2.4. ОЦЕНКИ НАУЧНЫХ УСПЕХОВ И ДОСТИЖЕНИЙ

Ученых в служении миру и прогрессу объединяют общие	академик П.Л.Капица за открытия и основополагающие
принципы познания законов природы и общества, хотя	изобретения в области низких температур. В 2000 г., как
наука в ХХ в. сильно дифференцирована. Крупнейшие	бы завершая век присуждения Нобелевских премий, акаде-
достижения человеческого разума обусловлены обменом	мик Ж.И.Алферов (из Физико-технического института им.
научной информацией, переносом результатов теорети-	АФ.Иоффе, Санкт-Петербург, Россия) и Г.Кремер (из
ческих и экспериментальных исследований из одной	Калифорнийского университета, США) стали Нобелев-
области в другую. От сотрудничества ученых разных стран	скими лауреатами за разработку полупроводниковых
зависит прогресс не только науки и техники, но и чело-	гетероструктур, используемых в высокочастотной элек-
веческой культуры и цивилизации в целом. Феномен XX в.	тронике и оптоэлектронике.
в том, что число ученых за всю предшествующую историю	Присуждение Нобелевской премии осуществляет Нобе-
человечества составляет лишь 0,1 от работающих в науке	левский комитет Шведской Академии наук, и, как правило,
сейчас, т.е. 90% ученых — наши современники. И как	это отмечало исторические события в развитии науки.
оценить их достижения? Различные научные центры,	В 60-е годы деятельность этих комитетов была подвергнута
общества и академии, многочисленные научные комитеты	критике, поскольку многие ученые, достигшие не менее
разных стран и различные международные организации	ценных результатов, но работающие в составе больших
отмечают научные заслуги ученых, оценивая их личный	коллективов или опубликованные в «непривычном» для
вклад в развитие науки и значение их научных достижений	членов комитета издании, не стали лауреатами Нобелев-
или открытий. В настоящее время существует множество	ской премии. Например, в 1928 г. индийские ученые
критериев для оценки важности научных работ. Конкрет-	В.Раман и К.Кришнан исследовали спектральный состав
ные работы оценивают по количеству ссылок на них в	света при прохождении его через различные жидкости и
работах других авторов или по числу переводов на другие	наблюдали новые линии спектра, смещенные в красную и
языки мира. При таком методе, который имеет много недо-	синюю стороны. Несколько раньше и независимо от них
статков, существенную помощь оказывает компьютерная	аналогичное явление в кристаллах наблюдали советские
программа по «индексам цитируемости». Но такие методы	физики Л.И.Мандельштам и Г.С.Ландсберг, опубликовав
не позволяют увидеть «леса за отдельными деревьями».	свои исследования в печати. Раман же послал короткое
Существует и система наград — медалей, премий, почетных	сообщение в известный английский журнал, что обеспечило
званий в каждой стране и в мире.	ему известность и Нобелевскую премию в 1930 г. за откры-
Среди самых престижных научных наград — премия,	тие комбинационного рассеяния света. В течение века
учрежденная 29 июня 1900 г. Альфредом Нобелем. По усло-	исследования становились все более крупными и по коли-
виям его завещания премии должны присуждаться раз в	честву участников, потому присуждение индивидуальных
5 лет лицам, сделавшим в предшествующем году открытия,	премий, как это предусматривалось в завещании Нобеля,
внесшие принципиальный вклад в прогресс человечества.	стало затруднительным. Кроме того, возникли и развились
Но стали награждать за работы или открытия последних	области знаний, не предусмотренные Нобелем.
лет, важность которых была оценена недавно. Первая	Организовались и новые Международные премии. Так,
премия по физике была присуждена В.Рентгену в 1901 г. за	в 1951 г. была учреждена Международная премия А.Гала-
открытие, сделанное 5 лет назад. По химии первым лау-	бера, присуждаемая за научные достижения в освоении
реатом стал Я.Вант-Гофф за исследования в области хими-	космоса. Ее лауреатами стали многие советские ученые и
ческой кинетики, а по физиологии и медицине — Э.Беринг,	космонавты. Среди них главный теоретик космонавтики
ставший широко известным как создатель противодиф-	академик М.В.Келдыш и первый космонавт Земли Ю.А.Га-
терийной антитоксичной сыворотки. Нобелевские пре-	гарин. Международная академия астронавтики учредила
мии — одна из самых высоких наград в науке ХХ в. Круп-	свою премию; ею отмечены работы М.В.Келдыша, О.Г.Га-
нейшие научные достижения в разных научных областях	зенко, Л.И.Седова, космонавтов — А.Г.Николаева и В.И.Се-
отражены в присуждаемых премиях.	вастьянова. В 1969 г., например, Шведский банк учредил
Многие и отечественные ученые были удостоены этих	Нобелевскую премию по экономическим наукам (в 1975 г.
престижных премий. В 1904 г. лауреатом Нобелевской	ее получил советский математик Л.В.Канторович). Между-
премии по физиологии и медицине стал И.П.Павлов, а в	народный Математический конгресс стал присуждать
1908 г. — И.И.Мечников. Среди отечественных Нобелев-	молодым ученым (до 40 лет) премию имени Дж.Филдса за
ских лауреатов — академик Н.Н.Семенов (совместно с	достижения в области математики. Этой престижной
английским ученым С.Хиншельвудом) за исследования	премии, присуждаемой раз в 4 года, были удостоены моло-
механизма цепных химических реакций (1956 г.); физики —	дые советские ученые — С.П.Новиков (1970 г.) и Г.А.Мар-
И.Е.Тамм, И.М.Франк и П.А.Черенков, за открытие и	гулис (1978 г.). Многие отличия, присуждаемые различны-
исследование эффекта сверхсветового электрона (1958 г.).	ми комитетами, приобрели в конце века статус междуна-
За работы по теории конденсированных сред и жидкого	родных. Например, медаль У.Г.Волластона, присуждаемая
гелия Нобелевская премия по физике была присуждена в	Лондонским геологическим обществом с 1831 г., оценила
1962 г. академику Л.Д.Ландау. В 1964 г. академикам Н.Г.Ба-	заслуги наших геологов А.П.Карпинского и А.Е.Ферсмана.
сову и А.М.Прохорову (совместно с американцем Ч.Таун-	Кстати, в 1977 г. фонд г.Гамбурга учредил премию А.П.Кар-
сом) — за создание новой области науки — квантовой	пинского, русского и советского геолога, Президента
электроники. В 1978 г. Нобелевским лауреатом стал и	Академии наук СССР с 1917 по 1936 г. Эта премия при-

35

суждается ежегодно нашим соотечественникам за выдающиеся достижения в области естественных и общественных наук. Лауреатами этой премии стали наши выдающиеся ученые Ю.А.Овчинников, Б.Б.Пиотровский и В.И.Гольданский.

В нашей стране самой высокой формой поощрения и признания научных заслуг являлась Ленинская премия, учрежденная в 1957 г. До нее была премия им.Ленина, просуществовавшая с 1925 по 1935 г. Лауреатами премии им.Ленина стали А.Н.Бах, Л.А.Чугаев, Н.И.Вавилов, Н.С.Курнаков, А.Е.Ферсман, А.Е.Чичибабин, В.Н.Ипатьев и др. Ленинской премии были удостоены многие выдаю-

щиеся ученые: А.Н.Несмеянов, Н.М.Эмануэль, А.И.Опарин, Г.И.Будкер, Р.В.Хохлов, В.П.Чеботаев, В.С.Летохов, А.П.Александров, Ю.А.Овчинников и др. Государственные премии СССР присуждались за исследования, вносившие крупный вклад в развитие науки, и за работы по созданию

èвнедрению в народное хозяйство наиболее прогрессивных

èвысокотехнологичных процессов и механизмов. Сейчас в России существуют соответствующие премии Президента

èПравительства Российской Федерации. Конечно, присуждение премий не всегда объективно, и для того чтобы оценить какое-то достижение в качестве крупнейшего, необходима проверка временем.

2.5. СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ, ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ

Современную эпоху называют научно-технической революцией — НТР. Это значит, что наука превратилась â

ведущий фактор развития общественного производства

èвсей жизни общества, стала непосредственной производительной силой. Если обратиться к началу XX в., то можно проследить процесс подготовки НТР. За четверть века в физике был открыт электрон, раскрыта сложная структура атома, установлен корпускулярно-волновой дуализм света

èвещества, открыты явления естественной и искусственной радиоактивности, созданы квантовая механика, теория относительности. В жизни стали широко использоваться электричество, механизация и автоматизация производства, развились средства связи, появились радио

èтелевизор, автомобиль, самолет, электропоезд, развивались новые источники энергии. Успехи в химии и биологии привели в разработке технологий органических веществ, разработке методов управления химическими процессами, в частности синтеза многих лекарств, взрыв- чатых веществ, красителей, продуктов питания, получение новых веществ с заданными свойствами. Появились новые науки — генетика, молекулярная биология, кибернетика.

Âсередине XX в. научно-технический прогресс стал оказывать решающее влияние на мировую политическую жизнь. Создание атомной бомбы показало, что судьбы стран и человечества определяет овладение передовыми наукой и технологиями. Следующей вехой НТР стало овладение космосом — создание спутников, полет Гагарина, исследование космическими аппаратами других планет, выход человека в открытый космос и на Луну.

Человечество осознало свое единство. Связь с техникой и выражается в самом термине НТР. Появление и массовое распространение ЭВМ, которым человек может передать свои логические функции и постепенно ряд функций по автоматизации производства, контролю и управлению, привели к впечатляющему рывку вперед во многих областях жизни — в сферах производства, образования, бизнеса, науки и социальной жизни. Резкое изменение всего строя жизни людей во время жизни одного поколения — открываются и используются новые виды энергии, электронное приборостроение, биотехнологии. Перестраивается весь технологический базис производства и управления, меняется отношение человека к ним, создается и укрепляется единая система взаимодействия человека и природы —

наука, техника, производство.

В конце XX в. продукция высоких технологий занимала все большее место в валовом продукте развитых стран, обеспечивая его прирост, и развитость их определяет положение государства в современном мире. Поэтому большинство стран мира прилагают максимум усилий к укреплению научно-технического потенциала, расширению инвестиций в наукоемкие технологии, участию в международном технологическом обмене, ускорению темпов научно-технического развития. Экономический рост отождествляется с научно-техническим прогрессом и интеллектуализацией основных факторов производства. Высокие технологии — передний край современной промышленности, работающей на пределе возможностей человека и техники. Новые производства требуют высочайшей точ- ности, надежности и стабильности. Малое нарушение или оплошность могут вызвать срыв всего производства или катастрофу, потому высоки требования к квалификации и надежности персонала. Много высокотехнологичных направлений объединяют микроэлектроника, информационные и биотехнологии. Распространение высоких технологий и резко выросшая доля стоимости научных исследований в цене продукта (наукоемкость) повысили требования к уровню подготовленности участников производства. Несмотря на большую долю риска, высока возможная прибыль. И правительства многих развитых стран, и крупные фирмы вкладывают деньги в научные исследования; создаются венчурные (от venture — риск, авантюра) фирмы, привлекающие мелких вкладчиков. Это оказывает пользу развитию науки, так как ей требуется дорогостоящее оборудование, развитая инфраструктура, высокая степень информатизации, высококвалифицированный персонал и пр. Но сращивание науки с бизнесом имеет и негативные последствия — служение Истине отступает на второй план, меняется научная этика. Изменилось и мировоззрение людей.

Информация стала стратегическим ресурсом общества (как продукты питания, промышленные или энергоресурсы). Сменился доминирующий вид деятельности в сфере общественного производства (как от аграрного к индустриальному, теперь — к информационному). Роль науки в обществе сильно возросла, оказывая огромное влияние на мировоззрение, на экономику, политику, социальную жизнь. В условиях исчерпания возможностей экстенсивного развития человечество снова осознало свое единство. Нарас-

36

тают и глобальные проблемы, которые могут быть решены только общими усилиями (ядерное разоружение, экология, безопасность, строительство и поддержание глобальной информационной и коммутационной инфраструктуры). И высокий профессионализм стал неотделим от нравственности, гуманизма, цельного видения единства и взаимосвязи природы и общества, Человека и Космоса.

Меняются отношения человека с природой и людей друг с другом. Жизнь стала продолжительней и комфортней, повсеместны холодильники, телевизоры, стиральные машины, видеотехника, персональные компьютеры. Бытовая техника оснащается микропроцессорами, за счет автоматизации и роботизации деятельности растет доля твор- ческого труда, общество должно непрерывно обучаться. Разработка новых достижений НТР происходит за счет развития узкой специализации; усиливается давление на окружающую среду. Быстрый темп развития и высокая сложность этих отраслей привели к необходимости компьютеризации и автоматизации и самих технологических процессов, и их проектирования, хранения и транспортировки сырья и продукции, непрерывного изучения рынка сбыта и т.п. В конкурентной борьбе время стало дефицитным ресурсом и даже решающим фактором. Люди втягиваются в гонку (успеть бы!), должны все время переучиваться, возникают психологические стрессы. Человек стал свободнее, получил возможность выбора, но он не готов с пользой для себя и общества использовать тот материальный достаток и досуг, который дала ему НТР. Удобства жизни отделяют людей друг от друга. Растут неравенство и расслоение внутри общества и между странами.

«Увеличение численности высококвалифицированных специалистов становится главной формой накопления в современной экономике, а люди, их разум — самым ценным стратегическим ресурсом». За эти ресурсы идет конкурентная борьба, не уступающая по накалу борьбе за сырьевые ресурсы. И, если страна не способна финансировать научные исследования, разработку и развитие наукоемких технологий, она рискует «отстать навсегда». Представление

о науке как о непосредственной производительной силе — это дань возрастающей роли научного труда в совокупном общественном продукте. Сейчас доля новых знаний, воплощаемых в технологиях, оборудовании и организации производства в развитых странах, составляет 70–85% прироста ВВП, а на долю семи высокоразвитых стран приходится 80– 90% наукоемкой продукции и весь ее экспорт. Правительства не могут принимать важных решений без консультаций со специалистами и, прежде всего, с ученымиестественниками. Наука может дать человеку знания, как осуществить контроль за состоянием окружающей природы, как лучше организовать производство, как обеспе- чить себя энерго- и ресурсосберегающими технологиями, как обеспечить безопасность народов, но не может ограничить рост потребления одного за счет другого.

Простейший пример — автомобильный транспорт. Автомобильные выхлопы — один из главных источников кислотных дождей. Но переход на иное топливо или даже ограничение скорости движения не поддерживается автомобилистами, и правительства не принимают соответствующих жестких законов. Также не один предприниматель не уменьшит свою прибыль от производства, потратив средства на очистительные сооружения, если власть не разработает соответствующие требования принятием закона.

Поэтому обретают первостепенное значение подготовка общественного сознания к правильному восприятию достижений НТР, разработка грамотных законов, разумно ограничивающих потребление, повышение уровня компетентности управляющих и правящих. Фундаментальная наука относится к высшим духовным ценностям челове- чества и несет в себе объединительное начало. В заключе- ние главы приведу слова Нобелевского лауреата И.П.Павлова, сказанные еще в начале XX в.: «Что нам, русским, нужно сейчас в особенности — это пропаганда научных стремлений, обилие научных средств и страстная научная работа. Очевидно, наука становится главнейшим рычагом жизни народов, без нее нельзя удержать ни самостоятельности, ни тем более достойного положения в мире».

Глава 3. КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА–ВРЕМЕНИ И МАТЕРИИ. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

3.1.ПОНЯТИЕ «ПРОСТРАНСТВО» В СВОЕМ РАЗВИТИИ

Âобыденном восприятии под пространством понитизировал древнегреческий математик Евклид, один из

мают некую протяженную пустоту, в которой могут (но не обязательно) находиться какие-либо предметы. Однако между небесными телами (звездами, планетами, кометами) всегда имеется некоторое количество вещества, да и

физический вакуум содержит виртуальные частицы. В науке пространство рассматривается не как вместилище материи, а как физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой.

Основные свойства пространства формировались по мере освоения человеком территорий и развития одной из древнейших наук — геометрии (îò ãðå÷. geometria — землемерие). Сложившиеся к III в. до н. э. знания система-

наиболее известных и влиятельных математиков всех времен, работавший в Александрии. В своем знаменитом произведении, состоящем из 13 книг, ставших основой геометрии (школьная геометрия буквально заимствована из первых 6 книг «Начал»), он организовал научное мышление на основе логики. В первой книге он определил идеальные объекты геометрии: точка, прямая линия,

плоскость, поверхность.

Эти объекты определялись через некоторые характеристики реального окружающего мира или каких-либо предметов, часто для этого использовались представления о луче света или натянутой струне. Например, образ прямой

37

линии связан с лучом света. Но было известно, что в неоднородных средах световой луч преломляется; и сам же Евклид получил закон равенства углов отражения и падения, а Аристотель рассуждал о кажущемся преломлении палки, погруженной частично в воду. Исходя из наиболее простых свойств линий и углов путем строгих логических доказательств Евклид пришел в планиметрии к равенству треугольников, равенству площадей, теореме Пифагора, к золотому сечению, кругу и правильным многоугольникам. В книгах V–VI и X он излагает теорию несоизмеримых Евдокса и правила подобия, в VII–IX — теорию чисел, а в последних трех — геометрию в пространстве. От телесных углов, объемов параллелепипедов, призм, пирамид и шара Евклид переходит к исследованию пяти правильных («платоновых») тел и доказательству, что их существует только пять.

Изложение Евклида построено в виде строго логических выводов теорем из системы аксиом и постулатов (кроме системы определений). На них и основаны представления о пространстве, которые использованы Ньютоном в его «Математических началах натуральной философии» (1687 г.).

1. Однородность (нет выделенных точек пространства, параллельный перенос и поворот не изменяет вид законов природы). 2. Изотропность (в пространстве нет выделенных направлений, и поворот на любой угол сохраняет неизменными законы природы). 3. Непрерывность (между двумя различными точками в пространстве, как близко бы они не находились, всегда есть третья). 4. Трехмерность (каждая точка пространства однозначно определяется набором трех действительных чисел — координат). 5. «Евклидовость» (описывается геометрией Евклида, в которой, согласно пятому постулату, параллельные прямые не пересекаются и сумма внутренних углов треугольника равна 180°). Этот постулат привлекал к себе особое внимание, и некие его эквиваленты привели в XIX в. к возможности иных геометрий, в которых сумма углов треугольника больше (геометрия Римана — геометрия на сфере) или меньше 180° (геометрии Лобачевского и Больяйи).

Положение тел в окружающем пространстве определяется тремя координатами (долгота, широта, высота), т.е. наглядным представлениям соответствует трехмерность пространства. Евклид построил его геометрию, известную как евклидова геометрия. Птолемей в своем труде «Альмагест» утверждал, что в природе не может быть более трех пространственных измерений. Для определения положения в пространстве Ð. Декарт ввел прямоугольную систему координат («декартовы координаты») — x, y, z. Эти координаты не всегда являются самыми удобными. Для описания орбит планет при их движении вокруг Солнца удобнее сферическая система координат, выделяющая положение Солнца и учитывающая, что гравитационное поле убывает одинаково по всем направлениям. Поэтому выбирают сферические координаты — расстояние до центра и два угла, определяющие направление, в котором нужно двигаться от центра, чтобы достичь нужной точки. Выбор системы координат — это просто выбор способа описания, и он не может влиять на свойства континуума, который нужно описать. Пространства и континуумы независимо от

способа описания обладают своими внутренними геометрическими свойствами (например, кривизной). Пространство называют искривленным, если в нем невозможно ввести координатную систему, которая может считаться прямолинейной. Иначе — оно плоское.

Живя на поверхности почти сферической, мы пользуемся геометрией на плоскости, хотя правильнее говорить, что большие круги (параллели и меридианы) — кратчайшие расстояния (что учитывается при прокладке курса самолетов, например). На геометрии Евклида построена механика Галилея–Ньютона, где тела движутся криволинейно только под действием сил. Пространство Ньютона — это модель независимо существующей субстанции, где могут перемещаться материальные тела и частицы света. Каждый объект обладает в пространстве определенным положением и ориентацией, а расстояние между двумя событиями точно определено, даже если они произошли в разные моменты времени.

Положение R тела в пространстве определяется только

относительно системы каких-то объектов. Так как ощущается лишь неравномерное движение (а не движение с постоянной скоростью), имеет смысл говорить об изменении скорости v = dR / dt тела в пространстве, и движения определяются только W = dv / dt — ускорением. Ньютон перевел эти сугубо обыденные ощущения на математи- ческий язык, у него все равномерные движения относительны, а ускоренные — абсолютны. Причины, вызывающие ускоренные движения, он назвал силами. Силы F пропорциональны ускорению тел с коэффициентом Ì, называемым инертной массой: F = ÌW. Если этот закон Ньютона прочесть справа налево, видно, что части системы при равномерном движении не испытывают силового воздействия. Значит, механическими средствами равномерное движение нельзя отличить от другого такого же, и пространство само по себе не оказывает силового воздействия на движущиеся тела. Механика Ньютона позволяет наблюдать только ускоренные движения, а ускорение ведет к возникновению в системе отсчета движущегося тела сил инерции. Таковы давление ног человека, направленное вниз при кратковременной остановке лифта, движущегося в направлении вверх, или центробежная сила на вращающейся карусели. Приписывая появление сил инерции пространству, в котором происходит ускорение, Ньютон доказывал реальность существования его пространства. Îíî — субстанция, способная динамически действовать на материальные тела.

Создание теории электромагнитного поля дало возможность использовать оптические явления для измерения скорости движения в пространстве: свет должен распространяться в эфире (некоей жидкости, заполняющей пространство) с постоянной скоростью, зависящей от «упругости» эфира, а скорость света, измеренная наблюдателем, должна зависеть от направления распространения света. Но проведенный А.Майкельсоном и Э.Морли опыт показал, что никакого эффекта, связанного с эфиром, нет (1887 г.). Пришлось отказаться от эфира и наглядных представлений Ньютона о пространстве и времени, и А.Эйнштейн предложил (1905 г.) свою специальную теорию относительности (ÑÒÎ).

38