Текст № 17. Наука в XXI веке

1. Прочитайте слова. Обратитесь к словарям, объясните их значение.

Конференция, перспектива, технология, микрон, элемент, волна (техн.), метеостанция, астероид, метеорит, молекула, матрица, структура, сотрудничество, возможность, потреб­ность, фантастика, квантовая (механика), кардинальный, ор­бита, глобальный, сетчатка (глаза), эксперимент, инструкция, проблема.

2. К каждому слову первой группы подберите соответству­ющее слово из второй группы и запишите образованные слово­сочетания.

I

Конференция, направление,

наука, возможность, операция,

система, механика, компьютер,

дождь, сетчатка, сотрудничество, поиск.

II

Научный, метеоритный, глобальный, международный, искусственный, квантовый, технологический, сверхмощный, перспективный, фантастический, современный, кровенос­ный.

Запомните: ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; нано — миллиард­ная доля метра, или тысячная доля микрона.

3. Проанализируйте состав слов: международный, кровенос­ный, микротрещины, микроэлектроника, суперкомпьютеры, сверхмощный, нанофизика, наноустройство, наномир, наноэлемент, наноэлектроника, самосборка, капиталовложения, метео­станция.

4. Как вы понимаете следующие словосочетания?

Перспективное направление, фантастические возможности, в глобальном масштабе, глобальное международное сотрудниче­ство, не застрахованы от сюрпризов со стороны природы, каче­ственно иные принципы работы, эксперименты идут полным ходом, делается на уровне интуиции.

5. Прочитайте текст.

В Санкт-Петербурге прошла международная конференция по одному из самых перспективных направлений современной науки — нанофизике.

Нанофизика — это новое направление, которое возникло как ответ на потребность в новых технологиях, в новых матери­алах. Нанофизика открывает перед человечеством фантастичес­кие возможности. Представьте себе компьютер размером с бу­лавочную головку, но производящий операций в миллиард (!) раз больше, чем любой современный. Представьте крыло само­лета или часть моста, в которых микротрещины затягиваются сами собой. Представьте, наконец, робота-хирурга диаметром в один микрон: он пробирается по мельчайшим сосудам крове­носной системы и чистит их от вредных образований. Это ника­кая не фантастика, а дело ближайших лет, считают специалис­ты в области нанофизики.

Всем известно слово «микроэлектроника», означающее, что размер отдельных элементов устройства измеряется микронами. Такой элемент содержит все еще огромное количество атомов, элек­тронов. Современные же технологии научились манипулировать «кусочками» материала размером в тысячную долю микрона, то есть миллиардную долю метра («нано» и есть миллиардная часть единицы).

Важно, что работа наноустройств зависит от поведения отдель­ных электронов или атомов, а в обычных устройствах «работают» команды из огромного количества электронов. Принципиальный момент состоит в том, что законы этого странного «наномира» оп­ределяются не школьной ньютоновской, а квантовой механикой, в соответствии с которой электрон-частица одновременно ведет себя так же, как волна. Хотя основы квантовой механики были разрабо­таны еще в 1920-е годы, только в последнее время появилась воз­можность проверки действия этих законов на элементарном уров­не отдельного электрона.

Тот факт, что «наномир» живет по особым законам, позволяет создать устройства, работающие на качественно иных принципах, чем существовавшие ранее, например квантовый компьютер. В обычных компьютерах мощность прибора возрастает пропорцио­нально количеству элементов. В квантовом компьютере отдельные элементы «чувствуют» друг друга и ведут себя в известном смысле как единый организм. В результате мощность устройства при до­бавлении еще одного элемента удваивается, что позволяет уже при небольшом числе элементов превысить мощь всех существующих компьютеров.

Можно задать вопрос: а зачем вообще стремиться к такому кар­динальному увеличению производительности компьютеров? При­ведем два примера.

Сейчас совокупная мощь всех метеостанций мира может на­дежно предсказать погоду лишь на несколько дней вперед. Достиг­нуть большего при существующей технической базе невозможно в силу огромной математической сложности задачи. Суперкомпью­теры позволят осуществить прорыв в данной области. Речь идет не только о способности точно предсказывать погоду на длительный срок, но и о возможности управлять погодой.

Другой мир — астероидная опасность. Уже неоднократно те или иные формы жизни на Земле уничтожались в результате уда­ров крупных метеоритов и астероидов. Наиболее известный факт — гибель динозавров около 70 млн лет назад. Недавно один из таких астероидов прошел достаточно близко от нашей планеты, на рас­стоянии примерно 40 земных диаметров. Обнаружен же он был уже после пересечения орбиты Земли! Сверхмощные компьютеры нуж­ны, в частности, для того, чтобы заранее вычислять орбиты таких «чужаков» с высокой точностью, которая позволила бы задолго до столкновения изменить их орбиту с помощью космических уст­ройств.

Между прочим, этот последний пример наглядно показывает, как необходимы капиталовложения в науку в глобальном масшта­бе. Никакое общество не застраховано от того или иного сюрприза со стороны природы. И только наука может предсказать такой сюр­приз и указать пути защиты от него.

Нанофизика — это не только новые устройства, но и методы создания новых материалов с заранее заданными свойствами, кото­рые можно «собирать», складывая атомы друг с другом, как кирпи­чики. Существует так называемое «явление самосборки». Всем из­вестно, как репродуцируется ДНК: есть одна молекула, а другая выстраивается по ней, как по матрице. Теперь представим, что мы растворили в биологической жидкости атомы металла. При этом органические молекулы будут самостоятельно выстраивать из ато­мов металла определенную структуру. Живое строит неживое. Та­ким образом можно вырастить, например, искусственную сетчатку человеческого глаза. Капаем в глаз капельки, раствор проникаетвнутрь и начинает строить новую сетчатку! Присоединить ее к глазному нерву — уже дело техники. Эксперименты в этой области идут полным ходом, правда, пока мы не можем контролировать процесс «самосборки» в полной мере. Многое делается на уровнеинтуиции.

Когда же все это может стать реальностью? Это зависит от того, насколько эффективным будет научный поиск. Необходимость быстрого достижения научных результатов требует новых техноло­гий и глобального международного сотрудничества. Недавно в США в один из институтов стали приглашать на небольшие сроки веду­щих ученых из разных стран, которые совместно решают наиболее важные научные проблемы.

(В. Малков, «Мир с приставкой «нано».

«Санкт-Петербургские ведомости», 2002)

6. Ответьте на вопросы:

Что такое нанофизика?

Какие возможности открывает человечеству нанофизика?

В чем суть работы «наномира» и наноустройств?

Что дает использование сверхмощных компьютеров?

Что может дать практически нанофизика в будущем?

При каких условиях это станет реальностью нашего вре­мени?

7. Составьте развернутые ответы на вопросы, в чем пре­имущества нанофизики, нужны ли человеку квантовые ком­пьютеры.

8. Выделите в тексте композиционные части: зачин, основ­ную часть, заключение (концовку). Определите признаки дан­ного текста: единство темы, связность, целостность и информа­тивность. Соответствует ли содержание текста заголовку? Ар­гументируйте ответ.

9. Напишите научный доклад на тему «Нанофизика — на­ука XXI века» по следующей структуре:

1. План доклада.

2. Основное содержание (информация), обобщение, вы­воды.

3. Цитирование, ссылки, сноски.

4. Библиография (список использованной литературы).