49. Географическая оболочка Земли и её ресурсный потенциал.

50. Перспективы развития естествознания XXI века.

С начала ХХ-го века, наука достигла огромных успехов. Созданы атомная энергетика, радиолокация, телевидение, магнитофоны, компьютеры, сверхзвуковая авиация, полимеры, волоконная оптика, транзисторы и интегральные микросхемы, жидкокристаллические дисплеи, лазеры, сотовая связь и Интернет, ракетно-комическая техника. В значительной степени всё это стало возможно благодаря достижениям фундаментальной физики XIX–XX вв., прежде всего, максвелловской электродинамики и квантовой механики. Открыты структура ДНК, генетический код живых организмов и на этой основе развиваются генная инженерия и клонирование, механизм мутаций и эволюции биологических организмов. Проводится пересадка органов. Возникли новые отрасли науки, например, синергетика и фрактальная геометрия.  Нет никаких оснований считать, что развитие мысли остановится. Наоборот, развитие науки и технологии пойдет еще быстрее. Следует заметить, что 80% ученых, когда-нибудь живших на земле, – это наши современники. В настоящее время, по мнению американского футуролога Рея Курцвейла, человечество стоит на пороге революционных открытий в области астрофизики, физики высоких энергий, нанотехнологий.  Ближайшие перспективы развития науки могут быть следующими. 1. Суперкомпьютеры. Суперкомпьютеры – перспектива развития компьютерной техники. Эти ЭВМ  включают 5000 – 8000 микропроцессоров и дисковые накопители памяти. Выполняют в секунду 12 -13 трлн. операций.  Компьютеры на фотонах.  2. Интернет и компьютерные сети. Сети существенно расширяют возможности  персональных компьютеров.  3. Альтернативные компьютеры: квантовые, фотонные, биокомпьютеры. Вероятно, в недалеком времени появится масштабированный квантовый  компьютер, который по своим показателям превзойдет все компьютеры на планете, вместе взятые. Развитие компьютеров и сетей приведёт к возможности искусственно воссоздать устройство человеческого мозга, а затем приблизить компьютер к интеллектуальному уровню человека. Видимо к концу 21-го века объем искусственного интеллекта значительно превысит объём наших мыслительных возможностей.  4. Микро- и нанотехнологии. Разрабатываются интегральные схемы, размеры  элементов которых составляют 10-9  м (нанометры). Число элементов интегральной схемы удваивается каждые 1,5 года. Уже предложены элементы памяти на отдельных атомах, на которых можно создать суперкомпьютер площадью 200 мкм2, содержащий 107 логических элементов, 109 элементов памяти и способный работать на частоте 1012 гц. Работы по нанотехнологиям только начинаются. Фундаментальные свойства наномира неизвестны. Главное фундаментальное свойство вещества – его строение. Вариантов размещения атомов может быть 10 в 53 степени и, взаимодействуя, они стремятся занять как можно меньше места. Всё состоит из частиц, которые определенным образом расположены в пространстве, образуют связи, а это означает, что где-то они собираются. Как это происходит и сколько надо собрать атомов, что бы получить свойства вещества, неизвестно. Например, собранные тринадцать атомов серебра по своей химической активности ведут себя как атом йода.  Между тем, перспективы нанотехнологий огромны, так как из атомов и молекул можно синтезировать всё, что угодно: продукты питания – из воздуха и почвы; кремниевые микросхемы – из песка и т.д.  Некоторые ученые идут дальше: профессор А. Болонкин разработал теорию проектирования материалов из ядер атомов, которые будут обладать феноменальными свойствами. Этот материал невидим, непроницаем для газов, жидкостей и твердых тел (в том числе пуль, снарядов, ракет, отравляющих газов), обладает сверхпроводимостью, гигантской электрической прочностью, нулевым коэффициентом трения. Скорость космических кораблей увеличится в 10 тысяч раз и достигнет 0,1 от скорости света. 5. Лазерные технологии.  Преимуществ лазерного луча:   -  распространение практически без расширения; -  монохроматичность света лазера, что позволяет фокусировать луч в точку, диаметром сотые – тысячные доли миллиметра. Это позволяет получать оптическую запись информации с высокой плотностью; - высочайшая мощность излучения до 1012 – 1013 Вт. Все это позволяет быстро развивать такие лазерная технологии, как обработка  материалов, термоядерный синтез, лазерная химия, спектроскопия, воздействие на живую ткань. 6. Голография и распознавание образов. Голография позволяет вести поиск любых образов при любом их числе (даже по  фрагменту образа). 7. Ракетно-космические технологии. К 2020 г. предполагается создание постоянно действующей базы на Луне, к 2030-у – полет на Марс. Создание ядерного космического двигателя мегаваттного класса. Это позволит снизить стоимость выведения полезного груза на окололунную орбиту в два раза. Появится возможность создания систем энергоснабжения из космоса, производить материалы в условиях глубокого вакуума, которые нельзя получить на земле. 8. Биотехнологии (использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве). Это микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот,  антибиотиков, гормональных препаратов и т.п. Конструкция новых, генетически модифицированных микроорганизмов, вакцин. Создание синтетической формы жизни, где все 100% ДНК будут получены в лаборатории без использования каких-либо живых существ. Человеческий геном сделается одной из компьютерных программ, подлежащих тестированию и оптимизации, а при необходимости и переделке.  9. Производство энергии.   К 2050-у г. Потребление энергии удвоится. Прежде всего, произойдет повышение  КПД процессов и аппаратов до 70%. Переход на химические источники энергии с прямым преобразованием химической энергии в электрическую. Это особенно актуально в 21-м веке, так как предполагается, что запасы нефти иссякнут к 2060 году, а газа – к 2080 году. В 21-м веке значительная часть энергии (20 – 40%) будет производиться из биотоплива: кукуруза, сахарный тростник, древесина, бытовые отходы. Высокое КПД такой энергии обеспечивается переводом биотоплива в синтез-газ с помощью генераторов низкотемпературной плазмы. 60% синтез-газа преобразуется в электричество и 30% в тепло. Выбросы минимальны. Создание небольших атомных электростанций, безопасных, переносимых и способных обеспечить электроэнергией небольшой город. В ближайшем будущем начнётся широкое внедрение бестопливного производства энергии, то есть энергии, основанной на применении энергии ветра, недр Земли, приливов и, прежде всего, солнечной энергии. Уже в настоящее время бестопливное производство энергии превышает топливное, созданы солнечные батареи с КПД 20% и есть предпосылки для появления 25-30% солнечных кремниевых батарей. Появление подобных батарей позволило бы создать в нескольких местах на территории Земли минимум 3-х станций (например, в Австралии, Африке и Мексике), полностью обеспечивающих Землю энергией. Для передачи с этих станций энергии будут применяться «реактивные токи»  - токи свободных статистических зарядов, которые можно передавать на большие расстояния по одному медному проводу диаметром до миллиметра. Реактивные токи имеют значительно меньшие потери, требуют значительно меньше металла и строительных затрат (не нужны высоковольтные линии электропередач, вместо которых применяется кабель). Их применение изобретено Теслой.  На реактивных токах с проложенными в земле однопроводными кабелями будут созданы транспортные средства (трамваи, троллейбусы, автомобили), а также электронные реактивные двигатели для космических ракет.  10. Производство автомобилей. Производство автомобилей является в настоящее время одним из самых больших производств. Только за последние 50 лет мировой автопарк увеличился более чем в 12 раз и превысил 700 млн. машин. Сейчас ежегодно в мире выпускается более 40 млн. машин. Автомобилестроение поглощает огромные ресурсы: 60% свинца, 40% резины, 35%  железа и т.д.  Предполагается, что использование композиционных материалов позволит снизить вес автомобиля в 3 раза. Применение водородных двигателей позволит достигнуть КПД равного 85% и резко снизить выброс вредных веществ. Подобные автомобили уже начали выпускать фирмы «Дженерал Моторс» и BMW. Создание электромобилей, электросамолетов, машин, способных находить дорогу без человека. 11. Терапия с использованием стволовых клеток. Стволовые клетки предполагается выращивать на животных яйцеклетках генетически модифицированных генами человека. Опыты уже есть в Англии. 12. Робототехника. К 2025 г. будет использоваться 50 миллиардов роботов (сейчас их 7 миллионов). Роботы будут использоваться на опасных производствах, при поисково-спасательных работах. 13. Клонирование. Начнется широкое применение клонирования. Уже получена методом  клонирования здоровая кошка, у которой родились два здоровых котенка. Интересно, что клонированная кошка не похожа на мать, хотя их генетические коды полностью совпадают. Получается, что не только гены, но и условия жизни тоже влияют на результат. 14. Применение антенн, принимающих электромагнитное поле. Существующие антенны практически принимают только электрическую  составляющую электромагнитного поля. При создании так называемых EH-антенн происходит прием обоих составляющих поля, что при снижении габаритов и веса антенн позволяет увеличить усиление на 15 – 50 дБ.  15. Использование энергии магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли имеет большую энергию. Оно, например, отклоняет  «солнечный ветер», что вызывает Северные сияния. По расчетам физиков электростанция, использующая магнитное поле Земли, по мощности равна 50 атомным станциям. 16. Использование торсионных полей и энергии вакуума. Если природа действительно устроена так, что законов сохранения энергии нет для индивидуальной частицы, но есть для ансамбля (как это имеет место в обычной квантовой механике), то получение экологически чистой энергии является более простой теоретической и технической задачей, чем горячий ядерный синтез. Человечество будет навсегда избавлено от энергетического голода, а главным препятствием на пути дальнейшего развития цивилизации будет тепловое загрязнение окружающей среды.  17. Новые достижения в медицине. - Увеличение длительности жизни путем перекодирования клеток, отвечающих за длительность жизни. - Создание вживляемых в тело нанороботов, умеющих собирать и разбирать молекулярные цепочки для диагностики и профилактики заболеваний. - Вживление в тело микрочипов, постоянно отслеживающих состояние здоровья, чтобы заблаговременно распознать даже небольшие изменения в организме.  - Изучение геномов людей с целью предвидения всех возможных патологий данного организма и заранее внести на генном уровне соответствующие изменения. Ряд ученых полагает, что эти достижения способны продлить длительность жизни до 120 лет к 2050 году. Правда, следует иметь ввиду, что такое радикальное повышение продолжительности жизни может поставить под угрозу развитие человечества в целом.   18. Прорывные достижения могут быть осуществлены в следующих областях: - в информатике и связи – передача информации со скоростью, большей скорости света; - в физике – переход атомов одного вещества в атомы другого с выделением энергии. 19.Надо полагать, что в будущем сменится вся научная парадигма. То есть  будет создана новая концепция понятий и методов их исследования. В рамках новой парадигмы, возможно, будут объяснены и использованы следующие явления: - предсказание будущего, подсказки внутреннего голоса (интуиции); - неопознанные летающие объекты и их необычные свойства; - эктрасенсорное восприятие (видение картин будущего, получение информации через большие расстояния без специальных приборов, чтение мыслей); - левитация – способность передвижения тела по воздуху без специальных приборов; - воздействие мыслей (разума) на тело человека. Однако при этом следует иметь в виду, что наши знания о процессах и объектах являются неразрывной составляющей всего здания науки, ибо получены как обусловленный законами логики неизбежный вывод из твердо установленных фактов. Но это не означает запрета на дальнейшее уточнение законов. Напротив, такое уточнение составляет непременную практику науки и служит источником прогресса. В ходе этих уточнений одни законы становятся все более строгими, а для других устанавливаются границы применения.  Вместе с тем, существует опасность, что растущий в геометрической прогрессии объем человеческих знаний окажется чрезвычайно велик. При этом  человек просто не в состоянии будет усвоить все предложения науки, он не будет успевать за своими же технологическими наработками. Не вполне ясно к чему это приведёт, и каковым станет роль и место человека на планете.