Научная революция конца XIX – начала XX веков
Физика конца XIX века представляла собой основанную на механике Ньютона и электродинамике Максвелла систему знаний, которая представлялась почти завершенной. Складывалось впечатление, что наука находится на завершающем этапе своего развития, что описание законов природы должно вскоре принять всеобъемлющую и окончательную форму. Достижения физики в области механики, электромагнетизма, оптики, термодинамики порождали иллюзию полного торжества человеческого разума, который раскрыл все тайны природы, и приводили, как и ранее, к абсолютизации знаний. Это нашло отражение в электромагнитной картине мира, которая по своей сути являлась статичной, а, следовательно, омертвелой, концепцией мироздания, в которой не было места эволюционным принципам, а, следовательно, принципам развития наших знаний о природе. Истина, знания носили абсолютный характер. Такая абсолютизация законов физики нашла отражение в предложении математика Д.Гильберта (1862-1943) провести аксиоматизацию всей физики, то есть сформулировать конечное число исходных аксиом, из которых логическим путем вывести все следствия, достаточные для исчерпывающе полного описания физической картины мира.
Никто из ученых того времени не подозревал, что физика на рубеже XIX-XX веков вступила в революционную эру, которая закончится рождением новой (неклассической) квантово-релятивистской физики.
Социально-экономические предпосылки (активное развитие производительных сил в США и передовых странах Европы) способствовали бурному развитию науки и срастанию ее с частной промышленностью. Естествознание начинает развиваться невероятно быстрыми темпами, что стимулируется потребностями практики. Развивающаяся промышленность требует новых технологий, в основе которых лежит научное знание. Развитые промышленные страны начинают выделять большие средства на развитие науки, системы образования, подготовку и воспроизводство научных кадров. Расширяется сеть научно-исследовательских учреждений, финансируемых как государством, так и частным капиталом. При этом капитал, вложенный в научные разработки, начинает приносить прибыль, наука начинает себя окупать, то есть, по сути, превращается в сферу производства.
Финансирование научных исследований частным капиталом приводило к новым взаимоотношениям между учеными и работодателями, а также к новому соотношению между наукой и техникой.
Наука стимулировала развитие техники, а техника, в свою очередь, стимулировала развитие науки. Научная революция привела к индустриализации науки. Основные достижения физики XX века обязаны достижениям научного приборостроения, которое стало играть определяющую роль в проведении экспериментальных исследований. Развитие техники научного эксперимента требовало участия в исследовательском процессе людей разных специальностей, знающих эту технику и умеющих ее квалифицированно обслуживать.
Это привело к разделению труда в научных исследованиях, и как следствие, к коллективизации науки. На смену ученым-одиночкам приходят малые исследовательские группы, а затем и крупные научные коллективы.
Использование сложных и дорогостоящих приборов в научных исследованиях, разделение труда в научном коллективе привело к тому, в успехе научных разработок стала играть подготовка квалифицированных научных кадров, причем не только в университетах, но и в самих научных коллективах и учреждениях. Это привело к зарождению и развитию активно действующих научных школ, где опыт и знания ученых старшего поколения сочетался с нестандартностью мышления молодых исследователей.
Таким образом, наука начинает играть новую роль в обществе, с одной стороны становится движущей силой производства, с другой стороны - профессией огромного числа людей, с третьей стороны - основой мировоззренческих представлений. Признание обществом новой роли науки в системе культуры нашло отражение в установлении Нобелевских премий.
Мощным стимулом для развития науки и техники были мировые войны, а также экономическое и военное противостояние двух военно-политических блоков, во главе которых стояли СССР и США. Логика развития науки такова, что наука сама по себе не может быть безнравственна, однако полученные ее результаты могут быть использованы в военных целях. Научные достижения, нашедшие применение в военной области, стали причиной смерти миллионов людей. Эта связь науки и военно-промышленного комплекса послужила дополнительной причиной интереса общества к достижениям науки и впервые в истории поставила вопрос о науке и нравственности. Дальнейшая милитаризация научных исследований привела к угрозе существования человечества в целом после изобретения ядерного и термоядерного оружия. Это заставляет задуматься о соответствии уровня наших научных достижений и уровня наших моральных ценностей, о необходимости ответственности человечества перед матерью-природой. Таким образом, отличительной особенностью научной революции рубежа XIX-XX веков явилась милитаризация научных исследований.
Срастание науки с промышленностью и превращение науки в сферу производства – процесс не одного десятка лет. Можно выделить несколько этапов развития научной революции.
Согласно Дж. Берналу научная революция рубежа XIX-XX веков походила в три этапа. Первая фаза развития научной революции охватывала период с 1895 по 1916 год, когда зарождались новые представления современной физики. Это период в основном индивидуальных достижений супругов Кюри, Резерфорда, Планка, Эйнштейна, Бора и др. Физические исследования велись в университетских лабораториях, при этом использовалась дешевая и простая аппаратура.
Вторая фаза (1919-1939 гг.) характеризуется массовым внедрением промышленных методов в физические исследования. Хотя в это время фундаментальные исследования ведутся главным образом в университетских лабораториях, отдельные крупные ученые начинают возглавлять научные группы, начинают устанавливать связи с крупными промышленными исследовательскими лабораториями. Число ученых, занимающихся наукой, растет экспоненциально. Физика расширяет сферу своей деятельности, изменяя не только сферу производства, но и быт. Происходит милитаризация науки, устанавливаются связи между руководителями физических исследований с промышленными и государственными организациями в военных целях.
Третья фаза научной революции, которая длится по настоящее время, характеризуется еще большим расширением участия физики в военных программах. Физические исследования становятся все более дорогостоящими, в их финансировании все большую роль играет государство. При этом возникает вопрос о необходимости международной кооперации в осуществлении наиболее крупных проектов.
Итогом научной революции явилось не только возникновение современной физики, появление и развитие таких разделов физики, как квантовая механика, квантовая электродинамика, общая теория относительности, физика атомного ядра и субатомных частиц, квантовая физика твердого тела, квантовая хромодинамика, но и формирование нового диалектического мировоззрения, создание новой физической картины мира.
Формирование нового мировоззрения вместе с быстрыми темпами развития науки вылилось в конфликт поколений и омоложение физики. По мнению М. Планка утверждение новой научной идеи происходит постепенно, оппоненты понемногу вымирают, а новое поколение ученых с самого начала осваивается с новой идеей. Утверждение новых идей в период научной революции столкнулось с трудностями приспособления к ним ученых старшего и среднего поколения, которые были воспитаны на принципах классической физики. Инерция мышления любого человека, равно как и ученого, являлась сутью этого конфликта. В 1933 году известный физик Пауль Эренфест (1880-1993) совершил самоубийство, потому что не смог принять новых идей физики, не смог смирится с тем, что он из творца превратился в критика.
Противоречие новых принципов идеям классической физики и привело к омоложению физики. Так, Копернику в момент наивысшей научной активности было 70 лет, Галилею и Ньютону – около 45, создателям современной физики – Резерфорду, Эйнштейну, Бору – до 30 лет. Еще более молодыми были их ученики.
На стыке XIX и ХХ вв. в науке свершились открытия, заставившие заколебаться сложившуюся картину мира. Представлениям, основанным на классической механике, суждено было уступить место новой, остающейся до сих пор во многом не завершенной картине мира. События, положившие начало процессу смены картины мира, связаны с открытием рентгеновских лучей и радиоактивности (1895-1896 гг.), открытием электрона (1897 г.), структуры кристалла (1912 г.), нейтрона (1932 г.), деления ядра атома (1938 г.) и т.д., а также с теоретическими работами: квантовой теорией М.Планка (1900 г.), специальной теорией относительности А.Эйнштейна (1905 г.), атомной теорией Резерфорда - Н.Бора (1913 г.), общей теорией относительности А.Эйнштейна (1916 г.), волновой механики Л.де Бройля и Э.Шредингера (1923-1926 гг.) и т.д. Две концепции - теория квантов и теория относительности - стали фундаментом для новых физических концепций.
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ