Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение………………………………………………………………………....2-3
Наука в XX веке………………………………………………………………...3-4
Развитие квантовой механики…………………………………………………4-5
Что касается физики XX века………………………………………………….5-8
Генная инженерия……………………………………………………………..8-12
Наука в XXI веке……………………………………………………………..12-13
Список основных научных достижений первого десятилетия XXI века...13-16
Вывод……………………………………………………………………………16
Список литературы………………………………………………………………17
Введение:
Наука является важнейшей областью человеческой деятельности, функция которой заключается в развитии и систематизации знаний о природе, обществе и мышлении. Основой этой деятельности является сбор научных фактов, их постоянное обновление и систематизация, критический анализ и, на этой основе, синтез новых научных знаний или обобщений, которые не только описывают наблюдаемые природные или социальные явления, но и позволяют вам построить причинно-следственные связи и как прогнозировать последствия. В процессе своего развития наука превращается в производительную силу (технология является ее естественным следствием) и важнейший социальный институт. Понятие «наука» включает в себя как деятельность по получению новых знаний, так и результат этой деятельности - объем накопленных знаний, разделение и кооперацию научных работ, научных учреждений, экспериментального и лабораторного оборудования, методов научных исследований, системы подготовки научных кадров, понятийный и категориальный аппарат, научно-информационная система и экспертная система.
На начальном этапе человеческой истории естествознание и гуманитарные культуры существовали в целом, поскольку познание человека в равной степени было направлено как на изучение природы, так и на познание самого себя. Однако они постепенно выработали свои принципы и подходы, определили цели: естественнонаучная культура стремилась изучать природу и побеждать ее, а гуманитарная культура ставила своей целью изучение человека и его мира.
Первые зачатки науки следует отнести к периоду древнегреческой цивилизации. Отсюда берут начало математика, физика, геометрия, астрономия, логика, география, история.
Однако началом науки в ее современном виде следует считать XVI век, ее начало связано с именем Г. Галилея. С этого момента наука начинает свое бурное развитие на строгих научных основаниях. 17-й век приносит значительные достижения в этой области, и, прежде всего, разработку закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном и создание дифференциального и интегрального исчисления (независимо от Ньютона и Лейбница). В XVIII веке была создана кинетическая теория газов (Бернулли), была открыта планета Уран, создана вакцина против оспы. В 19 веке Чарльз Дарвин сформулировал эволюционную теорию, Мендель открыл законы наследственности, Дмитрий Менделеев открыл периодический закон, Джеймс Максвелл завершил создание классической электродинамики.
Тем не менее, самые значительные прорывы, настоящая эра науки и триумф научного мировоззрения начинаются в 20 веке.
Наука в XX веке
Прежде всего наука XX века связана с физикой. Здесь необходимо, прежде всего, упомянуть два наиболее значимых достижения: создание теории относительности А. Эйнштейном и создание ряда выдающихся ученых квантовой теории. Без преувеличения можно сказать, что эти две теории изменили наши представления о том, как устроен мир, в котором мы живем. Классическая теория гравитации была создана Ньютоном. Однако она оказалась ограниченной, и в начале XX века потребовалась новая теория. Она была создана А. Эйнштейном. В статье (1905 г.) он исследовал два постулата: общий принцип относительности и постоянство скорости света. Из этих постулатов вытекает сокращение Лоренца, относительность одновременности и бесполезность эфира, идея существования которого преобладала в науке в конце XIX века. Он ввел формулы преобразования Лоренца, суммирования скоростей, увеличения инерции со скоростью и т. д. Эта теория называется специальной теорией относительности (СТО). В том же году появилась формула E = mc2 - инерция определяется энергией. В других работах этого периода Эйнштейн дал квантовую теорию фотоэффекта и теплоемкости, теорию броуновского движения, статистику Бозе-Эйнштейна и другие. Затем он сосредоточил свои усилия на развитии теории относительности. С 1911 года Эйнштейн разработал общую теорию относительности (ОТО), включая гравитацию, которую он завершил в 1916 году. Проверка трех новых эффектов, предсказанных Эйнштейном, показала полное согласие ОТО с экспериментом.
Развитие квантовой механики
Чтобы описать явления микромира в начале 20-го века, Макс Планк и Нильс Бор заложили основы квантовой механики. К 20-м годам 20-го века аппарат квантовой теории был разработан Гейзенбергом (принцип неопределенности) и Шредингером. В 1880-х годах был получен экспериментальный спектр излучения абсолютно черного тела; частотное распределение энергии оказалось несовместимым со всеми доступными теориями. Правильная формула была выбрана в 1900 году Максом Планком. Несколько недель спустя он обнаружил, что эту формулу можно строго доказать, если сделать предположение, что излучение и поглощение энергии происходят порциями не менее определенного порога (кванта), пропорционального частоте волны. Сам Планк сначала рассматривал такую модель как чисто математический трюк; даже намного позже, в 1914 году, он попытался опровергнуть собственное открытие, но безуспешно.
Следует также сказать об обнаружении красного смещения Эдвином Хабблом. Наблюдения Хаббла подтвердили соответствие поведения далеких галактик уравнениям Эйнштейна и впоследствии позволили создать космологическую теорию Большого взрыва, объясняя происхождение и наблюдаемое в настоящее время развитие Вселенной.
Также, что касается физики XX века, стоит упомянуть такие важные достижения, как:
-
Создание планетарной модели атома Резерфордом (1911); -
Создание атомной бомбы (1945 г.); -
Создание спиральной структуры Галактики (1951); -
Создание квантового генератора (1954); -
Создание теории кварков (1964); -
Открытие реликтового излучения, подтверждающее теорию Большого взрыва (1965); -
Создание теории электрослабого взаимодействия (1967); -
Открытие механизма образования черных дыр (1971); -
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (1986).
Химия также может похвастаться основными достижениями в 20 веке. Химия развивается на основе открытий, сделанных в XIX веке, и на основе достижений физики. Квантово-механический подход к структуре атома привел к созданию новых теорий, объясняющих образование связей между атомами. В 1927 г. В. Г. Гейтлер и Ф. Лондон разработали квантово-механическую теорию химической связи. На основании их метода в 1928-1931 гг. Л. Полинг и Дж. К. Слейтер создает метод валентной связи. Основная идея этого метода заключается в предположении, что атомные орбитали сохраняют определенную индивидуальность при образовании молекулы. В 1928 году Полинг предложил теорию резонанса и идею гибридизации атомных орбиталей, в 1932 году - новую количественную концепцию электроотрицательности. В 1929 году Ф. Хунд, Р.С. Мулликен и Дж. Э. Леннард-Джонс заложили основу для метода молекулярных орбиталей, основанного на идее полной потери индивидуальности атомов, соединенных в молекуле, и Хунд также создает современную классификацию химических связей.
Благодаря квантовой механике, к 30-м годам XX века метод формирования связи между атомами был в основном прояснен; кроме того, в рамках квантово-механического подхода теория периодичности Менделеева получила правильную физическую интерпретацию. Создание надежного теоретического обоснования привело к значительному увеличению способности прогнозировать свойства веществ.
Особенностью химии в 20 веке было широкое использование физико-математического аппарата и различных методов расчета. Настоящей революцией в химии стало появление в 20-м веке большого количества новых аналитических методов, прежде всего физических и физико-химических (рентгеноструктурный анализ, электронная и вибрационная спектроскопия, магнитохимия и масс-спектрометрия, спектроскопия и другие). Эти методы предоставили новые возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества. Отличительной чертой современной химии было ее тесное взаимодействие с другими естественными науками, в результате чего, например, биохимия и геохимия возникли на стыке наук. Логическим следствием совершенствования химической теории в 20-м веке стали новые успехи практической химии - каталитический синтез аммиака, производство синтетических антибиотиков, полимерных материалов и т. д. Успехи химиков в производстве веществ с заданными свойствами среди других достижений прикладной науки к концу 20-го века, привели к фундаментальным изменениям в жизни человечества.
В XX веке с повторным открытием законов Менделя начинается бурное развитие генетики. В 20-30-х годах появилась популяционная генетика. В работах Фишера, Холдейна и других авторов теория эволюции, в конце концов, сочетается с классической генетикой в синтетической теории эволюции.
Во второй половине 20-го века идеи популяционной генетики оказали значительное влияние на социобиологию и эволюционную психологию. В 1960-х годах объяснить альтруизм и его роль в эволюции путем отбора потомков. Синтетическая теория эволюции получила дальнейшее развитие, в которой появилась концепция дрейфа генов и других процессов, важных для появления высокоразвитых организмов.
В 1970-х годах Гулд и Элдридж разработали теорию прерывистого равновесия, которая объяснила причины быстрых эволюционных изменений за исторически короткое время, которые ранее легли в основу «теории катастроф». В 1980 году Луис Альварес выдвинул метеоритную гипотезу вымирания динозавров. Затем, в начале 1980-х годов, статистически исследовались другие явления массового вымирания в истории земной жизни.
Стремительно развивалась в XX веке и биохимия. К концу XIX в. Выявлены основные пути метаболизма лекарств и ядов, синтеза белков, жирных кислот и мочевины. В начале двадцатого века. началось изучение витаминов. Совершенствование методов лабораторной работы стимулировало развитие физиологической химии, и биохимия постепенно отделялась от медицины в самостоятельную дисциплину. В 1920-х и 1930-х годах Ханс Кребс, Карл и Герти Кори начали описывать основные пути метаболизма углеводов. Началось изучение синтеза стероидов и порфиринов. Фриц Липман и другие авторы описали роль аденозинтрифосфата как универсального переносчика биохимической энергии в клетке, а также митохондрий в качестве основного источника энергии.
В 20 веке появляется молекулярная биология. Уэнделл Мередит Стэнли опубликовал эту фотографию кристаллов вируса табачной мозаики в 1935 году. Это чистые нуклеопротеины, которые убедили многих биологов в том, что наследственность должна иметь физико-химическую природу. Как и биохимия, микробиология быстро развивалась на стыке медицины и других естественных наук. После выделения бактериофага начались исследования бактериальных вирусов и их хозяев. Это создало основу для применения стандартизированных методов работы с генетически однородными микроорганизмами, что дало хорошо воспроизводимые результаты и позволило заложить основы молекулярной генетики.
Генная инженерия
В 1941 году Бидл и Татем сформулировали свою гипотезу «один ген - один фермент». В 1943 году Освальд Эвери показал, что генетический материал в хромосомах - это не белок, как считалось ранее, а ДНК. В 1952 году этот результат был подтвержден в эксперименте Херши-Чейза. Наконец, в 1953 году Уотсон и Крик предложили свою знаменитую структуру ДНК с двойной спиралью. Когда через несколько лет экспериментально подтвердился механизм полуконсервативной репликации, большинству биологов стало ясно, что последовательность оснований в нуклеиновой кислоте каким-то образом определяет последовательность аминокислотных остатков в структуре белка. Но идея иметь генетический код была сформулирована не биологом, а физиком Георгием Гамовым. Начата работа по расшифровке генетического кода. Работа заняла несколько лет и была завершена к концу 1960-х годов. К середине 1960-х годов были заложены основы молекулярной организации метаболизма и наследственности, хотя подробное описание всех механизмов только началось. Методы молекулярной биологии быстро распространяются на другие дисциплины, расширяя возможности исследований на молекулярном уровне. Это было особенно важно для генетики, иммунологии, эмбриологии и нейробиологии, и идея «генетической программы» (этот термин был предложен Джейкобом и Моно по аналогии с компьютерной программой) проникла во все другие биологические дисциплины.
Генная инженерия основана главным образом на использовании технологии рекомбинантных ДНК, то есть таких молекул ДНК, которые искусственно перестраиваются в лаборатории путем рекомбинации их отдельных частей (генов и их фрагментов). Учитывая не только новые возможности, но и потенциальную угрозу от использования таких технологий (в частности, от манипуляций с микроорганизмами, способными переносить гены вирусного рака), научное сообщество ввело временный мораторий на исследовательскую работу с рекомбинантными ДНК. В 1975 году на специальной конференции рекомендации по мерам безопасности для такого рода работ не были разработаны. После этого наступил период бурного развития новых технологий.