История и методология фотоники и оптоинформатики. Учебное пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»

Кафедра физики

М.В. Головкина

ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ФОТОНИКИ И ОПТОИНФОРМАТИКИ

Учебное пособие

Самара - 2017

1

ББК 22.37 Г24

УДК 167

Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ, протокол № от 17.02.2017 г.

Головкина, М.В. История и методология фотоники и оптоинформатики: учебное пособие / М.В. Головкина. – Самара: ПГУТИ, 2017. -100 с.

Книга представляет собой учебное пособие по дисциплине «История и методология фотоники и оптоинформатики». Учебное пособие рассчитано на магистрантов первого года обучения направления 12.04.03 "Фотоника и оптоинформатика" и разработано в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 12.04.03 Фотоника и оптоинформатика (уровень магистратуры) от 30.11.2014.

В книге на высоком уровне рассматриваются вопросы роли науки в современном обществе, методологические проблемы конкретной отрасли науки - фотоники и оптоинформатики, практические вопросы особенностей методологии решения научных и инженерных задач в области фотоники и оптоинформатики, изучается история фотоники. Особое внимание уделяется вкладу советских и российских ученых в развитие фотоники.

Для магистрантов, аспирантов, изучающих вопросы фотоники, оптики, оптоинформатики и оптической связи, а также для инженернотехнических работников.

Головкина М.В., 2017

2

Содержание

Глава 1. Влияние науки на развитие общества. Проблема

3

4

Введение

В настоящее время наука развивается все более бурными темпами, оказывая влияние практически на все сферы человеческой жизни. В эпоху научно-технического прогресса и технологической революции, произошедшей в 80-е годы 20 века, наука становится не просто непосредственной производительной силой человеческого общества, она полностью в некоторых отраслях сращивается с производством и технологиями. К такой наукоемкой отрасли можно отнести фотонику и оптоинформатику, которая развивается на основе последних научных достижений и сама оказывает влияние на развитие науки, не просто требуя в своем развитии решения определенных насущных задач, стоящих перед фотоникой, но и создавая на основе развитых технологий материальный базис для научных исследований. Поэтому так важно современному инженеру-исследователю, работающему в области фотоники и оптоинформатики, знать и понимать общие методы исследования, присущие науке вообще и специальные методы, применяемые в данной конкретной области науки. Решению этой проблемы и посвящено представляемое учебное пособие, созданное для магистрантов направления "Фотоника и оптоинформатика".

5

Глава 1 Влияние науки на развитие общества. Проблема демаркации

1.1 Научные революции

Наука и техника могут развиваться как путѐм постепенных количественных накоплений, так и путѐм довольно радикальных изменений в самих исходных основаниях.

Первой технической революцией считается неолитическая революция в орудиях труда, состоявшаяся примерно 10-8 тыс. лет назад.

Вторая техническая революция произошла в Европе в конце XVIII - начале XIX вв. Это промышленная революция: появляются первые машины. Машины увеличивают производительность труда и постепенно начинают проникать в различные сферы жизни [8].

К области классического естествознания (с XVII в.) относят две революции.

1 революция классического естествознания - XVII в. (классическая механика Ньютона). Происходит становление классического естествознания на базе господствовавших в то время механистических представлений. Через все классическое естествознание проходит мысль, в соответствии с которой объективность и предметность научного исследования достигается только в том случае, когда из описания и объяснения исключается все, что относится к субъекту и процедурам его познавательной деятельности. Процедуры познавательной деятельности тогда понимались как раз навсегда данные и неизменные. Идеалом научного познания было построение абсолютно истинной картины мира. Главное внимание уделялось поиску очевидных, наглядных, «вытекающих из опыта» эмпирических принципов, которые позволяли строить научные теории. В основе такого подхода лежали следующие философские основания: человек экспериментирует с объектами природы, которые в процессе познавательной деятельности раскрывают ему свои тайны. Разум исследователя рассматривался как посторонний

6

наблюдатель, который объективно оценивает объект наблюдения, причем разум представлялся ничем не детерминированным (ни социальными, ни культурными, ни личностными особенностями).

2 революция классического естествознания – конец XVIII

– начало XIX в. Происходит переход к дисциплинарно организованной науке. Наблюдается усиленная дифференциация наук. Появляются новые специфические научные картин мира, которые не сводятся к господствовавшему ранее механистическому мировоззрению. Появляются эволюционные установки в геологии и биологии. В философии разрабатывается проблема классификации наук, исследуется проблема общих методов, поиск путей единства знаний.

3 революция – конец XIX – начало XX вв. Эта революция относится уже к неклассическому естествознанию. В это время совершен ряд революционных открытий в разных областях. В физике – открытие делимости атома, становление теории относительности Эйнштейна, разработка квантовой теорий. В космологии – нестанционарная теория Вселенной. В биологии – генетика. Создается кибернетика и теория систем. В XX в. состоялся процесс органического соединения науки и техники, выхода науки на ведущее место в еѐ связке с техникой.

Можно рассмотреть и другую классификацию. Французский социолог Ж.П. Кантен выделяет три волны в развитии общественного научно-технического прогресса:

Первая волна - это промышленная революция 18-19 века.

Вторая волна – хорошо известная нам научно-техническая революция 20 в.

Третья волна – это технологическая революция, начавшаяся в 80-е годы 20 века.

Понятие технологической волны стало широко применяться в научном обществе после выхода в свет работы А. Тоффлера «Третья волна». Третья волна научно-технического прогресса – это технологическая революция, которая завершает аграрную революцию («первая волна») и промышленную революцию («вторая волна») [12]. А. Тоффлер считает, что

7

технологическая революция приведѐт к возвращению к временам доиндустриального развития общества на новой основе – на основе биоиндустрии, космической и электронной техники [6].

Рассмотрим тенденции общественного развития, наблюдающиеся в условиях развертывания «третьей волны» научно-технического прогресса. Нужно отметить, что не следует ожидать прекращения бурного научно-технического развития, которое неразрывно связано с самим существованием человека. Научно-технический прогресс, по мнению исследователей, будет идти постоянно со все нарастающей скоростью. Но он потребует от человечества комплексного решения проблем жизни в условиях современной технологической революции; постепенного привлечения к научно-техническому прогрессу всех слоев широкой мировой общественности, так как информационно-технологические преобразования имеют глобальный характер.

1.2 Научно-техническая революция

Неотъемлемыми элементами современного промышленного производства являются результаты научнотехнических исследований, новые технологии, научные программы, планы и прогнозы, автоматизированные системы управления и научной организации труда. Постоянно и неуклонно возрастает роль науки в современном производстве. Наука при этом которая обеспечивает теоретическую сторону практической производственной деятельности. Непосредственным образом влияние науки проявляется в научно-техническом прогрессе, который стал главным фактором экономического прогресса. Современный этап научнотехнического прогресса называют научно-технической революцией (НТР). Уточним соотношение понятий научнотехнической революции и научно-технического прогресса. Научно-техническая революция является более узким понятием. Научно-техническая революция - это одна из стадий или форм научно-технического прогресса. При этом темпы научно-

8

технического прогресса приобретают ускоренный, скачкообразный характер. Проявлением научно-технической революции является коренная перестройка всей технической и технологической базы производства, его организации и управления, которые осуществляются на базе практического использования фундаментальных открытий современной науки [8]. При определении сущности НТР следует прежде всего обратить внимание на органическое слияние науки и техники в процессе их развития. Современная техника и технологии невозможны без заключенных в них научных достижений. Если в прошлом наука выступала как самостоятельная сфера человеческой деятельности, независимая от других факторов общественной жизни, то с некоторого момента она начинает взаимодействовать с другими сферами деятельности человека. Особенно усиливается еѐ взаимосвязь с производством и техникой. При этом наука, влияя на развитие производства и технологий, сама не может существовать без них. В современном производстве чѐтко прослеживается тенденция технологического применения науки и неуклонное превращение науки в непосредственную производительную силу.

Процесс превращения науки в непосредственную производительную силу имеет два взаимосвязанных направления:

Во-первых, результаты научных исследований воплощаются в технике, технологии, в материальном производстве вообще. Здесь наука выполняет материальнотехническую функцию.

Во-вторых, научные знания влияют не только на производство, но и на самих людей, их мировоззрение, творческие способности. В ходе дальнейшего развития научнотехнической революции эта тенденция проявляется всѐ отчѐтливее, всѐ острее становится объективная необходимость совершенствования творческих способностей личности, всѐ больше возрастает значение духовного развития трудящихся как решающего фактора материального производства [8].

Без интеллектуального развития производительных сил, инженеров, техников, управляющих производством невозможно

9

и развитие техники, технологии, использование их в производстве. На основании сказанного можно дать следующее определение сущности научно-технической революции:

Научно-техническая революция – это коренное преобразование производительных сил на базе превращения науки в непосредственную производительную силу, изменение места и роли человека в производстве [8].

Техническая ориентация науки стала чѐтко проявляться со времени промышленной революции конца 18 – начала 20 вв. С тех пор происходит бурное развитие комплекса естественных наук, появляются прикладные исследования, технические разработки, производственные исследования. Сама научнотехническая революция берѐт начало в середине 50-х годов XX столетия с внедрением комплексной механизации, с появлением космической техники, электронно-вычислительных машин. Современный этап научно-технической революции связывают с такими еѐ приоритетными направлениями, как автоматизация, роботизация, кибернетизация, развитие микроэлектроники, биотехнологии, информатики, наноиндустрии и нанотехнологий. Ядром, базой собственно автоматизации является информатизация и компьютерная техника. Поэтому современный этап научнотехнической революции можно назвать компьютерно-информационным. Развитие компьютеров за последние десятилетия, ихминиатюризация, повышение быстродействия привели к кардинальным изменениям в области информационной техники и технологий. По мнению исследователей, появились совершенно новые технологии информационных процессов, которые привели к освобождению мозга человека от нетворческой, механической, рутинной работы, в результате передачи значительной части такой работы компьютерам. При этом мозг человека освободился мозга для более творческой деятельности различных видов, в том числе по переработке информации и созданию нового знания.

Выяснив сущность и основные направления современного этапа научно-технической революции, необходимо рассмотреть еѐ социальные последствия. Развитие науки и техники само по себе не зависит от того, в какой социально-экономической

10