Вопрос1. Основные научные достижения ХХ века. Квантовая картина мира.

Блок 7.

 Наука и техника в ХХ веке.

Двадцатый век был временем самого большого рывка в развитии науки за всю историю человечества.  Наукой стало заниматься очень много людей, и в основном она стала финансироваться государством. Усилился контакт между учеными различных стран. Образовались постоянно действующие международные научные организации.

В XX веке наука достигла нового уровня понимания природы и усовершенствовала техническую и методологическую стороны познания.  Среди многочисленных научных дисциплин можно выделить три, развитие которых в ХХ веке привело к изменению, как научной картины мира, так и образа жизни каждого конкретного человека. Это физика, химия,  биология и медицина. Когда в 1911 г. Нильс Бор заявил своему учителю Джозефу Томпсону, что намерен посвятить жизнь теоретической физике, тот ответил: «Это бесполезное занятие. В области физики все уже известно и открыто. Карьеры Вы не сделаете». Он ошибся. Именно фундаментальные открытия в физике изменили научную картину мира, способствовали техническому и технологическому прорыву человечества.

В области физики ХХ век отмечен значительными достижениями по изучению строения вещества.

Эрнест Резерфорд  пришел к выводу, что в атомах существуют ядра – положительно заряженные микрочастицы, в которых сосредоточена почти вся масса атома. Он разработал планетарную модель атома. Согласно данной модели, электроны движутся вокруг неподвижного ядра атома, подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.

Таким образом, материя почти полностью состоит из вакуума (пустоты). Если убрать расстояние между ядром и остальными элементами атома, размер всего человечества станет меньше песчинки.

Однако, планетарная модель атома была не в состоянии объяснить, почему электроны, двигаясь вокруг ядра по кольцевым орбитам и, следовательно, непрерывно испытывая ускорение и поэтому все время излучая и теряя свою кинетическую энергию, не приближаются к ядру и не падают на его поверхность.

Нильс Бор ввел постулаты, согласно которым, излучение энергии происходит только в тех случаях, когда электроны переходят с одной стационарной орбиты на другую. После открытия протона, нейтрона, позитрона, фотона, мезона и других элементарных частиц (их общее количество – 350), ученые пришли к выводу, что мир этих «кирпичиков Вселенной» чрезвычайно сложен и функционирует по законам, отличающимся от классической механики.

Так возникла необходимость в создании квантовой (волновой) механики, которая дала новое представление о законах микромира. Один из ее основателей Вольфганг Паули сформулировал принцип запрета – фундаментальный закон природы, согласно которому в атоме не может быть двух электронов, находящихся в одинаковом состоянии. Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, в соответствии с которым, значение координат и импульсов микрочастиц не могут быть названы одновременно с высокой степенью точности.