История России
Учебник для 11 класса

       

§ 38. Технологии новой эпохи

  • Какие наиболее значимые достижения науки и техники первой половины XX в. вы можете назвать?

Крупнейшее из открытий XX в., овладение ядерной энергией, в большой мере использовалось в военных целях. Открытие в начале 1950-х гг. термоядерных реакций (слияния лёгких ядер в более тяжёлые при сверхвысоких температурах) и в СССР и США было обращено на создание водородных бомб. Они были в сотни раз разрушительнее, чем урановые и плутониевые. Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в 1954 г. в СССР в Обнинске.

Вторая — в 1956 г. в Великобритании. АЭС в начале XXI в. обеспечивают не более 17% мирового производства электроэнергии. Гидроэлектростанции (ГЭС) дают лишь около 10% производства. Большая часть производства электроэнергии обеспечивается за счёт сжигания нефти, угля и газа.

1. Транспорт, космонавтика и новые конструкционные материалы

Продолжалось развитие средств транспорта, сложилась глобальная система транспортных коммуникаций. К началу XXI в. в мире насчитывалось свыше 600 млн автомобилей (около трети из них — в США), их ежегодный выпуск превысил 30 млн штук.

На протяжении XX в. постоянно увеличивалась грузоподъёмность судов. В 1970-е гг. появились танкеры водоизмещением более 500 тыс. т. Быстроходность кораблей возросла вдвое. Была значительно усовершенствована система погрузки и разгрузки судов. Благодаря этому объём грузов, перевозимых по морю, за последние 50 лет увеличился в десять раз. С овладением ядерной энергией появились корабли и подводные лодки с атомными силовыми установками, способные годами бороздить морские просторы без захода в порты.

Значительно возросло значение транспортной авиации. В Англии в 1949 г. был создан первый прототип пассажирского реактивного самолёта «Комета». Однако основное применение на авиалиниях нашли советские реактивные самолеты Ту-104 (выпускались с 1955 г.) и американские Боинг-707 (с 1958 г.). В 1970 г. в США был создан гигантский самолёт Боинг-747, способный поднимать на борт до 500 пассажиров. Уже в 1950-х гг. военная авиация освоила сверхзвуковые скорости, а в 1970-е гг. появились и первые пассажирские самолёты, летающие на сверхзвуковых скоростях: советский Ту-144 (1975) и англо-французский «Конкорд» (1976). Правда, впоследствии они себя не оправдали ни по надёжности, ни по рентабельности.

Послевоенное развитие ракетной техники было главным образом подчинено стремлениям СССР и США создать более эффективные средства доставки ядерного оружия, чем бомбардировщики. Первым свои достижения в этой сфере продемонстрировал Советский Союз, запустивший в 1957 г. первый искусственный спутник Земли (США осуществили такой запуск в 1958 г.), а в 1961 г. выведший на орбиту вокруг Земли космический корабль с человеком на борту. В 1961 г. в США была принята программа «Аполлон» — пилотируемого полёта на Луну, успешно завершённая в 1969 г. Автоматические космические зонды достигли Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, вышли за пределы Солнечной системы.

Соперничество в космосе позволило значительно повысить надёжность космических аппаратов, удешевить их, что создало условия перехода к систематическому освоению околоземного космического пространства. В СССР и США были разработаны космические аппараты многоразового пользования: американские «шаттлы» и советский «Буран». Орбитальные станции и искусственные спутники Земли стали выполнять не только военные, но и гражданские функции, использоваться для научных экспериментов, астрономических наблюдений, трансляции радио- и телепередач, поддержания связи (первый спутник связи был запущен в 1962 г.), метеорологических наблюдений, геологоразведки и т.д.

Советский самолёт Ту-144

Рис. Советский самолёт Ту-144

Так же как и автомобилестроение, авиация и космонавтика создали стимул для поиска новых конструкционных материалов. С развитием химии, химической физики, изучающей химические процессы с использованием достижений квантовой механики, кристаллографии стало возможным получать вещества с заранее заданными свойствами, обладающими большой прочностью, стойкостью. Их производство приняло особенно большие масштабы в конце XX в. Только за период с 1980 по 2000 г. удельный вес пластмасс среди потребляемых конструкционных материалов в развитых странах увеличился в среднем в 4-5 раз, достигнув 20%. Развивалась и металлургия, освоившая производство особо прочной легированной стали (с добавками вольфрама, молибдена), титановых сплавов, использующихся в авиации и космонавтике.

2. Биохимия, генетика, медицина

Химия не обошла своим вниманием и сельское хозяйство, где с началом XX в. началось применение минеральных удобрений, увеличивающих плодородие почвы. Во второй половине века широко стали применяться химические методы борьбы с вредителями сельского хозяйства и сорняками (ядохимикаты). Создание веществ, выборочно уничтожающих одни виды растений и безвредных для других, стало возможным благодаря развитию биологии, биохимии. Опыт работ 1920-1930-х гг. по совершенствованию агротехнических приёмов (в частности, Л. Бербанка по селекции семян, совершенствованию сортов культурных растений) в сочетании с удобрениями, пестицидами, совершенствованием технических средств обработки земли позволил с 1930-х по 1990-е гг. в 2-3 раза повысить урожайность многих культур.

Работы в области генетики, исследования механизма наследственности привели к развитию биотехнологий. Генетические исследования в СССР, связанные с именем Н.И. Вавилова, были свёрнуты после того, как генетика была объявлена правящей партией «лженаукой», а те, кто её разрабатывал, подверглись репрессиям. После этого лидерство в этих исследованиях перешло к США. В 1953 г. учёными Кембриджского университета Д. Уотсоном и Ф. Криком была открыта молекула ДНК, несущая в себе программу развития организма. В 1972 г. в Калифорнийском университете исследовались возможности изменения структуры ДНК, что открывало путь к созданию искусственных организмов. Первый патент в этой области за создание методом генной инженерии микроорганизма, ускоряющего переработку сырой нефти, был выдан в 1980 г. американскому учёному А. Чакрабарти. В 1988 г. Гарвардский университет вырастил с помощью генетических манипуляций живую мышь. Началось выведение новых пород животных и растений. Они гораздо лучше, чем базовые виды, приспособлены к неблагоприятным климатическим условиям, обладают иммунитетом ко многим заболеваниям и т.д. В то же время многие учёные высказывают опасения по поводу употребления в пищу генетически модифицированных продуктов. Они считают, что долгосрочные последствия этого непредсказуемы и могут быть опасными для человека.

На пороге XXI в. были открыты возможности клонирования — искусственного выращивания из одной клетки биологического подобия организма донора. Вопросы этичности столь глубокого вмешательства в природные процессы, потенциальной опасности генетических экспериментов, с вмешательством в механизм наследственности, последствия которых не всегда можно предвидеть, обсуждались неоднократно, но это не привело к их прекращению. Во многих странах эксперименты с клонированием человека запрещены.

Углубление знаний о природе живой материи раскрыло возможности трансплантации, то есть пересадки органов, лечения наследственных, обусловленных генетическими факторами заболеваний. Новые возможности перед медициной раскрыли достижения ядерной физики, электроники. В диагностике уже в 1930-е гг. стали использоваться рентгеновские аппараты, электрокардиографы, электроэнцефалографы и т.д., в последней трети века были созданы аппараты искусственной почки, вживляющийся кардиостимулятор и т.д. Новые технологии, в частности использование лазерного скальпеля, расширили возможности хирургии.

3. Электроника и робототехника

Огромное влияние на облик мировой цивилизации оказали достижения в области электроники. Наибольшее прикладное значение имело изобретение ЭВМ — электронно-вычислительных машин, то есть компьютеров.

Первые ЭВМ появились после Второй мировой войны. В них использовались такие же диоды и триоды, как в ламповых радиоприёмниках. Одна из таких машин, построенных в США в 1946 г., ЭНИАК, весила 30 т и занимала площадь 150 кв. м, в ней было использовано 18 тыс. электронных ламп. Но, несмотря на огромные размеры, на ней можно было проводить лишь простые вычисления, доступные ныне каждому владельцу встроенного в мобильный телефон калькулятора.

Второе поколение ЭВМ было создано после изобретения транзисторов (полупроводников) в конце 1940-х гг., заменивших электронные лампы. Транзисторы нашли широкое применение в бытовой электронике (радиоприёмниках, телевизорах, магнитофонах), с их миниатюризацией удалось увеличить объёмы памяти и быстродействие ЭВМ.

Третье поколение ЭВМ развилось после создания так называемых интегральных схем, плат, на которых размещалось в 1960-е гг. несколько десятков компонентов, преобразующих и обрабатывающих информацию. С совершенствованием технологии в 1970-е гг. на одной плате можно было поместить десятки тысяч компонентов. ЭВМ на интегральных схемах включали в себя миллионы полупроводников, их быстродействие достигло 100 млн операций в секунду.

Четвёртое поколение ЭВМ было создано с изобретением в 1971 г. микропроцессора на кремниевом кристалле — чипе, размером менее 1 кв. см, заменяющем тысячи полупроводников. Один такой кристалл мог хранить до 5 млн бит информации, что позволило перейти к созданию портативных компьютеров, предназначенных для индивидуальных пользователей.

Современные ЭВМ способны воспринимать и воспроизводить не только числовую информацию, но и снимки, графики, речевые сигналы, вести диалог с человеком на базе заложенного программного обеспечения.

Повсеместное распространение компьютеров, создание в фирмах, промышленных, коммерческих, научных центрах, государственных структурах банков данных компьютеризированной информации обеспечило новые возможности связи — создания локальных, а затем и глобальных компьютерных сетей связи. Самой известной из них является Интернет. Они позволяют практически моментально получать и передавать любую информацию, вести двусторонние и многосторонние диалоги с другими пользователями компьютеров.

Предполагается, что будущее поколение компьютеров будет иметь в качестве материального носителя памяти уже не кристаллы, а молекулы полимерного или биологически активного вещества (биочипы), что поставит в практическую плоскость создание искусственного интеллекта, способного к самопрограммированию.

С начала 1960-х гг. развитие компьютерных технологий позволило начать создание промышленных роботов, число которых к началу XXI в. в мире достигло 720 тыс. Большая их часть приходится на Японию, США и Германию. Распространение робототехники раскрыло огромные возможности совершенствования производственного процесса. Поскольку функции наёмного работника, благодаря конвейерному производству, свелись к последовательному выполнению самых простых операций, то с совершенствованием техники живой труд начал вытесняться машинным. Уже в 1970-е гг. стали повсеместно внедряться станки с ЧПУ (числовым программным управлением). В 1980-е гг. наступило десятилетие станков, управляемых компьютерами. С созданием локальных (охватывающих предприятие, производственный комплекс) компьютерных сетей возникли системы автоматического проектирования, технологической подготовки и управления производством (SAD/SAM). К началу XXI в. они применялись на 65% заводов машиностроительного комплекса США (в других странах Запада они получили меньшее распространение).

Сборка автомобилей с использованием роботов

Рис. Сборка автомобилей с использованием роботов

Роботизация в современных условиях пока не стала повсеместной, но в принципе в сочетании с внедрением компьютеров она знаменует коренной перелом в отношении человека к окружающей его действительности. Все предыдущие технические усовершенствования увеличивали лишь физическую силу человека. Массовое, конвейерное производство делало работников придатком машины, выполняющим простейшие функции. Компьютеры же представляют собой инструмент, умножающий не мускульные, а интеллектуальные возможности человека, что создаёт предпосылки ещё большего ускорения темпов технического прогресса.

Научно-технический прогресс не только изменил условия быта, отдыха людей, но и сказался на всём облике современного общества, его проблемах, тенденциях развития.

Вопросы для самопроверки

  1. Охарактеризуйте основные направления развития новых технологий. Приведите примеры воздействия достижений в одной из областей науки и техники на их развитие в других областях.
  2. Определите значение внедрения компьютерных технологий для современного общества.
  3. Какие из направлений научно-технического прогресса конца XX — начала XXI в., с вашей точки зрения, окажутся наиболее перспективными в ближайшие десятилетия?
  4. Используя материалы Интернета и текущей прессы, попробуйте сделать прогноз относительно темпов и направлений развития научных знаний в XXI в.
  5. Какие направления научных исследований порой оцениваются как опасные и этически сомнительные? Почему? Считаете ли вы необходимым и возможным их запрещение?

 

Top.Mail.Ru
Рейтинг@Mail.ru