Фізика і суспільство

Горяєв М.А.

Історія фізики тісно пов'язана з історією суспільства. Це цілком природно, оскільки фізика як будь-яка наука є важливою складовою культури, а науковий розвиток, безумовно, визначається розвитком цивілізації в цілому. Причому фізика в великій мірі і залежить від рівня розвитку, і зумовлює розвиток продуктивних сил суспільства. У зв'язку з цим розвиток фізики визначається розвитком як матеріальної культури, так і загальної, духовної культури. Зазначимо, що духовна культура повинна розумітися в самому широкому сенсі, тобто включати в себе освіту, ідеологію, державний устрій.

1. Взаємозв'язок розвитку фізики і культури

Зв'язок фізики з розвитком суспільства простежується протягом усієї історії розвитку цивілізації. Цей зв'язок не завжди носить однозначний характер, що обумовлено, перш за все, природним відставанням реалізації тих чи інших можливостей від потреб суспільства. З іншого боку, на певних стадіях фізика як потужна гілка дерева цивілізації починає розвиватися вже за своїми власними законами, слабко пов'язаних з розвитком суспільства в цілому.

У таблиці представлена ​​хронологічна зв'язок основних етапів розвитку фізики і суспільства. У міру розвитку матеріального виробництва в стародавньому світі йде накопичення знань у галузі природознавства. Але в стародавньому Єгипті, Месопотамії, Індії та Китаї ці знання не були систематизовані. Для розвитку фізики, безумовно, важливим є й рівень духовної культури суспільства, який необхідний для узагальнення даних спостережень, появи нових фізичних ідей і уявлень, створення стрункої системи знань. Особливо чітко це проглядається в історії фізики античного світу.

Певні цінні знання з окремих питань природознавства були у шумерів, вавілонян і єгиптян, але вони носили випадковий характер. І тільки після появи "чистих наук" - філософії і математики в Стародавній Греції стали можливі систематичні роботи з опису і пояснення явищ природи. При цьому природно використовувалися експериментальні спостереження, накопичені в процесі розвитку матеріальної культури. Досягнення високого загального культурного рівня в Греції за наявності великого комплексу знань і технічних навичок забезпечило в 4 столітті до н.е. початок робіт по опису, упорядкування і пояснення явищ природи. Тому саме в цей час у Арістотеля у його натурфілософських роботах з'являється саме поняття "фізика" і закладаються основи фізичного мислення. Підхід Архімеда та інших давньогрецьких вчених до вирішення фізичних проблем грунтувався на простих, але строгих геометричних доказах, так що математика стала основним інтелектуальним знаряддям фізики.

Таблиця. Хронологія розвитку культури і фізики

Слід зазначити, що досягнення олександрійських механіків 2-1 століть до н.е. дозволяли створювати дуже потрібні і корисні технічні пристрої. Але відсутність відповідної виробничої бази затримало реалізацію цих винаходів до 2-4 століть, коли вони частково використовувалися при інтенсивному будівництві в Римській імперії, а впровадження переважної більшості винаходів затягнулося до епохи Відродження.

Після розпаду Римської імперії в Європі спостерігається економічний занепад. Це визначило те, що в середньовіччі там практично не спостерігалося розвиток фізики. Важливим чинником, що визначив розвиток науки, з'явилася поява нових релігій: християнства та ісламу. Виникаючі нові панівні ідеології дуже ревниво й вороже ставилися до культурної спадщини минулого, філософії та природничих праць. В кінці 4 століття під керівництвом олександрійського архієпископа Феофіла був організований розгром частини Олександрійської бібліотеки, а на початку 5 століття за вказівкою патріарха Кирила був здійснений розгром Олександрійського музею, а також убито багато його професора. У 529 р. імператор Візантії Юстиніан закрив останню філософську школу в Афінах, а римський папа Григорій I спеціальною постановою заборонив читання давніх книг і заняття математикою і філософією. Арабам ж приписують остаточне спалення Олександрійської бібліотеки в 640 р.

У міру посилення і розквіту арабських держав іслам стає більш терпимим, починається асиміляція культур і в арабському світі спостерігається розвиток науки, тому досягнення середньовічної фізики в основному пов'язують з арабськими вченими. При цьому слід говорити про зміну ставлення саме держав, а не релігії, оскільки остання вкрай нетерпимим до розвитку науки, отримання нових об'єктивних знань. Для ортодоксальних релігійних ідеологій головним є беззаперечне слідування догмам, послух, а не результат, і релігія протягом практично всієї історії негативно ставилася до розвитку фізики і природознавства в цілому.

У зв'язку з цим в середньовічній Європі, де католицька церква мала величезну владу, навіть після створення університетів розвиток науки в них носить суто схоластичний характер. І лише після початку епохи Ренесансу, відродження як матеріальної, так і духовної культури спостерігається відмова від схоластичного мислення в науці і з'являються основоположники експериментального методу у фізиці - Леонардо да Вінчі і Галілео Галілей. Боротьба, що в цей час промислова революція, застосування машин в мануфактурному виробництві ставить нові проблеми перед фізикою. Досягнення античної статики вже практично вичерпані, і на відміну від техніки старовини, де в основному використовувалася наука про рівновагу, в техніці мануфактурного періоду вперед виходить завдання освоєння і передачі механічного руху. Такі завдання в повній мірі вирішує створена в 17-18 століттях класична механіка.

Промислова революція в 19 столітті додатково стимулювала розвиток фізики. При цьому, перш за все, слід відзначити вплив практичного використання парової машини і потреби її вдосконалення на розвиток термодинаміки. А успіхи вчення про теплоту в свою чергу сприяли розвитку теплотехніки в другій половині 19 століття, оскільки конструктори нових теплових машин - двигунів внутрішнього згоряння спиралися на теоретичні положення термодинаміки.

Також необхідно сказати про бурхливий розвиток електротехніки в 19 столітті, де широко і активно використовувалися відкриття Вольта, Ампера, Фарадея та інших фізиків в області електромагнетизму. При цьому слід підкреслити, що шляхи та терміни реалізації технічних застосувань різних фізичних відкриттів можуть бути різними, оскільки розвиток техніки відбувається за своїми внутрішніми законами. Наприклад, застосування електрики для передачі сигналів на відстані пропонували Вольта, Ампер і інші дослідники. Але реалізація телеграфу стала можлива лише після вдалого пропозиції в 1832 р. телеграфного алфавіту американським винахідником Самуїлом Морзе (1791-1872).

Після завершення побудови класичної фізики розвиток сучасної фізики в більшою мірою відбувалося за об'єктивними законами власної логіки. Так, і теорія відносності, і квантова фізика виникли внаслідок необхідності подолання внутрішніх протиріч у фізиці, які не могли бути дозволені у рамках класичної теорії. І тепер вже досягнення квантової та ядерної фізики в 20 столітті стимулювали розвиток техніки і забезпечили повномасштабну науково-технічну революцію в матеріальному виробництві.

Вплив розвитку культури на фізику також не носило однобічний характер. Крім впливу фізики на промислову та науково-технічну революції 19 і 20 століть, фізика активно і глибоко проникала і в процеси духовного формування суспільства. Це, перш за все, розвиток багато в чому визначають сучасну духовну культуру засобів зв'язку і масової інформації, поява яких було б неможливо без досягнень фізики. А успіхи атомної та ядерної фізики 20 століття у величезній мірі зумовили зміну свідомості суспільства в різних напрямках, починаючи від політики і закінчуючи екологією.

Необхідно відзначити ще один аспект зв'язку фізики і суспільства: вплив державного устрою на розвитку фізики, що найбільш наочно виявилося в 20 столітті. В основному успіхи фізики визначалися досягненнями вчених в демократичних державах, а тоталітарні режими змушували, як правило, емігрувати представників наукової еліти (Росія, Італія, Німеччина). Але цей зв'язок не є однозначною, оскільки в тоталітарних державах на вирішенні низки науково-технічних проблем (особливо з питань вдосконалення військової техніки) зосереджувалося величезні матеріальні та людські ресурси. Причому дуже велика увага приділялася розвитку фізичної освіти в масовому масштабі. А вже за законом великих чисел тут завжди знаходилися вчені, які успішно займалися не лише завданнями прикладного характеру, а й робили фундаментальні відкриття.

2. Розвиток організації наукових досліджень

Зародження фізики і перші її успіхи у визначальній мірі пов'язані з тим, що в античному світі були створені перші наукові та освітні центри: арістотелівський Лікей та Олександрійський музей. Обидва ці заклади організовувалися і існували за всебічної підтримки тодішніх державних керівників: Олександра Македонського і правителів династії Птолемеїв. Така підтримка мала на увазі повне державне забезпечення і створювала необхідні умови для розвитку творчості. В арабському світі, як і в еліннскую епоху, основні природничо-наукові дослідження зосереджувалися в придворних школах.

З появою університетів в середньовічній Європі наукова діяльність починає концентруватися там, а також тривають дослідження вчених при дворах феодальних правителів. Поняття вчений і професор університету, як правило, збігалися. При цьому основним обов'язком професора університету було навчання, а наукова діяльність проводилася виключно за особистою ініціативою при практичній свободу творчості.

Важливим моментом, що визначив розвиток і поширення науки, є створення наукових академій.

У 1560 р. Порта організував в Італії першу академію - Академію таємниць природи. Але це не була справжня академія з відповідними органами та статутом, а скоріше періодичні зібрання в будинку Порти.

У 1603 р. в Римі відбулося перше засідання Академії деї Лінчеї ("рисьеглазих"), метою якої було вивчення і поширення наукових знань. З 1611 р. членом Академії був Галілей. До 1630 р. Академія процвітала, публікувала важливі наукові роботи, виступала з відкритою захистом вчення Галілея. Але після смерті одного з найактивніших організаторів Академії Федеріко Чезі (1585-1630) діяльність її практично припинилася. Вже в 18 столітті і пізніше в постійній боротьбі з церквою неодноразово робилися спроби відтворення і перетворення Академії. У підсумку в 1939 р. вона злилася з розпущеною Італійської академією, а в 1944 році перетворена в Національну академію деі Лінчеї.

Повернувшись в 1644 р. з Італії в Англію Бойль став ініціатором об'єднання вчених-дослідників. З 1645 р. у Лондоні і Оксфорді почала діяти "невидима колегія", яка в 1660 р. була офіційно перетворена в "Королівське товариство для розвитку пізнання". Це суспільство і до сьогодні відіграє роль Англійської Академії наук. За прикладом "Королівського товариства" в 1663 р. в Парижі була заснована "Академія точних наук".

І Королівське товариство, і Паризька академія були створені за зразком Академії дослідів, заснованої в 1657 р. князем Леопольдо Медічі. Подібно Академії деї Лінчеї вона організовувалася для пропаганди науки і повинна була розширювати фізичні знання шляхом колективної експериментальної діяльності своїх членів за методом Галілея. Вона мала в своєму складі дійсних членів, а також італійських та іноземних членів-кореспондентів. Академія дослідів публікувала результати своєї діяльності: у 1667 р. вийшла робота вченого секретаря Магалотті "Нариси про природничо діяльності Академії дослідів", а в 1680 р. у Флоренції Джованні Тарджоні Тодзетті були опубліковані у чотирьох томах "Праці та невидані звіти Академії дослідів". В Академії дослідів були отримані важливі результати: поліпшений термоскоп Галілея і створений спиртової термометр, досліджено розширення тіл при нагріванні, розпочато систематичні метеорологічні спостереження, проведені дослідження руху тіл в просторі і в повітрі, електричних явищ, звуку, кольору та ін

5 березня 1667 Академія дослідів провела останнє засідання і була розпущена. Причини розпуску: анонімність відкриттів, тому що за статутом всі результати належали Академії, суперництво і заздрість окремих членів, ворожість і підозрілість римської церкви. Існують свідоцтва того, що князю Леопольдо була обіцяна кардинальська шапочка (і він її отримав в кінці 1667 р.), якщо академія буде розпущена.

У 1724 р. за указом Петра I була організована Петербурзька Академія наук, що поклало початок наукових досліджень у Росії.

Слід зазначити, що Академії наук створювалися в основному під егідою держав, які ставлять перед ними цілком певні завдання. Так, Кольбер, фактичний керівник зовнішньої і внутрішньої політики Франції середини 17 століття, при організації Паризької Академії наук вважав, що вона повинна займатися рішенням практичних завдань, важливих для держави. Тому академіки залучалися для дослідження польоту снарядів, будівництва військових укріплень і вирішення інших проблем подібного роду.

Створені в 17 столітті в багатьох європейських країнах Академії ефективно сприяли поширенню наукових знання, здійснюючи активну видавничу діяльність.

У 19 столітті наука почала більшою мірою впливати на продуктивні сили й для освоєння нової техніки потрібні були нові організаційні форми. Швидке розширення наукових знань ставило завдання більш вузької спеціалізації, а разом з тим і співпраці вчених - фахівців у різних областях. Крім того, наукові дослідження стали мати потребу у великій фінансуванні на експериментальні роботи, в яких повинні брати участь значні колективи.

Розвиток капіталізму і потреби промисловості в грамотних фахівцях зумовлюють появу нових форм організації наукових досліджень та освіти. У Франції після буржуазної революції в 1795 р. був відкритий Національний інститут наук і мистецтв, який був демократичнішим і ближче до практичного життя, ніж Академія наук. Тоді ж відкрилася Політехнічна школа, випускниками якої були Араго, Гей-Люссак, Коші, Пуассон, Френель і ін

В Англії поряд з Королівським товариством в 1799 р. виник Королівський інститут з метою "поширення пізнання і полегшення широкого введення корисних механічних винаходів і удосконалень і навчання за допомогою філософських лекцій і експериментів додатком науки до загальних цілей життя". Перший директор цього інституту Деві організував унікальну хіміко-фізичну лабораторію, де згодом працював Фарадей. У 1831 р. в Англії створюється "Британська асоціація сприяння прогресу науки", яка фінансувала науково-дослідні роботи по різних галузях природознавства. Все це сприяло швидкому розвитку науки з забезпеченням впровадження її результатів у промисловість.

У зв'язку з розвитком нових форм організації наукових робіт до початку 20 століття час одинаків-професорів практично завершилося, і наукові дослідження стали проводитися трьома категоріями працівників: викладачами університетів, співробітниками наукових організацій промисловості та державними науковими співробітниками (в основному в секторі оборонних досліджень).

Це змінило тактику і стратегію досліджень. Раніше вчений був вільний у виборі теми, тепер це залишилося у небагатьох забезпечених одинаків. У наукових організаціях такої свободи вже немає, і в кінцевому підсумку держава планує та фінансує наукові дослідження. Така концентрація наукових зусиль проявила себе могутнім інструментом прогресу, але є і проблема обмеження свободи творчості вчених. Багато занепокоєні небезпекою зосередження величезної потужності в руках небагатьох політиків і шукають способи ослаблення жорсткості такої системи організації науки.

Одним з ефективних шляхів вирішення проблеми монопольного використання результатів наукових досліджень (особливо для військових цілей) є розробка міжнародних проектів, які фінансуються на паритетних засадах кількома державами. З 50-х років 20 століття успішно працює міжнародний центр ЦЕРН у Швейцарії, де протягом кількох десятиліть плідно працюють у галузі ядерної фізики вчені багатьох країн. Інший приклад вдалої концентрації сил і коштів на проведення важливих дорогих досліджень - міжнародна космічна станція, у створенні та експлуатації якої беруть участь декілька країн.

Необхідно зауважити, що не можна зробити чіткого розмежування в тому, що у великих промислових і державних наукових організаціях займаються прикладними дослідженнями, а в університетських лабораторіях - фундаментальними дослідженнями. Роботи по обох напрямках проводяться в усіх видах наукових підрозділів, а значимість отриманих результатів визначається, як правило, не формою проведення досліджень, а особистими якостями і талантом вчених. Адже появою таких наріжних каменів у фундаменті фізики, як рівняння електромагнітного поля і гіпотеза квантів, ми зобов'язані виключно генію Максвелла і Планка, оскільки ніяких об'єктивних передумов для цих прозрінь не було.

Звичайно, глобальні проблеми сучасної фізики, що вимагають значних людських і матеріальних ресурсів, можуть вирішуватися тільки у великих організаціях. Але ряд принципових досліджень проводяться і успішно завершуються як в університетській лабораторії, так і у великому центрі. Приклад тому - незалежне відкриття дифракції електронів, експериментально доводить їх хвильові властивості, було одночасно зроблено в 1927 р. в науковому центрі компанії "Белл телефон" і в лабораторії Абердинського університету.

Список літератури

1. Льоцці М. Історія фізики. - М.: Світ, 1970. - 464 с.

2. Кудрявцев П.С. Курс історії фізики. - М.: Просвещение, 1974. - 312 c.

3. Дорфман Я.Г. Всесвітня історія фізики з найдавніших часів до кінця XVIII століття. - М.: Наука, 1974. - 351 с.

4. Дорфман Я.Г. Всесвітня історія фізики з початку XIX до середини XX століть. - М.: Наука, 1979. - 320 с.

5. Храмов Ю.А. Фізики: Біографічний довідник. - М.: Наука, 1983. - 400 с.