Розвиток науки у світі в ХХ столітті

XX століття - це епоха науково-технічної революції, століття прориву в ядро атома й у відкритий космос, синтезу органічних речовин, проникнення в геном, пізнання механізмів поводження живих систем, століття інтеграції знань і комплексного вирішення науково-практичних завдань. За минуле сторіччя відбувся неймовірний підйом наукової думки людства, яка набула зовсім новий напрямок розвитку - повна комп'ютеризація, Всесвітня павутина. Але зворотним боком видатних відкриттів стали величезної моці руйнування, наприклад, від ядерних вибухів. Наука породила цілий вузол протиріч. Іншою віхою на шляху технічних нововведень, коли наукові ідеї одержали практичне втілення, став винахід братів Уїлбура та Олівера Райт. У 1890 р. вони довідалися про експерименти, пов'язаних з польотом, що планується, що вироблялися в Німеччині, і захопилися ідеєю повітроплавання, почавши власні розробки, пов'язані з принципами польоту. Поєднавши наукові знання і технічні навички, брати Райт побудували кілька літальних апаратів. Потім 17 грудня в 1903 р. вони здійснили успішний запуск літального апарату більш важке повітря, який приводиться в рух механічним гвинтом. Ще один американський винахід, ледь замічене в момент своєї появи в 1947 р., відкрило нову еру в розподілі інформації. У той рік Джон Бардін, Вільям Б. Шоклі і Уолтер Бреттейн, що працювали в Лабораторії Белл, облокачівает на дуже складні становища теоретичної фізики, винайшли транзистор - невеликий пристрій, здатне замінити масивні радіолампи. Транзистор і винайдені десять років через інтегральні мікросхеми дозволили сховати складну електронну начинку в невеликий корпус. У результаті сьогоднішні комп'ютери розміром із книгу перевершують по своїх параметрах комп'ютери 60-х, що займали цілі приміщення, що привело до дійсної революції в способі життя людей, вплинувши на їх роботу, навчання, ведення бізнесу, проведення наукових досліджень. У другій половині XX століття американські учені відомі вже аж ніяк не тільки завдяки практичним розробкам. Відразу вони одержали визнання за їх внесок у "чисту науку", за розробку теорій і концепцій. Зміна пріоритетів наукових досліджень можна простежити за списком Нобелівських лауреатів з фізики та хімії. У першій половині століття, з 1901 по 1950 р., американські вчені серед лауреатів премії складали меншість. Після 1950 р. американці одержують приблизно половину Нобелівських премій, що присуджуються за наукові досягнення. Одне із самих вражаючих і суперечливих досягнень американської технології - підпорядкування людині ядерної енергії. Концепції, які дозволили розщепити атом, розроблялися вченими багатьох країн, але перехід від ідей до практичного здійснення ядерної реакції був досягнутий американськими вченими на початку 40-х рр..

Після того як німецьким фізикам у 1938 р. вдалося розщепити ядро урану, Альберт Ейнштейн, Енріко Ферми і Лео Сцілард прийшли до висновку, що ланцюгова ядерна реакція в принципі здійсненна. У листі до Президента Франкліну Рузвельту Ейнштейн виражав стурбованість тим, що цей науковий прорив дозволяє створити "надзвичайно могутню бомбу". Його заклопотаність викликала до життя Манхеттенський проект, покликаний забезпечити першість Америки в створенні атомної бомби. Завдяки проекту була створена перша атомна бомба, висаджених в Нью-Мексико 16 липня в 1945 р. Створення бомби і її скидання на Японію в серпні 1945 р. поклали початок Атомної ері, часу страху перед зброєю масового знищення, що існували протягом усього періоду холодної війни і пішов на спад лише сьогодні, коли починаються спроби покласти кінець розростання арсеналів зброї. Але разом з тим Атомна ера характеризується і мирним використанням сил атома в енергетику і медицині. Перша комерційна атомна електростанція була пущена в Іллінойсі у 1956 р. У той час перспективи розвитку атомної енергетики в США виглядали самим райдужним чином. Однак опоненти вказували, що АЕС потенційно небезпечно і запитували себе: чи можливо безпечне поховання ядерних відходів? Аварія, яка відбулася в 1979 р. на АЕС "Три майл айленд" в Пенсільванії, викликала в багатьох американців ворожість до атомної енергії. Вартість будівництва АЕС росла, і більш економічні джерела енергії стали виглядати куди привабливіше. У 70-х і 80-х відбувся відмова від будівництва ряду раніше планувалися електростанцій, і сьогодні майбутнє атомної енергетики в США залишається під сумнівом.

Тим часом американські вчені експериментували з іншими джерелами енергії, інтерес до яких відновився. Серед них - і енергія Сонця. І хоча одержання енергії від сонячних електрогенераторів економічно невигідно в більшості районів США, два останніх винаходи можуть змінити ситуацію на краще. У 1994 р. Сабхенду Гуха, віце-президент "Юнайтед Солар системз" (Троя, штат Мічиган), читав лекцію про вигоди одержання сонячної енергії і демонстрував фотографію сонячних батарей, установлених на даху будинку. Присутній у залі архітектор зауважив: "Але в них же жахливий вигляд. Хто захоче встановлювати таке на своєму будинку?" Це зауваження змусило Гуха задуматися про те, як зробити перетворювачів сонячної енергії чимось начебто черепиці, а не монтувати сонячні батареї на рамах, повернених до неба. З 1996 використовується ще один винахід, зв'язане із сонячною енергією: електростанція "Сонце-два", пущена в експлуатацію в пустелі Мохаве в Каліфорнії, робить електрика, забезпечуючи їм 10000 будинків. На площі 38 гектарів розташовано близько 2000 дзеркал, що направляють сонячне світло на 90-метрову "силову вежу", де нагрівається перенасичений сольовий розчин, який надходить потім до парогенератори, який надає руху турбіни. Такий розчин зберігає теплову енергію краще, ніж вода, і ентузіасти "Сонце-два" думають, що нова технологія дозволить зробити великі комерційні електростанції рентабельними в тих районах, де багато сонця і значне споживання електроенергії. Космічна ера почалася майже одночасно з Атомної ерою. Американець Роберт Г. Годдард був одним з перших учених, що експериментують із системами ракетної тяги. У своїй невеликій лабораторії в Вустері, Массачусетс, Годдард працював з рідким киснем і гасом, використовуваними як паливо при запуску ракети в атмосферу. У 1926 р. він успішно запустив першу у світі ракету на рідкому паливі, який піднявся на висоту 12,5 м. Протягом наступних за цим 10 років Годдард домігся того, що його ракети досягали помірної висоти, - 2 км., А інтерес до ракетобудування значно зріс як у США, так і у Великобританії, Німеччини та СРСР. Ракети уможливили запуск штучних супутників і пілотованих людиною космічних апаратів. У 1957 р. Радянський Союз запустив перший "Супутник", в 1958 р. за ним пішли США, які відправили в космос "Експлорер-I". Політ людини в космос відбувся навесні в 1961 р. Першим у космосі побував радянський космонавт Юрій Гагарін, а слідом за ним - американець Алан Б.. Шепард-молодший. Від цих кроків спроб в космосі до вибуху на Місяць у 1969 р. і сьогоднішніх кораблів багаторазового використання американська космічна програма - свого роду дзеркало розвитку прикладних наук - пройшла значний шлях. Супутники зв'язку передають комп'ютерні дані, через них здійснюються телефонні розмови, ведеться тілі-і радіомовлення. Супутники прогнозу погоди поставляють нам дані, необхідні для завчасного оповіщення про жорстокі бурах. Космічні технології породили тисячі видів продукції, що використовуються в повсякденному житті: від надлегких матеріалів, які застосовуються у виробництві кросівок, до систем штучного дихання для лікарень. Так само як в області фізики і хімії, так і в медицині, і психології велика частина Нобелівських премій після Другої світової війни була отримана американцями. Національний інститут здоров'я (НИЗ), що є основним центром біохімічних досліджень у США, зіграв ключову роль у цьому процесі. Складається з 24 автономних інститутів НИЗ займає 75 будинків, що розкинулися на 120 гектарах у місті Бетесда, штат Меріленд. У 1997 р. його бюджет складав 13 мільярдів доларів.

Мета досліджень, що ведуться в інституті, - одержання знань про профілактику, виявлення, діагностику і лікування захворювань і розладів - від самих рідких генетичних порушень до банальної застуди. Гранти, віділювані НИЗ, підтримують вишукування близько 35 000 ведучих дослідників, які працюють у кожному американському штаті і ряду закордонних країн. Серед тих, хто одержував ці гранти, - 91 лауреат Нобелівської премії з медицини. П'ять нобелівських лауреатів зробили свої відкриття в лабораторіях НИЗ. Дослідження НИЗ сприяють формуванню багатьох досягнень медицини. Так, наприклад, смерть від пороку серця - "убивці номер один" в США - в період з 1971 по 1991 р. впала на 41 відсоток. За той же час рівень смертності від паралічу знизився на 59 відсотків. Між 1991 і в 1995 р. рівень смертності від раку упав майже на 3 відсотки - перше стійке зниження цього показника з часів запровадження загальнонаціональної статистики в 30-х рр.. Сьогодні удається вилікувати більш 70 відсотків дітей з діагнозом раків. Завдяки НИЗ молекулярна генетика і дослідження генома людини зробили революційний переворот у біомедицині. У 80-х і 90-х рр.. учені почали перші спроби корекції генетичних порушень у людському організмі. В даний час можливо локалізувати, ідентифікувати й описати функцію багатьох генів у геномі людини. Учені припускають, що ці нові знання дозволять увести генетичні тести, які виявляють схильність до захворювань, які будуть вражати товсту кишку, органи дихання, і до інших видів раку, і будуть прокладати шлях превентивному медикаментозному лікуванню тих членів родини, для кого ці хвороби являють загрозу . Напевно, найбільш вражаючим з наукових досліджень, що ведуться в США, є проект генома людини, що здійснюється під егідою НИЗ. Мова йде про спробу створення генетичної карти людини, коли встановлюється хімічна композиція кожного з 50-100 тисяч генів, які відповідають за формування людського тіла. Очікується, що здійснення проекту займе 15 років і обійдеться щонайменше в 3 мільярди доларів. Исследования, що здійснюються в університетах, лікарнях і під егідою корпорацій, також вносять свій внесок у розвиток діагностики та лікування захворювань. Так, наприклад, НИЗ фінансує основні дослідження, пов'язані з синдромом набутого імунного дефіциту (СНІД), однак багато хто з медикаментозних препаратів, що застосовуються при його лікуванні, були створені в лабораторіях американських фармацевтичних фірм; ці препарати проходять іспиту в дослідницьких центрах по всій країні.

Один з типів препаратів, які обіцяють серйозний терапевтичний ефект при лікуванні вірусу СНІДу, - інгібітори протеази. Після декількох років лабораторних досліджень в США інгібітори протеази в 1994 р. вперше були дані пацієнтам. Один з перших клінічних іспитів (на групі з 20 добровольців) показало не тільки те, що даний препарат знижує вміст вірусів у крові до майже повного їх зникнення, а й те, що імунна система відновлюється значно швидше, ніж можна було допустити. Лікарі сполучають лікування інгібіторами протеази з призначенням інших препаратів, проводячи "комбіновану терапію". Хоча результати такого лікування дають привід для оптимізму, комбінована терапія - не панацея, тому що вона впливає тільки на кров; вона не стосується інших органів тіла: мозку, лімфатичних вузлів, спинномозкової рідини і чоловічих насінників, де також таяться віруси. Учені продовжують експерименти з комбінованою терапією й іншими способами лікування СНІДу, поки не буде знайдено остаточне рішення - вакцина проти цього захворювання. Сьогодні ми можемо скласти "золоту сотню" науки і техніки ХХ століття. Найвидатніші вчені ХХ століття: 1. Іван Павлов (теорія умовних і безумовних рефлексів); 2. Марія Кюрі (роботи з радіоактивності); 3. Микола Семенов (теорія розгалужених хімічних реакцій); 4. Отто Ган (поділ ядра урану); 5. Альберт Ейнштейн (спеціальна та загальна теорії відносності); 6. Нільс Бор (теорія будівлі атомів); 7. Макс Планк (квантова теорія); 8. Вольфганг Паули (принцип заборони); 9. Вернер Гейзенберг (квантова механіка); 10. Поль Дірак (атомна теорія); 11. Енріко Ферми (атомна теорія) 12. Едвард Теллер (ядерні реакції); 13. Стефен Хокінг (теорія випромінювання "чорних дір"); 14. Бенуа Мандельброт (фрактальна геометрія); 15. Френсіс лемент, Джеймс Уотсон (відкриття подвійної спіралі ДНК); 16. Норберт Вінер (кібернетика); 17. Ілля Пригожин (нерівновагу термодинаміка); 18. Денніс Габор (голографія); 19. Олександр Фрідман (модель нестаціонарної всесвіту, що розширюється); 20. Клод Шеннон (ентропійная теорія інформації); 21. Вільям Шоклі, Джон Бардін, Уолтер Браттейн (транзисторний ефект); 22. Олександр Флемінг (відкриття пеніциліну); 23. Анрі Пуанкаре (математична формулювання принципів спеціальної теорії відносності); 24. Тім Бернерс-лі (концепція Всесвітньої Павутини - World Wide Web); 25. Крістіан Барнард (пересадка серця людині); 26. Петро Капіца (фізика низьких температур); 27. Томас Морган (генетика); 28. Андрій цукру (роботи в області термоядерного синтезу); 29. Фріц Габер (синтез аміаку); 30. Глен Сіборг (синтез трансуранових елементів);

Відкриття та наукові концепції (теорії), найбільшою мірою, що вплинули на розвиток цивілізації у ХХ столітті: 1. Спеціальна теорія відносності; 2. Загальна теорія відносності; 3. Квантова механіка; 4. Транзисторний ефект; 5. Теорія електрослабкої взаємодії; 6. Ноосферна концепція; 7. Теорія дисипативних систем; 8. Розгалужені ланцюгові реакції; 9. Лазерний ефект; 10. Подвійна спіраль ДНК; 11. Ядерний магнітний резонанс; 12. Теорія імунітету; 13. Відкриття функції хромосом як носіїв спадковості; 14. Експериментальне підтвердження явища квантової телепортації; 15. Співвідношення невизначеності; 16. Антропний принцип; 17. Концепція "Великого Вибуху"; 18. Кваркова теорія будівлі речовини; 19. Високотемпературна надпровідність; 20. Концепція сталого розвитку; 21. Концепція "ядерної зими"; 22. Відкриття ембріональних стовбурних клітин; 23. Концепція дрейфу материків; 24. Синтез трансуранових елементів; 25. Виділення ферменту теламеразі, що зупиняє процес старіння клітин; 26. Закон гомологічних рядів Вавилова; 27. Відкриття реліктового озера Схід під трикілометровим панциром льоду в центральній частині Антарктиди; 28. Відкриття груп крові; 29. Планетарна модель атома; 30. Ефект Вавілова-Черенкова (випромінювання світла електроном, який рухається у воді); 31. Дифракція рентгенівських променів у кристалах; 32. Космологічна теорія суперструн. Найбільш значимі технології та винаходи: 1. Генна інженерія; 2. Інтернет; 3. Клонування ссавців; 4. Атомна енергетика; 5. Лазери; 6. Комп'ютерні віртуальні реальності; 7. Кремнієві мікрочіп; 8. Волоконно-оптичний зв'язок; 9. Факс; 10. Мобільний телефонний зв'язок; 11. Нанотехнології; 12. Томографія; 13. Синтез фулеренів; 14. Телебачення; 15. Запис інформації на CD і DVD-дисках; 16. Радіолокація; 17. Термоядерний синтез; 18. Молекулярні мікрочіпів для розшифровки геномів; 19. Реактивная авіація; 20. Синтез пластмас; 21. Шариковая авторучка; 22. Застібка "блискавка"; 23. Ксерокс; 24. Акваланг; 25. Перфторан (блакитна кров) - кровозамінник на основі перфторуглеродніх емульсій; 26. Технологія "чистих кімнат"; 27. Пузірьковая камера; 28. Прискорювачі елементарних частинок. 29. Роторні автоматизовані лінії.