж анатомічні особливості, що й земноводні чи рептилії.
Це дуже важливе відкриття з погляду еволюційної адаптації, оскільки воно може допомогти вченим краще зрозуміти, яким чином доісторичні риби еволюціонували у наземних чотирилапих. Різниця між сліпоколазковими та іншими видами риб, які здатні пересуватися сушею, полягає в їхній ході, яка забезпечує при підйомі «підтримку тазового пояса».
6. Приватна компанія "SpaceX" здійснила успішне вертикальне приземлення ракети
У коміксах та мультфільмах Ви зазвичай бачите, що ракети приземляються на планети та Місяць вертикальним чином, проте насправді зробити це вкрай складно. Урядові установи на кшталт НАСА та Європейського космічного агентства розробляють ракети, які або падають в океан, звідки їх потім дістають. дороге задоволення), або цілеспрямовано згоряють у атмосфері. Існування можливості вертикально посадити ракету дозволило б заощадити неймовірну кількість грошей.
8 квітня 2016 року приватна компанія "SpaceX" здійснила успішне вертикальне приземлення ракети; їй вдалося це зробити на автономному безпілотному кораблі-космопорт (англ. autonomous spaceport drone ship). Це неймовірне досягнення дозволить заощадити гроші та час між запусками.
Для генерального директора компанії "SpaceX", Елонна Маска, ця мета залишалася пріоритетною протягом багатьох років. Незважаючи на те, що досягнення належить приватному підприємству, технологія вертикального приземлення стане доступною і урядовим установам на кшталт НАСА, щоб вони змогли просунутися далі в освоєнні космосу.
7. Кібернетичний імплантат допоміг паралізованій людині поворухнути своїми пальцями
Чоловік, який був паралізований протягом шести років, зміг поворухнути своїми пальцями завдяки невеликому чіпу, вживленим у його мозок.
Це заслуга дослідників із Університету штату Огайо. Їм вдалося створити пристрій, який є невеликим імплантатом, пов'язаним з електронним рукавом, що одягається на руку пацієнта. Цей рукав використовує дроти для стимуляції певних м'язів, щоб спричинити рух пальців у реальному часі. Завдяки чіпу, паралізований чоловік зміг навіть зіграти в музичну гру "Guitar Hero", на превеликий подив лікарів та вчених, які взяли участь у проекті.
8. Стовбурові клітини, імплантовані в мозок пацієнтів, які перенесли інсульт, дозволяють їм знову ходити
У ході клінічних випробувань дослідники зі Школи медицини при Стенфордському університеті вживили модифіковані стовбурові клітини людини прямо в мозок вісімнадцяти пацієнтів, які перенесли інсульт. Процедури пройшли успішно, без будь-яких негативних наслідків, за винятком слабкого головного болю, що спостерігався у деяких пацієнтів після наркозу. У всіх пацієнтів період відновлення після інсульту проходив досить швидко та успішно. Більше того, пацієнти, які раніше пересувалися лише на інвалідних кріслах, змогли знову вільно ходити.
9. Вуглекислий газ, закачаний у ґрунт, здатний перетворюватися на твердий камінь.
Уловлювання вуглецю є важливою частиною підтримки балансу викидів CO2 на планеті. Коли паливо згоряє, відбувається вивільнення вуглекислого газу атмосферу. Це одна з причин глобальної зміни клімату. Ісландські вчені, можливо, виявили спосіб зробити так, щоб вуглець не потрапляв в атмосферу і не посилював проблему парникового ефекту.
Вони закачали CO2 у вулканічні породи, прискоривши природний процес перетворення базальту на карбонати, які потім стають вапняком. Цей процес зазвичай займає сотні тисяч років, проте ісландським вченим вдалося скоротити його до двох років. Вуглець, закачаний у ґрунт, може зберігатися під землею або використовуватися як будівельний матеріал.
10. У Землі є другий Місяць
Вчені НАСА виявили астероїд, який знаходиться на орбіті Землі і, отже, є другим незмінним навколоземним супутником. На орбіті нашої планети є безліч об'єктів (космічні станції, штучні супутники та інше), проте бачити ми можемо лише один Місяць. Тим не менш, у 2016 році НАСА підтвердило існування 2016 року HO3.
Астероїд знаходиться далеко від Землі і більше знаходиться під гравітаційним впливом Сонця, ніж нашої планети, проте він дійсно обертається навколо її орбіти. 2016 HO3 значно менший за Місяць: його діаметр складає всього 40-100 метрів.
За словами Пола Чодаса, менеджера Центру НАСА з вивчення навколоземних об'єктів, 2016 HO3, який понад сто років був квазісупутником Землі, через кілька століть залишить орбіту нашої планети.
Вступ 2
Наукові відкриття 4
космонавтика 5
радіоелектроніка 8
кібернетика 9
медицина 12
ядерна енергетика 14
Висновок 20
Список використаної литературы 21
ВСТУП
Остання третина ХХ століття ознаменувалася бурхливими подіями у житті людського суспільства. Глибокі зрушення в економічних, політичних, громадських структурах періодично підривають усталений, начебто, порядок речей, викликають бурхливий, непередбачуваний перебіг подій. У цих рухів - науково-технічний прогрес, темпи якого дедалі більше прискорюються.
Відбулася ціла серія технологічних та фундаментальних відкриттів у галузі електроніки, радіофізики, оптоелектроніки та лазерної техніки, сучасного матеріалознавства (“нові матеріали”), хімії та каталізу, створення сучасних авіації та космонавтики, бурхливий розвиток інформаційних технологій, разючі результати у галузі мікро- та наноелектроніки породили виробництво наукомістких продуктів, в основі яких лежать наукомісткі технології, за рахунок яких відбувається економічний розвиток останніми роками. Тому науково-технічний прогрес в останні десятиліття набуває ряду нових рис. Нова якість народжується у сфері взаємодії науки, техніки та виробництва. Один із проявів цього - різке скорочення терміну реалізації наукових відкриттів: середній період освоєння нововведень становив з 1885 по 1919р. 37 років, з 1920 по 1944р. - 24 роки, з 1945 по 1964р. – 14 років, а для найбільш перспективних відкриттів (електроніка, атомна енергетика, лазери) – 3-4 роки. Відбулося таким чином скорочення цього періоду до тривалості будівництва великого сучасного підприємства. Це означає, що виникла фактична конкуренція наукового знання та технічного вдосконалення виробництва, стало економічно вигіднішим розвивати виробництво з урахуванням нових наукових ідей, ніж з урахуванням найсучаснішої, але “сьогоднішньої” техніки. В результаті змінилася взаємодія науки з виробництвом: раніше техніка і виробництво розвивалися переважно шляхом накопичення емпіричного досвіду, тепер вони стали розвиватися на основі науки - у вигляді наукомістких технологій. Це технології, в яких спосіб виробництва кінцевого продукту включає численні допоміжні виробництва, що використовують новітні технології. У наукомістких галузях високі темпи науково-технічного прогресу. Наприклад, у ключовій галузі сучасного НТП – мікроелектроніці – швидкість накопичення досвіду характеризується щорічним подвоєнням складності та обсягу випуску інтегральних схем при 30-відсотковому зниженні витрат та цін. У умовах відставання загрожує як втратою позицій у цій галузі, а й безнадійним відставанням галузей, де широко застосовується електроніка - у наукомістких галузях як лазери, авіабудування, окремі види машинобудування та інших. Ці технології використовують численні досягнення фундаментальних і прикладних наук. Швидкість появи нових винаходів і нових напрямів досліджень, які іноді стають самостійними галузями наукового знання сприяє збільшенню швидкості морального зносу вже наявної техніки і технології. Наступне знецінення постійного капіталу викликає значне зростання витрат, падіння конкурентоспроможності. Тому у виробників високий інтерес до наукових знань, вони зацікавлені у контактах із наукою.
Крім того наукомісткі технології не є ізольованими,
відокремлені потоки. У ряді випадків вони пов'язані і збагачують один одного. Але їх комплексного використання необхідні фундаментальні розробки, які відкривають нові сфери застосування нових процесів, принципів, ідей. Надзвичайно важливими є також поширення однієї і тієї ж науково-технічної ідеї в інші галузі, адаптація нових методів та продуктів для інших сфер, формування нових секторів ринку. Потрібно вести активний науковий пошук, який потрібно вести у багатьох напрямках, щоб не пропустити будь-який спосіб перспективного застосування нововведення. Ризик неточного вибору напряму розробки надзвичайно великий. Останні 15-20 років розвинені країни накопичили значний досвід організації інноваційної діяльності. Виникли різні форми впровадження наукових розробок у виробництво (адже власними силами технології нікому не потрібні, якщо немає їх практичного використання: технологічна кооперація, міждержавний технологічний трансферт, територіальні науково-промислові комплекси).
НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Перехід до масового, безперервно-потокового виробництва та комбінування різноманітних технологічних процесів були пов'язані з автоматизацією промислового виробництва. Загалом устрій техніки з 1900 по 1917 р.р. можна охарактеризувати як вищий етап розвитку, ніж у минуле століття «пара, вугілля і заліза». Визначне технічне завоювання початку XX століття - створення керованих літальних апаратів легше за повітря (дирижаблів) і важче за повітря (аеропланів).
У галузі фізико-математичних наук цього періоду визначилися три основні напрямки: дослідження будови речовин, вивчення проблеми енергії та створення нової фізичної картини світу.
Завдяки відкриттю радіоактивності та створенню нової моделі атома у новому світлі постало значення Періодичного закону.
Великими були досягнення мікробіології та медицини у виявленні збудників заразних хвороб та розробки методів ефективної боротьби з ними.
Розглянемо докладніше відкриття галузі науки і техніки срібного століття.
На початку ХХ століття продовжують розвиватися всі розділи математики. Російський математик Золотарьов Є.І. заклав основи сучасної теорії алгебри чисел. Розвивалися та поглиблювалися класичні відділи алгебри. Докладно досліджувалися можливості зведення рішення рівнянь вищих ступенів. Більш широке застосування в механіці та фізиці набувають питання лінійної алгебри.
У розробці теорії ймовірностей чільне місце належить петербурзькій математичній школі (П.Л. Чебишев, А.М. Ляпунов, А.А. Марков та ін.).
Для математичних наук цього періоду характерна, з одного боку, тенденція до узагальнення проблем, з другого – нерозривна їхній зв'язок з найважливішими питаннями теоретичної та практичної механіки, фізики, астрономії.
1906 року Жуковський Н.Є. разом із Чаплигіним С.А. дав точне рішення задачі про рух мастильного шару, що мало велике практичне значення. З 1903 р. питаннями регулювання машин займався Жуковський. Найважливішим завданням динаміки у аналізований період було створення теорії гіроскопічних явищ.
Розробка питань аеродинаміки пов'язана з іменами Жуковського та Чаплигіна. У 1910 році Жуковському та Чаплигіну вдалося вирішити завдання про сили, що діють на крило нескінченного розмаху. Метод, розроблений Чаплигіним, дозволив знайти форму профілів крил літаків. Дослідження Жуковського про підйомну силу є основою сучасної аеродинаміки, а теорема про підйомну силу має фундаментальне значення для теорії крила.
Перші радіолампи у Росії було створено 1915 р. М.А. Бонч-Бруєвич, який працював на Тверській приймальній радіостанції військового відомства. Це було початком розвитку цілої галузі радіоелектронної промисловості, де в радіо- та телевізійних приймачах використовувалися радіо- та електронні лампи.
Молекулярно-кінетична теорія броунівського руху було створено 1905 р. А. Ейнштейном (1879 – 1955 рр.).
Побудова теорії броунівського руху та її експериментальне підтвердження французьким фізиком Ж. Перреном остаточно завершили перемогу молекулярно-кінетичної теорії.
Дмитро Миколайович Зелінський (1861-1953 рр.) Спільно з інженером А. Куматовим (1916 р.) створив протигаз. Також він є російським хіміком – органіком, академіком. Зелінський – один із основоположників вчення про органічний каталіз. Він займався питаннями хімії нафти. Також він синтезував ряд амінокислот та багатьох інших органічних речовин. Зелінський вивчав процеси гідролізу білкових тіл.
Російський хімік, академік Курнаков розробив фізико-хімічний аналіз розчинів та сплавів металів. Для аналізу складу сплавів він створив нові прилади та нові методи.
Наука вторглася у свята святих природи, зривала останні покрови з таємниць.
Ковалевського А.О. належить фундаментальне відкриття у сфері ембріології. Він встановив, що у процесі ембріонального розвитку всіх багатоклітинних тварин спостерігаються загальні риси, які свідчать про єдність їхнього походження.
І.П. Павлов займався вивченням фізіології кровообігу, травлення та мозку. Створюючи наукові основи управління процесами фізіологічно-психічного життя тварин, Іван Петрович сподівався, що в майбутньому це дасть розумну можливість кожній людині та всьому людству правильної та здорової поведінки, розуміння єдності фізіологічних та психологічних процесів.
І.П. Павлову та І.І. Мечникову на початку ХХ століття було вручено Нобелівські премії.
Провідну роль розвитку фізіології продовжувало грати вчення І.М. Сєченова (1829-1905 рр.). Він розвинув матеріалістичне трактування явищ природи, сформулював положення про залежність всіх функцій організму від навколишнього середовища та поширив детермінізм (вчення про залежність кожного явища від матеріальних причин) на розуміння вищих функцій нервової системи. Сєченов створив наукову основу психології та вивчення нервової системи на кшталт еволюційної теорії Дарвіна.
А тепер про ці та інші відкриття XX століття докладніше.
1. КОСМОНАВТИКА
Наш чудовий співвітчизник К. Е. Ціолковський ще на початку ХХ століття стверджував: «Планета є колиска розуму, але не можна вічно жити в колисці ... Людство не залишиться вічно на Землі, але в гонитві за світлом і простором спочатку несміливо проникне за межі атмосфери, а потім завоює собі весь навколосонячний простір». Зараз ми є свідками того, як справджуються пророчі слова.
Двадцяте століття назавжди увійде до історії людства, як століття освоєння космічного простору. Ще на початку століття російський учений К. Е. Ціолковський вперше теоретично обґрунтував можливість дослідження космосу за допомогою
ракет. Пізніше він написав: «Я радий, якщо моя робота спонукає інших до подальшої праці».
Найважливішим етапом, що характеризується створенням основ теорії міжпланетних повідомлень, стала підготовлена К. Е. Ціолковським до друку на початку 1903 перша частина роботи «Дослідження світових просторів реактивними приладами». Другу частину своєї праці вчений зміг опублікувати лише у 1911-1912 роках. У цій фундаментальній праці
Ціолковський встановив закони руху ракети як тіла змінної маси, визначив коефіцієнт корисної дії ракети, досліджував вплив сили опору повітря на її рух. К. Е. Ціолковський наголосив на перевагах ракетних двигунів при великих швидкостях руху, дав схему міжпланетної ракети, вказавши при цьому на вигідність застосування рідкого палива. Вважаючи ракету єдиним практично прийнятним способом здійснення польотів у космос,
Ціолковський розвинув ідею пристрою складової багатоступеневої ракети. Своїми роботами К. Е. Ціолковський багато в чому визначив раціональні шляхи розвитку космонавтики та ракетобудування.
Важливу роль розвитку вітчизняної ракетної техніки зіграла і група вивчення реактивного руху. У ній об'єдналися багато ентузіасти ракетної справи: Ф. А. Цандер, аеродинамік В. П. Ветичкін, талановиті інженери С. П. Корольов, М. К. Тихонравов та ін. Роботою групи керував технічна рада під головуванням С. П. Корольова.
Початок проникнення людини у космос було покладено 4 жовтня 1957 року. Цього пам'ятного дня вийшов на орбіту запущений у СРСР перший в історії людства штучний супутник Землі. Він важив 86,3 кг. Прорвавшись крізь земну атмосферу, перша космічна ластівка винесла у навколоземний простір наукові прилади та радіопередавачі. Вони передали на Землю першу наукову інформацію про космічний простір, що оточує Землю.
Політ першого супутника дозволив отримати найцінніші відомості. Ретельно вивчивши поступова змінаОрбіти за рахунок гальмування в атмосфері, вчені змогли розрахувати щільність атмосфери на всіх висотах, де пролетів супутник, і за цими даними більш точним передбачити зміну орбіт наступних супутників.
Визначення точної траєкторії штучних супутників дозволило провести ряд геофізичних досліджень, уточнити форму Землі, точніше вивчити її сплюснутість, що дає змогу складати точніші географічні карти.
Пізніше 3 листопада 1957 р. було виведено другий, та був і третій радянський супутник більш витягнуту орбіту.
2 січня 1959 р. помчала у бік Місяця і вийшла на навколосонячну орбіту радянська космічна ракета «Місяць-1». Вона стала супутником Сонця. На Заході її назвали лунником. Запуском її було простежено всю товщу навколоземного космічного простору.
Відомості, отримані у цьому польоті, суттєво доповнили наші відомості про одне з найважливіших відкриттів перших років космічної ери – відкриття навколоземних поясів радіації. Крім різних вимірів, протягом 500 тис. кмпольоту велися спостереження газового складу міжпланетного середовища, спостереження
метеоритів, космічних променів та ін.
Не менш дивовижним був політ другої радянської космічної ракети «Місяць-2», запущеної 12 вересня 1959 р. Приладовий контейнер цієї ракети 14 вересня о 00 годині 02 хвилини 24 секунди торкнувся поверхні Місяця! Вперше за всю історію апарат, створений руками людини, досяг іншого небесного тіла і доставив на мляву планету пам'ятник великому подвигу радянського народу-вимпел із зображенням Герба СРСР. Місяць-2 встановив, що Місяць не має магнітного поля і поясів радіації в межах точності приладів. Пізніше була запущена третя космічна ракета «Луна-3». Встановлена в ній апаратура сфотографувала та передала на Землю зображення не видимого нами зворотного боку Місяця.
Цей блискучий науковий експеримент цікавий не лише безприкладним фактом отримання першої фотографії, зробленої в космосі, та передачі її на Землю, а й здійсненням надзвичайно цікавої та складної орбіти.
Фотографування зворотного боку Місяця є першим активним кроком у практиці «позаземної» астрономії. Вперше вивчення іншого небесного тіла велося не спостереженням із Землі, а безпосередньо з космічного простору поблизу цього тіла.
Міцно опанувавши техніку запуску автоматичних апаратів, радянські вчені розпочали створення космічного корабля для польотів людини.
Десятки невирішених питань стояли перед наукою. Треба було створити у багато разів потужніші ракети-носії для виведення па орбіту космічних кораблів, у кілька разів важчих, ніж найважчі штучні супутники, запущені раніше. Потрібно було сконструювати та побудувати літальні апарати, які не тільки повністю забезпечують безпеку космонавта на всіх етапах польоту, але й створюють необхідні умови для його життя та роботи. Необхідно було розробити цілий комплекс спеціального тренування, який би дозволив організму майбутніх космонавтів заздалегідь пристосуватися до існування в умовах перевантажень і невагомості. Треба було вирішити рахунок, мною та інших питань.
Незважаючи на всю складність цієї грандіозної проблеми, радянська наука та техніка блискуче впоралися з її вирішенням.
Після низки пробних запусків, коли місця в кабіні супутника займали різні живі істоти - від грибків і бактерій до відомих усьому світу Білки та Стрілки, - конструкція космічного корабля з усіма його складними системами виведення на орбіту, стабілізації польоту та зворотного спуску на Землю була повністю відпрацьована .
Після численних земних та космічних експериментів настало 12 квітня 1961 року. Цього дня Юрій Олексійович Гагарін на космічному кораблі «Схід» першим в історії людства здійснив космічний політ навколо нашої планети – політ, про який мріяло все людство. Цей день увійшов до історії людства як початок нової ери – ери польотів людини у космос. Політ Ю. А. Гагаріна показав практичну можливість польотів людини у космос
Він став другою епохальною подією в освоєнні космосу. Політ показав принципову можливість безпечного перебування та роботи людини у космічному просторі.
"Марс-1". Її орбіта була найдовшою порівняно з орбітами всіх попередніх польотів космічних апаратів. Витягнувшись еліпсом від Землі, вона торкнулася орбіти Марса. Сім з половиною місяців тривав політ тільки до зустрічі з Марсом: 500 млн. км пройшов за цей час "Марс-1". На значних відстанях від Землі скоротилася кількість реєстрованих мікрометеорів. Вони, мабуть, концентруються поблизу Землі, до 40 тис. км від її поверхні.
2. РАДІОЕЛЕКТРОНІКА
Початок розвитку радіотелефонії належить А.С. Поповим. У 1898 р. ним було сконструйовано радіоприймач, у якому радіосигнали приймалися телефоном. Це відкриття створило можливість широкого застосування радіо у військовій справі.
Почав Попов із відтворення дослідів Герца, він потім використовував надійніший і чутливіший спосіб реєстрації електромагнітних хвиль.
Як деталь, що безпосередньо “відчуває” електромагнітні хвилі, А.С. Попов застосував когерер (від латів. – “когеренція” – “зчеплення”). Цей прилад є скляною трубкою з двома електродами. У трубці вміщена дрібна металева тирса. Дія приладу ґрунтується на впливі електричних розрядів на металеві порошки. У звичайних умовах когерер має великий опір, так як тирса має поганий контакт один з одним. Електромагнітна хвиля, що прийшла, створює в когерері змінний струм високої частоти. Між тирсою проскакують дрібні іскорки, які спікають тирсу. Через війну опір когерера різко падає (в дослідах А.С. Попова з 100000 до 1000 - 500 Ом, тобто у 100-200 раз). Знову повернути приладу велике опір можна, якщо струсити його. Щоб забезпечити автоматичність прийому, необхідне здійснення бездротового зв'язку, А.С. Попов використовував дзвінковий пристрій для струшування когерера після прийому сигналу.
Спрацьовувало реле, включався дзвінок, а когерер отримував “легкий струс”, зчеплення між металевою тирсою слабшало, і вони були готові прийняти наступний сигнал.
Щоб підвищити чутливість апарату, А.С. Попов один із висновків когерера заземлив, а інший приєднав до високо піднятого шматка дроту, створивши першу приймальну антену для бездротового зв'язку. Заземлення перетворює провідну поверхню землі на частину відкритого коливального контуру, що збільшує дальність прийому.
Хоча сучасні радіоприймачі дуже мало нагадують приймач
А.С. Попова, основні засади їхньої дії самі, що у його приладі. Сучасний приймач також має антену, в якій хвиля, що приходить, викликає дуже слабкі електромагнітні коливання. Як і в приймачі А. С. Попова, енергія цих коливань не використовується безпосередньо для прийому. Слабкі сигнали лише керують джерелами енергії, що живлять наступні ланцюги. Наразі таке управління здійснюється за допомогою напівпровідникових приладів.
7травня 1895р. на засіданні Російського фізико-хімічного товариства в Петербурзі А. С. Попов продемонстрував дію свого приладу, що з'явився, по суті, першим у світі радіоприймачем. День 7 травня став днем народження радіо. Нині він щороку відзначається у нашій країні.
А. С. Попов продовжував наполегливо удосконалювати приймальну апаратуру. Він ставив своїм безпосереднім завданням побудувати прилад передачі сигналів великі відстані.
Спочатку радіозв'язок було встановлено відстані 250 м. Невпинно працюючи над своїм винаходом, Попов невдовзі домігся дальності зв'язку понад 600 м. Потім на маневрах Чорноморського флоту 1899г. вчений встановив радіозв'язок з відривом понад 20км, а 1901г. дальність радіозв'язку була вже 150 км. Важливу роль цьому зіграла нова конструкція передавача. Іскровий проміжок був розміщений в коливальному контурі, індуктивно пов'язаному з передавальною антеною і налаштованому з нею в резонанс. Істотно змінилися і способи реєстрації сигналу. Паралельно дзвінку було включено телеграфний апарат, який дозволив вести автоматичний запис сигналів. У 1899р. було виявлено можливість прийому сигналів за допомогою телефону. На початку 1900р. радіозв'язок був успішно використаний під час рятувальних робіт у Фінляндській затоці. За участю А. С. Попова почалося впровадження радіозв'язку на флоті та в армії Росії.
Продовжуючи досліди та удосконалюючи прилади, А. С. Попов повільно, але впевнено збільшував дальність дії радіозв'язку. Через 5 років після будівництва першого приймача почала діяти регулярна лінія бездротового зв'язку на відстані 40 км. завдяки радіограмі, переданій цією лінією взимку 1900р. , криголам “Єрмак” зняв з крижини
рибалок, яких шторм забрав у море. Радіо, яке розпочало свою практичну історію порятунком людей, стало новим прогресивним видом зв'язку XX ст.
За кордоном удосконалення таких приладів проводилося фірмою, організованою італійським інженером Г. Марконі. Досліди, поставлені у широкому масштабі, дозволили здійснити радіотелеграфну передачу через Атлантичний океан.
Перша у світі практичну лінію радіозв'язку було встановлено також А.С. Поповим на початку 1900 між островом Гогланд і портом Котка на відстані близько 46 км.
У 1908 р. російські вчені М.В. Шулейкін, А.А. Петров, М.М. Циклінський, В.П. Вологдін, І.Г. Фрейман та ін. створили в Петербурзі Радіотелеграфне депо морського відомства, навколо якого групувалися науковці та інженери, яке надалі послужило основою для створення та розвитку радіопромисловості в Росії.
3. Кібернетика
Розвиток кібернетики як науки було підготовлено численними роботами вчених у галузі математики, механіки, автоматичного керування, обчислювальної техніки, фізіології вищої нервової діяльності.
Основи теорії автоматичного регулювання та теорії стійкості систем регулювання містилися у працях видатного російського математика та механіка Івана Олексійовича Вишнеградського (1831-1895 рр.), який узагальнив досвід експлуатації та розробив теорію та методи розрахунку автоматичних регуляторів парових машин.
Загальні завдання стійкості руху, що є фундаментом
ної теорії автоматичного управління, були вирішені одним з найбільших математиків свого часу Олександром Михайловичем Ляпуновим (1857-1918 рр.), Численні праці якого відіграли величезну роль у розробці теоретичних питань технічної кібернетики.
Роботи з теорії коливань, виконані колективом вчених під керівництвом відомого радянського фізика та математика Олександра Олександровича Андронова (1901-1952 рр.), послужили основою для вирішення згодом низки нелінійних завдань теорії автоматичного регулювання. А. А. Андронов ввів у теорію автоматичного управління поняття та методи фазового простору, які відіграли важливу роль у вирішенні завдань оптимального управління.
Дослідження процесів управління живих організмах пов'язується передусім з іменами великих російських фізіологів - Івана Михайловича Сєченова (1829-1905 рр.) та Івана Петровича Павлова (1849-1936 рр.). І. М. Сєченов ще в другій половині минулого століття заклав основи рефлекторної теорії і висловив дуже сміливе для свого часу становище, що думка про машинність мозку - скарб для фізіолога, що докорінно суперечить доктрині, що панувала тоді, про духовний початок людського мислення і психіки.
Блискучі роботи І. П. Павлова збагатили фізіологію вищої нервової діяльності вченням про умовні рефлекси та формулюванням принципу зворотної аферентації, що є аналогом принципу зворотного зв'язку в теорії автоматичного регулювання. Праці І. П. Павлова стали основою та відправним пунктом для низки досліджень у галузі кібернетики, та біологічної кібернетики зокрема.
Матеріальною базою реалізації управління з допомогою методів кібернетики є електронна обчислювальна техніка. При цьому «кібернетична ера» обчислювальної техніки характеризується появою машин з «внутрішнім програмуванням» та «пам'яттю», тобто таких машин, які на відміну від логарифмічної лінійки, арифмометрів та простих клавішних машин можуть працювати автономно, без участі людини, після того як людина розробила і ввела в їх пам'ять програму вирішення як завгодно складного завдання. Це дозволяє машині реалізувати швидкості обчислень, що визначаються їх організацією, елементами та схемами, не чекаючи підказки «що далі робити» з боку людини-оператора, яка не здатна виконувати окремі функції частіше одного-двох разів на секунду. Саме це дозволило досягти нині швидкодії ЕОМ, характеризується сотнями тисяч, мільйонами, а унікальних зразках - сотням мільйонів арифметичних операцій на секунду.
До ранніх і близьких прообразів сучасних цифрових ЕОМ належить «аналітична машина» англійського математика Чарльза Беббиджа (1792-1871 рр.). У першій половині XIX століття він розробив проект машини для автоматичного вирішення завдань, в якому геніально передбачив ідею сучасних кібернетичних машин. Машина Беббіджа містила арифметичний пристрій («млин») та пам'ять для зберігання чисел («склад»), тобто основні елементи сучасних ЕОМ.
Великий внесок у розвиток кібернетики та обчислювальної техніки зроблено англійським математиком Аланом Т'юрінгом (1912-1954 рр.). Видатний спеціаліст з теорії ймовірностей та математичної логіки, Тьюрінг відомий як творець теорії універсальних автоматів та абстрактної схеми автомата, принципово придатного для реалізації будь-якого алгоритму. Цей автомат з нескінченною пам'яттю здобув широку популярність як «машина Тьюринга» (1936). Після Другої світової війни Т'юрінг розробив першу англійську ЕОМ, займався питаннями програмування та навчання машин, а останні роки життя – математичними питаннями біології.
Виняткове значення для розвитку кібернетики мали роботи американського вченого (угорця за національністю) Джона фон Неймана (1903-1957 рр.) - одного з найвидатніших і найрізноманітніших учених нашого століття. Він зробив фундаментальний внесок у область теорії множин, функціонального аналізу, квантової механіки, статистичної фізики, математичної логіки теорії автоматів, обчислювальної техніки. Завдяки йому набули розвитку нові ідеї у галузі цих наукових напрямів. Д. фон Нейман у середині 40-х років розробив першу цифрову ЕОМ у США. Він – творець нової математичної науки – теорії ігор, безпосередньо пов'язаної з теоретичною кібернетикою. Їм розроблені шляхи побудови як завгодно надійних систем з ненадійних елементів і доведено теорему про можливість досить складних автоматів до самовідтворення і синтезу складніших автоматів.
Найважливіші для кібернетики проблеми вимірювання кількості інформації розроблені американським інженером і математиком Клодом Шенноном, який опублікував у 1948 р. класичну працю «Теорія передачі електричних сигналів за наявності перешкод» у якій закладено основні ідеї істотного розділу кібернетики – теорії інформації.
Ряд ідей, які відбилися у кібернетиці, пов'язані з ім'ям радянського математика академіка А. М. Колмогорова. Перші у світі роботи у галузі лінійного програмування (1939 р.) належать академіку Л. В. Канторовичу.
Необхідно відзначити і праці А. А. Богданова (1873-1928 рр.) у цій галузі. Всім відома гостра критика, яку В. І. Ленін піддав А. А. Богданова за його плутані філософські побудови. Але Богданов був також автором низки робіт з політичної економії та великої монографії "Загальна організаційна наука (тектологія)". Ця робота, опублікована вперше в 1912-1913 рр., а потім видана у вигляді тритомника в 1925-1929 рр., містить ряд оригінальних ідей, що передбачають багато положень сучасної кібернетики.
Поява 1948 р. роботи М. Вінера було представлено у країнах деякими журналістами як сенсація. Про кібернетику, всупереч думці самого Вінера, писали як про нову універсальну науку, нібито здатну замінити філософію, яка пояснює процеси розвитку в природі та суспільстві. Все це поряд з недостатньою поінформованістю вітчизняних філософів з першоджерелами в галузі теорії кібернетики призвело до необґрунтованого заперечення її в нашій країні як самостійної науки.
Однак уже в середині 50-х років становище змінилося. У 1958 р. у російському перекладі виходить перша книга М. Вінера, а 1959 р.- книга «Введення в кібернетику» англійського біолога У. Р. Ешбі, написана ним у 1958 р. Ця, а також інші роботи Ешбі, зокрема його монографія «Конструкція мозку» (1952 р.) принесли вченому широке визнання в галузі кібернетики та біологічної кібернетики зокрема.
Інтенсивний розвиток кібернетики нашій країні пов'язані з діяльністю таких великих учених, як академік А. І. Берг (1893-1979 рр.) - видатний учений, організатор і незмінний керівник Наукової ради з кібернетиці АН СРСР; академік В. М. Глушков (1923-1982 рр.) - математик та автор низки робіт з кібернетики, теорії кінцевих автоматів, теоретичних та практичних проблем автоматизованих систем управління; академік В. А. Котельников, який розробив низку найважливіших проблем теорії інформації; академік С. А. Лебедєв (1902-1974 рр.), під керівництвом якого було створено низку швидкодіючих ЕОМ; член-кореспондент АН СРСР А. А. Ляпунов (1911-1973 рр.)-талановитий математик, який зробив дуже багато поширення ідей кібернетики нашій країні; академік А. А. Харкевич (1904-1965 рр.) - видатний учений у галузі теорії інформації та багатьох інших. Великий внесок у розвиток економічної кібернетики зробили академіки Н. П. Федоренко та А. Г. Аганбегян. Перші роботи з сільськогосподарської кібернетики виконані М. Є. Браславцем, Р. Г. Кравченком, І. Г. Поповим. Тому невипадково, що визнаючи конкретні досягнення окремих російських і радянських вчених у сфері кібернетики, деякі зарубіжні дослідники по праву називають другою батьківщиною цієї науки Радянський Союз.
4. МЕДИЦИНА
Вже давно минув час, коли лікар був змушений лише за зовнішніми ознаками розгадувати хворобу, сподіваючись лише на свої почуття. До цього наука додала тепер багато чого.
За допомогою дивовижних приладів та апаратів, різними методами хімічного та фізичного аналізу лікар може проникнути не тільки в таємниці діяльності того чи іншого органу та системи у здоровому та хворому організмі, але й розгадати, як живе та діє клітина, які процеси відбуваються в ній на молекулярному. рівні. Завдяки новим лікарським засобамвін може наздогнати мікроба будь-якої години організму, знищити найдрібнішу форму життя - вірус. Лікар може регулювати обмін речовин в організмі, підвищувати опірність свого пацієнта у боротьбі з хворобами і навіть суттєво впливати на функції мозку.
Завдяки тому, що сучасна медицина спирається у своєму розвитку на інші галузі природознавства і, зокрема, на біологію, фізіологію, біохімію, генетику, фізику, електроніку та інженерну справу, вона з кожним роком стає все могутнішою і поступово набуває повної влади над людським організмом. .
У цьому співдружності медицини коїться з іншими галузями знання і полягає найважливіша сторона сучасного етапу її розвитку. Медична наука так розросла, вона настільки розсунула свої можливості, що тепер жодна галузь промисловості, сільського господарства, будівництва, транспорту, зв'язку, космічних досліджень, виховання дітей та багато іншого не може обходитися без її порад та безпосередньої участі.
У хірургії серця своя велика історія, в яку вплетені імена видатних лікарів різних країн – Норвегії, НДР, ФРН, СРСР, Англії, Італії, Франції, Швеції, Данії та інших.
Хірургія серця завдячує багатьма своїми успіхами радянським ученим. На -
називаємо імена академіка А. Н. Бакульова, професорів А. А. Вишневського, П. А. Купріянова, Б. В. Петровського, Є. Н. Мещалкіна, які досягли значних успіхів у цій галузі.
А. Н. Бакулев ще в 1948 році, коли операції на серці тільки починалися, вперше в СРСР справив хірургічне втручання при вродженому ваді серця, а потім і при ваді клапанів серця. Він впровадив у широку практику операції на серці і став творцем Інституту з хірургії серця та судин - однієї з найбільших установ подібного типу у світі.
А. А. Вишневський зумів настільки розробити техніку місцевого знеболювання, що провів, використовуючи цей метод, операцію на серці. Ще в 1957 році він вперше в СРСР зробив операцію за допомогою апарату "штучне серце та легені", створеного радянськими інженерами. Їм та його учнем Донецьким розроблено метод з'єднання судин при операції на серці за допомогою спеціальних кілець з кривими шипами, що дає можливість швидко зшивати судини без голок та ниток.
Хірургу Є. Н. Мешалкіну вперше вдалося зробити розроблену на пропозицію академіка А. Н. Бакульова в Інституті хірургії доктором Н. К. Галанкіним операцію з'єднання верхньої порожнистої вени з легеневою артерією, що застосовується при тяжкому вродженому порозі серця у дітей, так званої "синьої" хвороби. Хоча ця операція не усуває повністю пороку, але покращує кровообіг, дає можливість крові збагачуватися киснем у легенях (що утруднено при цьому захворюванні) і тим значно полегшує стан дитини, яка починає більш менш нормально розвиватися.
Б. В. Петровський прославився на весь світ операціями щодо аневризми серця. Аневризм є мішкоподібне випинання (або розширення) стінки артерії або серця, що виникає в одних випадках через пошкодження, в інших - при розм'якшенні ділянки стінки судини або серця. У хворого, якого оперував Б. Ст Петровський, у минулому був інфаркт міокарда. На місці колишнього інфаркту стінка серця з часом стала податливою і під тиском крові зрештою випнулась. Така аневризма може будь-коли розірватися, що неминуче призводить до миттєвої смерті. Ось чому ці мішки, заповнені кров'ю, слід по можливості оперувати. На серці такого ще ніхто не робив. Петровський вирізав мішчасте розширення і зашив це місце за допомогою апарату.
П. А. Купріянов був одним із перших, хто незабаром після закінчення Другої світової війни став займатися хірургією серця. Він вперше застосував охолодження організму під час операцій на серці.
З англійців слід згадати Суттара, який багато років тому, 1925 року, зробив спробу оперувати клапан серця. Професори Дрю, У. Клілапд, Д. Мелроуз – провідні в цій країні фахівці у хірургії серця. У ФРН – великі фахівці професора Ценкер у Мюнхені та Є. Дерра у Дюссельдорфі, у НДР – професор М. Гербст.
У всьому світі широко відомі імена видатних серцевих хірургів італійців П. Вальдоні та А. Догліотті, французів Д"Аллена і Ч. Дюбоста, шведів Є. Краффорда і В. Б'єрка, датчанина Е. Хусфельда та багатьох інших. Всі вони зробили неоціненний внесок у розвиток науки – хірургії серця, і всі вони – росіяни, французи, англійці, італійці, шведи, датчани, німці та інші – всі вони герої медицини.
Але всі ці хірурги знають, наскільки вони далекі, незважаючи на досягнуті результати, від остаточного вирішення проблеми хірургії серця і як багато ще доведеться попрацювати, щоб виліковувати будь-які хвороби серця або замінювати його. Але вони – оптимісти, вони вірять у кінцевий успіх. Вони навчають своїх помічників, вирощують нових фахівців, які понесуть уперед прапор науки та розвинуть успіх вчителів.
У середині XX століття шведськими вченими був винайдений електричний стимулятор серця, який міг підтримувати життя серцю, що вмирає.
У цьому маленькому апараті було розташовано кілька батарей з довгим терміном служби. Такий набір батарей забезпечує роботу щонайменше протягом трьох років. А що потім, після цих трьох років? Це не складна проблема, тому що апарат пришивається під шкірою і необхідно лише невелике втручання, щоб витягти стимулятор з його ложа і замінити новим, який працюватиме стільки ж, а можливо і довше, оскільки за цей час електротехніка, безперечно, зробить успіхи.
Першу операцію з впровадження електростимулятора під шкіру хворого було проведено у грудні 1961 року.
5.ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА
В історії людства не було наукової події, більш видатної за своїми наслідками, ніж відкриття поділу ядер урану та оволодіння ядерною енергією. Людина отримала своє розпорядження величезну, ні з чим не порівнянну силу, нове могутнє джерело енергії, закладений у ядрах атомів.
Історія атомної доби почалася, звичайно, раніше серпня 1945 р. коли звістка про трагедію Хіросіми потрясла світ. У розвиток ядерної фізики, оволодіння таємницями ядерної енергії зробили свій внесок такі вчені, як Альберт Ейнштейн, Нільс Бор, Макс Планк, Ернест Резерфорд та інші, які заклали міцний фундамент науки про атоми. Ціла плеяда видатних учених із різних країн світу створила струнке вчення про атом. Якщо розташувати в хронологічному порядку всі найважливіші відкриття та роботи, що призвели до розщеплення ядра атома, історія оволодіння ядерною енергією буде виглядати наступним чином.
У 1896 р. А. Беккерель відкрив, що уранова руда випускає невидимі промені, що мають велику проникаючу здатність. Пізніше це було названо радіоактивністю.
У 1898 р. М. Склодовська і П. Кюрі виділили кілька сотих грамів нової речовини - елемента, який випромінював - частки. Вони назвали його полонієм. У грудні цього ж року вони відкрили новий елемент – радій
У 1911 р. е. Резерфорд запропонував планетарну модель атома. Він довів, що майже вся маса атома зосереджена у його ядрі.
У 1913 р. М. Бор створив модель атома водню та теорію будови атома. З
цього часу почався швидкий розвиток квантової теорії фактичне народження атомної фізики.
У 1932 р. Дж. Чедвік виявив нейтральну ядерну частинку, що не має електричного заряду - нейтрон, який зіграв згодом роль ключа до великої ядерної енергетики.
У 1932 р. Д. Д. Іваненко запропонував гіпотезу будови атомного ядра з протонів та нейтронів.
У 1933 р. І. та Ф. Жоліо - Кюрі відкрили новий видрадіоактивність штучну радіоактивність. Це відіграло виняткову роль виданні нових радіоактивних елементів.
У 1934 р. Еге. Фермі виявив, що з бомбардуванні урану нейтронами утворюються радіоактивні елементи. Італійські дослідники прийняли їх за елементи важчі, ніж уран, і назвали трансурановими.
У 1934 р. С. І. Вавілов і П. А. Черенков відкрили одне з фундаментальних фізичних явищ - світіння рідини при русі в ній електронів зі швидкістю, що перевищує фазову.
У 1935 р. І. Курчатов з групою співробітників відкрили явище ядерної ізомерії штучних радіоактивних атомних ядер і розробили теорію цього явища.
У 1936 р. Я. І. Френкель запропонував краплинну модель ядра і ввів термодинамічні поняття ядерну фізику, висунув першу теорію ядерного поділу.
У 1938 р. О. Ган і Ф. Штрассман, повторюючи досліди Фермі, виявили, що в опроміненому нейтронами урані з'являються елементи, що стоять у середині періодичної системи елементів Менделєєва і що при попаданні нейтрона в ядро урану ядро розвалюється - ділиться на два.
У 1939 р. Ю. Б. Харитон та Я. Б. Зельдович теоретично показали можливість здійснення ланцюгової реакції поділу ядер урану-235. Виявилося, що енергія, що виділяється при розщепленні 1 кг урану, дорівнює тій, що виходить при спалюванні 2500000 кг найкращого кам'яного вугілля.
У 1940 р. Р. М. Флеров і До. А. Петржак відкрили спонтанне розподіл ядер урану, т. е. довели, що ядра урану можуть спонтанно розпадатися.
У 1940 р. Ю. Б. Харитон та Я. Б. Зельдович запропонували розрахунок ланцюгової реакції поділу ядер урану, встановивши таким чином принципову можливість її здійснення. У статті "Кінетика ланцюгового розпаду урану" (Експериментальна та теоретична фізика, 1940, т. 10) вони писали: ". . . змішуючи уран з речовинами, що володіють малим перетином захоплення (наприклад з важкою водою), або збагачуючи уран ізотопом U, якому приписується розпад під дією повільних нейтронів, виявиться можливим створення умов ланцюгового розпаду урану за допомогою розгалужених ланцюгів, при якому як завгодно слабке опромінення потужний розвиток ядерної реакції. . . ». І далі ". . . молярна теплота ядерної реакції поділу урану в 5-7 разів перевищує теплотворну здатність вугілля. . . ». Проблеми ядерної фізики давно займали уми радянських вчених. Ще 1920 р. у країні було створено так звану Атомну комісію. У 1932 р. у Ленінградському фізико-технічному інституті було утворено спеціальну групу по ядру. Керівником групи став А. Ф. Іоффе, його заступником – І. В. Курчатов.
У вересні 1937 р. у Москві відбулася Друга всесоюзна конференція з атомного ядра, потім відбулися наради в 1938, 1939 і в 1940 р. Неодмінним організатором та учасником цих нарад був І. В. Курчатов. На нараді з атомного ядра листопаді 1940 р. Курчатов обговорював конкретні шляхи здійснення ланцюгової ядерної реакції, спираючись, зокрема, на теоретичні розрахунки Ю. Б. Харитона і Я. Б. Зельдовича. Йшлося про створення уранового казана.
Починаючи з 1935 р. радянські вчені змогли розпочати науково-дослідну роботу в галузі ядерної фізики на великих фізичних установках. Так, в 1935 р. в Ленінграді було пущено в експлуатацію перший на європейському континенті електромагнітний резонансний прискорювач заряджених частинок - циклотрон на енергію 6 млн. електрон-вольт. У електромагнітних полях циклотрону штучно збільшується швидкість руху частинок (електронів, протонів та ін) і відповідно зростає їхня кінетична енергія. Розрізняють циклічні прискорювачі, в яких частинки рухаються траєкторією, близькою до кола - циклотрони, синхротрони, фазотрони, і лінійні прискорювачі, в яких рух частинок здійснюється по траєкторіях, близьких до прямої лінії. Потім з ініціативи І. У. Курчатова почалося проектування, та був і спорудження більшого циклотрону на 12 МеВ. Але закінчити його вдалося, введений у дію він був після Великої Великої Вітчизняної війни.
Перелік наукових відкриттів у галузі ядерної фізики можна було б продовжити і надалі, але все це можна знайти в інших наукових та науково-популярних книгах. Тут же хочеться наголосити, що період з 1932 по 1940 р. був дуже плідним для радянських фізиків. Роботи І. В. Курчатова, Я. І. Френкеля, Ю. Б. Харитона, Я. Б. Зельдовича, Д. Д. Іваненка, Г. Н. Флерова, К. А. Петржака, про які йшлося вище, а також А. І. Аліханова. А. І. Алиханяна, Л. А. Арцимовича, Д. В. Скобельцина, В. Г. Хлопіна, Л. В. Мисовського, а також роботи Н. Н. Семенова з дослідження механізму хімічних реакційта теорії розгалужених ланцюгових хімічних реакцій та багатьох інших вітчизняних учених наблизили практичне здійснення ланцюгової реакції поділу ядер урану. У цей період радянські вчені опублікували понад 100 робіт з ядерної фізики. Колективи інститутів у Ленінграді, Москві, Харкові, Свердловську виконали багато цікавих робіт, які відкрили таємницю ланцюгової реакції поділу ядер атомів.
У Радянському Союзі всі роботи, пов'язані з розщепленням атомного ядра, були перервані з початком війни і знову відновилися лише в середині 1943 р., але вже в грудні 1946 р. в Москві на території Інституту атомної енергії (що зараз носить ім'я його засновника І. В. .Курчатова) був введений в дію перший в Європі та Азії дослідницький ядерний реактор. Торішнього серпня 1949 р. було проведено випробування атомної бомби, а серпні 1953 р. - водневої. Радянські вчені опанували таємниці ядерної енергії, позбавивши США монополії на ядерну зброю.
Але створюючи ядерну зброю, радянські фахівці думали про використання ядерної енергії на користь народного господарства, промисловості, науки, медицини та інших галузей людської діяльності. У грудні 1946 р. в СРСР було пущено перший у Європі ядерний реактор. У червні 1954 р. почала працювати перша у світі атомна електростанція в підмосковному місті Обнінську. У 1959 р. спущений на воду перший у світі атомний криголам «Ленін». Таким чином, ядерна фізика створила наукову основу атомної техніки, а атомна техніка у свою чергу стала фундаментом ядерної енергетики, яка, спираючись на ядерну науку і техніку, стала в даний час розвиненою галуззю електроенергетичного виробництва.
Історичні рішення XXVI з'їзду КПРС визначили шляхи розвитку народного господарства країни на найближчі роки та на далеку перспективу. Був також намічений хід розвитку ядерної науки і техніки, у тому числі ядерної енергетики як самостійної галузі електроенергетичного виробництва, що цілком визначилася.
Ядерна енергетика – дуже молода галузь науки та техніки. Перша у світі атомна електростанція (АЕС) у м. Обнінську Калузької області увійшла до ладу лише чверть століття тому: 27 червня 1954 р. вона видала електричну енергію в Московську енергомережу. За цей час ядерна енергетика зросла, змужніла та вийшла на широку дорогу промислового виробництва електричної енергії у багатьох країнах світу – Радянському Союзі, США, Англії, Франції, Канаді, Італії, ФРН, Японії, Швеції, Чехословаччини, НДР, Болгарії, Швейцарії, Іспанії , Індії, Пакистані, Аргентині та інших. |На січень 1981 р. у світі запроваджено понад 250 атомних електростанцій (блоків) встановленої потужністю близько 140 млн. кВт. Жодна галузь техніки не розвивалася так швидко, як ядерна енергетика. Звичайним електростанціям знадобилося 100 років, щоб досягти такого рівня інженерної техніки та експлуатації, якого досягла вже до 1975 року ядерна енергетика.
Великий російський учений Дмитро Іванович Менделєєв відкрив так званий періодичний закон хімічних елементів, за яким усі хімічні елементипевним чином пов'язані між собою. Це було найбільше відкриття однієї з основних законів природознавства.
Думка про хімічну спорідненість елементів, яка прийшла ще в роки студентства, знову хвилювала його. Він був абсолютно твердо переконаний, що неодмінно повинен існувати якийсь закон - владний, невблаганний, який і визначає цю спорідненість чи різницю елементів, що населяють світ.
Скільки до нього було спроб - наївних, надуманих - знайти цей закон, підкоряючись йому, розставити всі елементи за стрункою системою... Тоді хіміки відкрили і «обмірили» 64 елементи, знали їх атомні ваги, так що вже був матеріал для роботи . Не було тільки людини, яка зуміла б проникнути в цю таємницю, що лежала, як здавалося, десь неподалік і тим не менш недосяжна.
Французький хімік Шанкуртуа шукав закономірність, розташувавши елементи по гвинтовій нарізці, нанесеній на циліндр, що стоїть. Все марно.
Англійський хімік Ньюлендс, людина, ймовірно, витонченої натури,
напружено шукав розгадку за допомогою музики. Він вірив, що ті співвідношення, які існують між елементами, схожі на співвідношення між музичним тоном та його октавою. Ньюлендс побудував свою систему, штучно впихаючи в неї елементи, підстругуючи їх під ті розміри, які сам же і приготував. Система була, але системи елементів не було. Ньюлендсу довелося пережити неприємні хвилини, коли голова британського з'їзду дослідників природи запитав його, не ховаючи іронії: «Чи не пробував шановний джентльмен розташувати елементи за алфавітом і чи не побачив він при цьому якихось закономірностей?»
Менделєєв дивився в саму суть явищ і не намагався шукати якогось зовнішнього зв'язку, що поєднує всі елементи в фундаменті світобудови. Він намагався зрозуміти - що їх пов'язує та що визначає їхні властивості. Менделєєв розташував елементи по зростанню їхньої атомної ваги і почав намацувати закономірність між атомною вагою та іншими хімічними властивостями елементів. Він намагався зрозуміти здатність елементів приєднувати себе атоми родичів чи віддавати свої.
Він озброївся купою візитних карток і написав на одній стороні назву елемента, а на іншій - його атомну вагу та формули деяких найважливіших сполук. Він знову і знову перекладав ці картки, укладаючи їх за властивостями елементів. І в його свідомості випливали якісь нові закономірності, і він зі знайомим хвилюванням, що передує відкриттю, обережно просувався далі і далі. Годинами він сидів, схилившись над своїм столом, знову і знову вдивляючись у записи, і відчував, як починала кружляти від напруги голова і як очі застила тремтяча пелена.
Кажуть, що уві сні до нього прийшло осяяння і що вночі йому здалося, як, у якому порядку треба розкласти ті картки, щоб усе лягло на свої місця за законом природи. Може бути. Мозок людини завжди не спить. Але йшов Менделєєв до цього прозріння роками! Він просувався осмислено, заздалегідь намічаючи та розраховуючи кожен свій черговий крок. Може, й було те осяяння, але його не можна назвати випадковим.
Менделєєв знайшов зв'язок навіть між несхожими елементами. Він виявив, що властивості елементів, якщо їх розмістити в порядку зростання атомної ваги, через правильні проміжки повторюються.
Менделєєв розумів: випадковістю це не могло бути. Тоді він зробив останній – вирішальний крок: розташував усі елементи ще й у групах, об'єднавши в окремі сім'ї найближчих родичів. Він настільки ясно бачив стрункість створеної ним системи, що, помітивши відсутність елемента між алюмінієм та титаном, залишив йому вільне місце. Таких порожніх кліток довелося залишити ще дві. Система Менделєєва дозволяла йому передбачити відкриття.
Перша з них була через чотири роки. Елемент, для якого Менделєєв залишив місце та властивості, атомну вагу якого він передбачив, раптом з'явився! Його звали Лекок де Буабодран.
Менделєєв передбачив, ще залишаючи для цього елемента місце, що його щільність має бути 5,9. А Буабодран стверджував: відкритий елемент має щільність 4,7. Менделєєв, і в очі не бачив новий елемент - тим це і дивовижніше, - заявив, що французький хімік помилився в розрахунках. Але й Буабодран виявився упертим: він запевняв, що був точний. Ця суперечка була схожа на якусь гру, в якій брав участь магпрорицатель. Цей маг мав російське ім'я.
Трохи згодом після додаткових вимірів з'ясувалося: Менделєєв був
беззастережно прав. Перший елемент, який заповнив порожнє місце у таблиці, Буабодран назвав галієм на честь своєї батьківщини Франції. І нікому тоді не спало на думку дати йому ім'я людини, яка передбачила існування цього елемента, людину, яка раз і назавжди визначила шлях розвитку хімії. Це зробили вчені ХХ століття. Ім'я Менделєєва носить елемент, відкритий радянськими фізиками.
Також саме Менделєєв винайшов так званий «піроколодій» - порох.
ВИСНОВОК
Таким чином, ми познайомилися тільки з деякими вершинами науки. До початку XX століття відносяться перші спроби держав координувати та регулювати наукові дослідження, виходячи зі своїх завдань. Ці суспільства та асоціації відігравали велику роль у національній консолідації наукових сил та розвитку інформаційних зв'язків між колективами дослідників. Утворилися перші постійно діючі міжнародні наукові організації.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Левітес Я.М. Кібернетика. Підсумки розвитку. - М.: Наука, 1979.
2. Клімук П. І. Поруч із зірками: книга одного польоту. - М: Молода гвардія,
3. Савельєв І. У. Курс загальної фізики.- М.: Наука, 1973.
4. Михайліченко Ю.П. Подвійне променезаломлення сантиметрових електромагніт-
них хвиль. -Томськ: Знання, 1986.
5. Петросянц А. М. Ядерна енергетика. - М.: Наука, 1975.
6. Тищенко В. Є., Младенцев М. Н. Дмитро Іванович Менделєєв, його життя та
діяльність.- М.: Просвітництво, 1993.
7. Тарасов О. Л. Принцип відносності Лоренц, Пуанкаре, Ейнштейн та Мін-
ковский.- М.: Просвітництво, 1990.
8. Губарєв В.С. Ядерний слід. - М.: ИздАТ, 1992.
XX століття вважатимуться століттям революцій. Причому не лише політичних, а й наукових. Багато хто вважав, що від вчених взагалі немає ніякого толку. Сидять, мовляв, собі в кабінетах та лабораторіях роками і все без толку. Який сенс витрачати на дослідження гроші? Але вчені низкою значних відкриттів переконали весь світ, що це негаразд. При цьому в XX столітті значні відкриття відбувалися на рідкість часто, докорінно змінивши наше життя. Це дозволило вже сьогодні створити те майбутнє, про яке колись фантасти навіть не мріяли. Розкажемо нижче про десять найзначніших наукових відкриттях минулого століття, якраз за десятиліття на кожне.
1) Першу революцію вже на початку століття влаштував Макс Планк. Ще наприкінці ХІХ століття його запросили на посаду професора до Берлінського університету. Планк був настільки відданий науці, що у вільний від лекцій та роботи час продовжував займатися питаннями розподілу енергії у спектрі абсолютно чорного тіла. Через війну впертий учений 1900 року вивів формулу, яка дуже точно описувала поведінка енергії у разі. Це мало повністю фантастичні наслідки. Виявилося, що енергія випромінюється не поступово, як вважалося раніше, а порціями - квантами. Ці висновки спершу збентежили й самого Планка, проте він таки доповів про дивні результати 14 грудня 1900 року Німецькому фізичному суспільству. Не дивно, що вченому просто не повірили. Однак на основі його висновків вже в 1905 році була створена Ейнштейном квантова теорія фотоефекту. Після цього і Нільс Бор побудував першу модель атома, згідно з якою навколо ядра за певними орбітами обертаються електрони. Наслідки відкриття для людства Планка такі великі, що його можна вважати неймовірним, геніальним! Так, завдяки вченому розвинулися згодом атомна енергетика, електроніка, генна інженерія. Потужний поштовх отримали астрономія, фізика та хімія. Це сталося завдяки тому, що саме Планк чітко окреслив кордон, де закінчується ньютонівський макросвіт з вимірюванням речовини кілограмами, і починається мікросвіт, в якому необхідно враховувати вплив окремих атомів один на одного. Завдяки вченому стало відомо на яких енергетичних рівнях живуть електрони, і як вони поводяться там.
2) Друге десятиліття принесло відкриття, яке теж перевернуло уми всіх учених. У 1916 році було завершено роботу Альберта Ейнштейна над загальною теорією відносності. Вона отримала й іншу назву – теорія гравітації. Відповідно до відкриття, гравітація - це наслідок взаємодії полів і тіл у просторі, а наслідок викривлення чотиривимірного простору часу. Відкриття відразу пояснило суть багатьох незрозумілих досі речей. Так, більшість парадоксальних ефектів, що виникають при навколосвітлових швидкостях, просто суперечили здоровому глузду. Однак саме теорія відносності передбачила їхню появу і пояснила суть. Найвідоміший з них - ефект уповільнення часу, при якому годинник спостерігача йде повільніше, ніж рухається щодо нього. Також стало відомо, що довжина об'єкта, що рухається, уздовж осі руху стискається. Сьогодні теорія відносності застосовується не тільки до об'єктів, що рухаються з постійною швидкістю щодо один одного, але і до всіх систем відліку взагалі. Обчислення були такими складними, що робота зайняла 11 років. Першим підтвердженням теорії став опис кривої орбіти Меркурія, зроблений з її допомогою. Відкриття пояснило викривлення променів від зірок під час проходження їх поряд з іншими зірками, червоне усунення галактик і зірок, що спостерігаються в телескопи. Дуже важливим підтвердженням теорії стали чорні дірки. Адже згідно з розрахунками при стисканні зірки на кшталт Сонця до 3 метрів у діаметрі світло просто не зможе покинути її межі – такою буде сила тяжіння. Останнім часом вченими виявлено чимало таких зірок.
3) Після відкриття, зробленого в 1911 Резерфордом і Бором, про будову атома за аналогією з Сонячною системою, фізики всього світу прийшли в захват. Незабаром на основі цієї моделі за допомогою викладок Планка та Ейнштейна про природу світла вдалося розрахувати спектр атома водню. Але при розрахунку наступного елемента, гелію виникли труднощі – розрахунки показували зовсім не ті результати, що експерименти. У результаті до 20-х років теорія Бора померкла і ставилася під сумнів. Однак вихід був знайдений - молодий німецький фізик Гейзенберг зумів прибрати з теорії Бора деякі припущення, залишивши найнеобхідніше. Він встановив, що не можна одночасно виміряти місцезнаходження електронів та їхню швидкість. Цей принцип отримав назву "невизначеності Гейзенберга", електрони ж стали непостійними частинками. Але й тут дива з елементарними частинками не закінчилися. На той час фізики вже звикли до думки, що світло може виявляти властивості як частинки, і хвилі. Дуальність здавалася парадоксальною. Але в 1923 році француз де Бройль висловив припущення, що властивості хвилі можуть мати і звичайні частинки, продемонструвавши хвильові властивості електрона. Експерименти де Бройля підтвердилися одразу у кількох країнах. У 1926 році Шредінгер описав матеріальні хвилі де Бройля, а англієць Ширак створив загальну теорію, припущення Гейзенберга і Шредінгера увійшли до неї як окремі випадки. У ті роки про елементарні частки вчені взагалі не підозрювали, але та теорія квантової механіки чудово описала їх рух у мікросвіті. За наступні роки основа теорії не зазнала явних змін. Сьогодні у будь-яких природничих науках, що виходять на атомарний рівень, застосовується квантова механіка. Це інженерні науки, медицина, біологія, мінералогія та хімія. Теорія дозволила розрахувати молекулярні орбіталі, що дозволило виникнути транзисторам, лазерам, надпровідності. Саме квантової механіки ми завдячуємо появі комп'ютерів. Також на основі її було розроблено фізику твердого тіла. Саме тому щорічно з'являються нові матеріали, а вчені навчилися чітко бачити структуру речовини.
4) Десятиліття тридцятих можна без помилки назвати радіоактивним. Хоча ще 1920-го року Резерфорд висловив дивну на той час гіпотезу. Він намагався пояснити, чому позитивно заряджені протони не відштовхуються. Вчений припустив, що крім них у ядрі є і деякі нейтральні частинки, рівні за масою протонів. За аналогією з відомими електронами і протонами Резерфорд запропонував назвати їх нейтронами. Проте вчений світ тоді не сприйняв ідеї фізика всерйоз. Лише через 10 років німці Беккер та Боте виявили незвичайне випромінювання при опроміненні бору або берилію альфа-частинками. На відміну від останніх, невідомі частинки, що вилітають з реактора, мали набагато більшу проникаючу здатність. Та й параметри були в них інші. Через два роки, в 1932 подружжя Кюрі вирішило направити це випромінювання на більш важкі атоми. Виявилося, що під впливом цих невідомих променів ті стають радіоактивними. Цей ефект отримав назву штучної радіоактивності. У тому ж році Джеймс Чедвік зумів підтвердити ці результати, а також з'ясувати, що ядра з атомів вибиваються новими незарядженими частинками з масою трохи більшою за протон. Саме нейтральність таких частинок і дозволяла їм проникати у ядро, дестабілізуючи його. Так Чедвік відкрив нейтрон, підтвердивши думки Резерфорда. Це відкриття принесло людству як користь, а й шкода. До кінця десятиліття фізики змогли довести, що ядра можуть ділитися під впливом нейтронів і при цьому виділяється ще більша кількістьнейтральних частинок. З одного боку таке використання такого ефекту призвело до трагедії Хіросіми та Нагасакі, десятиліть холодної війни з ядерною зброєю. А з іншого – появі атомної енергетики та використання радіоізотопів у різноманітних наукових сферах для широкого застосування.
5) З розвитком квантових теорій вчені як могли розуміти, що відбувається всередині речовини, а й спробувати спричинити ці процеси. Випадок з нейтроном згадано вище, а ось у 1947 році співробітники американської компанії [email protected]Бардін, Браттейн і Шоклі змогли навчитися керувати великими струмами, які протікають через напівпровідники за допомогою малих струмів. За це вони отримають згодом Нобелівську премію. Так на світ з'явився транзистор, у ньому два p-n переходуспрямовані один назустріч другові. По переходу струм може йти тільки в одному напрямку, при зміні на переході полярності струм перестає текти. У випадку з двома переходами, спрямованими один до одного, з'явилися унікальні можливості по роботі з електрикою. Транзистор дав величезний поштовх розвитку всієї науки. З електроніки пішли лампи, що різко зменшило вагу та обсяг використовуваної апаратури. З'явилися логічні мікросхеми, що дало нам у 1971 мікропроцесор, а пізніше і сучасний комп'ютер. У результаті на сьогоднішній день у світі немає жодного приладу, автомобіля або навіть житла, в якому не використовувався б транзистор.
6) Німецький хімік Ціглер вивчав реакцію Греньяра, яка допомогла значно спростити синтез органічних речовин. Вчений поставив питання - а чи можна також вчинити і з іншими металами? Його інтерес мав практичну сторону, адже працював у Кайзерівському інституті з вивчення вугілля. А побічним продуктом вугільної промисловості був етилен, який і необхідно було якось утилізувати. В 1952 Циглер вивчав розпад одного з реагентів, в результаті був отриманий поліетилен низького тиску, ПНД. Однак повністю заполімеризувати етилен поки що не виходило. Однак несподівано допоміг випадок – після закінчення реакції з колби несподівано випав не полімер, а димер (з'єднання двох молекул етилену) – альфа-бутен. Причиною цього став той факт, що реактор виявився погано відмитим від нікелевих солей. Це і занапастило основну реакцію, але аналіз отриманої суміші показав, що самі солі при цьому не змінилися, вони лише виступили каталізатором для димеризації. Такий висновок обіцяв величезні прибутки – раніше для отримання поліетилену необхідно було використовувати багато алюмоорганіки, застосовувати високий тиск та температуру. Тепер же Циглер почав шукати найбільш вдалий каталізатор, перебираючи перехідні метали. В 1953 таких було знайдено відразу кілька. Найпотужнішими з них виявилися на основі хлоридів титану. Про відкриття Циглер розповів італійській компанії "Монтекатині", де його каталізатори випробували на пропілені. Адже той, будучи побічним продуктом переробки нафти, коштує вдесятеро дешевше етилену, даючи ще й можливість поекспериментувати зі структурою полімеру. В результаті каталізатор був дещо модернізований, вийшов стереорегулярний поліпропілен, у якому всі молекули пропілену були однаково. Це дало хіміком великі можливості у сфері контролю за полімеризацією. Невдовзі було створено штучний каучук. Сьогодні металоорганічні каталізатори дозволили проводити більшість синтезів дешевше та простіше, вони використовуються практично на всіх хімічних заводах світу. Однак найголовнішим залишається полімеризація етилену та пропілену. Сам Циглер, незважаючи на величезне промислове застосування своєї роботи, завжди вважав себе вченим-теоретиком. Не уславився і той студент, який погано вимив реактор.
7) 12 квітня 1961 року стало значною віхою історія людства - у космосі побував перший його представник. Це була не перша ракета, що облетіла навколо Землі. Ще 1957 року стартував перший штучний супутник. Але саме Юрій Гагарін показав, що мрії про зірок колись можуть стати реальністю. Виявилося, що в умовах невагомості можуть жити не лише бактерії, рослини та дрібні тварини, а й людина. Ми зрозуміли, що простір між планетами можна подолати. Людина побувала на Місяці, готується експедиція на Марс. сонячна системанасичена апаратами космічних агенцій. Людина поблизу вивчає Сатурн і Юпітер, Марс та пояс Койпера. Навколо нашої планети обертається вже кілька тисяч супутників. Серед них і метеорологічні прилади, і наукові (зокрема й потужні орбітальні телескопи), і комерційні супутники зв'язку. Це дозволяє сьогодні нам дзвонити до будь-якої точки планети. Відстань між містами наче зменшилася, доступними стали тисячі телевізійних каналів.
8) Народження дівчинки Луїзи у ній Браунів 26 липня 1978 року стало наукової сенсацією. Гінеколог Патрік Стептоу та ембріолог Боб Едвардс, які брали участь у пологах, надзвичайно пишалися. Справа в тому, що мати дівчинки, Леслі, страждала від непрохідності маткових труб. Вона, як і мільйони інших жінок, не могла самостійно зачати дитину. Спроби тривали 9 років. Вирішити проблему взялися Стептоу та Едвардc, які задля цього зробили відразу кілька наукових відкриттів. Ними був розроблений метод вилучення з жінки яйцеклітини, без її пошкодження, створення умов для її існування у пробірці, потім штучного запліднення та повернення назад. Експеримент увінчався успіхом - фахівці та батьки переконалися, що Луїза є абсолютно нормальною дитиною. Так само батьки допомогли з'явитися на світ та її сестрі. У результаті до 2007 року за допомогою методу екстракорпорального запліднення (ЕКО) на світ з'явилося вже понад два мільйони людей. Якби не досліди Стептоу та Едвардса, це було б просто неможливо. Сьогодні ж медицина пішла ще далі - дорослі жінки народжують собі онучок, якщо їхні діти нездатні на це самі, жінки запліднюються насінням вже померлих чоловіків... хто зачатий природним шляхом.
9) У 1985 році вченими Робертом Керлом, Гарольдом Крото, Річардом Смоллі та Хітом О'Брайеном вивчалися спектри парів графіту, що утворилися під впливом лазера на твердий зразок. Несподівано для них виявились дивні піки, які відповідали атомним масаму 720 та 840 одиниць. Вчені невдовзі дійшли висновку, що знайдено новий різновид вуглецю - фулерен. Назва знахідки народилася від конструкцій Бакмінстера Фуллера, які дуже схожі на нові молекули. Незабаром з'явилися вуглецеві різновиди футболен та регбен. Їхні імена пов'язані зі спортом, так як і структура молекул була схожа на відповідні м'ячі. Зараз фулерени, що мають унікальні фізично властивості, використовуються в різних приладах. Але найголовнішим став той факт, що ці методики дозволили вченим створити вуглецеві нанотрубки, що є скрученими та пошитими шарами графіту. Сьогодні наука змогла створити трубки діаметром 5-6 нанометром і довжиною до 1 сантиметра. Те, що вони створені з вуглецю, дозволяє їм виявляти різні Фізичні властивості- Від напівпровідникових до металевих. На основі нанотрубок розробляються нові матеріали для оптоволоконних ліній, дисплеї та світлодіоди. За допомогою винаходу стало можливо доставляти в потрібне місце організму біологічно активні речовини створити так звані нанопіпетки. Розроблено надчутливі датчики хімічних речовин, які зараз застосовуються у спостереженні за довкіллям, у медичних, біотехнологічних та у військових цілях. Нанотрубки допомагають створювати транзистори, паливні елементи, їх створюють нанопровода. Останньою розробкою у цій галузі є штучні м'язи. У 2007 році було опубліковано дослідження, які показали, що пучок нанотрубок може поводитися аналогічно м'язовій тканині. Хоча провідність електричного струмуу штучної освіти та аналогічна природним м'язам, згодом наномишки не зношуються. Такий м'яз витримав півмільйона стисків на 15% від свого первісного стану, форма, механічні та провідні властивості в результаті не змінилися. Що дає? Цілком можливо, що колись інваліди отримають нові руги, ноги та органи, керувати якими можна буде однією лише силою думки. Адже думка для м'язів подібна до електричного сигналу на приведення її в дію.
10) 90-ті роки стали епохою біотехнологій. Першим гідним представником роботи вчених у цьому напрямі стала звичайна вівця. Зазвичай вона була тільки зовні. Заради її появи співробітники інституту Рослін, що в Англії кілька років наполегливо працювали. Яйцеклітина, з якої на світ з'явилася знаменита Доллі, повністю випатрали, потім у неї помістили ядро клітини дорослої вівці. Ембріон, що розвинувся, підсадили назад в матку і стали очікувати результату. Доллі у ранзі кандидатів на звання першого клону великої живої істоти обійшла майже 300 кандидатів – усі вони загинули на різних стадіях експерименту. Хоча легендарна вівця і вижила, її доля виявилася незавидною. Адже кінчики ДНК, теломери, службовці біологічним годинникоморганізму, що вже відрахували в тілі матері Доллі 6 років. Ще через 6 років життя самого клону, в лютому 2003 року, тварина загинула від старечих хвороб, що навалилися на неї - артриту, специфічного запалення легенів та інших недуг. Але сама собою поява Доллі на обкладинці журналу Nature в 1997 році справила справжній фурор - це стало символом переваги людини та науки над самою природою. Наступні роки після клонування Доллі відзначилися появою копій найрізноманітніших тварин - собак, поросят, бичків. Вдалося навіть здобути клонів других поколінь - клонів від клонів. Поки щоправда проблема з тіломірами залишилася невирішеною, а клонування людини по всьому світу залишається під забороною. Але цей напрямок науки залишається дуже цікавим і перспективним.
Історія людства – це історія наукових відкриттів, які робили цей світ більш технологічним та досконалим, покращували якість життя, допомагали зрозуміти навколишній світ. У цьому огляді 15 наукових відкриттів, які надали ключову увагу на розвиток цивілізації та якими люди користуються досі. .
Як відомо, шотландський вчений Олександр Флемінг відкрив пеніцилін (перший антибіотик) у 1928 році. Якби цього не трапилося, то люди, ймовірно, досі помирали б від таких речей, як виразка шлунка, абсцес зуба, ангіна та скарлатина, стафілококова інфекція, лептоспіроз і т.д.
Варто зазначити, що досі є багато протиріч щодо того, що можна вважати першим механічним годинником. Однак, як правило, їх винахідником вважається китайський чернець і математик І-Сін (723 р. н.е.). Це інноваційне відкриття дозволило людям виміряти час.
Один із найзначніших давньогрецьких вчених, Архімед, як вважають, розробив один із перших водяних насосів, який штовхав воду вгору по трубці. Це повністю змінило зрошення.
Це добре відома історія - відомий англійський математик і фізик Ісаак Ньютон виявив силу важкості після того, як йому на голову в 1664 впало яблуко. Його відкриття пояснює, чому речі падають на землю і чому планети обертаються довкола Сонця.
Виявлена французьким ученим Луї Пастером у 1860-х роках пастеризація є процесом термічної обробки, який руйнує патогенні мікроорганізми у певних харчових продуктах та напоях, таких як вино, пиво та молоко. Це відкриття мало величезний вплив на здоров'я населення.
Загальновідомо, що сучасна цивілізація виросла завдяки промисловій революції, основною причиною якої був паровий двигун. Насправді, цей двигун не винайшли відразу, а швидше він поступово розвивався протягом приблизно ста років завдяки 3 британським винахідникам: Томасу Севері, Томасу Ньюкомену і (найвідомішому) Джеймсу Уатту.
Долеве відкриття електрики належить англійському вченому Майклу Фарадею. Він також відкрив основні принципи електромагнітної індукції, діамагнетизму та електролізу. Під час своїх дослідів Фарадей також створив перший генератор, який виготовляє електроенергію.
Багато людей вважають, що американський біолог Джеймс Вотсон та англійський фізик Френсіс Крик відкрили ДНК у 1950-х роках, але насправді дезоксирибонуклеїнова кислота була вперше виявлена наприкінці 1860-х років швейцарським хіміком Фрідріхом Мішером. Потім, протягом десятиліть після відкриття Мішера, інші вчені провели безліч наукових дослідженьякі допомогли зрозуміти, як організми передають свої гени і як вони керують роботою клітин.
Грубі форми анестезії, такі як опіум, мандрагора та алкоголь, використовувалися ще в 70 році нашої ери. Але тільки в 1847 році американський хірург Генрі Бігелоу визначив, що ефір і хлороформ можуть бути анестетиками, тим самим зробивши хворобливі хірургічні операції набагато терпимішими.
Дві взаємопов'язані теорії Альберта Ейнштейна – спеціальна теорія відносності та загальна теорія відносності – були опубліковані у 1905 році. Вони перетворили теоретичну фізику та астрономію у XX столітті, замінивши 200-річну теорію механіки, створену Ньютоном. Ця теорія стала основою для більшості сучасної науки.
Німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген відкрив рентгенівські промені в 1895 році, коли він вивчав явища, що супроводжували проходження електричного струму через газ надто низького тиску. За це новаторське відкриття Рентген був удостоєний першої історії Нобелівської преміїз фізики у 1901 році.
У 1869 році російський хімік Дмитро Менделєєв, вивчаючи атомні ваги елементів, зауважив, що хімічні елементи можна сформувати до груп з аналогічними властивостями. У результаті він зумів створити першу періодичну таблицю, що стало одним із самих важливих відкриттіву галузі хімії.
Інфрачервоне випромінювання було відкрито британським астрономом Вільямом Гершелем у 1800 році, коли він вивчав нагріваючий ефект різних кольорів світла за допомогою призми та термометрів. У сучасні дні інфрачервоне світло використовується у багатьох областях, включаючи системи стеження, опалення, метеорологію, астрономію тощо.
Сьогодні він використовується як дуже точний і ефективний діагностичний прилад в медицині. А вперше ядерний магнітний резонанс був описаний та виміряний американським фізиком І. Рабі у 1938 році. За це відкриття він був удостоєний Нобелівської премії з фізики у 1944 році.
Хоча попередники сучасного паперу, такі як папірус та амате, існували в Середземномор'ї та доколумбової Америки, відповідно, ці матеріали не були справжнім папером. Вперше процес виготовлення паперу було зафіксовано у Китаї під час Східної Хань (25-220 н.е.).
Сьогодні людина робить відкриття не лише на землі, а й у космосі. Ось тільки . Вони справді вражають!
