Мембранные технологии

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Мембранные технологии - авангардное направление развития науки и техники XXI века

2. Основные достижения науки и техники начала ХХI в.

3. Проблематика, связанная с развитием науки и техники в ХХI в.

Заключение

Список использованных источников

мембранный авангардный звезда

Введение

Научно-технический прогресс принёс много положительного в жизнь людей: разум человека открыл новые виды энергии, улучшились условия труда, и увеличилась его производительность в тяжелых и трудоёмких отраслях добывающей промышленности (горнодобывающей, лесной, океаническом рыболовстве и др.), возросли темпы строительства, повысилась продуктивность сельского хозяйства, изобретены высокоэффективные технологии, появились новые материалы, медицинские препараты, уменьшилась детская смертность и выросла продолжительность жизни, выросла скорость получения и переработки информации и многое другое.

Значительная часть принципиально новых технических и технологических решений последних десятилетий XX века родилась в ходе гонки вооружений. Однако сегодня угроза выживания для большинства государств связана не с агрессией потенциального противника, а с состоянием окружающей среды, быстро деградирующей под натиском человеческой деятельности. Несмотря на усилия и огромные затраты, направленные на предотвращение отрицательных последствий антропогенного воздействия на природу, общий рост неблагоприятных изменений сохраняется. Важное значение имеет правильное понимание категории «экологизация производства и непроизводственной сферы». Экологизация предполагает взаимосвязь и взаимообусловленность любых действий с учетом экологических требований к развитию НТП. В этой связи управление хозяйством страны и его функционирование должны осуществляться на основе рационального природопользования и применения новой технологии, прогрессивной организации малоотходных и безотходных производств. То, что современный экологический кризис является обратной стороной научно-технической революции, подтверждает тот факт, что именно достижения научно-технического прогресса привели и к самым мощным экологическим катастрофам на нашей планете.

В своем развитии НТП ХХI в. проявляется в двух взаимосвязанных и взаимозависимых формах - эволюционный и революционный.

Эволюционная форма НТП в ХХI в. характеризуется постепенным, непрерывным усовершенствованием традиционных технических средств и технологий, накоплением этих усовершенствований. Такой процесс может длиться достаточно долго и обеспечивать, особенно на начальных этапах, существенные экономический результаты.

На определенном этапе происходит накопление технических усовершенствований. С одной стороны, они уже недостаточно эффективны, с другой, - создают необходимую базу для коренных, принципиальных преобразований производительных сил, что обеспечивает достижение качественно нового общественного труда, более высокой производительности. Возникает революционная ситуация. Такая форма развития научно-технического прогресса называется революцией. Под влиянием научно-технической революции происходят качественные изменения в материально-технической базе производства. Современная научно-техническая революция базируется на достижениях науки и техники. Она характеризуется использованием новых источников энергии, широким применением электроники, разработкой и применением принципиально новых технологических процессов, прогрессивных материалов с заранее заданными свойствами. Все это в свою очередь способствует быстрому развитию отраслей, определяющих техническое перевооружение народного хозяйства. Таким образом, проявляется обратное влияние научно-технического прогресса. В этом взаимосвязь и взаимозависимость научно-технического прогресса и научно-технической революции.

1. Мембранные технологии - авангардное направление развития науки и техники XXI века

В настоящее время трудно кратко сформулировать название уходящего столетия - век атомной энергии, век электроники, век компьютеров и т.д. Впрочем, он может быть назван и веком новых технологий и материалов, которые полностью преобразили всю сферу деятельности человека (состояние промышленности, сельского хозяйства, быта, медицины, здравоохранения и др.). В то же время, XX столетие может быть названо веком накопления отходов и загрязнения окружающей среды, ликвидация которых (например, химического оружия), требует огромных средств, что нарушает нормальное развитие мировой цивилизации.

Процессы устойчивого развития общества и государства прямо связаны с решением основных глобальных проблем человечества - безопасностью проживания, обеспечением населения экологически чистыми продуктами питания и питьевой водой, созданием должного баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды. Они зафиксированы в решениях Конференции ООН по окружающей среде и устойчивому развитию в Рио де Жанейро (1992 г.) и на Специальной сессии Генеpальной Ассамблеи ООН по вопpосам экологии и устойчивого pазвития в июне 1997 г. Государственная стратегия устойчивого развития Российской Федерации, разработанная в соответствии с Указом Президента, в которой вопросам развития научно-технической сферы уделено серьезное внимание, одобрена Правительством Российской Федерации 11 ноября 1997 г.

Реализованные в последнее время современные технологические процессы получения различных веществ и материалов, а также обработки отходов и сточных вод, как это не покажется странным, увеличивают общий объем отходов. Существующая мировая статистика свидетельствует о том, что в настоящее время только 7-12% исходного сырья преобразуется в конечный продукт, а, примерно, 90% на разных стадиях производства и потребления переходят в отходы, которые в то же время могут быть ценным сырьем, представляющим собой полуфабрикат, переработка которого может быть в несколько раз рентабельней, чем стандартного сырья, конечно, при условии реализации экологически безопасных технологий и получения при этом высококачественных конкурентоспособных продуктов. В этой связи уже сегодня можно сделать предположение, что XXI век будет в значительной степени посвящен созданию экологически безопасных и, самое главное, малозатратных экономически и технологически обоснованных процессов переработки материалов, отходов и получения на их базе полезных и необходимых для общества продуктов.

Одной из первых, если не самой первой среди таких технологических процессов следует отнести мембранные, другие нетрадиционные и комбинированные процессы обработки веществ и материалов. Мембранные методы разделения жидких и газообразных сред уже сегодня заняли прочное место в арсенале промышленных технологических процессов, хотя полное становление и отдача мембранной науки и технологии ожидается в ХХI веке. Существуют области, где мембранная технология вообще не имеет конкурентов. Здесь следует упомянуть аппарат "искусственная почка", создание сверхчистых веществ и зон в микроэлектронике, выделение термолабильных биологически активных веществ и др.

Значение мембранной технологии в последние годы резко возросло прежде всего как технологии, способной навести мост через пропасть, разделяющую промышленность и экологию. Решением Правительственной комиссии по научно-технической политике от 21 июля 1996 г. мембранная технология получила статус критической технологии федерального уровня, также как катализ, молекулярный дизайн, новые материалы, генная инженерия и другие мировые приоритеты. К этому необходимо добавить взаимосвязь или, если так можно выразиться, взаимопроникновение, взаимообеспечение этих технологий, причем, в отличие от ряда других, мембранная технология обслуживает не только все критические технологии федерального уровня в рамках своего приоритетного направления развития науки и техники "Новые материалы и химические продукты", но и еще несколько десятков критических технологий федерального уровня в рамках всех 7, утвержденных Правительством приоритетных направлений развития науки и техники и, в первую очередь, такие как "Экология и рациональное природопользование", "Топливо и энергетика", "Информационные технологии и электроника", являясь одной из крупнейших проблем межотраслевого характера. К этому необходимо добавить полное исключение возможных негативных последствий ее использования, что невозможно гарантировать, например, при неконтролируемой реализации генной инженерии.

Глобальный характер воздействия и влияния мембранной технологии на реализацию других российских и мировых научно-технологических приоритетов в последнее время получил свое дальнейшее подтверждение. Критическая технология федерального уровня "Мембраны" вошла в 17 приоритетных для российской науки направлений, в которых российские ученые опережают мировой уровень, причем, без использования мембранных процессов невозможно обеспечить поддержание необходимого научно-технического уровня в 12 приоритетах. К этому необходимо добавить серьезные возможности мембранных процессов в решении важнейшей задачи современного этапа развития нашего общества - технологического обновления отечественной промышленности, что особенно актуально в период последствий резкого обострения известных кризисных явлений 1998 года.

Жизненная небходимость широкомасштабного внедрения мембранных процессов определяется многими факторами и, прежде всего, их прямым влиянием на обеспечение национальной безопасности, решение наиболее острых социально-экономических проблем м перспективах их практического использования.

Высокий авторитет российских ученых-мембранщиков, общепризнанный мировой уровень фундаментальных и прикладных исследований, высокая степень готовности разработок, близкий срок реализации и непреходящая актуальность являются весомым подтверждением необходимости сосредоточения усилий федеральных органов для принятия мер для интенсификации процессов ее промышленной реализации.

Наша страна имеет все возможности в кратчайшие сроки не только подойти к решению ряда проблем промышленности, производства продуктов, водоснабжения и др. на основе мембранных технологий, но и выйти на мировой рынок мембранной техники с оригинальными конкурентоспособными разработками.

Российская мембранная наука продолжает занимать ведущие позиции в мире. Благодаря многолетней государственной поддержке уже к концу 80-х годов удалось получить ряд фундаментальных результатов в области физико-химии мембранного разделения, создать производства мембран разных типов, мембранных модулей, установок. Сформировалась отечественная научная школа, теоретические и прикладные работы наших ученых и инженеров получили широкое признание в России и в мире, установились рабочие контакты с зарубежными университетами и фирмами.

За последние три года в области мембранной техники ученые и инженеры трижды удостаивались премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, мембранные аппараты для получения питьевой воды получили серебряную и золотую медали на выставке "Эврика" в Брюсселе. Мембранная продукция и технологии проданы в США, ФРГ, Китай, Аргентину, Австралию, Ю.Корею, Тайвань и другие страны. Серьезным доказательством востребованности ученых-мембранщиков в России является тот факт, что за последние годы ни один из сколько нибудь крупных ученых в этой области не уехал за рубеж.

В России в настоящее время выпускается достаточно широкий ассортимент мембран, мембранных элементов и установок, в т.ч. установки для разделения и очистки жидкостей на базе современных неорганических мембран, аппараты для газоразделения, мембранные системы для отделения плазмы крови, мембраны и мембранные элементы для очистки воды и органических жидкостей, мембраны и мембранная аппаратура для современных методов анализа воды и др. Обращает на себя внимание разработанный и изготовленный в соответствии с заданием тендера Миннауки России передвижной исследовательско-технологический мембранный комплекс. Его использование для отработки новых технологий позволит получать исчерпывающий набор экспериментальных результатов с последующим выбором оптимальных параметров основных стадий процесса и схемы в целом; разработать математические модели, алгоритмы и программы на их основе, которые позволят провести предварительный расчет выбора того или иного процесса (или их комбинации), ускорить выход на оптимальные параметры и сократить ттем самым время на предпроектную проработку. Этот комплекс уже сегодня вызвал серьезный интерес в российских регионах (Саратов, Владимир, Нижний Новгород) и за рубежом (Германия, Нидерланды).

Вместе с тем, в настоящее время объем продаж мембранной продукции составляет около 20% от уровня 1990 г. Достаточно широкий ассортимент выпускаемой конкурентоспособной мембранной продукции свидетельствует о наличии в этой области востребованных промышленностью разработок, а незначительный объем ее продаж говорит о необходимости принятия комплекса мер для резкого расширения объемов производства.

Это не так просто сделать в современных условиях, хотя мощности по выпуску мембранной продукции удалось сохранить. Для решения этого вопроса осуществляется ряд мероприятий, которые позволят достаточно резко ускорить как объем производства, так и выход на российский и мировой рынок этой наукоемкой продукции.

Основная задача предлагаемой программы состоит в разработке мембран новых поколений с целенаправленно формируемой структурой, что позволит при выборе определенных режимов разделения повысить проницаемость и избирательность мембран по целевым компонентам с достижением стабильности функциональных характеристик мембран. При этом предполагается также осуществить широкий поиск новых возможностей мембранных технологий как по разработкам новых мембранных процессов для решения актуальных прикладных проблем, так и по оптимизации технологических схем существующих процессов.

Концептуальная основа данной программы - выход на сильно неравновесные режимы массо- и электромассопереноса через селективные мембранные слои с усилением роли внешних управляющих факторов (градиенты давления, температуры, электрического потенциала; контролируемое изменение состава среды; нестационарность воздействий) в процессах разделения. В этих условиях эффективность разделения в высшей степени оказывается зависящей от особенностей структуры мембран на различных пространственных масштабах, как это имеет место в самых эффективных - биологических мембранах. Такой подход к проблемам мембранного разделения в отличие от традиционных сегодня квазиравновесных подходов открывает принципиально новые возможности для повышения проницаемости и избирательности целевых компонентов при их переносе через мембрану. Для этого прежде всего требуется разработка новых подходов к синтезу мембранных материалов, к формированию мембранных слоев, к их модификациям.

Фактически речь идет о конструировании мембран на молекулярном уровне, о целенаправленном формировании "путей переноса" целевых компонентов (ионов, молекул, коллоидных частиц нанометровых размеров) с учетом всей совокупности определяющих их перемещение факторов - лигандного окружения, сольватных оболочек, действующих сил. В настоящее время эти идеи уже частично реализованы при разработках ряда отечественных мембран (ионообменных, первапорационных) на основе жесткоцепных полимеров. Ведутся исследования по конструированию обратноосмотических, некоторых типов газоразделительных, ультрафильтрационных мембран (трековых, с заряженной поверхностью). По ряду показателей создаваемые мембраны превысят уровень лучших зарубежных мембран соответствующего целевого назначения.

Принципиально новые возможности мембранного разделения могут быть достигнуты при формировании бездефектных мембранных слоев субмикронной толщины. В этом случае, как следует из теоретических результатов наших ученых, могут быть достигнуты аномально высокие значения избирательности переноса по целевым компонентам при общем высоком уровне проницаемости. Фактически речь идет о технике нанометровых масштабов для мембранного разделения, аналогичной наноэлектронике. Трудности практической реализации такой техники очевидны, и требуются значительные средства для постановки таких работ. В предлагаемом проекте программы такие работы планируются лишь в поисковом плане, для выявления возможных принципов новых технологий. При выделении финансирования можно было бы открыть конкурс на проведение таких работ, как и ряда других принципиальных для мембранной технологии пионерских исследований.

Таковыми, например, могут стать работы по использованию указанных выше внешних управляющих воздействий на перенос целевых компонентов, вплоть до реализации их активного переноса. Обычно такая ситуация реализуется при ионном транспорте (при концентрировании ионов в условиях электродиализа). В данной программе проблема ставится шире. Как показано нашими исследователями, в мембранных системах может реализовываться активный перенос и нейтральных, в частности, паровых компонентов (процесс "электропервапорации"). Фундаментальные и поисковые работы в этом направлении также могут привести к новым принципиальным результатам, к открытию новых мембранных процессов.

Впервые в государственную программу по мембранному направлению вводятся разделы по разработке химических мембранных сенсоров. Создание мембранных барьерных слоев на поверхности чувствительных элементов таких устройств позволяет существенно повысить селективность сенсоров и расширить тем самым возможности их эффективного применения в разнообразных производствах, при мониторинге состояния природной среды. В отличие от стандартных подходов к проблеме химических сенсоров в планируемых работах впервые для повышения чувствительности и избирательности сенсоров используются динамические методы анализа ("фликкер-шумовая спектроскопия").

В Программу включен также ряд традиционных для мембранной проблематики работ, в которых процессы переноса анализируются с квазиравновесных позиций. О молекулярном дизайне при синтезе мембран говорить пока сложно, однако все представленные в Программе проекты отвечают самым высоким профессиональным требованиям как по разрабатываемым новым мембранным материалам (полимерным органическим, керамическим и др.) с высокими функциональными показателями (химическая и термическая стойкость, стабильность свойств), так и по идеям интенсификации процессов мембранного разделения, по характеру предлагаемых новых мембранно-каталитических процессов, по разработкам мембранных реакторов и других комбинированных систем.

Выполнение работ в рамках единой программы с совместными обсуждениями, с координацией усилий различных групп ученых позволит не только выработать общие позиции участников по концептуальным основам программы, но и обеспечит высокий научно-технический уровень всех прикладных разработок, создаст условия для их практической реализации.

В то же время, в связи с общим спадом производства, сложностями с оплатой мембранных установок промышленными предприятиями (проще и дешевле эти воды, более или менее разбавляя, сбрасывать), наблюдается резкое падение спроса на мембранную технику, хотя она сейчас в 2-3 и более раз дешевле импортных аналогов при одинаковом качестве. К этому необходимо добавить отсутствие какой-либо регулирующей системы закупки импортных мембран, мембранных элементов и установок; очень часто при наличии высококачественных отечественных аналогов, закупается импортная продукция (иногда по демпинговым ценам), забывая при этом, что расходы на заменяемые узлы и элементы установок через год-два будут сопоставимы с их полной стоимостью. С этим явлением ряд отечественных организаций столкнулись уже в 80-х годах, когда наши автомобильные заводы закупили ультрафильтрационное оборудование для регенерации грунтов после их нанесения на различные окрашиваемые автомобильные детали. Тогда НПО "Полимерсинтез", г. Владимир в соответствии с рядом постановлений Правительства разработал и создал производства ультрафильтрационных элементов, которые с успехом заменили импортные аналоги. Вообще говоря, сколько либо серьёзная реализация мембранной техники и технологий в настоящее время без поддержки государства или регионов в настоящее время проблематична. Там, где органы государственной власти уделяют этому вопросу достаточное внимание, налицо и соответствующий результат. Например, во Владимире при поддержке местной администрации практически во всех детских лечебных учреждениях, родильных домах, ряде клиник и школ установлены мембранные установки для получения высококачественной питьевой воды.

Необходимым и обязательным условием реализации законченных научно-исследовательских работ в области критической технологии федерального уровня "Мембраны" является разработка механизма привлечения на рыночных условиях негосударственных инвестиций, которые совместно с государственным сектором финансирования и поддержки этого направления обеспечат решение федеральных задач промышленной реализации наиболее эффективных научных разработок на рыночных условиях, повышения на этой основе её экономической эффективности и усиление социальной и экологической направленности.

Суммируя концепцию инновационной политики в области реализации критической технологии федерального уровня "Мембраны" необходимо подчеркнуть, что только комплексная реализация фундаментальных, прикладных и производственных проблем в сочетании с грамотной инновационной политикой позволят, в достаточно полном объёме, реализовать мембранные процессы, внеся свой вклад в обеспечение структурной перестройки и восстановления российской экономики. Успешная реализация мембранных проектов позволит поднять материальное положение и престиж ученых и производственников, что будет гарантировать возможность "утечки мозгов" в этом важнейшем направлении мировой науки, где авторитет российских учёных чрезвычайно высок. Ориентация фундаментальных и прикладных исследований на рыночные принципы реализации (с частичной государственной поддержкой) создаст условия для селекции научных учреждений, коллективов и отдельных учёных, что должно привести к структурной перестройке научных учреждений и повышению эффективности всей научной сферы. В конечном счете, на базе предлагаемой концепции должна сформироваться российская модель бизнеса, которая на равных должна конкурировать с американской, европейской и японской моделями. Как только главными условиями для жизненного успеха станут интеллект, квалифицированный труд и облагороженная предпринимательская деятельность, улучшится отношение основных слоёв населения к бизнесу. Реализация научных проектов критической технологии федерального уровня "Мембраны" является важной составной частью решения перечисленных в настоящей статье проблем.

Как уже отмечалось выше, вопросы информационно-аналитического и прогнозного обеспечения реализации критической технологии федерального уровня "Мембраны" определяют все последующие действия в развитии мембранной науки и технологии и последующей реализации мембранных процессов с целью инновационных преобразований в экономике. В этой связи, объявление подписки и выход первого номера Информационно-аналитического бюллетеня "Мембраны" в серии "Критические технологии" трудно переоценить. Выражая искреннюю благодарность Миннауки России за поддержку становления этого издания, уверен, что эта первая "информационная ласточка" в области критических технологий федерального уровня получит свое дальнейшее развитие в деле информационного освещения других критических технологий, а российские ученые и мировое научное сообщество получат еще один, теперь российский печатный орган освещения современного состояния и тенденций развития мембранной науки и технологии этого, повторюсь, авангардного направления развития науки и техники XXI века.

2. Основные достижения науки и техники начала ХХI в.

Крупнейшими достижениями астрономии начала XX века стали: открытие закономерности, связывающей спектральный класс и светимость звёзд (диаграмма Герцшпрунга -- Рассела стала для астрономии тем же, что и таблица Менделеева для химии) и разрешение на отдельные звёзды спиральных туманностей -- галактик, что вывело астрономию за пределы Млечного пути -- нашей Галактики и по своему значению сравнимо с переходом от геоцентрической к гелиоцентрической системам.

Дальнейшее развитие астрономии в XX веке продолжило тенденцию XIX века -- переход от описания небесных тел и их движения с позиций классической механики к изучению их строения и эволюции с использованием данных и концепций физики. Два основных открытия физики XX века -- теория относительности и квантовая механика позволили астрономии не только объяснить накопившийся к началу XX века объём противоречивых фактов, но и поставить новые задачи исследований, что привело к созданию космологии и астрофизики. Примечательно, что первые подтверждения общей теории относительности пришли именно из астрономии -- ими стали объяснение природы смещения перигелия орбиты Меркурия, необъяснимое в рамках теории тяготения Ньютона, и отклонение света тяготеющей массой, подтверждённое наблюдением отклонения видимого положения звёзд у лимба Солнца при его затмении.

Другим следствием синергического развития астрономии и физики стало появление новых средств наблюдения, то есть радиоастрономии, внеатмосферной рентгеновской и гамма-астрономии -- и выход за пределы узкого (всего ~300 нм!) видимого диапазона к открытию множества поразительно разнообразных астрономических объектов. Если в начале XX века список астрономических объектов за пределами Солнечной системы исчерпывался туманностями, звёздами и их гипотетическими планетными системами, то к началу XXI века список типов наблюдаемых объектов исчисляется десятками.

Создание гидростатической эддингтоновской модели строения звёзд и понимание термоядерной природы источника их энергии позволило количественно интерпретировать диаграмму Герцшпрунга -- Рассела. Можно продолжить аналогию с таблицей Менделеева: как квантовая механика объяснила закономерности, зафиксированные в ней, так и гидростатическая модель с термоядерным источником потребовала существования главной последовательности диаграмму Герцшпрунга -- Рассела и её дополнительных ветвей -- как результата эволюции звёзд при смене в них различных типов термоядерных реакций.

Квантовая теория вырожденного газа объяснила «парадокс плотности» белых карликов и определила их предельную массу (предел Чандрасекара), выше которой давление вырожденного электронного газа не может остановить их коллапс в нейтронные звёзды. Эта же теория, но уже для вырожденного нейтронного газа, определила и верхний предел массы нейтронных звёзд (предел Оппенгеймера -- Волкова), при превышении которого происходит коллапс в чёрные дыры.

Результатом стала теория эволюции звёзд различных масс на всех её стадиях -- от конденсации протозвёздных туманностей, до таких феноменов поздних стадий эволюции звёзд, как планетарные туманности, вспышки новых и сверхновых звёзд и разнобразные формы наблюдаемой активности звёздных остатков: пульсары, магнетары, барстеры, рентгеновские источники аккреционных дисков, микроквазары и т. п.

Понимание природы пространства-времени и её связи с гравитацией позволило создать космологические модели Эйнштейна и Фридмана, основанные на уравнениях общей теории относительности, в рамках которых успешно разрешались классические космологические парадоксы, и, в сочетании с открытием Хабблом красного смещения, дало целостную картину Вселенной -- Вселенной динамической и эволюционирующей. Понимание -- и экспериментальное подтверждение -- динамичности вселенной привело к снятию запрета на вопрос о её происхождении и её «начальном моменте». Результатом стала гипотеза, а затем и стандартная теория Большого Взрыва, в большинстве деталей совпадающая с наблюдаемой картиной Вселенной. Открытие реликтового микроволнового излучения и наблюдаемое соотношение лёгких элементов -- результатов первичного нуклеосинтеза -- одни из самых ярких подтверждений этой теории.

Прогресс в биологии за последнее столетие был необыкновенно велик. Важнейшее событие: появление молекулярной биологии. Всё началось с открытия Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком структуры молекулы ДНК. После этого прорыва были быстро открыты способы кодирования наследственной информации. Наиболее знаменитое сейчас последствие этого прорыва -- расшифровка генетического кода человека.

Открытие устройства наследственного аппарата сделало возможным также искусственное изменение наследственной информации -- генную инженерию. Уже сейчас результаты генной инженерии используются для получения новых, более продуктивных растений, при производстве лекарств с помощью генетически модифицированных микроорганизмов и т. д. В ближайшем будущем следует ожидать создание генетической терапии: коррекции повреждений генетического аппарата клеток человека, что поможет избавить человечество от наследственных заболеваний.

Революционным открытием в медицине XX века явилось открытие и широкое внедрение пенициллина, открывшее целую эру антибиотикотерапии и антибактериальной химиотерапии и спасшее жизни миллионов человек. Грибок -- производитель пенициллина. За пенициллином вскоре последовал стрептомицин -- первый антибиотик, оказавшийся активным против опаснейшей микобактерии туберкулёза, а затем целая плеяда антибиотиков разного химического строения.

Вторым важнейшим открытием медицины XX века стал мустарген (нитроген мустард, эмбихин) -- исторически первый противоопухолевый химиопрепарат алкилирующего типа, азотистый аналог иприта. Он впервые сделал возможным достижение хотя бы коротких клинических ремиссий считавшихся до того абсолютно смертельными лейкозов. И тем самым доказал врачам, что лейкозы можно и нужно лечить и что они потенциально могут быть излечимыми. За мустаргеном последовал метотрексат, а затем десятки цитостатических препаратов, давших надежду на излечение сотням тысяч больных лейкозами и злокачественными опухолями. Революция в области противоопухолевой химиотерапии продолжается и сегодня, на наших глазах, и связана с расшифровкой генетических мутаций, делающих клетку злокачественной, и разработкой химиопрепаратов, избирательно «выключающих» патологические опухолетрансформирующие гены. Одним из примеров этого нового класса химиопрепаратов является иматиниб (Гливек).

Третьим важнейшим событием в медицине XX века безусловно следует назвать открытие и широкое внедрение циклоспорина А, сделавшее возможной аллотрансплантацию органов и тканей от человека человеку и открывшее целую эру трансплантологии. Успешная трансплантация почек и печени дала надежду на жизнь многим больным с тяжёлой почечной или печёночной недостаточностью.

Также стоит особого упоминания открытие и внедрение хлорпромазина (аминазина), исторически первого антипсихотика. Подобно тому, как мустарген совершил революцию в умах онкологов и гематологов, хлорпромазин в короткий срок совершил буквально революцию в психиатрии. Общее мнение психиатров до изобретения хлорпромазина состояло в том, что психические заболевания принципиально неизлечимы никакими биологическими воздействиями, лекарствами и т. д. (эффект известных в то время методов -- электросудорожной терапии и инсулиновых ком -- был весьма ограничен и непостоянен). Хлорпромазин доказал принципиальную возможность купирования острых и хронических психозов лекарствами и привёл к резкому снижению агрессивности психически больных. В свою очередь, это изменило саму психиатрию -- стали гораздо реже применяться фиксация (связывание), смирительные рубашки и др. За хлорпромазином последовали десятки других антипсихотиков, а затем и антидепрессантов и других психотропных препаратов. Революция в психиатрии продолжается и сейчас и связана с разработкой новых, более совершенных так называемых атипичных антипсихотиков и современных антидепрессантов, обладающих минимальной поведенческой токсичностью (внешне не заметно, что человек что-то принимает) и минимальными побочными эффектами.

Появление квантовой механики привело к огромной революции не только в физике, но и в смежных дисциплинах -- в химии это объяснило структуру молекул и позволило предсказывать свойства новых соединений (см. квантовая химия). Квантовая теория помогла развитию и техники полупроводников, без которой совершенно немыслима современная электроника, а также способствовала созданию квантовых генераторов излучения -- лазеров, прочно вошедших в повседневную жизнь человека.

Важнейшее последствие открытий в квантовой физике, теории относительности и ядерной физике -- овладение ядерной энергией. Это наиболее известное широкой публике достижение физики.

Наиболее впечатляющим достижением физики середины XX века, которое должно иметь огромные последствия для мировоззрения и философии -- открытие расширения Вселенной, а впоследствии открытия существования «начала Вселенной» -- Большого взрыва.

Сейчас крупные фундаментальные открытия происходят и ожидаются в астрофизике и в космологии. В космологии обнаружили существование тёмной материи и тёмной энергии -- невидимой современными инструментами материи и энергии, которая, однако, участвует в гравитационном взаимодействии. Тёмная материя и энергия составляет подавляющую долю в массе вещества Вселенной и определяет её эволюцию и дальнейшую судьбу. Недавно открытое впечатляющее проявление тёмной энергии -- ускорение расширения Вселенной. Важнейшее открытие астрофизики -- обнаружение планетных систем у далёких звёзд (см. Экзопланеты). Это поможет ответить на важнейший вопрос -- одиноко ли человечество во Вселенной, а также позволит выяснить, ограничено ли время жизни цивилизации, см. Уравнение Дрейка.

«Стандартная Модель» в физике элементарных частиц даёт нам законы поведения микромира практически при всех доступных человечеству энергиях. Однако она является не «окончательной теорией», а лишь низкоэнергетическим проявлением неких более глубоких, пока не известных нам законов. Поэтому поиск не предсказываемых Стандартной Моделью эффектов, которые были бы окном в мир «новой физики», является важным направлением современной физики элементарных частиц. Такие эффекты ищутся как на ускорителях, так и в неускорительных экспериментах.

В настоящее время физики интересуются не только «фундаментальными» эффектами (в частности, происходящими при высоких энергиях), но и «сложными», т. е. эффектами, которые описываются давно известными фундаментальными законами, но происходят в очень сложных для понимания (неравновесных и нелинейных) системах многих частиц. Построенная современной физикой картина окружающего мира не только позволяет предсказывать его изменения, но и подчеркивает принципиальную ограниченность таких предсказаний. Так, развитие теории устойчивости и нелинейной динамики привело к открытию спонтанного возникновения хаоса в детерминированных системах.

В XX веке была успешно решена программа формального построения математики, на основании аксиоматического подхода, и усовершенствованной теории множеств. Важную роль в этом реформировании математики сыграли труды семинаров Бурбаки, а также книги Бурбаки, последовательно строящие математику из этих принципов. Осознание недостатков наивной теории множеств привело к развитию больших областей абстрактной математики, таких как теория категорий.

Несмотря на почтенный возраст такой физико-математической дисциплины как теория динамических систем, которая, в некотором смысле, появилась ещё во времена Ньютона, в XX веке в этой области случились важнейшие открытия. В первую очередь, развилась теория хаоса в динамических системах. Были открыты странные аттракторы -- области в фазовом пространстве динамической системы, равномерно плотно заполняемые одной траекторией. С теорией динамических систем непосредственно связана также такая новая область математики как теория катастроф.

Появилась и ещё одна новая область, тесно связанная с теорией динамических систем -- фрактальная геометрия.

В связи с развитием компьютерной техники неожиданные практические приложения получила одна из самых абстрактных и, казалось бы, оторванных от жизни областей математики -- теория чисел. В первую очередь это связано с потребностями криптографии.

Самый важный результат работы информатики и кибернетики в конце XIX и во всём XX веке -- создание электронных вычислительных машин, или компьютеров. Появление мощных вычислительных машин оказало влияние абсолютно на все другие науки: появились новые отделы физики (компьютерное моделирование сложных систем, точное вычисление электронной структуры атомов и молекул), квантовой химии, математики (следует вспомнить компьютерное решение задачи о четырех красках). Изменения коснулись и гуманитарных наук, в связи с появлением методов компьютерного анализа текстов и совершенствования методов обработки статистических данных в области наук об обществе (социологии, экономики). Развитие биологии теперь немыслимо без компьютерного анализа огромного объёма данных, накопившегося при расшифровке генома человека и некоторых других организмов.

Относительно недавно появилась теория нейросетей, которая позволила моделировать на компьютере некоторые особенности поведения живых существ. Эта теория поможет научить компьютер одной из самых сложных задач: распознаванию образов. Уже сейчас нейросети используются в таких задачах как распознавание речи и распознавание изображений.

Химия, как наука сформировалась в XХ-XXI веках в более полном объеме. Её предшественницей считают алхимию, накопившую первоначальные сведения о превращениях веществ и способах проведения химических реакций (плавка металлов, окисление, и восстановление, действие кислот), способах разделения вешеств (отстаивание, фильтрование, выпаривание, экстракция, перегонка).

Открытие химических элементов и периодической системы элементов, создание химической символики и формирование основных химических понятий в XХ-XXI привело к стремительному росту химического знания (аналитическая химия, органическая химия, физическая химия и др.).

Развитием химии открывает путь к созданию новых материалов -- к примеру в XXI веке огромное распространение получили различные полимеры.

Огромный интерес представляют открытия химии, сделанные на стыке с другими науками. К примеру, развитие биохимии в конце ХХI века дало базу для генной инженерии и других передовых направлений биологи; открытия, сделанные в нанотехнологиях (нанотрубки, фуллерены) находят применение в электронике. Огромна роль химии в фармакологии.

3. Проблематика, связанная с развитием науки и техники в ХХI в.

Перед лицом глобальных проблем, затрагивающих сами основы человеческого существования на земле, цивилизациям Востока и Запада предстоит заново мобилизовать весь свой культурный творческий потенциал -- отмолчаться и отсидеться более не удастся никому.

Конечная интенция этой культуры -- тотально распредметить, денатурализировать весь окружающий мир, превратив его из “вещи в себе” в вещь для нас, из нерукотворного в рукотворный. Из этого вытекает совершенно определенная, хотя и чрезвычайно дерзкая программа решения глобальных проблем. В отношении тающих природных ресурсов эта программа предполагает тотальную замену естественного искусственным, природного сырья -- заменителями. В пределе это означает переход от частичного производства определенных элементов жизненной среды к тотальному производству всей окружающей среды с заранее заданными свойствами. Амбиции этого технического титанизма выражаются так: “...коль скоро данная природой среда не устраивает людей, поскольку она не в состоянии справиться с растущим антропогенным давлением, надо найти средства и способы соответствующих преобразований... сначала каких-то фрагментов а потом и всего нашего земного природного окружения”55.

Что это означает? В первую очередь -- решительную перестройку всего научно-технического комплекса. Прежний разрыв между естественными и техническими науками, как и сохранение созерцательно-метафизического статуса наук о живой природе, здесь уже не терпим. Поскольку природная среда представляет собой естественный “производственный” комплекс, в котором переплетены процессы, происходящие в живой и неживой материи, то соответствующая интеграция требуется и от всех естественных наук. Идеи, относящиеся к связям органического с неорганическим, как и к внутренним связям органического, должны опережать производство специализированного отраслевого знания. Речь идет о каком-то парадоксальном возвращении к древнему синкретизму, в котором человек, жизнь, космос выступали как нечто слитное. Это своего рода восхождение от абстрактного к конкретному: от мертвых “кирпичиков мироздания”, некогда открытых механикой и физикой, к эмпирически явленной картине природы, в которой нас окружают и на нас воздействуют целостности под названием геобиоценозов.

В социокультурном отношении это означает гигантскую встряску сложившейся производственной среды, которой предстоит пережить наплыв непривычных идей (и непривычных людей) извне. Система производства рискует тем, что те самые идеи и практики, которые были маргинальными и, как правило, вытеснялись за пределы процессов принятия решений, могут стать центральными, предписывающими новое поведение производству. В свою очередь предпринимательская среда рискует тем, что те самые природные блага, которые потреблялись в процессе производства как бесплатные, превратятся в оплачиваемые факторы производства и будут влиять на его себестоимость. Само собой разумеется, здесь беспокойство патроната может смыкаться с беспокойством потребителей, не готовых финансировать накладные экологические расходы.

Но по-своему рискует и научная академическая среда: ее традиционные академические свободы, равно как и свобода творческого воображения, рискуют оказаться в тисках новой производственно-технологической дисциплины, вытекающей из нового сращивания науки с производством. Аналогичные сдвиги ожидаются и на следующем уровне, касающемся наук о человеке и перспектив превращения остающихся факультативными поведенческих форм в производственно заданные, финансируемые и контролируемые.

Наши повседневные импровизации, касающиеся быта повседневного общения, выбора супруга, использования досуга и т. п., рискуют быть замененными рационально-обоснованным поведением, диктуемым требованиями эффективности. Например, наши заботы о собственном здоровье сегодня, с одной стороны, ограничиваются практически никем не контролируемыми визитами к врачу, с другой -- самодеятельным ремесленничеством в сфере гигиены, гимнастики, бега по утрам и т.п. Но если в конечном счете окажется, что вся эта нерегулируемая кустарщина не в состоянии обеспечить требуемый уровень воспроизводства нашей способности к труду и выполнению других социальных обязанностей, нашим демографическим и психофизиологическим воспроизводством займется Большая наука, призванная поставить эти деликатные воспроизводительные факторы на конвейер.

Не следует думать, что эта деспотия научной рациональности непременно примет формы обязательного государственного контроля и регулирования. Бездумный педантизм такого регулирования вполне может быть передан гражданскому обществу, отказывающемуся принимать и обеспечивать физически неполноценных индивидов, и даже самим индивидам, если им удастся проникнуться этим педантизмом и превратить его жесткие нормы в повседневные саморегуляторы.

Таким образом, “фаустовская” программа перехода от частичного производства ко всеобщему, охватывающему все условия нашего существования на земле, грозит отдать человека целиком на откуп научной рациональности, претензии которой будут подкреплены эффективными экономическими, административными и социокультурными санкциями.

Здесь по-своему воспроизводится парадокс Достоевского: беспредельная фаустовская свобода, не знающая никаких естественных преград и ограничений, способна завершиться беспредельным деспотизмом научной рациональности, не терпящей никаких личных отклонений и импровизаций. Если общество, сформировавшееся в эпоху классического модерна, было системой с частичным программированием, оставляющей на наше личное усмотрение вопросы, не относящиеся к узкопроизводственной сфере, то общество зрелого модерна, встретившее вызов глобальных проблем, может стать системой с полным, всеохватывающим программированием, включая все проявления внепроизводственнои жизни.

Итак, мы имеем дело с дилеммой. Либо весь в принципе безграничный духовный и социальный капитал, выращенный цивилизацией в ходе длительного развития истории и культуры, мы оставляем в факультативном состоянии свободной социокультурной игры, разумеется, меняющей и обогащающей нас, -- но без заранее очерченной “большой программы”, -- и тогда продолжаем наше существование в качестве беззаботных обывателей Вселенной, пользующихся дарами природы и культуры, либо мы превращаем разнообразную творческую элиту из свободной “богемы” в “глобальных производственников”, обремененных заботами налаживания всеохватывающего воспроизводственного цикла, включая среду обитания, а также демографическую, семейно-бытовую, досуговую сферу.

Современный Запад уходит от этой тоталитарной перспективы незаконным образом: путем бесплатного использования полученных в ходе нового передела мира планетарных ресурсов. Его либерализм, предназначенный отныне для сугубо внутреннего использования, основывается на новом глобальном колониализме. Всем еще памятен шок, полученный Западом в результате нефтяного эмбарго арабских стран в 1973 году. Это эмбарго, заметно ограничившее доступ технической цивилизации к дешевым природным ресурсам, способствовало новому интенсивному сдвигу западной экономики, развитию энергосберегающих технологий. Но оно же повлекло за собой целый ряд попыток программирования повседневного поведения не только предпринимательски класса, но и рядовых граждан, настигнутых волной “энергетической рационализации”.

Страх перед этой рационализацией, попахивающей cпeцифической формой тоталитаризма, по-своему объединил западного обывателя, интеллектуальную элиту и предпринимательский класс. Обыватель страшился за будущее потребительского общества, подарившего ему не только множество материальных благ, но и специфическую гедонистическую раскованность, поощряемую “экономикой спроса”. Предпринимательский класс страшился новых издержек производства, связанных со сбережением сырьевых и энергетических ресурсов и ассигнованиями в поддержку природного равновесия. Экологические издержки производства, будь они сполна учитываемыми, грозили перекрыть все традиционные издержки, связанные с закупкой оборудования рабочей силы и менеджерских услуг. Что касается творческой интеллектуальной элиты, то ее испугала перспектива превращения в дисциплинированную среду технологов-экспертов, мобилизованную по модели обычной, хотя и высокооплачиваемой рабочей силы.

Вот почему все три группы оказались подготовленными! и к восприятию однополярного мирового порядка, обещающего отдать планету в руки Запада, и к новой расистской картине мира, оправдывающей права новых колонизаторов! ссылками на непригодность незападных народов быть хозяевами собственных территорий и ресурсов.

Таким образом, современный западный либерализм, в отличие от классического, привязан преимущественно к экстенсивной экономической программе. Он олицетворяет отступление от проекта постиндустриального общества, основанного на мобилизации новых духовно-интеллектуальных ресурсов цивилизации (наука, образование, культура), и возвращение к массовому индустриальному обществу, где буржуа -- у себя дома. Застарелое буржуазное предубеждение в отношении неутилитарных духовных практик, плоды которых проблематичны и плохо калькулируются, заново активизировалось, приняв форму нового меркантилизма и моне таризма. Словом, Фауст Запада отступил перед буржуазным филистером, предпочитающим звонкую наличность всяким упованиям на дух и духовность.

Отныне западное потребительское общество рассчитывает кормиться не столько со стола Большой науки, сколько получать привычные колониальные дивиденды. Мы еще не осмыслили последствия этого поворота во всем его объеме. А ведь речь идет о новом возвращении от постиндустриального общества, потенциал которого подпитывается научными революциями, к колониальному обществу, связанному с эксплуатацией ресурсов, изымаемых у утративших национальный экономический суверенитет незападных народов. Вместе с разговорами о мировом демократическом порядке смолкли и те, кто поднимал свой голос в защиту природы.

Запад больше не прислушивается к призывам качественной реконструкции и экологизации производства, отказа от жестких технологий в пользу мягких, введению экологических квот и т. д. Точнее, теперь все эти программы обретают характер не качественного сдвига, а частичных корректирующих поправок к классической индустриальной схеме и к тому же применимых только к “своему пространству”. Зачем финансировать дорогостоящую перестройку технической цивилизации, когда победа в “холодной войне” отдает в распоряжение этой цивилизации новые колоссальные ресурсы. Зачем задумываться о технологиях переработки токсичных отходов, если можно просто вывозить эти отходы в пространство незащищенной мировой периферии!

Словом, вместо глобального прорыва всего человечества в качественно иное время заново возобладала сегрегация человечества в пространстве.

Пространство меньшинства остается либеральным не потому, что фаустовский гений Запада открыл принципиально новые возможности, а потому, что энтропия всего “нелиберального” -- связанного с ограничениями, нищетой, авторитарными и криминальными практиками, геноцидом и экоцидом, сбрасывается во вне, в периферийное пространство.

Напрашивается один вывод: только новая антиколониальная борьба и солидарность всех, страдающих от гнета “однополярности”, способны поставить Запад перед дилеммой: либо найти новые источники фаустовского прорыва в будущее, либо отказаться от поблажек потребительскому обществу и перейти к системе более или менее принудительного аскетизма. Или, другими словами: либо Запад свою сепаратную программу спасения заново превращает в универсальную, касающуюся всех народов земли, либо он переходит от фаустовской модели инновационно-нестабильного способа производства к новой стабильности старого восточного типа.

Совершенно очевидно, что в чистом виде ни то ни другое уже невозможно. За всю историю европейского модерна, насчитывающую уже около 600 лет, западная фаустовская программа так и не доказала на деле свою универсальность. Всякий раз, когда очередное новое поколение начинало верить в окончательное торжество прогресса, в его последнюю битву с силами мрака, отсталости и нищеты, неизменно получалось так, что горизонт прогресса заволакивало тучами и то, что казалось наконец-таки предназначаемым для всех, заново оказывалось достоянием более или менее узкого круга своих. Фазы временнуго прорыва в будущее периодически сменяются фазами геополитических переделов пространства, и вся история модерна оказывается драматически прерывистой, цикличной.