Духовная жизнь и мировая культура в первой половине ХХ в. Развитие науки

В первой половине ХХ века продолжилась революция в естествознании. Она была дополнена целым рядом выдающихся открытий. Это способствовало утверждению новой картины мира, пониманию тех глобальных процессов, которые происходят во Вселенной. Но не только. Наука всё более превращалась в одну из главных производительных сил. Теоретическое знание приносило практическую пользу. Новые техника и технологии изменяли характер производства и образ жизни людей.

Начнём, пожалуй, с теории, которая была выдвинута в самом конце XIX века. 14 декабря 1900 года немецкий физик Макс Планк сформулировал следующую гипотезу: при электромагнитном излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными порциями – квантами.

Энергия каждой такой порции равна частоте излучения, умноженной на новую, выведенную Планком постоянную.

Эта гипотеза позднее была подтверждена экспериментально. И заставила по-другому взглянуть на природу электромагнитных волн. До этого большинство учёных все волновые процессы считали непрерывными. Теперь же получалось, что это свойство лишь уже «запущенных» волн, которые распространяются в пространстве. Образно говоря, если электромагнитное излучение представить в виде моря, то брать и добавлять в него воду можно не постоянной струйкой, а кружками определённой вместимости.

Теория Планка положила начало новой науке – квантовой механике. Благодаря её развитию удалось продвинуться далеко вперёд в изучении магнитных и электромагнитных свойств различных материалов. Описать, что происходит внутри атомного ядра. Понять, как ведут себя элементарные частицы: электроны, протоны, нейтроны… Что происходит при их столкновениях. И ответить на целую кучу вопросов. Откуда взялись химические элементы? Почему загораются и как светят звёзды?

Более подробно о значении квантовой механики поговорите со своим учителем физики. А мы вернёмся к историческим фактам. В 1918 году «в знак признания услуг, которые он оказал развитию физики своим открытием квантов энергии» Макс Планк был награждён Нобелевской премией.

В 1905 году ещё один немецкий физик Альберт Эйнштейн с помощью теории Планка объяснил явление фотоэффекта.

Вспомним то, о чём вы говорили на уроках физики. Фотоэффект – испускание веществом электронов под воздействием света или других электромагнитных излучений.

Эйнштейн предположил, что свет не только излучается определёнными порциями, но и состоит, по его словам, «из зёрен энергии (световых квантов), <...> несущихся в пустом пространстве со скоростью света». Световой квант (и квант любого электромагнитного излучения) – это особая элементарная частица – фотон. Он необычна тем, что не имеет массы покоя и способна существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света.

Энергия фотона меняет состояние атома вещества, ионизирует его. Электрон, получив определённую кинетическую энергию от фотона, может «вырываться» за пределы атома. То есть он способен двигаться. Эйнштейн вывел формулу, которая показывает зависимость кинетической энергии «вырванных» из атома электронов от частоты падающего света. Вероятно, вы уже знаете, или сообразили сейчас, какую практическую пользу в перспективе это принесло? Например, можно воздействовать на вещество таким образом, чтобы получить заданное количество энергии. В 1921 году работы Эйнштейна, посвящённые квантовой теории света, были удостоены Нобелевской премии.

В том же 1905 году немецкий физик опубликовал статью «К электродинамике движущихся тел». В ней была изложена специальная теория относительности. «Будьте же бдительны, всё относительно», – предупреждал слушателей в одной из своих песен советский актёр и бард Владимир Высоцкий. Эйнштейн имел в виду не вообще всё, а относительность представлений о пространстве и времени. Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью. Например, время на звездолёте, движущемся со скоростью, близкой к скорости света, с точки зрения наблюдателя на Земле будет течь значительно медленнее. В статье речь шла также о взаимосвязи энергии и материи.

Специальная теория относительности вызвала жаркие дискуссии, которые продолжаются до сих пор. А пока её сторонники и противники спорили, Эйнштейн работал над главным научным достижением своей жизни – общей теорией относительности. Окончательно она была сформулирована в 1915 году.

Общая теория относительности объясняет причины и механизм действия гравитации. Силу притяжения Эйнштейн рассматривал как результат деформации пространства-времени, которая происходит под воздействием массы тела. Представьте себе тяжёлый предмет на батуте. Под ним образуется впадина – искривление пространства-времени. Если мы положим на батут более лёгкие предметы, они будут стремиться к центру впадины. Их притягивает не тяжёлый предмет сам по себе. Если бы он лежал на прочной твёрдой поверхности, к нему бы вся эта «мелочь» не покатилась.

Следствием общей теории относительности стало представление о динамичной Вселенной, которая сжимается и расширяется, теория Большого взрыва и много других интересных вещей. Информацию о них вы можете найти самостоятельно. Отметим только, что существовали и существуют альтернативные теории гравитации. Настоящие учёные никогда не претендуют на абсолютную истину.

Но от теорий, объясняющих природу мироздания, перейдём к идеям, более приближенным к земным нуждам.

В первой половине ХХ века как отдельное направление оформилась атомная физика. Были открыты новые элементарные частицы (например, нейтрон), искусственная радиоактивность. Итальянский физик Энрико Ферми, проведя ряд экспериментов, пришёл к выводу: нейтроны можно использовать для деления ядер тяжёлых элементов. Были созданы предпосылки для получения и использования атомной энергии. За год до Второй мировой войны в Германии было произведено расщепление ядер атомов урана.

Но первые ядерные реакторы появились в другой стране – Соединённых Штатах Америки. Туда эмигрировали многие выдающиеся учёные. Энрико Ферми, которого мы уже вспоминали. Датчанин Нильс Бор, Лео Сцилард и Эдвард Теллер из Венгрии и многие другие. Вместе с американскими и канадскими физиками под руководством Роберта Оппенгеймера они работали над «проектом Манхэттен».

Это кодовое название программы США по разработке ядерного оружия. 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико была взорвана первая в мире атомная бомба.

Достижения в области химии привели не только к открытию новых химических элементов, но и к бурному развитию химической промышленности. В межвоенный период она стала производить много искусственных материалов – пластмасс, тканей, бензина, каучука. Начали выпускаться и синтетические волокна – капрон, нейлон. Благодаря этому в 1930-е годы в продаже появилось много потребительских товаров и одежды по вполне доступным ценам.

Но синтетические волокна, разумеется, нашли широкое применение не только в лёгкой промышленности. Возьмём, к примеру, нейлон. Впервые его синтез провёл Уоллес Карозерс, главный химик исследовательской лаборатории «Дюпон». Эта американская химическая компания является одной из крупнейших в мире и в наши дни.

Изобретённые ранее искусственные ткани, например вискоза или ацетатный шёлк, изготавливались на основе растительных волокон. Нейлон же, как и вся остальная синтетика, – углеводородный продукт, результат переработки нефти.

Компания «Дюпон» представила нейлон как волокно для изготовления женских чулок. Главной задачей было создание материала такого же эффектного и мягкого, как шёлк, но более дешёвого и ноского. Коммерческое создание нейлоновых чулок началось в 1939 году. В первый же день продаж с прилавков магазинов буквально «улетели» 72 тысячи пар. А за год продали 64 миллиона пар.

Но в конце 1941 года США вступили во Вторую мировую войну, и имеющиеся запасы нейлона были направлены на военные нужды. Из этого лёгкого, прочного, стойкого к износу материала изготавливали парашюты, палатки, униформу и даже шины для автомобилей.

Сейчас из нейлона делают ковры, лески, струны для гитар и других музыкальных инструментов и теннисных ракеток, хирургические нити, одежду… Нейлон побывал даже на Луне. Он был в составе тканей для скафандров астронавтов. И флаг, который Нил Армстронг установил на Луне, был изготовлен из нейлона. Ну, и, разумеется, он остаётся основным материалом для производства женских чулок и колготок.

В биологии получила развитие новая перспективная отрасль – генетика. Эта наука изучает законы наследственности и изменчивости организмов. Её основы заложили знаменитые эксперименты с горохом Грегора Менделя в середине XIX века. При жизни его работы были малоизвестны и воспринимались весьма критически. Но в начале двадцатого века выводы Менделя были подтверждены другими учёными-биологами.

Важнейшим вкладом в развитие генетики стала хромосомная теория наследственности. Вспомним её суть. Передача наследственной информации связана с передачей хромосом, в которых в определённой и линейной последовательности расположены гены.

Американскому генетику Томасу Моргану за открытие роли хромосом в наследственности была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1933 года.

Генетика сыграла огромную роль в медицине и сельском хозяйстве. Современному человеку не составит труда объяснить, в чём именно она заключалась.

Важное практическое значение имело открытие гормонов, витаминов, достижения в области вирусологии. Продолжая исследования Луи Пастера, сотрудники Пастеровского института разработали предохранительные прививки против сибирской язвы, куриной холеры, бешенства. Немецкий микробиолог Роберт Кох и его ученики открыли возбудителей туберкулёза, брюшного тифа, дифтерита, сифилиса. И самое главное, против них были созданы лекарства.

Первостепенную важность для жизни людей имело открытие пенициллина.

Английский учёный Александр Флемминг доказал, что плесневый гриб Penicillium notatum вызывает полную гибель бактерий, в культуру которых попадает. Пенициллин стал первым лекарством-антибиотиком. В 1940-х годах была разработана технология его промышленного производства. Благодаря его применению гангрена, пневмония, скарлатина, менингит и многие другие болезни перестали собирать такую обильную смертельную жатву. В 1945 году Александр Флемминг стал нобелевским лауреатом.

Перестал быть приговором и сахарный диабет. В 1921 году был выделен инсулин.

После серии экспериментов было доказано, что он способен влиять на уровень сахара в крови. Шотландский физиолог Джон Маклеод и канадец Фредерик Бантинг были удостоены Нобелевской премии за это революционное открытие. Патент на производство инсулина был продан Торонтскому университету за один доллар. Уже в 1923 году началось промышленное производство этого лекарства.

Большое влияние на развитие психиатрии, а также на понимание сущности человека оказала теория и практика психоанализа. Её основатель – австрийский психиатр Зигмунд Фрейд. Психика человека, утверждал он, состоит из трёх уровней. «Эго» («Я») – это и есть личность, её мысли, чувства, которые осознаются. Эго контролирует действия человека, те процессы, которые происходят в его психике. «Супер-Эго» («Сверх-Я») – ценностные установки, идеалы, совесть. Его можно назвать «внутренним голосом», цензором, который заставляет нас поступать, как надо, а не как хочется. Но есть ещё «Идо» («Оно») – те инстинкты и влечения, которые человеком не осознаются. Но тем не менее оказывают существенное влияние на его поступки. Задача психоанализа «вытащить» этого «Оно» из подсознания, вернуть нашему разуму контроль над нашими действиями.

Подытожим. Мы назвали выдающиеся научные открытия первой половины ХХ века.

·        Квантовая теория.

·        Теория относительности.

·        Искусственная радиоактивность и начало использования атомной энергии.

·        Синтетические материалы.

·        Хромосомная теория наследственности.

·        Первые антибиотики (пенициллин) и инсулин.

·        Теория психоанализа.

Что ещё можно добавить в этот список?