Новітня історія країн Західної Європи та Північної Америки - Баран 3.А. - Наука

У другій половині XX ст. відбулися помітні зміни в усіх галузях науки. Важливою складовою наукового розвитку країн Заходу повоєнного часу стало налагодження системи швидкого впровадження у життя наукових винаходів та інновацій.

Швидкими темпами в другій половині XX ст. розвивалася фішка. Головними центрами розвитку фізичних студій були Інститут фізики та астрофізики ім. Макса Планка в Ґьоттінгені (Німеччина), Каліфорнійський університет в Берклі (США), Каліфорнійський технологічний інститут у Пасадені (США), кафедри фізики Оксфордського та Кембриджського університетів (Велика Британія), Науково-дослідний центр Європейської організації з ядерних досліджень у Женеві (Швейцарія) та ін.

Від 1946 р. Інститутом фізики та астрофізики ім. Макса Планка керував німецький учений Вернер Гайзенберг (1901 1976). В. Гайзенберг став творцем прийнятого в сучасній науці пояснення будови атома, а також одним із основоположників квантової механіки. 28 лютого 1958 р. він оприлюднив "універсальну формулу", яка стала важливим кроком на шляху створення загальної теорії матерії.

У повоєнний період продовжував свою дослідницьку діяльність засновник квантової механіки австрійський фізик-теоретик Ервін Шредінгер (1887 - 1961). Учений розробляв не лише теоретичні питання фізики, але й займався дослідженням взаємовідносин фізики із головними проблемами буття. Йому належать праці: "Чим є життя з точки зору фізики" (1944), "Наука і гуманізм" (1952), "Дух і матерія" (1958) тощо. Е. Шредінгер вказував на тісний зв'язок між проблемами фізики та метафізики, й закликав фізиків не ігнорувати метафізичної картини світу, оскільки поставлені наукою питання часто виходять за межі безпосереднього сприйняття людини.

Дослідницьку діяльність у Кембриджському (Велика Британія) та Флоридському (США) університетах у повоєнні роки проводив Поль Дірак (1902 - 1984). У 1950-х рр. учений досліджував квантову теорію поля та проблеми загальної теорії відносності.

Серед фізиків молодшого покоління у повоєнний період вирізнялися праці американського ученого Ричарда Філліпса Фейнмана (1918 - 1988), котрий розпочав свою наукову кар'єру, як один із розробників ядерної зброї. У повоєнний час він створив нову теорію взаємодії квантових часток. Запропонований ученим наочний спосіб опису взаємодії в квантовій теорії поля отримав назву "Діаграми Фейнмана".

Важливим здобутком фізики стала, сформульована в кінці 1940-х рр., квантова теорія поля, яка поєднувала положення квантової механіки із загальною теорією відносності. Спільними зусиллями Р. Ф. Фейнмана, Е. Шредінґера та Джона Фрімена Дайсона (нар. 1923) було закладено основи квантової електродинаміки. У 1955 р. американські фізики Оуен Чемберлен (1920 - 2006) та Еміліо Джино Сегре (1905 - 1989), що працювали в Каліфорнійському університеті в Берклі, експериментально підтвердили існування антипротонів. Дослідження в галузі квантової електродинаміки суттєво змінили уявлення науки про порожнечу, котра, як виявилося, має складну структуру. У вересні 1995 р. науковцям Європейського центру фізики частин у Швейцарії вдалося утворити перші атоми антиводню.

На рубежі 1960 - 1970-х рр. було сформульовано теорію бозонних струн, а згодом і теорію струн - самостійний напрямок фізики, що вивчає динаміку не точкових часток, а одномірних протяжних об'єктів. У середині 1970-х рр. з'явилася фізична гіпотеза суперсиметрії, яку поки що не вдалося підтвердити експериментально. Згідно із цією теорією існує гіпотетична симетрія між бозонами та ферміонами, себто, перетворення суперсиметрії може переводити матерію у взаємодію або випромінювання, та навпаки. Ідею теорії суперсиметрії для опису теорії часток у 1973 р. запропонували австрійський фізик Юліус Весе (1934 - 2007) та італійський дослідник Бруно Цуміно (нар. 1923).

Альтернативні щодо атомістичної будови світу погляди демонструють прихильники фрактальної теорії (теорії нескінченної вложеності матерії). На противагу теорії атомізму прихильники фрактальної теорії постулюють нескінченну подільність матерії, а Всесвіт характеризують як нескінченну кількість фрактальних рівнів матерії з подібними характеристиками. В останній чверті XX ст. теорію нескінченності вложеної матерії активно розвивав американський учений Роберт Олдерщоу.

Водночас із теоретичними розробками в галузі фізики, науковці проводили складні практичні експерименти. В січні 2003 р. учені Університету штату Міссурі заявили, що їм вдалося виміряти швидкість поширення гравітації, котра виявилася рівною 0,95 швидкості світла.

Результом широкої міжнародної співпраці стало створення адронного колайдера, - велетенського прискорювача елементарних частин, розташованого на кордоні Франції та Швейцарії. За задумом його творців, колайдер має дозволити експериментально відтворити умови, які могли мати місце на прапочатку існування Всесвіту. Побудова гігантського прискорювача та перші спроби його запуску влітку 2008 р. викликали широкий резонанс не лише в науковому середовищі. На думку низки вчених, експеримент із відтворення "Великого вибуху" несе потенційну небезпеку для людської цивілізації, оскільки в момент зіткнення елементарних часток всередині колайдера повинно виникнути таке маловивчене явище фізичного світу як "чорна діра". Двоє американських фізиків навіть спробували в судовому порядку заборонити експеримент.

Утім, навіть без судової заборони ученим довелося відкласти свої досліди через неполадки в самому технічному обладнанні гігантського прискорювача, що сталися 19 вересня 2008 р. Великий адронний колайдер було повторно запущено в кінці 2009 р. 30 березня 2010 р. у ньому вперше влаштовано зіткнення пучків протонів, які рухалися назустріч один одному зі швидкістю, наближеною до швидкості світла. Технічний ресурс Великого адронного колайдера розрахований лише на 10 років роботи. Після цього Європейський центр ядерних досліджень має намір збудувати ще більший та потужніший його аналог. Серед результатів роботи колайдера, на які очікують учені: експериментальне доведення існування бозона Гіґґса (частинки існування якої передбачив 1960 р. шотландський учений Пітер Гіґґс (нар. 1929), вивчення кварк-глюонної плазми, а можливо навіть й отримання "антиматерії".

Розвиток астрономії після Другої світової війни був тісно пов'язаний із практичними кроками з освоєння космічного простору. У червні 1948 р. розпочав роботу найбільший на планеті оптичний телескоп Каліфорнійського технологічного інституту в Паломаресі. Швидкими темпами в повоєнний час розвивалася радіоастрономія, яка досліджувала космічне електромагнітне випромінювання. Найпотужнішим серед радіотелескопів став збудований в 1960 - 1963 рр. радіотелескоп в Аресібо (Пуерто-Ріко). Черговий етап розвитку радіоастрономії почався після того, як з'явилися технічні можливості розмістити радіотелескопи у космічному просторі. У 1989 р. на навколоземній орбіті розміщено радіотелескоп Габбл.

Розвиток космічної техніки у другій половині XX ст. дозволив вислати у міжпланетний простір низку безпілотних дослідних кораблів, які передавали на Землю важливу інформацію про планети Сонячної системи. Перший корабель "Піонер-10" за межі Сонячної системи було вислано 1972 р., орбіту Нептуна він перетнув 13 червня 1983 р. На початку XXI ст. безпілотний корабель здійснив посадку на ядро комети, завдяки чому учені отримали важливу інформацію про характер та природу цих космічних тіл.

Водночас із емпіричними дослідженнями в галузі астрономії продовжувалися й теоретичні студії. У другій половині XX ст. астрономи поставили питання про дослідження тривимірної структури Всесвіту, про фізичну будову, космічних тіл, наукову космологію. Було визначено відстані між тактиками, що підтвердило феномен постійного розширення Всесвіту. У 1965 р. американськими вченими Робертом Вільсоном (нар. 1936) та Арно Пенціасом (нар. 1933) відкрито реліктове випромінювання зір, які давно погасли. Це відкриття остаточно підтвердило запропоновану ще 1927 р. теорію походження Всесвіту внаслідок "Великого вибуху". Створено теорію внутрішньої структури зірок та їх еволюції. Дослідження генези зір дозволило пояснити походження елементів важких металів. Відкриття пульсарів, "чорних лір" та квазарів призвело до виникнення нового напрямку науки - релятивістської астрофізики.

Значними були технологічні досягнення хімії. Особливістю другої половини XX ст. стало широке застосування фізико-математичного інструментарію для теоретичних розрахункових методів дослідження у галузі хімії. У 1950-х рр. було вдосконалено методи хроматографічного дослідження (Арчер Джон Мартін, 1910 - 2002 та Ричард Синдж, 1914 - 1994), структурної рентгенографії (Розалін Елсі Франклін, 1920 - 1958 та Дороті Годгкін, 1910 - 1994), опрацьовано спектроскопію ядерного магнітного резонансу (Роберт Муллікен, 1896 - 1986 та Річард Ернст, нар. 1933). Упродовж 1980 - 1990-х рр. активно розвивалася теоретична квантова хімія, яка вивчає властивості матеріалів на рівні їх електронної структури.

Користаючись інтердисциплінарними зв'язками на межі органічної хімії та біології в повоєнний час була створена біохімія, котра вивчає структуру та особливості білків, вуглеводнів, ліпідів, нуклеїнові кислоти та амінокислоти. У 1953 р. британські біохіміки Френсіс Гаррі Крік (1916 - 2004) та Розалін Елсі Франклін, а також американець Джеймс Уотсон (нар. 1928) відкрили структуру та загальні принципи дії ДНК. Це відкрило шлях подальшому розвитку генної інженерії та біотехнологій.

Іншим напрямком хімічних досліджень було вивчення можливостей отримання нових матеріалів із властивостями, яких немає у природі. Німецький учений Карл Цайґлер (1898 - 1973) та італійський дослідник Джуліо Натта (1903 - 1979) в 1953 р. опрацювали новий метод отримання полімерів за допомогою металоорганічних каталізаторів.

У повоєнний час учені-технологи постійно удосконалювали властивості штучних матеріалів, отриманих на основі переробки нафти. У кінці XX ст. окремі сорти пластику за своїми механічними властивостями не поступаються високоякісним сортам сталі. У 1955 р. у США отримано перші штучні алмази для промислових цілей. Від 1980-х рр. активно розвивалися дослідження композитних матеріалів, зокрема створених на основі кераміки.

Великим відкриттям стало опрацювання теоретичних основ асиметричного ензиматичного каталітичного процесу. Дослідження в галузі супермолекулярної хімії відкрили шлях до розвитку нанотехнологій - вивчення шляхів створення структур нанометричних розмірів (від 0,1 до 100 нанометрів), себто створення структури матеріалів на рівні атомів та елементарних часток. Прогрес нанотехнологій може з часом дозволити створити специфічні речовини із заздалегідь запрограмованими властивостями, або навіть мікромашини чи інші системи, здатні до самовідтворення.

Розвиток математики у повоєнний час був тісно пов'язаний із прогресом електроніки, яка в другій половині XX ст. переживала стрімкий розвиток. Перша повністю електронна обчислювальна машина "ЕНІАК" була продемонстрована 14 лютого 1946 р. у Пенсильванському університеті. Машина містила 17468 ламп, 7200 кремнієвих діодів, 70 тисяч резисторів, 10 тисяч конденсаторів і важила 27 тонн. "ЕНІАК" був спроектований спеціально для вирішення завдань тільки одного роду - обчислення балістики траєкторій ракет. Наступного поштовху розвитку електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) надало винайдення транзисторів, які вперше були офіційно продемонстровані 23 грудня 1947 р. працівниками дослідницької лабораторії компанії "Белл" зі США. У кінці 1960-х рр. американський інженер Марціан Едвард Ґофф (нар. 1937) удосконалив транзистор, зокрема зменшивши його розміри. Користаючись його ідеями від 1971 р., техаська фірма "Техас Інструменте" почала виробництво мікропроцесорів. Перші мікропроцесори поєднували у собі функції від 5 до 100 тисяч транзисторів. Завдяки мікропроцесорам було створено кишенькові мікрокалькулятори та суттєво зменшено розміри ЕОМ.

Майже одночасно незалежно один від одного двоє вчених виступили з ідеями створення трансфазорів - оптичних транзисторів, якими б можна було керувати при допомозі потоку фотонів. Винахід дозволив мініатюризувати багато електронних оптичних пристроїв - лазери, фотодетектори, фототраизистори тощо. Транс-фазори стали кроком на шляху до створення оптичних засобів передачі інформації та оптичних комп'ютерів. У 1958 р. опрацьовано принципи роботи лазера. Перший практично діючий рубіновий лазер, що працював в оптичному діапазоні, в 1960 р. створив американський учений-фізик Теодор Майман (1927 - 2007).

Важливим кроком у розвитку електроніки стало вироблення стандартів сумісності електронного обладнання та програмного забезпечення. У квітні 1964 р. фірма "Ай-Бі-Ем" оголосила про створенням серії комп'ютерів "Систем 360", які стали першим прикладом відкритого стандарту для інших виробників комп'ютерної техніки. У тому ж році в США було розроблено мову програмування "Бейсік", застосування якої дозволило суміщати комп'ютерне обладнання різних виробників. Перші персональні комп'ютери з'явилися у продажі 1973 р. у Парижі. У 1983 р. американська фірма "Тснді Корпорейшн" створила перші ноутбуки. Поширення комп'ютерів революціонізувало майже всі сфери наукових досліджень. Завдяки своїй швидкодії та можливостям симулювати певні явища для моделювання тих чи інших об'єктів, електронно-обчислювальні машини змінили самі умови та характер праці більшості дослідників.

У кінці 1960-х рр. у США почалися дослідження над можливістю створення комп'ютерних мереж, які збиралися застосувати з військовою метою. Перший сервер військової комп'ютерної мережі було встановлено 1 вересня 1969 р. у Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (США). У 1971 р. опрацьовано програму для користування електронною поштою. Наслідком цих досліджень стало створення у 1980-х рр. світової комп'ютерної мережі, відомої тепер під назвою Інтернет. Автором ідеї "всесвітньої павутини" (глобального інформаційного простору) став британський учений Тімоті Джон Берисрс-Лі (нар. 1955).

На початку XXI ст. мережа Інтернет для мільйонів людей стала одним із головних джерел отримання актуальної інформації з цілого світу. Світова комп'ютерна мережа дозволяє швидкий обмін інформацією, майже необмежений доступ до освітньої інформації. Визнаючи заслуги комп'ютерної мережі у справі гуманістичного виховання людства, в 1998 р. Папа Римський Іван Павло II заснував міжнародний День Інтернету, а його святим покровителем оголосив Ісидора Севільського. У західноєвропейських країнах День Інтернету відзначають 4 квітня (день вознесіння св. Ісидора Севільського).

Постійне удосконалення комп'ютерних технологій дозволило розпочати створення машини зі штучним інтелектом - програмою, яка сама може навчатися та враховувати свої помилки. Збудований фахівцями компанії "Ай-Бі-Ем" спеціальний шаховий комп'ютер "Діп Блю" у травні 1997 р. зіграв шість партій із тогочасним чемпіоном світу з шахів Гаррі Каспаровим, вигравши матч у загальному заліку з перевагою в одне очко.

Після Другої світової війни визначні успіхи продемонстрував розвиток медицини. У грудні 1954 р. в Бостоні (США) уперше успішно пересаджено нирку, 2 грудня 1967 р. південноафриканський лікар Крістіан Бернар (1922 - 2001) здійснив першу в світі операцію із пересадки серця людині від донора. Згодом були створені штучні серцеві клапани та ціле штучне серце, котре вживлюється пацієнтові тощо. У 1972 р. опрацьовано засади діагностики людського організму шляхом комп'ютерної томографії. За участі фахівців у галузі механіки та електроніки у 1990-х рр. створені штучні протези кінцівок, які реагують на нервові сигнали людини. 25 липня 1978 р. у шпиталі Олдгам поблизу Манчестера (Велика Британія) народилася Луїс Браун - перша дитина, зачаття котрої здійснено в пробірці. Станом на 2009 р. у світі живе кілька мільйонів людей, які народилися завдяки штучному заплідненню.

Новий етап розвитку медицини та біології пов'язаний із біотехнологіями. Дослідження стовбурових клітин поставило на порядок денний питання про можливість вирощування людських органів та клонування цілого людського організму. Остання проблема викликала різку суспільну дискусію. У низці країн досліди над клонуванням людини було законодавчо заборонено. У 1996 р. фахівці шотландського Інституту рослин в Единбурзі (Велика Британія) здійснили, вперше у світі, клонування вищої істоти. Народжена в Інституті вівця Доллі стала відомою в цілому світі. У 1997 р. всі країни-учасниці ЮНЕСКО взяли на себе зобов'язання не здійснювати медичних експериментів, які б могли в підсумку деформувати генетичний код людини. 12 січня 1998 р. у Парижі 19 країн Ради Європи підписали угоду про заборону клонування людини.

Подією виняткової ваги для людства став початок дешифрування геному людини. Реалізація міжнародного проекту, який ставив за мету встановлення послідовності нуклеотидів людської ДНК, почалася в 1988 р. Вирішення цього завдання дасть змогу зрозуміти природу майже 4 тисяч хвороб, які виникають унаслідок мутації чи неправильної дії людських генів. Завдання є винятково складним, оскільки людський ген складається із понад 3 млрд першооснов. У 1993 р. французькі генетики створили першу карту хромосоми людини. 1 грудня 1999 р. у міжнародному науковому тижневику "Нейче" з'явилося повідомлення про те, що група з 127 учених, які працювали під керівництвом Яма Данґама у Кембриджському університеті, зуміла прочитати генетичний код людської хромосоми, визначивши 35 мли першооснов. Створення карти геному людини дозволить не тільки визначати актуальний стан здоров'я пацієнта, але й прогнозувати можливі небезпеки для розвитку його організму в майбутньому.

Суперечливі відгуки викликало у науковому середовищі оприлюднення інформації про те, що у травні 2010 р. американським ученим під керівництвом мікробіолога Крейга Вентера вдалося синтезувати першу "штучну" клітину, якій навіть надали власне ім'я "Сінтія". З технічного боку дослід полягав у створенні штучного геному бактерії, який пересадили іншому виду бактерії. Завдяки цьому була отримана здатна до самовідтворення клітина, якою керує штучно створений ученими геном. Експеримент продемонстрував революційні можливості генної інженерії, але водночас й поставив низку складних стичних питань. Противники цього напрямку розвитку генних технологій заявляють, що створення здатних до самовідтворення "штучних" клітин може мати потенційну загрозу для людства.

У сфері гуманітарних наук після Другої світової війни значні зміни переживала філософія. На середину XX ст. у європейській філософії сформувалося два напрямки. Умовно їх визначають як "аналітичну" та "континентальну" філософію. "Аналітична філософія"в повоєнний період розвивалася головним чином у Великій Британії. Загальними особливостями розвитку цього напрямку науки була пильна увага до проблем аналізу мови, детальне вивчення лінгвістичних засобів вислову думки, дослідження в галузі семантики, аналітичні методи дослідження. Розвитку "аналітичної філософії" прислужилися британські учені Джордж Едвард Мур (1873 - 1958) та Бертран Рассел (1872 - 1970). Головним центром розвитку філософських студій у Великій Британії був Кембридж, де в повоєнний час крім Дж. Е. Мура та Б. Рассела працював австрійський філософ Людвіг Вітгенштайн (1889 - 1951). Ще один відомий австрійський філософ Карл Поппер (1902 - 1994) упродовж 1946 - 1970 рр. викладав у Лої (донській школі економіки.

Другий напрямок повоєнної європейської філософії ("континентальна філософія") домінував у Франції та Німеччині. До цього напрямку філософської думки традиційно включають: феноменологію (Мартін Гайдеґґер, 1889 - 1976), екзистенціалізм (Ґабріель Оноре Марсель, 1889 - 1973; Карл Ясперс, 1883 -1969; Мартін Бубер, 1878 - 1965), герменевтику (Ганс Ґеорґ Ґадамер, 1900 - 2002; Поль Рікер, 1913 - 2005), структуралізм та постструктуралізм (Роман Якобсон, 1896 - 1982; Ролан Варт, 1915 - 1980), деконструктивізм (Жак Дерріда, 1930 - 2004).

Розвиток "критичної теорії" продовжували прихильники Франкфуртської школи. Чільними представниками школи були Теодор Адорно (1903 - 1969), Герберт Маркузе (1898 - 1979), Еріх Фромм (1900 - 1980), серед представників школи "другого покоління" - Юрґен Габермас (нар. 1929). У 1949 р. Інститут соціальних досліджень, який 1933 р. був перенесений за межі Німеччини, повернувся до Франкфурта-на-Майні. Однак представники Франкфуртської школи працювали також у інших країнах: Г. Маркузе викладав у Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго, Е. Фромм працював у Мексиці. Упродовж 1960 - 1970-х рр. науковці Франкфуртської школи еволюціонували, все більше віддаляючись від марксизму. Е. Фромм застерігав людство від небезпеки дегуманізації людини, її шизоїдального самозаглиблення в себе. "Критична теорія" разом із атеїстичними ідеями німецького філософа Ернста Блоха (1885 - 1977) стали теоретичним підґрунтям студентських виступів протесту 1968 р.

Багато дискусій викликала оголошена 1989 р. американським філософом Френсісом Фукуямою (нар. 1952) ідея "кінця історії", яку філософ згодом детальніше розгорнув у книзі "Кінець історії та остання людина" (1992). На думку вченого, із падінням комуністичних режимів мав настати кінцевий пункт еволюції людини та універсалізація західних ліберальних цінностей в неантагоністичному світі. Утім, подальший розвиток подій у світі показав хибність таких очікувань. Із часом Ф. Фукуяма відмовився від частини своїх попередніх поглядів.

Великого розголосу набрала запропонована 1996 р. американським соціологом Сам юс лем Гантінгтоном (нар. 1927) теорія "зіткнення цивілізацій". На думку ученого, політичні конфлікти майбутнього стануть наслідками не стільки політичних, скільки культурних конфліктів між представниками різних "цивілізацій". У якості головного противника "західної цивілізації" С. Гантінгтон визначав "східну (мусульманську) цивілізацію".