Синтетическая стадия (XVIII - XIX вв.).

У истоков современной науки стояли классики естествознания:

Н. Коперник, Г. Галилей, де Карт, Кеплер, И. Ньютон. К этому этапу относят вторую научную революцию, переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Доминирующей наукой этого периода стала практическая механика, утвердившая механическую картину мира.

Исаак Ньютон (1643 – 1727) – выдающийся английский физик и математик, сформулировал три основных закона механики, которые легли в основу механики как науки и были дополнены законом всемирного тяготения, которому подчиняется всё, большое и малое, земное и небесное.

В своём труде «Математические начала натуральной философии» учёный создал единую систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь учёный дал определения исходных понятий физики, его научная универсальность взглядов оказала огромное влияние на дальнейшее развитие физики. Законы Ньютона и его идея опирались на математику (язык, которым говорит физика), физику и эксперимент. Они определили направление развития естествознания на многие столетия вперёд.

Поэтому вторая научная революция получила название «Ньютоновской».

Для синтетической стадии характерно, что природа рассматривается с точки зрения её эволюции. Создаются универсальные теории: периодический закон и система химических элементов Д.И.Менделеева (1869), теория строения органических веществ Бутлерова (1861), открытие законов термодинамики, становление к развитию химической кинетики.

4. Интегративно-дифференциальная стадия (конец XIX – сер XX вв.).

Характерной чертой этого периода является взаимное проникновение идей и методов различных наук, появление синтетических наук, создание универсальных теорий: Эйнштейн – теория относительности (1905), квантовая теория Гейзенберга (1927). Была сделана целая серия блестящих открытий: Теория о строении атома, явление радиоактивности, радиомагнитное излучение.

Альберт Эйнштейн (1879 – 1955) – выдающийся физик, кроме теория относительности, он, один из создателей квантовой теории и статистической физики. Современная космология основана целиком на его общей теории относительности.

На рубеже (IX – XX вв.) произошла третья научная революция – «Эйнштейновская». Эта научная революция сформировала новую научную картину мира, выдвинула новые проблемы в развитии естествознания.

5. Информационная стадия (1960 – 70 гг. до настоящего времени).

Информатизация предполагает развитие научных исследований, повышение грамотности, вступление в новую, социально – экономическую стадию жизни.

Объём знаний, накопленных человеком с античных времён, удвоился. Возникли новые направления во многих науках, например, генная инженерия. Наша планета рассматривается как единая система, включающая биосферу и социосферу. Человечество вступило в век сплошной информатизации. Были созданы электронно-вычислительные машины, персональные компьютеры, лазерная техника, спутниковая связь. Все поколения электронных вычислительных машин (на вакуумных лампах, полупроводниках и интегральных схемах), созданные до наших дней, родились в современных лабораториях.

Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. Современная физика открывает новые перспективы для дальнейшей миниатюризации, увеличения быстродействия и надежности вычислительных машин. Применение лазеров и развивающейся на их основе голографии таит в себе огромные резервы для совершенствования вычислительной техники.

Достижения физики второй половины XX - го века глубоко проникли и в другие отрасли научных знаний. Если ранее в области естественных наук происходил процесс обособления, дифференциации отдельных наук (биологии, геологии, химии и прочие), то теперь в результате расцвета физических знаний и методов исследований вновь началось их сближение, и появились интегративные науки, такие как биофизика, геофизика, физическая химия, химическая физика, агрофизика, астрофизика, радиоастрономия.

Во всем мире наблюдаются глубокие качественные перемены в основных отраслях техники. Революция в энергетике связана с переходом от тепловых электростанций, работающих на органическом топливе, к атомным электростанциям. Создание индустрии искусственных материалов с необычными, но очень важными для практики свойствами произвело революцию в промышленности и сельском хозяйстве. Транспорт, строительство, связь становятся принципиально новыми, значительно более производительными и совершенными отраслями современной техники.

Комплексное изучение физических процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере и земной коре, разными науками позволяет оптимально и целенаправленно решать экологические проблемы, связанные с работой промышленности и транспорта. Величайшими достижениями в овладении космическим пространством человечество также обязано исследованиям ученых физиков.

В настоящее время происходит величайшая научно-техническая революция, которая началась более четверти века назад.

Её хотят назвать по имени польского учёного - Пригожина.

Пригожин Илья Романовичродился в Москве, а затем с родителями уехал заграницу в 1921 году, четырёх с половиной лет. Это был великий учёный и мыслитель, один из основоположников термодинамики, которого называют последним из титанов естествознания XX - го столетия. Он из тех, кто своими фундаментальными построениями сумел изменить философское восприятие человечеством окружающего мира, в 1977 году получил Нобелевскую премию. Его называли «вторым Эйнштейном». Эта научно-техническая революция произвела глубокие качественные изменения во многих областях науки и техники. Одна из древнейших - астрономия переживает революцию, связанную с выходом человека в космическое пространство. Рождение кибернетики и электронных вычислительных машин революционно изменило облик математики, проложило путь к новой области человеческой деятельности, получившей название информатики. Возникновение молекулярной биологии и генетики вызвало революцию в биологии, а создание так называемой большой химии стало возможным благодаря революции в химической науке. Аналогичные процессы происходят также в геологии, метеорологии, океанологии и многих других современных науках.

В современном естествознании, физика является одной из лидирующих наук. Она оказывает огромное влияние на различные отрасли науки, техники, производства. Рассмотрим на нескольких примерах, как физика влияет на другие области современной науки.

Тесная связь физики с другими отраслями естествознания привела, по словам С. И. Вавилова, к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. Образовался ряд пограничных дисциплин: астрофизика, геофизика, биофизика, физическая химия и другие. Физические методы исследования получили решающее значение для всех естественных наук. Электронный микроскоп на несколько порядков повысил возможности различия деталей объектов, позволив наблюдать отдельные молекулы. С помощью рентгеноструктурного анализа изучаются не только кристаллы, но и сложнейшие биологические структуры. Подлинным его триумфом явилось установление структуры молекул ДНК, входящих в состав хромосом клеточных ядер всех живых организмов и являющихся носителями наследств, кода. Революция в биологии, связанная с возникновением молекулярной биологией и генетикой, была бы невозможна без физики.

Физика изучает общие законы природы, и поэтому многие естественные науки тесно связаны с физикой. В частности, существуют такие смежные разделы этой науки, как биофизика, геофизика, физическая химия и другие. Но особенно тесно связана с физикой астрономия.

Астрономия изучает движение звезд, планет, спутников, процессы, происходящие в атмосфере планет, в звездах и других небесных телах. Ведущим разделом современной астрономии является астрофизика.

Астрофизика — это часть астрономии, которая изучает физические свойства небесных тел и процессы, протекающие в них и в космическом пространстве. При этом широко используются физические законы, поэтому она и получила такое название. Так, с одной стороны, астрофизика занимается разработкой и применением физических методов исследования небесных тел, а с другой — на основании законов физики дает объяснение наблюдаемым во Вселенной явлениям и процессам. Кроме того, астрофизика является важным стимулом для развития современной теоретической физики. Например, вопрос об атомной энергии начал разрабатываться на основе данных об энергетической светимости Солнца и звезд.

Наконец, астрономические наблюдения позволяют изучать поведение вещества в таких условиях, которые искусственным путем в земных условиях неосуществимы. С этой точки зрения Вселенную можно рассматривать как неповторимую и неисчерпаемую природную физическую лабораторию. Большинство, так называемых, элементарных частиц было открыто в космосе. Космические лучи являются источником частиц сверхвысоких энергий, еще не достигнутых в лабораторных условиях. При взаимодействии таких частиц с веществом происходят принципиально новые ядерные реакции, изучение которых углубляет наши знания о свойствах ядер и элементарных частиц. Космос — это природная физическая лаборатория. В ней интенсивно происходят явления, невозможные в земных условиях (например, нагревание тел до миллионов градусов). В космосе есть небесные тела, подобные Земле, какой она была миллионы лет тому назад или какой она станет в далеком будущем. Поэтому, изучая космос, человек углубляет свои знания о Земле, в том числе и о самом себе.

Земля — это мизерная часть Вселенной. На процессы, протекающие в земной атмосфере, и на жизнедеятельность всех организмов на Земле существенное влияние оказывают другие планеты, а также Солнце и Луна. Это тоже объекты изучения астрофизики — науки, раскрывающей двери перед человечеством в огромнейший, удивительный и прекрасный мир звезд, комет, туманностей и галактик, определившей пространственные и временные масштабы этого динамического и сложного мира.

Раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие небесных тел, называется космогонией (от греч. kosmos — Вселенная и genos — происхождение). Космология представляет собой учение о Вселенной в целом, о ее наиболее общих свойствах. Она отвечает на вопросы, как и когда, возникли Вселенная, галактики, звезды, планеты, какие на них происходят физические изменения и процессы.

Значительно увеличила возможности изучения Земли и других небесных тел «Космонавтика» (от греч. kosmos + pautike — кораблевождение) — наука о полетах в космическое пространство; совокупность отраслей науки и техники, которые проводят исследования и освоение космического пространства для нужд людей с использованием космических летательных аппаратов. Космонавтика решает следующие проблемы: расчет траектории, конструирование космических ракет, двигателей, бортовых систем управления, пусковых комплексов, систем связи и информации, создание бортовых систем обеспечения жизнедеятельности человеческого организма в условиях космического полета.

Основоположником космонавтики является выдающийся отечественный ученый Константин Эдуардович Циолковский (1857 – 1935), который теоретически обосновал возможность покорения космоса при помощи ракет. На практике это осуществил академик Сергей Павлович Королев (1906 –1966). Начало практической космонавтике было положено

4 октября 1957 года, когда в нашей стране был запущен первый искусственный спутник Земли. Вскоре после этого, в 1959 году, были запущены отечественные межпланетные автоматические станции для исследования Луны и получены фотографии ее обратной, не видимой с Земли, стороны.

12 апреля 1961 года старт «Востока» с первым в мире космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным (1934 – 1968) на борту открыл век космических полетов.

Космические исследования не ограничиваются изучением Земли и ее спутника Луны. Уже запущены автоматические межпланетные станции к Марсу, Венере, Юпитеру. Обсуждается идея совместной экспедиции отечественных и американских астронавтов к планете Марс.

Единство законов природы для земных и космических явлений тесно связывает физику и астрономию. Так, движение планет вокруг Солнца и падение тел на землю происходит под действием одной и той же силы — силы тяготения (гравитационной). Движение космических аппаратов осуществляется по законам, которые были открыты на Земле при изучении движения свободно падающих тел.

Развитие астрофизики и космонавтики, способствует развитию физики. Вселенная для ученых представляет собой огромную физическую лабораторию. Вещество в ней находится нередко в таких состояниях, которые нельзя получить в земных условиях. Многие физические открытия были сделаны при анализе явлений в космосе. Так, инертный газ гелий (от греч. helios — Солнце) был открыт при исследовании солнечного света, а затем его обнаружили в атмосфере Земли.

На протяжении тысячелетий астрономы получали только ту информацию о небесных явлениях, которую им приносил свет.

Три десятилетия тому назад благодаря развитию радиофизики возникла радиоастрономия, необычайно расширившая наши представления о Вселенной. Она помогла узнать о существовании многих космических объектов. Огромный поток научной информации приносят из космоса другие виды электромагнитного излучения, которые не достигают поверхности Земли, поглощаясь в её атмосфере. С выходом человека в космическое пространство родились новые разделы астрономии: ультрафиолетовая и инфракрасная астрономия, рентгеновская и гамма-астрономия. Необычайно расширилась возможность исследования первичных космических частиц и излучений, приходящих из космического пространства. Объем научной информации, полученной астрономами за последние десятилетия, намного превысил объем информации, добытой за всю прошлую историю астрономии. Используемые при этом методы исследования и регистрирующая аппаратура заимствуются из арсенала современной физики; древняя астрономия превращается в молодую, бурно развивающуюся астрофизику. Сейчас создаются основы нейтринной астрономии, которая будет доставлять ученым сведения о процессах, происходящих в недрах космических тел, например в глубинах нашего Солнца. Создание нейтринной астрономии стало возможным только благодаря успехам физики атомных ядер и элементарных частиц.

Развитие радиоэлектроники, физики электромагнитных колебаний способствовало созданию принципиально новых музыкальных инструментов. Цветомузыка вышла из периода лабораторных экспериментов и получила путевку в жизнь. Сейчас никого уже не удивляют звуковое, широкоэкранное и широкоформатное кино, стереокино, микрофоны, видеомагнитофоны, стереопроигрыватели, усилители, и другие аппараты записи и воспроизведения звука, а ведь в основе всего этого лежит физика!

Притормозить и остановить развитие науки нельзя. Наука обеспечивает развитие производства, при этом возникают новые вопросы, нуждающиеся в научных ответах. Потребности, возникающие в производстве, являются движущей силой развития науки.

Роль физики в материальной и духовной жизни человека настолько велика, что ее элементы подобно литературе и музыке, должны быть достоянием каждого культурного человека. Физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени.

Наша жизнь невозможна без энергетики, в основе которой лежат также законы разделов физики, таких как термодинамика, электродинамика, атомная и ядерная физика. О том, насколько развито государство и как в нем живет народ, судят по энерговооруженности на душу населения.

Термоядерные электростанции в будущем навсегда избавят человечество от заботы об источниках энергии. Научные основы атомной и термоядерной энергетики целиком опираются на достижения физики атомных ядер.

Создание материалов с заданными свойствами привело к изменениям в строительстве. Техника будущего будет создаваться не из готовых природных материалов, а из синтетических материалов с заданными наперед свойствами. В создании таких материалов наряду с большой химией все возрастающую роль будут играть физические методы воздействия на вещество (электронные, ионные и лазерные пучки; сверхсильные магнитные поля; сверхвысокие давления и температуры; ультразвук). В них заложена возможность получения материалов с предельными характеристиками и создания принципиально новых методов обработки вещества, коренным образом изменяющих современную технологию.

Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. Современная физика открывает новые перспективы для дальнейшей миниатюризации, увеличения быстродействия и надежности вычислительных машин. Физика - лидер естествознания.

Однако у каждого из нас в результате изучения физики должно сложиться общее понимание того, как устроен мир, то есть физическая картина мира.

Таким образом, физика как наука, дающая методологические и мировоззренческие знания и нормы мышления, есть важнейший элемент общечеловеческой культуры.