Роль естествознания в жизнедеятельности человека

     Важной  вехой в драматической истории  атомного века стало экспериментальное  наблюдение в конце 30-х годов немецкими  физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом процесса деления ядер урана и объяснение этого явления в работах Л. Майтнери и О. Фриша. Стало ясным, что физикам удалось осуществить цепную ядерную реакцию, которая может привести к ядерному взрыву с выделением огромной энергии. В условиях начавшейся  второй мировой войны группа ученых США во главе с А. Эйнштейном обратилась к тогдашнему американскому президенту Ф. Рузвельту и обосновала настоятельную необходимость развертывания исследований в этом направлении. Начатые после этого работы в Лос–Аламосской лаборатории привели в середине 40-х годов к созданию первой атомной бомбы.  

     В СССР работы над атомным оружием  были начаты в 1943 году в связи с  опасениями, что такое оружие создает  гитлеровская Германия. После ядерных  взрывов в Хиросиме и Нагасаки, окончания второй мировой войны  и начала войны «холодной» стало  очевидным, что наличие монополии  на атомное оружие у одного государства  – США является фактором, угрожающим миру и международной стабильности.

     Советский Союз во второй половине 40-х годов  предпринял беспрецедентные усилия для создания собственной атомной  бомбы. Вклад отечественных ученых в решение проблем атомной физики оказался достаточно весомым. Не случайно СССР стал пионером в освоении «мирного атома» (первая в мире атомная электростанция была пущена в 1954 году в городе Обнинске).

     XX век в целом и его вторая  половина, характеризующая научно-техническую  революцию, принесли громадные  достижения в области молекулярной  биологии. Если в первой половине XX века прогресс в области изучения  макромолекул был еще сравнительно  медленным, то во второй половине XX века, т.е. в эпоху научно-технической  революции, эти исследования существенно  ускорились, благодаря технике физических  методов анализа. Раскрытие в  середине XX века структуры ДНК  послужило началом интенсивных  исследований в химии и биологии.

     Было  выяснено, что нуклеиновые кислоты, являющиеся носителем и передатчиком наследственных качеств и играющие основную роль в синтезе клеточных белков, образуют группы веществ, важность которых трудно переоценить. К началу 60-х годов у ученых – биологов уже сложилось четкое понимание основных процессов передачи информации в клетке при синтезе белка.

     Таким образом, достижения в области атомной  физики и молекулярной биологии, а  также появление кибернетики  обеспечили естественнонаучную основу первого этапа научно – технической революции, начавшегося в середине XX века и продолжавшегося примерно до середины 70-х годов. Основными направлениями этого этапа научно-технической революции стали атомная  энергетика, электронно – вычислительная техника, ракетно – космическая техника, спутниковая связь. Со второй половины 70-х годов начался второй этап научно – технической революции, продолжающийся до сих пор. Важной характеристикой второго этапа научно-технической революции стали новые технологии, которых не было в середине XX века. К ним относятся лазерная технология, биотехнология, микроэлектроника, создание «искусственного интеллекта», волоконно – оптическая связь, генная инженерия, исследования космоса и др.

     Важной  характеристикой второго этапа  научно-технической революции стала  невиданная ранее информатизация общества на основе персональных компьютеров (появившихся  в конце 70-х годов) и Всемирной  системы общедоступных электронных  сетей («Интернет»). В результате человек  получил доступ к объемам информации значительно большим, чем когда бы то ни было. 

2.1. Основные направления  научно-технической  революции 

     1. Микроэлектроника – направление  технологии, связанное с созданием  приборов и устройств в миниатюрном  исполнении и использованием интегральной технологии их изготовления. Типичными устройствами микроэлектроники являются: микропроцессоры, запоминающие устройства, интерфейсы и др. На их базе создаются компьютеры, медицинское оборудование, контрольно – измерительные приборы, средства связи и передачи информации.

     Созданные на основе интегральных схем электронно – вычислительные машины позволяют многократно усилить интеллектуальные способности человека, а в ряде случаев полностью заменить его как исполнителя не только в рутинных вопросах, но и в ситуациях, требующих высокого быстродействия, безошибочности, специфических знаний, или в экстремальных условиях. Созданы системы, позволяющие быстро и эффективно решать сложные задачи в области естественных наук, при управлении техническими объектами, а также в социально – политической сфере человеческой деятельности.

     2. Лазерная техника. Лазер (оптический  квантовый генератор) – источник  когерентного электромагнитного  излучения оптического диапазона,  действие которого основано на  использовании вынужденного излучения  атомов и ионов.

     3. Лазерная связь. Использование  инфракрасного излучения полупроводниковых  лазеров позволяет существенно  поднять скорость и качество  передаваемой информации, повысить  надежность и секретность. Лазерные  линии связи подразделяются на космические, атмосферные и наземные.

     4. Лазерные технологии в машиностроении. Лазерная резка позволяет производить  раскрой практически любых материалов  толщиной до 50 мм по заданному  контуру. Лазерная сварка позволяет  соединять металлы и сплавы  с сильно отличающимися теплофизическими  свойствами. Лазерная закалка и  наплавка позволяют получать  новые инструменты с уникальными  свойствами. Мощные лазеры широко  используются в автомобильной  и авиационной промышленности, судостроении, приборостроении и т.д.

     5. Ферментные технологии. Ферменты, выделяемые  из бактерий, можно применять  для получения важных в промышленности  веществ (спиртов, кетонов, полимеров,  органических кислот и др.).

     6. Промышленное производство белков. Белок одноклеточных – ценнейший  источник пищи. Получение белка  с помощью микроорганизмов имеет  целый ряд преимуществ: не нужно  больших площадей для посевов;  не нужно помещений для скота;  микроорганизмы быстро размножаются  на самых дешевых или побочных  продуктах сельского хозяйства  или промышленности. Белок одноклеточных  можно использовать для увеличения  кормовой базы сельского хозяйства.

     7. Генная инженерия. Так называется  совокупность методов введения  в клетку желательной генетической  информации. Появилась возможность  контролировать генетическую структуру  будущих популяций путем клонирования. Применение этой технологии может  существенно повысить эффективность  сельского хозяйства.

     8. Катализ. Вещества, не расходующееся  в результате протекания реакции,  но влияющее на ее скорость, называются катализаторами. Явление  изменения скорости реакции под  действием катализаторов, называется  катализом, а сами реакции –  каталитическими. 

     Катализаторы  весьма широко применяются в химической промышленности. Под их влиянием реакции  могут ускоряться в миллионы раз. В некоторых случаях под действием  катализаторов могут возбуждаться такие реакции, которые без них  практически немыслимы. Так производятся серная и азотные кислоты, аммиак и др.

     9. Открытие и применение новых  видов энергии. Начиная от строительства  атомных, геотермальных и приливных  электростанций и заканчивая  новейшими разработками в области  использования энергии ветра,  Солнца и магнитного поля Земли.

     10. Создание и применение новых  видов конструкционных материалов (различные пластики активно вытесняют металл и древесину).

     11. Биотехнология. Становление биотехнологии  было связано с успехами биологии  в познании особенностей организации  молекулярных структур живого  и процессов этого уровня, осуществлением  искусственного синтеза отдельных  генов и их включением в  геном бактериальной клетки. Это  позволило контролировать основные  процессы биосинтеза в клетке, создавать такие генетические  системы бактериальной клетки, которые  способны осуществлять биосинтез  определенных соединений в промышленных  условиях. На решение таких задач  ориентируется ныне ряд направлений  биотехнологии. 

     12. Еще одним направлением научно-технической  революции, заложившим физические  основы принципиально новых информационных  и коммуникационных технологий, стали исследования в области  полупроводниковых наногетероструктур. Достигнутые успехи в этих исследованиях имеют огромное значение для развития оптоэлектроники и электроники высоких скоростей.  

      2.2. Основные научные  исследования ХХ  века 

      Научные исследования физических, химических, биологических явлений, проводившиеся  в XX в., существенно расширили, углубили прежние представления о структуре  и свойствах материи.

      Если  на рубеже XIX и XX вв. была известна лишь одна элементарная частица — электрон, то на рубеже XX и XXI вв. количество известных  элементарных частиц исчисляется сотнями. Во второй половине XX в. было выяснено, что элементарные частицы, образующие ядра атомов, сами обладают внутренней структурой и состоят из «еще более элементарных» частиц — кварков.

      Наряду  с успехами в исследовании микромира  современная наука имеет значительные достижения и в познании мегамира. В XVIII—XIX вв. и даже в первой половине XX в. господствовала теория стационарной Вселенной, которая представлялась статичной, не изменяющейся в пространстве. Такое понимание во второй половине XX в. было отброшено и заменено теорией расширяющейся Вселенной.

      Современная астрофизика внесла много нового в понимание эволюции звезд, открыла  совершенно новые, неизвестные ранее  космические объекты (пульсары, квазары).

      Крупнейшее  достижение науки начала XX в. — создание теории относительности — явилось  естественно-научным подтверждением важнейшего положения диалектико-материа-листической картины мира о единстве материи, движения, пространства и времени. Творцу теории относительности удалось показать не просто единство, но зависимость свойств пространства и времени от движущейся материи и друг от друга.

      Существенно расширились в XX столетии представления  и о структурных уровнях органической природы, которые включают молекулярный уровень жизни, клеточный уровень (микроорганизмов, тканей и органов), уровни целого живого организма, сообществ  организмов, биологических видов, биогеоценозов (совокупности видов различных организмов в единстве с природными условиями  их существования) и, наконец, биосферы в целом, т.е. области распространения жизни на Земле.

      Если  важнейшими доказательствами единства органического мира в XIX в. стали  открытие клеточного строения организмов и эволюционная теория Дарвина, то в XX в. такими доказательствами явились  открытия в области молекулярных основ наследственности в живой  природе.

      Прогресс  в биологии еще в первой половине XX в. привел к введению понятий гена (как единицы наследственного  материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака) и хромосомы (как структурного ядра клетки, обозначаемого ДНК и являющегося  высокомолекулярным соединением —  носителем наследственных признаков). Расшифровка молекулы ДНК в середине XX в. послужила началом интенсивных исследований в области молекулярной биологии, которые к концу XX в. вплотную подвели к расшифровке генома человека. 

Заключение 

     В наше время наука развивается  огромными темпами, это развитие имеет как положительные, так  и отрицательные последствия  для человека. Помимо огромного количества предметов, облегчающих жизнь человека, существуют изобретения, способные  уничтожить жизнь на земле. К ним  относятся разработки в области  биологического и радиационного  оружия, открытие клонирования и другое. Кроме того, резкий скачок промышленности и роста количества промышленных предприятий привел к загрязнению  окружающей среды, в результате которого страдают и гибнут многие виды живых  существ на нашей планете. Человек  должен нести ответственность за свои изобретения и стараться  ограничить меру своего воздействия  на окружающую среду, чтобы не уничтожить нашу планету вообще.