Текст книги "Основные концепции естествознания"

Конечно, Библия не описывает достаточно детально, как образовалась Вселенная и как возникла жизнь; скорее, она говорит о том, для чего Бог создал мир, а не о том, как он создавался. Например, известный французский математик и физик Пьер Симон Лаплас (1749–1827), объясняя Наполеону законы мироздания, говорил, что присутствие Бога для изучения таких законов ему не нужно. Другое дело, когда появляются вопросы о том, как возник окружающий нас мир. Последователи материалистического учения Ч. Дарвина полагают, что информация в генетическом коде накапливается в течение чрезвычайно длительного времени в результате случайных мутаций. Можно представить, что в результате случайных перестановок различных букв алфавита образовалось слово, но практически невозможно вообразить себе, чтобы при случайном выборе и соединении букв в слова и отдельных слов в законченные предложения, а затем из отдельных предложений в повествование с заданным сюжетом была создана целая книга, – вероятность такого процесса хотя и отлична от нуля, но ничтожно мала.

Известный английский астрофизик Фред Хойл (1915–2001) в результате строгих математических расчетов пришел к выводу, что вероятность случайного зарождения жизни примерно такая же, как и вероятность того, что в результате сильного урагана, пронесшегося на мусорной свалке, будет создан сверхзвуковой самолет. По мнению другого английского биофизика и генетика Фрэнсиса Крика (1916–2004), одного из создателей модели молекулы ДНК (двойной спирали), лауреата Нобелевской премии 1962 г., «происхождение жизни кажется чудом, и с ее зарождением связано слишком много сложностей».

Вера в слепой случай как альтернативная вера лежит в основе атеизма. Анализируя мировоззренческие корни атеизма, Вольтер писал: «В Англии, как и повсюду, были и есть много атеистов из принципа… Я знал во Франции некоторых выдающихся физиков, и – сознаюсь – меня крайне удивляло, что люди, так ясно представляющие себе приводные пружины природы, не хотят видеть руку того, кто так зримо определяет взаимодействие этих пружин. Мне кажется, что среди прочего к материализму их привела вера в бесконечность и наполненность мира, а также вера в вечность материи. По-видимому, именно эти принципы и ведут к заблуждению; напротив же, известные мне последователи Ньютона, исходящие из существования пустого пространства и конечности материи, допускали и существование Бога».

Современные естественно-научные работы по расшифровке генома человека, опыты по клонированию животных никак не объясняют происхождение генетического кода. Впрочем, возможно, как и Лаплас, ученые-естествоиспытатели не нуждаются в гипотезе о существовании Бога для описания функционирования генетического кода и даже для его понимания, хотя при этом без Создателя они не могут объяснить, как и откуда он взялся. Вместе с тем мы обязаны помнить, что современное естествознание выросло на трудах гениальных ученых-естествоиспытателей: Кеплера, Паскаля, Ньютона, Галилея, Ломоносова, Менделеева, Эйнштейна, Планка, Фарадея, Максвелла, Павлова и многих других, чья вера в Бога подвигала их на глубокое познание окружающего мира.

Так, немецкий астроном Иоганн Кеплер, открывший законы движения планет, восклицал: «О, велик Господь наш и велико его могущество, и мудрости его нет границ. И ты, душа моя, пой славу Господу твоему во всю твою жизнь». Французский математик и физик Блез Паскаль (1623–1662) был не просто верующим, но и одним из величайших религиозных мыслителей Европы. Он говорил: «Все противоречия, которые более всего, по-видимому, хотят удалить меня от позиции религии, более всего и привели меня к ней». Английский математик и физик Исаак Ньютон, открывший фундаментальные законы механики и приблизивший человечество к тайне мироздания, был верующим человеком и занимался богословием. Когда он произносил имя Божие, то всякий раз благоговейно вставал и снимал шляпу. Первый российский ученый-естествоиспытатель М. В. Ломоносов (1711–1765) утверждал: «Создатель дал роду человеческому две книги. В одной показал Свое величество, в другой – Свою волю. Первая – видимый этот мир, Им созданный, чтобы человек, видя огромность, красоту и стройность Его созданий, признал Божественное всемогущество… Вторая книга – Священное Писание. В ней показано Создателево благословление к нашему спасению». «Я верю в Бога как в Личность и по совести моей могу сказать, что ни одной минуты моей жизни я не был атеистом» – эти слова принадлежат Альберту Эйнштейну. Немецкий физик-теоретик, один из основоположников квантовой теории, лауреат Нобелевской премии Макс Планк писал: «Куда бы мы не обращали наши взоры, каким бы ни был предмет нашего наблюдения, мы нигде не находим противоречия между наукой и религией. Мы скорее констатируем их абсолютную гармонию в основных пунктах, особенно в области естествознания. Как религия, так и наука, в конечном результате, ищут истину и приходят к исповеданию Бога».

В наше время для некоторых людей по-прежнему основным аргументом в рассуждениях остается другая вера – вера в творческую силу разума. То, что в данном случае речь идет именно о вере, а не научно обоснованном понимании явлений, известный ученый Л. Х. Мэтьюз в предисловии к книге Чарльза Дарвина «Происхождение видов» в 1971 г. сформулировал так: «Вера в эволюцию в точности соответствует вере в божественное сотворение мира – обе являются убеждениями, в верности которых верующие не сомневаются, хотя и не могут привести доказательства своей правоты». Подобная точка зрения не противоречит мировоззрению Дарвина, который был верующим человеком и много лет служил церковным старостой в своем приходе. Когда его спросили, где начало цепи развития животного мира и где первое его звено, он ответил: «Оно приковано к Престолу Всевышнего». Учитель Дарвина, геолог Чарльз Лайель (1797–1875), писал: «При всяком исследовании мы открываем яснейшие доказательства предусмотрительности, силы и мудрости творческого разума Бога». Шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778) свою книгу о растениях закончил словами: «Воистину есть Бог, великий, вечный, без Которого ничто не может существовать».

При ответе на сложнейший вопрос о вечной жизни могут быть разные подходы, один из которых Б. Паскаль изложил следующим образом. Существуют две возможности: либо предсказания Библии по поводу жизни после смерти верны, либо они ошибочны. Следовательно, в соответствии с верой или неверием в предсказания Библии можно разделить всех людей на две группы. Если вечной жизни нет, то в проигрыше оказываются те, кто верил в нее. Они живут с неоправданной надеждой на вечный мир, в то время как правыми оказываются неверующие, и они лучше распоряжаются своей жизнью в этом мире. Если же, напротив, предсказания Библии о вечной жизни верны, то вера в нее служит поддержкой в самых безнадежных ситуациях и тем самым оказывается полезной уже в течение этой жизни, к чему добавляются неизмеримые преимущества в вечности. Ошибка неверующего ведет при этом к значительно более тяжелым последствиям, чем ошибка верующего: неверно прожитая в этом мире жизнь ведет к вечным потерям. Библия описывает вечность для обеих групп так: «И многие из спящих в прахе земли пробудятся, одни для жизни вечной, другие – на вечное поругание и посрамление».

«Общежитие, пробуждая или ускоряя действие разума сонного, медленного в людях диких, рассеянных, но большей части уединенных, рождает не только законы и правление, но самую Веру, столь естественную для человека, столь необходимую для гражданских обществ, что мы ни в мире, ни в Истории не находим народа совершенно лишенного понятия о Божестве», – так оценивал истоки и необходимость для человека религии Н. М. Карамзин.

В современном естественно-научном познании все чаще ученый сталкивается с ситуацией, когда поиск истины оказывается тесно связан с нравственными проблемами. «Цель науки и главный долг ученого – поиск истины, поэтому православный взгляд на проблемы науки и техники заключается, в частности, в том, чтобы отвергнуть многочисленные попытки поставить науку на службу не истине, не потребностям гармонического устроения жизни, а частным, корыстным интересам, в первую очередь господства и наживы», – так с одной из нравственных позиций Патриарх Московский и всея Руси Алексий II охарактеризовал долг истинного ученого. Иными словами, основным ориентиром деятельности ученого-естествоиспытателя, да и любого человека, должны быть те нравственные нормы и принципы, которые вырабатывались и проверялись жизнью в течение веков. Главные же из них – это заповеди, сформулированные еще в древние времена в Нагорной проповеди (рис. 1.2). Думается, сегодня по-прежнему актуально мудрое напоминание Серафима Саровского о необходимости избегать рассеяния ума, но пробуждать у людей голос совести, сердечное сокрушение и желание перемен к лучшему. Не менее актуальны и слова А. Эйнштейна: «Наука без религии хрома, а религия без науки слепа». Научные знания не могут уничтожить веру и заменить ее, но и вера не в состоянии заменить науку.

Рис. 1.2. «Нагорная проповедь Господа» (гравюра Г. Доре)

В последнее время, особенно в России и странах бывшего СССР, для науки и религии чрезвычайно важно общее поле для совместной борьбы с магией, колдовством, сектантством, религиозным экстремизмом, которые приводят к разным антигуманным проявлениям, гибели людей и терроризму. В результате анализа развития различных отраслей современной науки и ее взаимосвязи с религией президент Российской академии наук академик Ю. С. Осипов в одном из своих выступлений сделал обобщающий вывод: «В настоящее время в отношениях религии и науки набирают силу процессы явного сближения. Если в начале Нового времени, в эпоху Просвещения наука стремилась обрести полную автономию от религии и вытеснить ее с позиций мировоззренческого и духовного центра культуры, то теперь происходит их сближение и взаимодействие в формировании ценностей культуры, ориентированной на человека».

Контрольные вопросы и задания

1. Что является предметом изучения концепций современного естествознания?

2. В чем заключается концептуальный подход в изучении современного естествознания?

3. Какова специфика современных естественно-научных знаний и какова их роль в образовании?

4. Чем обусловливается актуальность современных знаний о природе?

5. Какова роль естествознания в формировании профессиональных знаний?

6. Что означает устойчивое развитие с естественно-научной точки зрения?

7. Для чего нужны естественно-научные знания будущим специалистам гуманитарного и социально-экономического профиля?

8. Охарактеризуйте историю преобразований приложения знаний.

9. Какова роль естественно-научных знаний в решении проблем управления?

10. Почему естественно-научные знания принято считать базовым фактором экономики?

11. В чем заключается сущность метода научного познания Р. Декарта?

12. Как определяется достоверность научных знаний?

13. Какова роль эксперимента и опыта в постижении естественно-научной истины?

14. Чем обусловливается неточность экспериментальных результатов?

15. Назовите основные положения теории естественно-научного познания.

16. Охарактеризуйте три стадии естественно-научного познания истины.

17. Что означает относительность естественно-научных знаний?

18. Какова роль рационального естественно-научного познания в формировании мировоззрения?

19. Назовите основные факторы, влияющие на мировоззрение.

20. В чем проявляется иррациональная составляющая мировоззрения?

21. Почему религию нельзя сводить только к иррациональному?

22. Каковы основные признаки науки, сформулированные Г. В. Гегелем?

23. Назовите признаки, общие для научного и религиозного знаний.

24. Чем определяются взаимоотношения естествознания с религией в разные периоды времени?

25. Каковы объективные факторы, определяющие сближение науки и религии в последнее время?

Глава 2. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ И ПРИНЦИПЫ

Изучать что-либо и не задумываться над выученным – абсолютно бесполезно.

Задумываться над чем-либо, не изучив предмет раздумий, – опасно.

Конфуций

2.1. Физика – фундаментальная отрасль естествознания

Физика – основа естественно-научного познания. Огромное ветвистое древо естествознания медленно произрастало из натурфилософии – философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений и процессов. Натурфилософия зарождалась в VI-V вв. до н. э. в Древней Греции, в ионийской школе, и была, по существу, первой исторической формой философии, которая носила стихийно-материалистический характер (рис. 2.1). Ее основоположники, крупные мыслители древности – Фалес, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит Эфесский и др., – руководствовались идеями о единстве сущего, происхождении всех вещей из некоторого первоначала (воды, воздуха, огня) и о всеобщей одушевленности материи. В эпоху Возрождения интерес к природе как объекту познания вызвал новый расцвет натурфилософии, который связан с трудами известных мыслителей – Джордано Бруно (1548–1600), Бернардино Телезио (1509–1588), Томмазо Кампанеллы (1568–1639) и др. Позднее натурфилософские взгляды, основанные на объективно-идеалистической диалектике природы как живого организма, развивались немецким философом Ф. В. Шеллингом (1775–1854) и его последователями.

Рис. 2.1. Древние греки рассуждают о строении материи

Наряду с умозрительными и в определенной степени фантастическими представлениями натурфилософия содержала глубокие идеи диалектической трактовки природных явлений. Поступательное развитие экспериментального естествознания привело к постепенному перерастанию натурфилософии в естественно-научные знания. Таким образом в недрах натурфилософии зарождалась физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира.

Физика составляет основу естествознания. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи и ее движения физика подразделяется на механику, термодинамику, электродинамику, физику элементарных частиц, ядерную физику, физику плазмы и т. д. На стыке физики с другими естественными науками возникли биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия и др.

Слово «физика» появилось еще в древние времена и в переводе с греческого означает «природа». Натурфилософское сочинение древнегреческого философа Аристотеля (384–322 до н. э.), ученика Платона, так и называется «Физика». Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движений, а кроме того, начала такого рода бытия».

«Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира», – считал А. Эйнштейн. Одна из главных задач физики – выявление самого простого и самого общего в природе. Под самым простым обычно понимают первичные объекты: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т. п., а под самым общим – движение, пространство и время, энергию и т. д. Физика изучает разнообразные явления и объекты природы, и при этом сложное сводится к простому, конкретное – к общему. Так устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки. Таким образом, физика занимает особое место среди естественных наук, и ее принято считать лидером естествознания.

К настоящему времени известно множество естественных наук, отражающих различные свойства объектов природы. Их классификация и иерархия всегда интересовали ученых. Одну из первых классификаций провел в начале XIX в. выдающийся французский физик Андре Ампер (1775–1836). (Уже тогда общее число естественных наук составляло более 200.) Естественно-научные знания он представил в виде единой системы, состоящей из различных по характеру законов, принципов, идей и экспериментальных сведений. В такой системе физика располагалась на первом уровне как наука наиболее фундаментальная, химия – на втором, как бы основывающаяся на физике, и т. д. Позднее, в середине XIX в., изучая историю развития естествознания, немецкий химик Ф. Кекуле (1829–1896) предложил свою иерархию естественных наук в форме четырех последовательных ступеней: механики, физики, химии, биологии. В ней рассматривались молекулярная физика и термодинамика как механика молекул, химия – как физика атомов, биология – как химия белков или белковых систем.

Вопросы иерархии, классификации и взаимосвязи естественных наук обсуждаются и по сей день, при этом существуют разные точки зрения. Например, в соответствии с одной из них все химические явления, строение вещества и его превращение можно объяснить на основе физических знаний, т. е. ничего специфического в химии нет. Другая точка зрения: каждый вид материи и каждая форма материальной организации (физическая, химическая, биологическая) настолько специфичны и обособлены, что между ними нет прямых связей. Такие полярные позиции, конечно, далеки от истины. Вполне очевидно одно: несмотря на то что физика – фундаментальная отрасль естествознания, каждая из естественных наук при одной и той же общей задаче изучения природы имеет свой объект исследования и базируется на своих законах, несводимых к законам других отраслей науки. В то же время сочетание всесторонних знаний, накопленных в течение длительного времени в разных отраслях естествознания, способствует дальнейшему его развитию.

Если натурфилософия породила физику, то так же определенно можно утверждать и другое: физика выросла из потребностей техники (например, развитие механики у древних греков было вызвано запросами строительной и военной техники того времени). Техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований (так, задача создания наиболее экономичных тепловых двигателей стимулировала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства. Физические достижения – фундаментальная база наукоемких технологий и новых технических средств производства.

Физика тесно связана и с философией. Такие крупные открытия, как закон сохранения и превращения энергии, второе начало термодинамики, соотношение неопределенностей и др., по сей день являются ареной острой борьбы между сторонниками разных философских течений. Научные открытия служат питательной средой для многих философских идей. Изучение открытий и их философское концептуальное обобщение играют большую роль в формировании естественно-научного мировоззрения.

Основные этапы развития физики. Всю историю развития физики можно условно разделить на три этапа: 1) этап доклассической физики; 2) классической физики; 3) современной физики.

1. Этап доклассической физики иногда называют донаучным. Однако такое название нельзя считать обоснованным: фундаментальные зерна физики и естествознания в целом были посеяны еще в глубокой древности. Этот этап – самый длительный: он охватывает период от времени Аристотеля (IV в. до н. э.) до конца XVI в.

Открывает этап доклассической физики геоцентрическая система мировых сфер Аристотеля, которая родилась на подготовленной его предшественниками идейной почве. Переход от эгоцентризма, т. е. отношения к миру, характеризующегося сосредоточенностью на своем индивидуальном «Я», к геоцентризму – первый и, пожалуй, самый трудный шаг на пути зарождения естествознания. Непосредственно видимая полусфера неба, ограниченная местным горизонтом, дополнялась аналогичной невидимой полусферой до полной небесной сферы. Мир стал более завершенным, но оставался ограниченным небесной сферой. Соответственно, и сама Земля, противопоставленная остальной (небесной) сферической Вселенной как постоянно занимающая в ней особое, центральное положение и абсолютно неподвижная, стала считаться сферической. Пришлось признать не только возможность существования антиподов – обитателей диаметрально противоположных частей земного шара, но и принципиальную равноправность всех земных обитателей мира. Такие представления, носившие в основном умозрительный характер, подтвердились гораздо позднее – в эпоху первых кругосветных путешествий и великих географических открытий на рубеже XV и XVI вв., когда само геоцентрическое учение Аристотеля с канонической системой идеальных равномерно вращающихся небесных сфер, сочлененных друг с другом своими осями вращения, с принципиально различной физикой или механикой для земных и небесных тел, доживало свои последние годы.

Почти полторы тысячи лет отделяет завершенную геоцентрическую систему древнегреческого астронома Клавдия Птолемея (ок. 90-160) от достаточно совершенной гелиоцентрической системы польского математика и астронома Николая Коперника. В центре гелиоцентрической системы находится не Земля, а Солнце. Вершина гелиоцентрической системы – законы движения планет, открытые немецким астрономом, одним из творцов естествознания Нового времени Иоганном Кеплером.

2. Начало этапа классической физики связывают с работами итальянского ученого Галилео Галилея, одного из основателей точного естествознания, и трудами английского математика, механика, астронома и физика Исаака Ньютона, основоположника классической физики. Второй этап длился около трех веков – до конца XIX в.

Для физики и естествознания в целом характерно поступательное развитие: законы Кеплера – это венец гелиоцентрической системы с весьма длительной, начавшейся еще в древние времена историей. Законам Ньютона предшествовали законы Кеплера и труды Галилея. Кеплер открыл законы движения планет в итоге логически и исторически естественного перехода от геоцентризма к гелиоцентризму, но не без эвристических идей аристотелевской механики. Механика Аристотеля разделялась на земную и небесную, т. е. не обладала надлежащим принципиальным единством: аристотелевское взаимное противопоставление Земли и Неба сопровождалось фундаментальной противоположностью относящихся к ним законов механики, которая тем самым оказалась в целом внутренне противоречивой, несовершенной. Галилей опроверг аристотелевское противопоставление Земли и Неба. Он предложил представление Аристотеля об инерции, характеризующее равномерное движение небесных тел вокруг Земли, применять для земных тел при их свободном движении в горизонтальном направлении.

Кеплер и Галилей пришли к своим кинематическим законам, предопределившим принципиально единую для земных и небесных тел механику Ньютона. Законы Кеплера и закон всемирного тяготения Ньютона послужили основой для открытия новых планет. Так, по результатам наблюдений отклонений в движении планеты Уран, открытой в 1781 г. английским астрономом Уильямом Гершелем (1738–1822), другой английский астроном и математик Джон Адамс (1819–1892) и французский астроном Урбен Леверье (1811–1877) независимо друг от друга и почти одновременно теоретически предсказали существование заурановой планеты. В 1846 г. ее обнаружил немецкий астроном Иоганн Галле (1812–1910). Эта планета называется Нептун. В 1915 г. американский астроном Персиваль Ловелл (1855–1916) рассчитал и организовал поиск еще одной планеты. Ее обнаружил в 1930 г. молодой американский любитель астрономии Клайд Томбо. Эта планета получила название Плутон.

Этап классической физики характеризуется крупными достижениями не только в классической механике, но и в других отраслях: термодинамике, молекулярной физике, оптике, электричестве, магнетизме и др. Назовем важнейшие из этих достижений:

› установлены опытные газовые законы;

› предложено уравнение кинетической теории газов;

› сформулированы принцип равномерного распределения энергии по степеням свободы, первое и второе начала термодинамики;

› открыты законы Кулона, Ома и электромагнитной индукции;

› разработана электромагнитная теория;

› явления интерференции, дифракции и поляризации света получили волновое истолкование;

› сформулированы законы поглощения и рассеивания света.

Конечно, можно назвать и другие не менее важные естественно-научные достижения.

Особое место в физике занимает электромагнитная теория, разработанная выдающимся английским физиком, создателем классической электродинамики, одним из основоположников статистической физики Джеймсом Максвеллом. Кроме того, Максвелл установил статистическое распределение молекул по скоростям, названное его именем. Теория электромагнитного поля (уравнения Максвелла) объяснила многие известные к тому времени явления и предсказала электромагнитную природу света. С электромагнитной теорией Максвелла вряд ли можно поставить рядом другую, более значительную в классической физике, однако и эта теория оказалась не всесильной.

В конце XIX в. при экспериментальном изучении спектра излучения абсолютно черного тела была установлена закономерность распределения энергии. Полученные кривые распределения имели характерный максимум, который по мере повышения температуры смещался в сторону более коротких волн. Такие результаты эксперимента не удалось объяснить в рамках классической электродинамики Максвелла. Эта проблема была названа «ультрафиолетовой катастрофой». Согласующееся с экспериментом объяснение предложил в 1900 г. Макс Планк. Для этого ему пришлось отказаться от общепринятого положения классической физики о том, что энергия любой системы изменяется только непрерывно, т. е. принимает любые сколь угодно близкие значения. В соответствии с выдвинутой Планком квантовой гипотезой атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте. С введением квантовой концепции начинается третий этап развития физики, включающий не только квантовые, но и классические представления.

3. Характерная особенность этапа современной физики заключается в том, что наряду с классическими развиваются квантовые представления. На основании квантовой механики объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и элементарных частиц – появились новые отрасли современной физики: квантовая электродинамика, квантовая теория твердого тела, квантовая оптика и многие другие.

В одной из своих статей М. Планк писал о том, как во времена его молодости (примерно в 1880 г.) один уважаемый профессор не советовал заниматься физикой, полагая, что в физике осталось только стирать пыль с существующих физических приборов, так как главное уже сделано. Сейчас очевидно: профессор в своих прогнозах ошибался – XX столетие принесло немало великих открытий в физике, определивших многие перспективные направления развития разных отраслей естествознания.

В формировании квантово-механических представлений важную роль сыграла квантовая теория фотоэффекта, предложенная А. Эйнштейном в 1905 г. Именно за эту работу и вклад в теоретическую физику, а не за теорию относительности ему в 1921 г. была присуждена Нобелевская премия по физике.

В развитие современной физики существенный вклад внесли многие выдающиеся ученые, среди которых следует назвать датского физика Нильса Бора, создавшего квантовую теорию атома; немецкого физика-теоретика Вернера Гейзенберга (1901–1976), сформулировавшего принцип неопределенности и предложившего матричный вариант квантовой механики; австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера (1887–1961), разработавшего волновую механику и предложившего ее основное уравнение (уравнение Шредингера); английского физика Поля Дирака (1902–1984), разработавшего релятивистскую теорию движения электрона и на ее основе предсказавшего существование позитрона; английского физика Эрнеста Резерфорда (1871–1937), создавшего учение о радиоактивности и строении атома, и многих других.

В первые десятилетия XX в. исследовалась радиоактивность и выдвигались идеи о строении атомного ядра. В 1938 г. было сделано важное открытие: немецкие радиохимики О. Ган и Ф. Штрассман обнаружили деление ядер урана при облучении их нейтронами. Это открытие способствовало бурному развитию ядерной физики, созданию ядерного оружия и рождению атомной энергетики.

В исследовании ядерных процессов важную роль играют детекторы частиц, в том числе и черенковский счетчик, принцип действия которого основан на Черенкова – Вавилова излучении света, которое возникает при движении в веществе заряженных частиц со скоростью, превосходящей фазовую скорость света в нем. Это излучение было обнаружено в 1934 г. нашим соотечественником, физиком П. А. Черенковым (1904–1990), лауреатом Нобелевской премии 1958 г., под руководством академика СИ. Вавилова (1891–1951), основателя научной школы физической оптики.

Одно из крупнейших достижений физики XX в. – это, безусловно, создание в 1947 г. транзистора выдающимися американскими физиками Д. Бардиным, У. Браттейном и У. Шокли, удостоенными в 1956 г. Нобелевской премии по физике. С развитием физики полупроводников и созданием транзистора зарождалась новая технология – полупроводниковая, а вместе с ней и перспективная, бурно развивающаяся отрасль естествознания – микроэлектроника. В 1958 г. была собрана первая интегральная схема в виде пластины из монокристалла кремния площадью несколько квадратных сантиметров, на которой располагались два транзистора и RC-цепи. Современный микропроцессор размером 1,8 см содержит около 8 млн транзисторов. Если размеры элементов первых транзисторов составляли доли миллиметра, то сегодня они равны 0,35 мкм – это современный технологический уровень. В последнее время разрабатывается технология формирования элементов нанометровых размеров.

Создание квантовых генераторов на основе вынужденного излучения атомов и молекул – еще одно важнейшее достижение физики XX в. Первый квантовый генератор на молекулах аммиака – источник электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне (мазер) – разработан в 1954 г. российскими физиками Н. Г. Басовым, А. М. Прохоровым и американским ученым Ч. Таунсом. В 1964 г. за эту работу им присуждена Нобелевская премия по физике. К настоящему времени разработано много модификаций квантовых генераторов (в том числе и оптических квантовых генераторов, называемых лазерами), получивших широкое практическое применение. Появились уникальные лазеры – химические, атомные и др., которые открывают перспективные направления лазерных технологий.

Высокотемпературная сверхпроводимость, открытая в 1986 г. немецким физиком Г. Беднорцем и швейцарским ученым А. Мюллером, удостоенными Нобелевской премии 1987 г., – вне всякого сомнения, выдающееся достижение современного естествознания.