Научно-техническая революция, ее естественнонаучная составляющая и исторические этапы

Новые явления и процессы, имевшие место в развитии естествознания и техники в первой половине XX века, под­готовили уникальное в истории общества событие, по­лучившее наименование научно-технической революции (НТР). Последняя в значительной степени определила ха­рактер общественного прогресса на рубеже второго и тре­тьего тысячелетий.

Естественнонаучные и технические революции, имевшие место в истории общества, никогда ранее не совпадали, не сливались в единый поток. Они происходили порознь. Осо­бенностью второй половины XX столетия стали револю­ции в естествознании и в технике, которые не только сов­пали по времени, но и оказались глубоко связанными меж­ду собой. Единство этого революционного процесса адек­ватно отразилось в самом понятии «научно-техническая революция».

Современной научно-технической революции предше­ствовал своеобразный подготовительный период, относя­щийся к первой половине XX века. Именно в этот пери­од были сделаны важные естественнонаучные открытия, заложившие фундаментальные основы последующего гран­диозного научно-технического переворота. Среди естествен­нонаучных направлений, в значительной степени опреде­ливших наступление НТР, были атомная физика и моле­кулярная биология.

Вот как пишет об этом известный писатель, популя­ризатор науки Даниил Данин: «1900 год. Финиширует XIX век и стартует XX. На их рубеже рождаются в ин­теллектуальном обиходе человечества два новых слова — КВАНТ и ГЕН. Они становятся ключевыми в природо­ведении современности. И потому — судьбоносными: ЖИЗНЬ и СМЕРТЬ на нашей планете глубинно связались с открытиями и надеждами фундаментальной науки именно в этих ныне главенствующих ее ипостасях — КВАНТО­ВОЙ и ГЕНЕТИЧЕСКОЙ»²⁶.

Важной вехой в драматической истории атомного века стало экспериментальное наблюдение в конце 30-х годов немецкими физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом про-

цесса деления ядер урана и объяснение этого явления в работе Л. Майтнер 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 исследовательские работы в Лос-Аламосской лабо­ратории (США, штат Нью-Мексико) 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, характеризо­вавшаяся научно-технической революцией, принесли гро­мадные достижения в области молекулярной биологии. Если в первой половине истекшего столетия прогресс в области изучения макромолекул был еще сравнительно медленным, то во второй половине этого столетия, т.е. в эпоху НТР, эти исследования существенно ускорялись бла­годаря технике физических методов анализа. На основе полученных данных о структуре живого вещества удалось воссоздать строение ряда белков и полипептидных гормо­нов, а также синтезировать некоторые менее сложные ве­щества. Химия белков, которая ранее казалась малоперс­пективной областью естествознания, выдвинулась на перед­ний край науки, а раскрытие в середине XX века струк-

туры дезоксирибонуклеиновой кислоты (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. Выдвинутая в начале 50-х годов XX века гипотеза, согласно которой должны существовать особые молекулы нуклеиновых кислот, выполняющие функции перевода язы­ка нуклеиновых кислот на язык белков, достаточно скоро получила экспериментальное подтверждение. К началу 60-х годов у ученых-биологов уже сложилось четкое пони­мание основных процессов передачи информации в клетке при синтезе белка.

Отмеченные выше достижения в области атомной фи­зики и молекулярной биологии, а также появление кибер­нетики обеспечили естественнонаучную основу первого этапа НТР, начавшегося в середине XX века и продолжав­шегося примерно до середины 70-х годов. Основными тех­ническими направлениями этого этапа НТР стали атомная энергетика, электронно-вычислительная техника (явив­шаяся технической базой кибернетики) и ракетно-косми-че-ская техника. В последней, как и в атомной энергети­ке (избежавшей «идеологических передряг) СССР с само­го начала занял ведущее место в мире.

Со второй половины 70-х годов начался второй этап НТР, продолжающийся до сих пор. Важной характеристи­кой второго этапа НТР стали новые технологии, которых не было в середине XX века. К ним относятся лазерная технология, биотехнология и др. По мнению наиболее ав­торитетного научного органа США — Национального на­учного совета, «никогда еще в истории естествознания не существовало такого спектра научных и технологических возможностей, как, например, в области сверхпроводимос­ти или биотехнологии»²⁷.

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 включения в геном бактериальной клетки. Это позволи­ло контролировать основные процессы биосинтеза в клетке, создавать такие генетические системы бактериальной клет-

ки, которые способны осуществлять биосинтез определен­ных соединений в промышленных условиях. На решение таких задач ориентируется ныне ряд направлений биотех­нологии.

Биологическая технология определила возникновение нового типа производства — биологизированного. Приме­ром такого производства могут быть предприятия микро­биологической промышленности. Биологизация производ­ства — это новый этап научно-технического прогресса, когда наука о живом превращается в непосредственную производительную силу общества, и ее достижения исполь­зуются для создания промышленных технологий.

Значение генной инженерии на втором этапе НТР ха­рактеризуется существенным расширением ее диапазона: от получения новых микроорганизмов с заранее заданны­ми свойствами (путем направленного изменения их наслед­ственного аппарата) и до клонирования высших живот­ных. Конец XX столетия ознаменовался небывалыми ус­пехами в расшифровке генетической основы человека. В 1990 году «стартовал» международный проект «Геном человека», ставящий целью получение полной генетической карты Homo sapiens. В этом проекте приняли участие более двадцати наиболее развитых в научном отношении стран, включая и Россию.

Важной характеристикой второго этапа НТР стала не­виданная ранее информатизация общества на основе пер­сональных компьютеров (появившихся в конце 70-х годов) и Всемирной системы общедоступных электронных сетей, получившей наименование «Интернет». В результате чело­век, во-первых, получил доступ к объемам информации значительно большим, чем когда бы то ни было; а во-вто­рых, появился новый способ общения, который можно на­звать горизонтальным. До его появления общение и рас­пространение информации было в основном вертикальным (автор выпускает книгу — читатели читают, по радио и телевидению что-то передают — люди слушают это или смотрят; обратная связь ранее почти отсутствовала, хотя потребность в ней всегда была исключительно высока). Интернет обеспечивает распространение информации для практически неограниченного круга потребителей, причем они без всякого труда могут коммуникатировать друг с другом.

Еще одним направлением второго этапа НТР, зало­жившим физические основы принципиально новых ин­формационных и коммуникационных технологий, стали исследования в области физики полупроводниковых нано-гетероструктур. Достигнутые успехи в этих исследовани­ях, имеющие огромное значение для развития оптоэлект-роники и электроники высоких скоростей, были отмечены в 2000 году Нобелевской премией по физике, которую раз­делили российский ученый, академик Ж. И. Алферов²⁸, американские ученые Г. Кремер и Дж. Килби.

Таким образом, научно-техническая революция повлек­ла перестройку всего технического базиса, технологического способа производства. Вместе с тем она вызвала серьезные изменения в миропонимании. Последнее нашло воплоще­ние в принципиально новых, синергетических представле­ниях об объективной реальности.

На современном этапе познания материального мира чрезвычайно важную роль играет парадигма самоорганиза­ции, которая служит естественнонаучной основой философ­ской категории развития. В настоящее время установлено, что обязательным условием развития является процесс самоорганизации, приводящий к возникновению качествен­но новых материальных структур.

Длительное время в науке доминировало представление об отсутствии явления самоорганизации в неживой приро­де. Считалось, что объекты неорганического мира способ­ны изменяться только в направлении дезорганизации. Последнее означает, что в соответствии со вторым началом термодинамики, системы неживой природы могут «эволю­ционировать» лишь в сторону возрастания их энтропии²⁹, а значит, хаоса³⁰. Считалось, что самоорганизующиеся про­цессы присущи только живым системам.

Постепенно в науке накапливалось все большее число фактов, свидетельствовавших о возникновении упорядочен­ных структур и феномена самоорганизации в неживой при­роде при наличии определенных условий. Даже повседнев­ные наблюдения (образование, например, песчаных дюн, вихрей на воде, различного рода кристаллов и т.п.) свиде­тельствуют о том, что и в неживой природе, — наряду с дез­организацией, - происходит также и самоорганизация, ко­торая проявляется в возникновении новых материальных структур.

Указанные наблюдения и соответствующие обобщения привели к возникновению синергетики — междисциплинар­ного научного направления, изучающего общие и универ­сальные механизмы самоорганизации, т.е. механизмы са­мопроизвольного возникновения и относительно устойчи­вого существования макроскопических упорядоченных структур самой различной природы. Синергетика стирает, как казалось, непреодолимые грани между физическими и химическими процессами, с одной стороны, и биологиче­скими и социальными процессами - с другой, ибо иссле­дует общие механизмы самоорганизации и тех, и других.

Синергетика, сформировавшаяся как наиболее общая теория самоорганизации, стала важной характеристикой второго этапа НТР и привела к радикальному изменению естественнонаучной картины мира.

В заключение краткого исторического обзора развития естествознания необходимо отметить следующее. К концу XIX века окончательно завершился, так называемый, клас­сический этап в развитии естествознания, который начал­ся еще XVII веке и для которого были характерны меха­нистические представления о материальном мире. Боль­шая часть XX столетия характеризуется как период не­классического естествознания, исходным пунктом которого явилась разработка релятивистской и квантовой теории. Последние десятилетия XX века считаются периодом фор­мирования новейшего, постнеклассического естествознания, в основе которого лежит парадигма самоорганизации. Со­здатели синергетики показали, что способность к самоор­ганизации является атрибутивным свойством материаль­ных систем, а потому синергетика на сегодня является наи­более общей теорией самоорганизации. Основные черты постнеклассического естествознания выражаются синерге­тикой, изучающей общие принципы процессов самооргани­зации, протекающих в системах самой различной природы.

4.3. Панорама современного естествознания 4.3.1. Особенности развития науки в XX столетии

В XX веке естествознание развивалось невероятно быстрыми темпами, что обусловливалось потребностями практики. Промышленность требовала новых технологий, в основе которых лежало естественнонаучное знание.

Мощным стимулом для развития науки и техники стали мировые войны, а также экономическое и военное противостояние двух военно-политических блоков, во главе которых стояли СССР и США. Развитые промышленные страны начали выделять большие средства на развитие системы образования, подготовку и воспроизводство науч­ных кадров. Существенно расширилась сеть научно-иссле­довательских учреждений, финансируемых как государ­ством, так и частными компаниями.

Если в конце XIX века научные открытия совершались в маленькой лаборатории профессора или в мастерской изобретателя, то в 20-ЗО-е годы XX века начинается эпо­ха промышленной науки, крупных научно-исследователь­ских центров, расходующих сотни тысяч и миллионы дол­ларов. С конца XIX века наука начинает себя окупать. Капитал, вложенный в научные разработки, начинает при­носить прибыль.

В XX веке наука перестала быть частным делом, како­вой она была в XVIII-XIX веках, когда ее развивали лю­бознательные самоучки: адвокаты, священники, медики, ремесленники и т. д. Наука становится профессией огром­ного числа людей. Современные исследования показывают, что развитие науки может быть выражено экспоненциаль­ным законом. Объем научной деятельности удваивается каждые 10-15 лет. Это проявляется в ускорении роста количества научных открытий и объема научной информа­ции, а также числа людей, занятых в науке. В результа­те — феноменальные достижения во всех областях науки и, прежде всего, в естествознании, которыми так богато ушедшее XX столетие.

В XX веке наука изменила не только сферу производ­ства, но и быт людей. Радио, телевидение, магнитофоны, компьютеры становятся обиходными вещами, также как одежда из синтетических тканей, стиральные порошки, ле­карства и т.д.

Все это характеризует как бы внешнюю сторону разви­тия науки нашего времени. Теперь рассмотрим, какие важ­нейшие научные открытия были сделаны за последние 70-80 лет.