Взгляд на науку будущего

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский университет аэрокосмического приборостроения

Взгляд на науку будущего

Коломийцев С.Ю.

В настоящее время мы наблюдаем гигантский скачок в сфере научного знания. Если бы мы внезапно оказались в XIX веке, то мы бы очень сильно удивились, не застав таких распространённых сейчас устройств, без которых мы не можем представить нашу жизнь, как электрическая лампа, телевизор, радио, домашний телефон. Да что уж там говорить! Чуть больше, чем 10 лет назад, персональный компьютер и мобильный телефон были лишь у немногих; если человек в общественном месте разговаривал по мобильному телефону, то он считался «новым русским» и казался невероятно богатым бизнесменом. Таким образом, видно, что наука развивается всё быстрее и быстрее; её развитие происходит по экспоненциальной кривой. Достаточно вспомнить, что, по некоторым подсчётам, современная наука насчитывает около 15000 дисциплин, которые находятся в сложном соотношении друг с другом, и что каждая из них имеет свой объект исследования и свою методологию. Если в 1900 году существовало около 10000 научных журналов, то в настоящее время их уже несколько сотен тысяч, а около 90% ученых, когда-либо живших на Земле, являются нашими современниками.[1] Человечеству всегда было интересно знать, что ожидает его в будущем.

В этой работе я постараюсь предположить, что ожидает науку в ближайшем будущем. Каков будет её характер, как будет выглядеть научная картина мира, какие отрасли получат наибольшее развитие, какие возможные изобретения и открытия произойдут в дальнейшем? И с чем связаны такие высокие темпы развития научного знания в последнее время? На поставленные вопросы я хочу попробовать ответить методом выделения основных, самых ярких, на мой взгляд, современных достижений, отличительных черт научной и технической мыслей и их экстраполяции на будущее.

Начать размышления я бы хотел с последнего вопроса. Во-первых, современные темпы развития науки связаны с увеличением количества людей на Земле. Так, за последние двести лет количество проживающих на Земле людей увеличилось в шесть раз (с миллиарда до шести). Но это лишь незначительный фактор: за это же время количество людей, занимающихся наукой, выросло по оценкам некоторых исследователей в пять тысяч раз (с одной тысячи до пяти миллионов). С чем это связано? На мой взгляд, причиной для этого стало формирование науки как социального института. До XX века наукой занимались одиночки-энтузиасты. Не было хорошо оборудованных лабораторий. Здесь мы приходим к замкнутому кругу: для развития науки и техники необходимы устройства для проведения опытов, которые зачастую сами бывают очень сложными, и для создания которых требуется немало научных знаний и умений (достаточно вспомнить, как сейчас исследователи для проведения научного эксперимента уже несколько лет «мучаются» с адронным коллайдером).

Слабая техническая и научная база тормозила развитие науки, но в какой-то момент этот круг разомкнулся и превратился, наоборот, в лавинообразный процесс, в котором новые изобретения стали стимулировать как развитие науки, так и развитие приборов для исследования. Основным же фактором, на мой взгляд, стало появление заказчиков научных достижений. За занятия наукой стали платить, то есть появились люди, которым стали необходимы научные достижения. Одним из условий успешного развития государства в условиях капитализма стало наличие технических достижений, и правительства и крупные частные компании стали финансово стимулировать развитие науки. Это привело к неслыханному развитию науки, и теперь уже состоять в научном сообществе стало выгодно и престижно. Огромное количество открытий значительно расширяет границы и привлекает всё новых и новых людей для их изучения; ситуация становится похожей на снежный ком. Между прочим, термин «научный работник» появился только в XX веке.[2]

В связи с этим вспоминается эмпирический закон Гордона Мура, сделанный им в 1965 году и впоследствии названный законом Мура: число транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, будет удваиваться приблизительно каждые два года. Эта закономерность стала своего рода правилом в компьютерной промышленности, и вскоре оказалось, что не только память, но и многие другие объекты и свойства подчиняется этому правилу. Кстати, закон предсказывает, что к 2060 году размеры элементов микросхемы должны будут стать размером с одиночный атом. Более того, в 2008 году закон нарушился, и удвоение произошло за полтора года. Теория, выдвинутая в то время, когда число транзисторов на кристалле измерялось тысячами, оказалась неприменимой к современным приборам с сотнями миллионов транзисторов; новые технологии позволяют разработчикам разместить 30 млн. транзисторов на участке кристалла с булавочную головку! Так что всё идёт к скорому получению объектов с атомарными размерами.

А если объект имеет такой масштаб хотя бы в одном направлении, то его свойства могут резко отличаться от объемных из того же материала из-за проявления в поведении квантовых закономерностей и большего количества атомов на поверхности по отношению к количеству атомов в объёме, вследствие чего увеличивается влияние сил поверхностного взаимодействия на свойства.[3] Таким образом, мы приходим к одному из основных направлений развития будущей науки - к нанотехнологии. Однозначного определения этого термина пока нет, каждый исследователь поясняет его немного по-своему. Я бы предложил своё определение, которое выражает суть явления и выделяет, как мне кажется, основные признаки, отделяя их от следствий. Нанотехнология - область науки и техники, занимающаяся исследованием и манипуляцией атомов, молекул и совокупностей молекул для их изучения и создания новых устройств с новыми свойствами. Я останавливаюсь на данной сфере человеческих знаний, поскольку научный прорыв ожидается в очень широком спектре дисциплин: в биологии и генной инженерии, физике и электронике, химии и материаловедении. Если научная картина мира, имевшаяся до конца XX века, включала в себя микромир, макромир и мегамир, то теперь в неё добавится ещё один мир - наномир, а также будет включён новый объект - наночастица. Из перечисленных выше областей видно, что новая наука будет иметь междисциплинарный характер, что можно объяснить тем, что на атомарном и молекулярном уровнях практически невозможно различить физические, химические и биологические свойства. Можно сказать, что наука придёт к своеобразному итогу (безусловно, промежуточному с точки зрения развития человечества в целом), когда объединятся фундаментальные, прикладные, естественные и гуманитарные науки со всеми накопленными ими знаниями. Многие современные исследователи обращают внимание на то, что практически неотделимы будут новые наука и технология, так как теоретическая основа нанонауки не только будет объяснять и показывать происходящие процессы, но и описывать способы и алгоритмы конструирования структур, поэтому они образуют единую технонауку - своеобразный симбиоз фундаментального исследования, технической теории и инженерной деятельности. наука эмпирический компьютеризация виртуализация

Также в будущей технонауке естественнонаучный эксперимент не будет отделим от проектирования, а результаты исследования направлены как на объяснение и предсказание результатов, так и на создание новых структур. Во многих современных исследованиях в области нанотехнологии невозможно отделить в принципе научное исследование от разработки технологии и проектирования.[4] Возможно, такие изменения приведут к переходу от современного постнеклассического понимания науки к новому и либо сменят его, либо сильно изменят. В результате вышесказанного можно заключить, что будущая наука на основе нанотехнологии будет являться принципиально новым направлением в развитии науки и техники как по своему содержанию, так и по методологии исследования и конструирования нанообъектов. Это касается внутреннего содержания науки. Внешне будущая наука будет способствовать последовательной микроминиатюризации устройств и как увеличению возможностей отдельных аппаратов (улучшение качества фотографий на фотоаппаратах), так и увеличению количества выполняемых функций (использование мобильного телефона в качестве компьютера, радиоприёмника, телевизора, фотоаппарата).

Также прогнозируется появление большого количества веществ и устройств с принципиально новыми свойствами и функциями: экологически чистых топливных ячеек, самоочищающихся покрытий, стёкол с управляемыми оптическими свойствами, непахнущих носков, одежды с изменяющимися цветом и формой, «умной пыли» и многого другого. По сути, человек сможет сам в дальнейшем конструировать те объекты с теми свойствами, которые ему будут необходимы, он сможет вносить коррекции практически во всё. В результате всего должно будет произойти сближение живой и неживой природы, вероятно, в некоторых случаях уже будет невозможно однозначно причислить объект к одному из перечисленных выше типов. Безусловно, всё это приведёт к изменению быта человека, изменению восприятия окружающего мира, только вот в лучшую или худшую сторону изменится жизнь человека при такой будущей науке - вопрос далеко не однозначный.

Другой отличительной чертой будущей науки, я считаю, станет её компьютеризация, интернетизация и виртуализация. Интернет появился менее полувека назад вначале как военная разработка США, а в активное пользование гражданскими людьми попал в самом конце прошлого века. Интернет является самым быстроразвивающимся средством массовой информации и в наше время насчитывает десятки миллионов пользователей, причём, активное развитие продолжается и сейчас. Возрастает применение Интернета и в научных целях. Во-первых, Интернет и компьютер - это источники информации, которые обладают рядом преимуществ перед книгами: доступность (в ходе работы в любой момент времени могут быть выведены на экран монитора заложенные в компьютер сведения), почти моментальная обработка имеющихся данных, отсутствие пространственного фактора (книга может потеряться или находиться далеко), практическое отсутствие временного интервала для поиска нужной информации. Во-вторых, Интернет намного облегчает возможности общения и передачи информации между различными удалёнными частями планеты. Такие свойства дают дополнительные возможности для проведения виртуальных конференций, семинаров, олимпиад, что позволяет значительно облегчать организацию, производить более лёгкий обмен опытом, стимулировать к научной работе и т.п. Научное знание удваивается примерно каждый десять лет, и обработать и удержать весь объём сведений может только компьютерная сеть. Всё больше открытий происходит благодаря компьютерному анализу: компьютерная обработка данных сыграла свою роль при оценке экологических последствий массового использования ядерного оружия, в ходе чего был предложен термин «ядерная зима». Широкое распространение получают компьютерные системы автоматического проектирования. Многие современные науки полностью зависимы от компьютеров. На мой взгляд, видна тенденция ко всё большему применению компьютеров для достижения научных результатов, потому что с таким огромным количеством знаний и данных простой человек вскоре будет уже совершенно не в состоянии справиться. Кстати, вспоминаются слова Билла Гейтса, который сказал, что в современном мире успеха добьётся тот, кто научится правильно обращаться с информацией.

Информационные технологии имеют надотраслевой характер, поскольку, как и нанотехнологии, применяются во всех областях науки. Нанотехнологии же объединяют науку различных отраслей с технологией в единую сферу деятельности. Поэтому вполне логичным и закономерным итогом выглядит объединение двух описанных мной выше принципов в один, который и будет характеризовать, на мой взгляд, будущую науку - виртуально-материальное, научно-технологическое, междисциплинарное пространство знаний, обладающее гораздо большим потенциалом сегодняшнего. Естествознание, пройдя примерно 300-летний цикл своего развития, начавшееся с единого, неподелённого знания об окружающем мире, прошло необходимый этап междисциплинарной раздробленности, который принёс огромное количество новых нужных знаний, и пришло опять к единому знанию об окружающем мире, только на качественно новом уровне. Данный этап развития естествознания схож с методами общенаучного познания - анализом и синтезом. Изучаемый мир вначале расчленяется на составные элементы и анализируется, а потом синтезируется заново.

Управление одиночными атомами будет невозможным без компьютерного вмешательства. Изучение и конструирование будут невозможными без компьютерного моделирования. Последовательная миниатюризация изготовляемых человеком изделий зашла так далеко, что их составные элементы уже невозможно увидеть «невооружённым» глазом и потрогать «голыми» руками. Тенденции развития науки, наметившиеся в последние десятилетия, наводят на мысли о науке будущего как о пространстве знаний, с одной стороны, активно использующем и развивающем все существующие дисциплины, но, с другой стороны, размывающим границы между этими дисциплинами путём применения общих методов исследования и конструирования. Поскольку такая наука обещает ещё более грандиозные и революционные открытия, касающиеся практически всех областей деятельности и быта человека, то она должна привлечь ещё большее число заказчиков, что, в свою очередь, приведёт к ещё более сильному развитию науки. Тем не менее, некоторые области знания должны будут отмереть из-за того, что они либо будут заменены более современными, либо будут финансово невыгодны для заказчиков, что происходило всегда (извозчики стали не нужны после появления автомобилей, производить печатные машинки стало невыгодно после появления универсальных компьютеров и принтеров). И главным в науке будущего, на мой взгляд, будет, погнавшись за сиюминутной прибылью и получением новейших глобальных открытий, не забыть о том, что любое научное открытие может привести как к положительным, так и к отрицательным последствиям, и зачастую предвидеть последствия надо заранее, а не после того, как будет получен результат. Создание атомной бомбы, появление атомных электростанций в XX веке наметили возможные тенденции последствий научных открытий, и задача научных работников XXI века - не дать этим тенденциям развитие.

Литература

1. Горохов В.Г. Проблема технонауки - связь науки и современных технологий // Философские науки. №1. 2008. С. 33-57.

2. История и философия науки: учеб. пособие для аспирантов / Ю. И. Романов. - Гатчина: Изд-во ЛОИЭФ, 2007. - 396 с.

3. Новиков Л.С., Воронина Е.Н. Нанотехнологии и наноматериалы в космонавтике. // Труды X межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, элек-тронике, экологии и медицине», 23-24 ноября 2009 г. С. 3-15.

4. История и философия науки: учеб. пособие для аспирантов / Ю. И. Романов. - Гатчина: Изд-во ЛОИЭФ, 2007. С. 270.

5. История и философия науки: учеб. пособие для аспирантов / Ю. И. Романов. - Гатчина: Изд-во ЛОИЭФ, 2007. С. 270.

6. Новиков Л.С., Воронина Е.Н. Нанотехнологии и наноматериалы в космонавтике. // Труды X межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», 23-24 ноября 2009 г. С. 4.

7. Горохов В.Г. Проблема технонауки - связь науки и современных технологий // Философские науки. №1. 2008. С. 48.

Размещено на Allbest.ru