Энергетика

Наша жизнь невозможна без энергетики, в основе которой лежат также законы разделов физики, таких как термодинамика, электродинамика, атомная и ядерная физика. О том, насколько развито государство и как в нем живет народ, судят по энерговооруженности на душу населения.

Достижения физики второй половины XX в. глубоко проникли и в другие отрасли научных знаний.

Если ранее в области естественных наук происходил процесс обособления, дифференциации от дельных наук (биологии, геологии, химии), то теперь в результате расцвета физических знаний и методов исследований вновь началось их сближение и появились интегративные науки, такие как биофизика, геофизика, физическая химия, химическая физика, агрофизика, астрофизика, радиоастрономия и другие. Комплексное изучение физических процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере и земной коре, разными науками позволяет оптимально и целенаправленно решать экологические проблемы, связанные с работой промышленности и транспорта. Величайшими достижениями в овладении космическим пространством человечество также обязано исследованиям ученых физиков.

Роль физики в гуманитарных науках и искусстве

Люди с древних времен пользовались духовыми и струнными музыкальными инструментами. Однако развитие радиоэлектроники, физики электромагнитных колебаний способствовало созданию принципиально новых музыкальных инструментов. Цветомузыка вышла из периода лабораторных экспериментов и получила путевку в жизнь. Сейчас никого уже не удивляют звуковое, широкоэкранное и широкоформатное кино, стереокино, микрофоны, усилители, видеомагнитофоны, стерео проигрыватели и другие аппараты записи и воспроизведения звука, а ведь в основе всего этого лежит физика!

Действительно, физика дала человеку не только выход в космос, ЭВМ, атомную энергию, но и трагедию Хиросимы, Нагасаки, Чернобыля. Не несет ли наука человечеству горе и страдания? Не следует ли в связи с этим притормозить развитие науки? Как можно ответить на эти вопросы?

А вот что сказал по этому поводу известный физик А. Эйнштейн:

«Открытие деления урана угрожает цивилизации не более чем изобретение спичек. Дальнейшее развитие человечества зависит от его моральных устоев, а не от уровня технических достижений».

Притормозить и остановить развитие науки нельзя. Наука обеспечивает развитие производства, при этом возникают новые вопросы, нуждающиеся в научных ответах. Потребности, возникающие в производстве, являются движущей силой развития науки. Но дело не только в этом. Выдающийся французский физик Луи де Бройль отмечал: «Научный прогресс во многом обязан чувству. Если он существует, то потому, что люди любили и любят науку». И эта любовь неистребима, так как человек — мыслящее существо. «Мыслю — значит, существую», — подчеркивал французский мыслитель

Де карт. А мысли не остановишь. Останавливать надо не мысль, не науку, а безнравственные действия людей, которые в варварских и бес человечных целях используют самые выдающиеся достижения человеческого ума.

Вот несколько штрихов к портретам отдельных физиков, отражающих их мысли и поступки.

Пьер Кюри — известный французский физик, изучавший радиоактивность, — подверг радиоактивному излучению свою руку, чтобы исследовать его физиологическое действие, тогда еще никому не известное. Возникла большая язва, которая медленно заживала, а он скрупулезно описывал воздействие излучения на руку и ход заживания язвы.

В ответ на сообщение о представлении его к ордену он ответил:

«Прошу Вас, будьте любезны передать господину министру мою благодарность и осведомить его, что я не имею никакой нужды в ордене, но весьма нуждаюсь в лаборатории». На вечере, посвященном его чествованию, главным занятием П. Кюри был подсчет в уме числа физических лабораторий, которые можно было бы оборудовать на вы ручку от продажи золотых и бриллиантовых украшений, принадлежащих дамам высшего общества, присутствовавшим на этом торжестве.

Как видим, роль физики в материальной и духовной жизни человека настолько велика, что ее элементы подобно литературе и музыке несомненно должны быть достоянием каждого культурного человека. По мнению лауреата Нобелевской премии профессора И. А. Раби, физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени.

Революция в энергетике вызвана возникновением атомной энергетики. Запасы энергии, хранящиеся в атомном топливе, намного превосходят запасы энергии в еще не израсходованном обычном топливе. Уголь, нефть и природный газ в наши дни превратились в уникальное сырье для большой химии. Сжигать их в больших количествах, значит наносить непоправимый ущерб этой важной области современного производства. Поэтому весьма важно использовать для энергетических целей атомное топливо (уран, торий). Тепловые электростанции оказывают неустранимое опасное воздействие на окружающую среду, выбрасывая углекислый газ. В то же время атомные электростанции при должном уровне контроля могут быть безопасны. Ведь, например, «выкинутый» в атмосферу из активной зоны Криптон-85 приводит к его накоплению в атмосфере, что способствует потенциальной опасности изменения электропроводимости воздуха, облучению кожного покрова человека, что в результате приведет к глобальным последствиям.

Термоядерные электростанции в будущем навсегда избавят человечество от заботы об источниках энергии. Как мы уже знаем, научные основы атомной и термоядерной энергетики целиком опираются на достижения физики атомных ядер.

Создание материалов с заданными свойствами привело к изменениям в строительстве. Техника будущего будет создаваться в значительной степени не из готовых природных материалов, которые уже в наши дни не могут сделать ее достаточно надежной и долговечной, а из синтетических материалов с наперед заданными свойствами. В создании таких материалов наряду с большой химией все возрастающую роль будут играть физические методы воздействия на вещество (электронные, ионные и лазерные пучки; сверхсильные магнитные поля; сверхвысокие давления и температуры; ультразвук). В них заложена возможность получения материалов с предельными характеристиками и создания принципиально новых методов обработки вещества, коренным образом изменяющих современную технологию.

Автоматизация производства

Предстоит огромная работа по созданию комплексно-автоматизированных производств, включающих в себя гибкие автоматические линии, промышленные работы, управляемые микрокомпьютерами, а также разнообразную электронную контрольно-измерительную аппаратуру. Научные основы этой техники органически связаны с радиоэлектроникой, физикой твердого тела, физикой атомного ядра и рядом других разделов современной физики.

Физика и информатика

Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. Все поколения электронных вычислительных машин( на вакуумных лампах, полупроводниках и интегральных схемах) созданные до наших дней, родилась в современных лабораториях.

Современная физика открывает новые перспективы для дальнейшей миниатюризации, увеличения быстродействия и надежности вычислительных машин. Применение лазеров и развивающейся на их основе голографии таит в себе огромные резервы для совершенствования вычислительной техники.

Физика и другие естественные науки

Тесная связь физики с другими отраслями естествознания привела, по словам С. И. Вавилова, к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. Образовался ряд пограничных дисциплин: астрофизика, геофизика, биофизика, физическая химия и другие. Физические методы исследования получили решающее значение для всех естественных наук. Электронный микроскоп на несколько порядков повысил возможности различия деталей объектов, позволив наблюдать отдельные молекулы. С помощью рентгеноструктурного анализа изучаются не только кристаллы, но и сложнейшие биологические структуры. Подлинным его триумфом явилось установление структуры молекул ДНК, входящих в состав хромосом клеточных ядер всех живых организмов и являющихся носителями наследств, кода. Революция в биологии, связанная с возникновением молекулярной биологией и генетикой, была бы невозможна без физики.