Естествознание XXI века
Выше мы рассмотрели XX век и его открытия, в корне изменившие наш мир, однако даже сейчас человечество в плане развития технологий и прогресса видит лишь верхушку айсберга. Это, несмотря на то, что в нашем столетии знания человечества удваиваются каждые 5-7 лет!
Среди значимых научных открытий первую позицию, пожалуй, занимает открытие учеными «частицы-бога» или, как ее обычно называют – бозон Хиггса. По сути, открытие этой частицы объясняет причину возникновения массы у других элементарных частиц. Еще в 1964 году Питер Хиггс, в честь которого названа частица, предсказывал ее существование, однако практически доказать это не было возможности. И только 26 апреля 2011 года появилась новость о том, что с помощью Большого андронного коллайдера, находящегося рядом с Женевой, ученым, наконец, удалось обнаружить искомую и ставшую чуть ли не легендарной частицу. Однако ученые не сразу подтвердили свое открытие. Лишь в марте 2013 года сотрудники ЦЕРН сделали официальное заявление о том, что обнаруженная частица действительно является бозоном Хиггса.
Вторую позицию среди самых интересных, перспективных и амбициозных проектов человечества в XXI веке занимает расшифровка генома человека. Проект «Геном человека» не зря имеет славу самого важного проекта в сфере биологических исследований, работа над ним началась еще в 1990 году, хотя стоит упомянуть о том, что данный вопрос рассматривался и в 80-ых годах XX века, а завершилось в 2006 году. Результатом проекта стало определение последовательности более трех миллиардов нуклеотидов, составляющих ДНК, а также более 20 тысяч генов в геноме человека.
|
|
|
В списке важных открытий далее стоит упомянуть открытие воды на Марсе. Марс, пожалуй, самая обсуждаемая планета Солнечной системы, т.к. из всех планет она наиболее привлекательна для освоения в будущем. Долгое время наличие воды было всего лишь предположением. Современные наблюдения красной планеты показывают, что реки и океаны когда-то составляли значительную часть ландшафта. Но Марс меньше и легче Земли, его гравитационное притяжение слабее, поэтому с течением времени испаряющаяся вода постепенно улетала в космос, и все меньше возвращалось на поверхность. По мере потери атмосферы планета остывала. Вся оставшаяся вода к моменту падения температуры ниже температуры замерзания должна была кристаллизоваться, будучи очень соленой и смешанной с разными минералами.
Богатые запасы воды были обнаружены в полярных шапках на обоих полюсах планеты. Каждое лето по мере роста температур эти шапки немного уменьшаются из-за таяния и последующего испарения воды. Однако зимой шапки опять нарастают, достигая широт в 45 градусов – половина пути до экватора. Средняя толщина полярных шапок – 3 километра. Помимо водяного льда в их состав входит также замерший углекислый газ. Предполагается также, что значительное количество воды может быть заморожено под поверхностью Марса.
|
|
|
Большое количество информации о составе поверхности предоставили спускаемые аппараты. Марсоходы Spirit и Opportunity, запущенные в 2004 году нашли воду в исследованных ими минералах. А когда сломанное колесо Opportunity прорыло часть грунта, там был обнаружен кварц, который образуется практически только в присутствии воды. В 2008 году Феникс (который, правда, не был марсоходом, а только спускаемым аппаратом) обнаружил небольшие кусочки водяного льда в полярной зоне. Севший на планету в 2012 году аппарат Curiosity стал двенадцатым за всю историю аппаратом, достигшим поверхности Марса. Исследуя грунт на глубине до 1м, аппарат установил содержание воды в его составе от 1 до 4 %. Помимо этого им были обнаружены простейшие органические соединения, а также измерен уровень радиации на поверхности Марса, который, как оказалось, в несколько раз превосходит радиационный фон Земли.
Следующим в списке важных достижений современной науки следует выделить результаты исследований в области нанотехнологий, в частности, получение нового материала – графена. Графен является первым доступным 2-D атомным «кристаллом», т.е. это по сути одна плоскость графита, отделенная от объемного кристалла или гексоганальная двумерная кристаллическая решетка. Графен сочетает в себе уникальные свойства: высокие механическую прочность, электро- и теплопроводность, непроницаемость для газов, прозрачность и многие др., которые делают его привлекательным материалом для многих приложений. Впервые он был получен в 2004 году А. Геймом и К. Новоселовым, которые за свое открытие были удостоены в 2010 нобелевской премии. Но, несмотря, на явные преимущества нового материала по сравнению со всеми полученными ранее, предсказанные масштабы применения графена пока в полной мере не реализуется. К сожалению, не решена проблема перехода от «ручного» изготовления в научно-исследовательских лабораториях к промышленному производству без потери качества материала.
|
|
|
И на последок, хотелось бы отметить новую область изучения в астрономии – поиск экзопланет, т.е. планет, которые вращаются вокруг других звезд. Идеи о множестве планетных систем во вселенной подобных Солнечной системе возникали еще в Древней Греции. Но всерьез поиском планет у других звезд астрономы занялись только в конце XX века. Первые экзопланеты были обнаружены в системе, в центре которой вместо обычной звезды находится нейтронная звезда (пульсар). Произошло это в 1991 году, когда американский астроном Александр Вольжан, анализируя несколько месяцев измерения периодичности пульсара PSR1257+12 на радиотелескопе в Аресибо, пришел к выводу, что он окружен как минимум тремя планетами с массами в несколько масс Земли, и большими полуосями до 1 астрономической единицы (среднее расстояние от Земли до Солнца). Как выяснилось потом существование планет вокруг пульсаров это весьма редкое явление. В начале XXI века астрономы стали активно использовать методы спектроскопии для поиска экзопланет, возможность независимого подтверждения планеты, если она проходит между звездой и наблюдателем, путем точного измерения яркости звезды. Первыми открытыми таким образом планеты были газовые гиганты массивнее Юпитера, вращающиеся вокруг нормальных звезд, подобных Солнцу. По мере того как повышалась точность измерений с появлением новых более совершенных спектрографов появлялась возможность открывать планеты все более приближенные по своим характеристикам к Земле. А в марте 2009 года был запущен космический аппарат «Кеплер» – астрономический спутник НАСА (вращающийся по гелиоцентрической орбите), оснащенный сверхчувствительным фотометром, специально предназначенный для поиска экзопланет, подобных Земле. На июнь 2015 года достоверно подтверждено существование 1931 экзопланеты в 1222 планетных системах, из которых в 484 имеется более одной планеты. Следует отметить, что количество надежных кандидатов в экзопланеты значительно больше. Так, по проекту «Кеплер» на январь 2015 года числилось еще 4175 надежных кандидатов, однако для получения ими статуса подтвержденных планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов. Согласно предварительным оценкам ученых количество экзопланет в нашей галактике не менее 100 миллиардов, из них ~ от 5 до 20 миллиардов, возможно, относятся к классу «землеподобных».
|
|
|
Выбор самых важных открытий и научных направлений XXI века субъективен, каждый из вас самостоятельно может его сделать. Тем более выбирать есть из чего, ведь наука сегодня развивается в геометрической прогрессии, а естествознание задает темп развития.
Вопросы и задания для контроля знаний по теме:
1. Назовите характерные черты античного естествознания. Можно ли утверждать, что все естественные науки образовались в это время? Ответ обоснуйте.
2. Опишите в целом характер развития естествознания в средние века. Верно ли то, что в этот период естествознание претерпевало полный упадок? Ответ обоснуйте.
3. Каковы особенности развития естествознания эпохи возрождения и нового времени? Стал ли этот период "эпохой возрождения в естествознании"? Ответ обоснуйте.
4. Коротко охарактеризуйте развитие естествознания в XX веке. Верно ли утверждение о том, что за XX век было сделано больше значимых открытий, чем за какой либо предшествующий период? Ответ обоснуйте.
5. Какие на ваш взгляд самые важные открытия были сделаны в начавшемся XXI веке? Как вы думаете какие научные направления будут актуальны в будущем?
6. Перечислите и раскройте суть научных революций в истории естествознании.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 46; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!