8. Вклад а. Подолинского, в. Вернадского, Чижевского, г. Гамова в естественнонаучную картину мира

Естественнонаучная картина мира представляет собой систематизированное представление о природе, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания.

Сергей Андреевич Подолинский (1850-1891) — российский и украинский учёный-энциклопедист: физик, математик, философ, доктор медицины с правом медицинской практики, общественный деятель, один из основоположников ноосферного космизма, получивший признание и развитие работ Вернадским, Циолковским, Пригожиным и другими последователями ноосферного космизма и системной методологии в естествознании и деятельности человека.

В 1880 году С.А.Подолинский показал, что человек является единственной,известной в науке силой природы, которая способна:

· увеличивать долю энергии Солнца, аккумулируемой на поверхности Земли;

· уменьшать количество энергии, рассеиваемой в мировое пространство.

Необходимо обратить внимание:

· растения накапливают лучистую энергию, но не могут ее расходовать на движение;

· животные, наоборот, могут расходовать, но не могут накапливать лучистую энергию.

Только человек:

· применяя новые технологии, добивается первой цели;

· защищая растения от их естественных врагов, добиваются второй цели.

Подолинский определил «труд как такую затрату мускульной силы человека или используемых им животных и машин, результатом которой является увеличение энергии Солнца, аккумулированной на Земле».

Труд по природе своей космичен.

Подолинский приходит к выводу: «Для всех видов умственного труда единственный путь к увеличению количества энергии Солнца, удерживаемой на Земле,— путь, который с помощью более совершенных машин и технологий делает физический труд более производительным».

Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) — российский и советский учёный естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель конца XIX века и первой половины XX века.

Идеи Владимира Вернадского сыграли выдающуюся роль в становлении современной научной картины мира. В центре его естественнонаучных и философских интересов — разработка целостного учения о биосфере, живом веществе (организующем земную оболочку) и эволюции биосферы в ноосферу, в которой человеческий разум и деятельность, научная мысль становятся определяющим фактором развития, мощной силой, сравнимой по своему воздействию на природу с геологическими процессами. Учение Вернадского о взаимоотношении природы и общества оказало сильное влияние на формирование современного экологического сознания. В.И. Вернадский показал, что деятельность живых организмов представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек планеты. При этом в понятие «биосфера» включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом. Вернадский раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

В. Вернадский внес существенный вклад в минералогию и кристаллографию. В 1888-1897 он разработал концепцию структуры силикатов, выдвинул теорию каолинового ядра, уточнил классификацию кремнеземистых соединений и изучил скольжение кристаллического вещества, прежде всего явление сдвига в кристаллах каменной соли и кальцита.

В 1890-1911 разработал генетическую минералогию, установил связь между формой кристаллизации минерала, его химическим составом, генезисом и условиями образования.

Владимир Иванович развивал традиции русского космизма, опирающегося на идею внутреннего единства человечества и космоса.

Александр Леонидович Чижевский (1897—1964) — советский учёный, один из основателей космического естествознания, биофизик, основоположник космической биологии.

Изучал влияние космических физических факторов на процессы в живой природе, в частности, влияние циклов активности Солнца на явления в биосфере, в том числе, на социально-исторические процессы. Чижевский сформулировал зависимость между циклами солнечной активности и различными явлениями биосферы, выделил взаимосвязи живого организма с окружающей его внешней средой обитания. В сотрудничестве с казанским микробиологом С. Т. Вельховером в 1935 году обнаружил метахромазию бактерий, на основании которого он сделал вывод о возможности прогноза солнечной активности по метахромазии коринебактерий — «эффект Чижевского-Вельховера».

Разработал теорию энергетической связи космических и земных явлений: развил и утвердил парадигму целостности мира; принципы законосообразности, единообразия и детерминизма; глобальный эволюционизм и принцип космического ритма. За разработку этих идей Чижевского относят к основоположникам русского космизма.

Чижевский впервые опытно установил факт противоположного физиологического действия отрицательных и положительных ионов воздуха на живые организмы, патологичность действия дезионизированного воздуха и стимулирующее влияние на живые организмы отрицательно заряженных ионов; применил искусственную аэроионизацию (люстра Чижевского) в медицине, сельском хозяйстве (животноводство и растениеводство), промышленности и др. отраслях народного хозяйства.

Побочным достижением данных работ явилось изобретение им метода электроаэрозольтерапии, электроокраски и электростимулирования химических реакций, что знаменовало становление электронной технологии.

Ч. открыл пространственную организацию структурных элементов движущейся крови и описал процесс образования эритроцитами определенных радиально-кольцевых ансамблей (так называемых «монетных столбиков») — «феномен Чижевского».

Георгий Антонович Гамов (также известен как Джордж Гамов, 1904—1968) — советский и американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки.

Гамов известен своими работами по квантовой механике, атомной и ядерной физике, астрофизике, космологии, биологии. Он является автором первой количественной теории альфа-распада, одним из основоположников теории «горячей Вселенной» и одним из пионеров применения ядерной физики к вопросам эволюции звёзд. Он впервые чётко сформулировал проблему генетического кода.

Применив идею о квантовомеханическом проникновении волновой функции альфа-частицы через кулоновский барьер (туннельный эффект), ему удалось показать, что частицы даже с не очень большой энергией могут с определённой вероятностью вылетать из ядра. Гамову удалось получить важные количественные результаты. На основе своей теории Гамов смог оценить размер ядер (порядка 10^-13 см) и, что ещё более важно, дать теоретический вывод эмпирического закона Гейгера — Неттолла, связывающего энергию вылетающей альфа-частицы с характерным временем альфа-распада (периодом полураспада ядер).

В 1946 году Гамов активно включился в работу в области космологии, предложив модель «горячей Вселенной» (уточнение теории «Большого Взрыва»). Её основаниями стали представления о расширении Вселенной, данные о современной распространённости элементов (особенно о соотношении водорода и гелия) и оценки возраста Вселенной, который в те годы считался примерно равным возрасту Земли. Исходя из большого значения энтропии ранней Вселенной, в 1948 году Гамов совместно со своими учениками Ральфом Альфером и Робертом Херманом разработал теорию образования химических элементов путём последовательного нейтронного захвата (нуклеосинтез). В рамках этой теории было предсказано существование фонового микроволнового (реликтового) излучения и дана оценка его современной температуры (в диапазоне 1—10 К).

1954 году, через год после открытия двуспиральной структуры молекул ДНК, Гамов неожиданно внёс существенный вклад в становление новой дисциплины — молекулярной биологии, впервые поставив проблему генетического кода. Он понял, что структура основных строительных блоков клетки — белков, состоящих из 20 основных (природных) аминокислот, — должна быть зашифрована в последовательности из четырёх возможных нуклеотидов, входящих в состав молекулы ДНК. Исходя из простых арифметических соображений, Гамов показал, что «при сочетании 4 нуклеотидов тройками получаются 64 (4^3) различные комбинации, чего вполне достаточно для „записи наследственной информации“», и выразил надежду, что «кто-нибудь из более молодых учёных доживёт до его [генетического кода] расшифровки». Таким образом, он был первым, кто предположил кодирование аминокислотных остатков триплетами нуклеотидов.

9. Вклад Н. Бора, В. Гейзенберга, Шредингера в науку

Нильс Бор (1885—1962) — датский физик-теоретик и общественный деятель, один из создателей современной физики, лауреат Нобелевской премии по физике.

Бор известен как создатель первой квантовой теории атома и активный участник разработки основ квантовой механики. Он также внёс значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой.

Бор предположил, что электроны могут находиться только на определенных дискретных орбитах, соответствующих различным энергетическим уровням, и что «перескок» электрона с одной орбиты на другую, с меньшей энергией, сопровождается испусканием фотона, энергия которого равна разности энергий двух орбит. Таким образом, модель атома Бора установила связь между различными линиями спектров, характерными для испускающего излучение вещества, и атомной структурой. Несмотря на первоначальный успех, модель атома Бора вскоре потребовала модификаций, чтобы избавиться от расхождений между теорией и экспериментом. Кроме того, квантовая теория на той стадии ещё не давала систематической процедуры решения многих квантовых задач. Однако стало ясно, что классическая физика неспособна объяснить тот факт, что движущийся с ускорением электрон не падает на ядро, теряя энергию при излучении электромагнитных волн.

Принцип дополнительности — один из важнейших принципов квантовой механики, сформулированный в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины.

Вернер Карл Гейзенберг (1901—1976) — немецкий физик, создатель «матричной квантовой механики Гейзенберга», лауреат Нобелевской премии по физике.

Гейзенберг является автором ряда фундаментальных результатов в квантовой теории: он заложил основы матричной механики, сформулировал соотношение неопределённостей, применил формализм квантовой механики к проблемам ферромагнетизма, аномального эффекта Зеемана и прочим. В дальнейшем активно участвовал в развитии квантовой электродинамики (теория Гейзенберга — Паули) и квантовой теории поля (теория S-матрицы), в последние десятилетия жизни предпринимал попытки создания единой теории поля. Гейзенбергу принадлежит одна из первых квантовомеханических теорий ядерных сил; во время Второй мировой войны он был ведущим теоретиком немецкого ядерного проекта. Ряд работ посвящён также физике космических лучей, теории турбулентности, философским проблемам естествознания. Гейзенберг сыграл большую роль в организации научных исследований в послевоенной Германии.

В 1925 Г. совместно с Н. Бором разработал матричную механику — первый вариант квантовой механики, давший возможность вычислить интенсивность спектральных линий, испускаемых простейшей квантовой системой — линейным осциллятором. Произвёл квантовомеханический расчёт атома гелия, показав возможность его существования в двух различных состояниях.

В 1928 году Гейзенберг заложил основы квантовой теории ферромагнетизма (модель Гейзенберга), использовав представление об обменных силах между электронами для объяснения так называемого «молекулярного поля»

Эрвин Шрёдингер (1887-1961) — австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1933).

Шрёдингеру принадлежит ряд фундаментальных результатов в области квантовой теории, которые легли в основу волновой механики: он сформулировал волновые уравнения (стационарное и зависящее от времени уравнения Шрёдингера), показал тождественность развитого им формализма и матричной механики, разработал волновомеханическую теорию возмущений, получил решения ряда конкретных задач. Шрёдингер предложил оригинальную трактовку физического смысла волновой функции; в последующие годы неоднократно подвергал критике общепринятую копенгагенскую интерпретацию квантовой механики (парадокс «кота Шрёдингера» и прочее). Кроме того, он является автором множества работ в различных областях физики: статистической механике и термодинамике, физике диэлектриков, теории цвета, электродинамике, общей теории относительности и космологии; он предпринял несколько попыток построения единой теории поля. В книге «Что такое жизнь?» Шрёдингер обратился к проблемам генетики, взглянув на феномен жизни с точки зрения физики. Он уделял большое внимание философским аспектам науки, античным и восточным философским концепциям, вопросам этики и религии.

Шрёдингер посвятил несколько работ физиологическим особенностям, он рассмотрел эволюцию цветного зрения, попытавшись связать чувствительность глаза к свету разной длины волны со спектральным составом солнечного излучения. При этом он считал, что нечувствительные к цветам палочки (рецепторы сетчатки, ответственные за ночное зрение) возникли на гораздо более ранних стадиях эволюции (возможно, ещё у древних существ, которые вели подводный образ жизни), чем колбочки. Эти эволюционные изменения, по его утверждению, можно проследить в строении глаза.

Он вывел волновое уравнение, известное ныне как не зависящее от времени (стационарное) уравнение Шрёдингера, и применил его к нахождению дискретных энергетических уровней атома водорода.

Другим направлением работы Шрёдингера были попытки создания единой теории поля путём объединения теории гравитации и электродинамики. Шрёдингер предложил ввести третье поле, которое должно было скомпенсировать трудности объединения тяготения и электромагнетизма. Это третье поле он связывал с ядерными силами, переносчиком которых в то время считались гипотетические мезоны.