Кратакая биография Н.Н Семёнова 

Семёнов Николай Николаевич

физико-химик, создатель теории цепных реакций, академик АН СССР (1932). С 1931 г. - организатор и директор Института химической физики АН СССР. С 1963 по 1971 г. – вице-президент АН СССР. Дважды Герой Социалистического Труда (1966, 1976). Лауреат Нобелевской премии по химии (1956). Лауреат Ленинской (1976) и двух Государственных (1941, 1949) премий СССР.

Биография

Литература

Фотогалерея

Николай Николаевич Семёнов родился 15 апреля 1896 года в Саратове. В 1913 году он окончил Самарское реальное училище с занесением на золотую доску. Ещё в старших классах школы Николай увлекался химией, имел небольшую домашнюю лабораторию и читал много книг по химии и физике. Уже тогда он начал понимать, что будущее теоретической химии должно быть связано с великими достижениями физики начала XX века. Н.Н. Семёнов мечтал, изучив подробно физику, применять свои знания к изучению химии. Именно по этой причине он поступил в июле 1913 года на математическое отделение физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета. Здесь Н.Н. Семёнов начал заниматься научной работой под руководством создателя отечественной школы физиков академика А.Ф. Иоффе. Будучи студентом, он написал несколько научных статей по столкновению электронов с молекулами и по теории прохождения электричества через газы. Он окончил университет в 1917 году, получив диплом первой степени, и был оставлен при университете профессорским стипендиатом.

Весной 1918 года Семёнов поехал к родителям в Самару на каникулы, здесь вступил добровольцем в белогвардейскую народную армию, служил коноводом в артиллерийской батарее. Через некоторое время Семёнов дезертировал и поехал в Томск, который был ближайшим к нему университетским городом. В 1918—1920 гг. Н.Н. Семёнов преподавал в Томском технологическом институте и Томском университете на кафедре физики.

В 1920 году он приглашён А.Ф. Иоффе в создаваемый им Физико-технический рентгенологический институт, где возглавил лабораторию электронных явлений. В 1922 году Семёнов был назначен заместителем директора института. Одновременно с 1928 года он работал профессором Ленинградского политехнического института. С 1927 года Н.Н. Семёнов — руководитель химико-физического сектора, на основе которого в 1931 году организуется Институт химической физики, которым он руководил в течение 55 лет.

В 20-х годах Н.Н. Семёнов открыл механизм теплового электрического пробоя диэлектриков и создал его теорию. Он показал, что при подведении к диэлектрику достаточно большой разности потенциалов и возникновении тока теплоотвод во внешнюю среду не в состоянии компенсировать теплоприход, начинается прогрессивный разогрев, диэлектрик расплавляется и становится проводником. Эти представления были строго математически сформулированы, подтверждены экспериментально и позволили вычислить пробивные потенциалы из данных по теплопроводности и электропроводности вещества.

Работы по физике теплового пробоя диэлектриков привели Н.Н. Семёнов в 1926—1927 гг. к созданию тепловой теории самовоспламенения горючих газов. При температурах, лежащих ниже температуры самовоспламенения, в газе с небольшой скоростью идёт химическая реакция, а теплоотвод через стенку в наружную среду компенсирует теплоприход от реакции. С увеличением температуры скорость реакции растёт и создаются условия, когда теплоотвод не успевает компенсировать теплоприход и развивается тепловая лавина, приводящая к самопроизвольному взрыву.

Таким образом, он установил, что химический взрыв бывает двух типов: тепловой и цепной. В дальнейшем это подтвердилось и для ядерных взрывов. Термоядерный взрыв имеет тепловой, а атомный — цепной характер.

Исследования, проведённые в 1926—1927 гг. в лаборатории электронных явлений, привели к открытию цепных разветвлённых химических реакций. Это открытие принадлежит к крупнейшим научным достижениям XX века. Оно на многие последующие годы определило как судьбу самого Н.Н. Семёнова, так и развитие ряда важнейших областей химии и физики. Огромная заслуга Н.Н. Семёнова состоит в создании общей теории цепных процессов. Результаты этой работы обобщены в классической монографии «Цепные реакции», изданной в 1934 году в СССР и в 1935 году в Англии. Монография послужила мощным толчком к развитию работ по химической физике и химической кинетике во всём мире. Общая теория цепных реакций, созданная Н.Н. Семёновым, основывалась на высокой реакционной способности атомов и радикалов, образующихся в реакции зарождения цепей и в их последующих реакциях с исходными молекулами, ведущими к продолжению и разветвлению цепей. Возникающий лавинообразный процесс приводит к цепному взрыву, который во времени растёт по экспоненте (закон Н.Н. Семёнова) или прекращается в результате гибели активных центров на стенке или в объёме.

Теория Н.Н. Семёнова объяснила такие необычные для химии факты, как резкую зависимость скорости реакции от небольших изменений давления, добавок инертного газа, диаметра реакционного сосуда и состояния его стенок. Монография «Цепные реакции» закрепила за Н.Н. Семёновым и руководимым им институтом роль мирового лидера в области химической кинетики.

В 1929 году Н.Н. Семенова избирают членом корреспондентом АН СССР, а в 1932 году он становится академиком АН СССР.

В тридцатые годы в Институте химической физики под руководством Н.Н. Семёнова подробно изучена кинетика реакций горючих газов, что позволило количественно предвычислять из кинетических данных температуру самовоспламенения при определённом давлении или давление самовоспламенения при данной температуре. Работы по самовоспламенению позволили Николаю Николаевичу Семёнову и его школе создать общую современную теорию распространения пламени, детонации, горения и взрыва газообразных, жидких и твёрдых веществ.

В начале Великой Отечественной войны институт химической физики (ИХФ) был эвакуирован в Казань, где в 1941—1943 гг. Н.Н. Семёнов работает по оборонной тематике. В 1943 году ИХФ переводится в Москву.

Н.Н. Семёнов, как создатель теорий цепных разветвлённых реакций, горения и взрывов, чётко понимал значение работ по использованию атомной энергии в мирных и военных целях. В конце 1945 года он обращается в правительство с предложением об активном привлечении его лично и руководимого им института к созданию атомного оружия. Н.Н. Семёнов формулирует целый ряд задач, которые ИХФ мог бы решить теоретически и экспериментально своими силами и силами ряда сотрудников из других организаций. В частности, в письме Л.П. Берии Н.Н. Семенов указывал: «Профессор Харитон, с которым я проработал 25 лет, является сейчас, по сравнению, более крупным специалистом, чем я, в области взрывчатых веществ и тем более ядерной физики (в последней области я вообще никогда экспериментально не работал). Свою основную обязанность и роль я вижу в том, чтобы помочь проф. Харитону своим большим научно-организационным и научным опытом в разрешении основной задачи — устройства атомной бомбы и анализе ее действия».

Постановлением Совета министров СССР от 9 апреля 1946 года ИХФ был привлечён к созданию ядерного оружия. Институту было поручено проведение расчётов, связанных с конструированием атомных бомб, измерение необходимых констант и подготовка полигона и оборудования для оценки поражающего действия ядерного оружия. Для реализации этих работ в ИХФ был создан специальный сектор с рядом отделов и лабораторий. ИХФ первоначально стал одним из основных исполнителей теоретической части атомной бомбы, являясь одновременно одним из «поставщиков» научных кадров для КБ—11, причем Н.Н. Семенов не препятствовал такому движению своих сотрудников.

В течение 1946—1947 гг. в теоретическом отделе ИХФ, наряду с работами по атомной бомбе сформировалось новое научное направление исследований, которое возглавил Я.Б. Зельдович и которое относилось к использованию реакций легких ядер для создания взрывного устройства. Эта важная деятельность теоротдела получила полную поддержку директора ИХФ Н.Н. Семенова.

Институт химической физики АН СССР являлся главным научным руководителем по созданию Семипалатинского полигона, предназначенного для испытания ядерного оружия, и измерительных систем для контроля разнообразных процессов при взрыве ядерных зарядов, координируя деятельность многочисленных предприятий и организаций. Весной 1948 года в Институте химической физики Академии наук СССР началась интенсивная подготовка большой группы офицеров сектора физических измерений Опытного поля полигона, перед которыми ставилась задача овладеть методами и средствами регистрации физических явлений ядерного взрыва и определения параметров его поражающих факторов — ударной волны, проникающих излучений и светового импульса. Они осваивали методы и аппаратуру регистрации проникающих излучений. Основы ядерной физики им излагал сам директор института академик Николай Николаевич Семенов,

Фактически коллектив ИХФ и его директор Н.Н.Семенов участвовали в громадном физическом эксперименте с «лабораторией» в виде полигона, размер основной площадки которого имел радиус 10 км. Подобного физического эксперимента по своей важности, сложности, масштабам и стоимости ранее в мировой истории науки и техники не имелось. Согласно справке секретаря Спецкомитета В.А. Махнева от 31.05.1947 г., ориентировочная стоимость полигона оценивалась величиной 105 млн рублей, в том числе 35 млн рублей составляла стоимость 3326 приборов, запроектированных к установке на площадке. Их работа должна была быть синхронизирована с высокой степенью точности с началом ядерного взрыва. Кроме того, показания этих приборов должны быть представительными, чтобы впоследствии на основе анализа полученных данных можно получить достоверные результаты. Несомненно, что это являлось исключительной сложной задачей, для чего ученым и инженерам ИХФ, кроме специальных знаний, нужно было знать тонкости физических процессов при ядерном взрыве. Коллектив ИХФ под руководством опытного дирижера, каким был в этой ситуации директор ИХФ Н.Н. Семенов, явился незаменимым звеном в общей команде экспериментаторов, подготовившей и осуществивший гигантский физический эксперимент, каких ранее в истории физики и техники не было.

То, что сделали специалисты ИХФ под руководством Н.Н. Семенова по созданию полигона, этой громадной лаборатории для испытания атомной, а впоследствии и водородной бомбы, явилось, несомненно, научным подвигом, который был совершен в исключительно тяжелое для нашей страны время. Коллективу ИХФ под руководством Н.Н.Семенова с участием многочисленных организаций и предприятий удалось создать уникальную измерительную систему и осуществить представительный контроль над физическими характеристиками процесса ядерного взрыва. Всю эту беспримерную деятельность ИХФ и лично Н.Н. Семенова можно охарактеризовать как подвиг.

За вклад в работы по созданию РДС-1 (участие в разработке новейших приборов и методик измерения атомного взрыва) в 1949 году он награжден орденом Ленина и ему присуждена Сталинская премия II степени.

В апреле 1946 года в ПГУ был создан объединенный НТС, в состав которого Н.Н. Семенов был включен в качестве полноправного члена. В НТС он работал до 1 декабря 1949 года. Н.Н. Семенов активно взаимодействовал с НТС ПГУ, выступая на заседаниях с докладами, отчетами о проделанной работе и предложениями к годовым планам, сообщениями по выполнению отдельных поручений Совета.

С 1949 года Н.Н. Семенов — заместитель Председателя Совета при Президенте АН СССР по координации работ академических и отраслевых институтов по атомной проблеме. 26 марта 1949 года было принято решение СМ СССР о персональной охране Семенова сотрудниками МГБ.

В 1950 году Н.Н. Семенов пришел к идее использования ускорителя протонов для получения новых веществ, в первую очередь, плутония, урана-233, трития и др. в период, когда установка не используется по прямому назначению. В этой связи он 4 июля 1950 года направил в НТС ПГУ докладную записку с обоснованием своей идеи. В докладной записке он рассмотрел возможность получения плутония из отвального урана и оценил примерное удорожание плутония за счет стоимости электроснабжения ускорителя. По его оценке оно составит 1400 рублей на один грамм плутония из расчета 5 копеек за киловатт час затраченной энергии для питания ускорителя. Семенов также указал, по крайней мере, на два важных свойства использования ускорителей для получения плутония: использование отвалов урана, что позволяет увеличить его энергетическую эффективность; снижение требований к чистоте исходных материалов, теплоносителя и т.д. Тем самым Н.Н. Семенов сформулировал и обосновал фундаментальные предложения по использованию ускорителей протонов для решения практических задач современной науки и техники, которые имеют значение и в настоящее время.

Н.Н. Семенов продолжал заниматься и «мирной» научной тематикой. Так, в послевоенные годы в ИХФ и во многих лабораториях мира было показано, что по цепному механизму осуществляются процессы крекинга, полимеризации, галоидирования, окисления. Н.Н. Семёнов всегда стремился увязать научные исследования с запросами практики. Он и его ученики вложили много сил и энергии в изучение процессов окисления природного газа, получение ценных кислородсодержащих соединений при окислении индивидуальных углеводородов и их смесей.

Идеи Н.Н. Семёнова о значении химической кинетики для установления количественной связи между строением реагирующих веществ и их реакционной способностью нашли яркое воплощение в монографии «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности». Ее первое издание вышло в 1954 году, второе — в 1958 году, она была переведена на несколько иностранных языков. В монографии Н.Н. Семёнов обобщил большой материал по реакционной способности радикалов, уделив специальное внимание конкуренции между цепными, молекулярными и ионными реакциями.

Середина 50-х гг. — важный период в жизни и творческой деятельности Н.Н. Семёнова. В 1956 году ему совместно с С. Хиншельвудом присуждена Нобелевская премия за работы по механизму химических реакций. Н.Н. Семёнов первый и пока единственный русский химик, получивший такое высокое признание мировой общественности. Н.Н. Семёнов также автор научного открытия «Явление энергетического разветвления цепей в химических реакциях», которое занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 172 с приоритетом от 1962 года.

В конце 50-х-начале 60~х гг. Н.Н. Семенов со свойственными ему энергией и энтузиазмом инициирует и поддерживает развитие ряда новых научных направлений в физике, химии и биологии. Н.Н. Семенов и его школа внесли существенный вклад в кинетику биологических процессов и проблемы онкологии; кинетику полимеризационных процессов и создание новых материалов; химию высоких энергий, химию низких температур и получение энергоемких веществ; ядерную химию и развитие новых физических методов изучения строения вещества; металлокомплексный и ферментативный катализ.

Одновременно Н.Н. Семёнов и его ученики уделяют много внимания и развитию цепных реакций. Прямое определение в середине 60-х годов методом электронного парамагнитного резонанса концентраций атомов и радикалов в реакции горения водорода явилось подтверждением предсказаний теории, сделанных им еще в 1934 году. На 60-е гг. приходится открытие Семёновым с его учениками в реакциях фторирования энергетических разветвлений цепей, также подтвердившее раннее предвидение Николая Николаевича Семёнова о возможном участии в процессе разветвления возбужденных молекул.

В 1972 году в ИХФ Николай Николаевич Семёнов возродил лабораторию цепных процессов и сам ее возглавил. В период 1972—1982 гг. им и его сотрудниками обнаружены и изучены особенности цепных разветвленных реакций, связанные с участием адсорбированных носителей цепей. Детализированы реакции взаимодействия цепей, связь между цепным и тепловым воспламенением.

Многолетняя жизнь Н.Н. Семёнова в науке неразрывно связана с его педагогической деятельностью, с его ролью как учителя и главы крупнейшей отечественной научной школы. В 1944 году он организовал на химическом факультете Московского университета кафедру химической кинетики, которой заведовал более 40 лет. Под руководством Н.Н. Семёнова кафедра внесла огромный вклад в подготовку высококвалифицированных специалистов по химической кинетике и химической физике. Среди выпускников кафедры несколько академиков и членов-корреспондентов АН СССР, много профессоров и докторов наук.

Н.Н. Семёнов вместе с П.Л. Капицей являлся также одним из основателей Московского физико-технического и Московского инженерно-физического институтов. Н.Н. Семенов любил работать с молодежью и придавал этой работе огромное значение. Он создал замечательную «семеновскую школу», которая приобрела мировую славу и добилась выдающихся достижений. Своим учителем Н.Н. Семенова считали не только те, кто работал с ним рядом, но и очень многие ученые России и других стран, знавшие его труды и слушавшие его выступления, в том числе даже и некоторые Нобелевские лауреаты. Наконец, он был интереснейшей личностью, глубоко чувствовал искусство и художественную литературу, интересовался философией. Он любил слушать людей и сам увлеченно рассказывал о событиях своей жизни, научных открытиях, исторических личностях.

Необходимо отметить и огромную научно-организационную и общественную деятельность Николая Николаевича Семёнова. Он возглавлял Отделение химических наук АН СССР (1957—1963 гг.), был вице-президентом Академии наук СССР (1963—1971 гг.), а с 1971 года и до конца жизни — членом Президиума АН СССР. Н.Н. Семёнов был председателем Правления Всесоюзного общества «Знание», председателем общества «СССР — Швеция», принимал деятельное участие в Паугошском движении. Н.Н. Семёнов неоднократно избирался депутатом Верховного Совета СССР.

Работы Н.Н. Семёнова, его педагогическая и общественная деятельность получили признание отечественной и мировой общественности. Н.Н. Семёнову дважды было присвоено звание Герой Социалистического труда (1966 г., 1976 г.), он лауреат Ленинской (1976 г.) и двух Сталинских премий (1941 г., 1949 г.), награжден девятью орденами Ленина, другими орденами и медалями, удостоен высшей награды Академии наук — золотой медали им. М.В. Ломоносова.

Н.Н. Семёнов был избран в состав 14 иностранных академий наук, ему присуждена почетная степень Nonoriscausa восьми известных университетов мира.

Н.Н. Семёнов скончался 25 сентября 1986 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.

Жизнь, научные идеи и творчество Семёнова Николая Николаевича оказали огромное влияние на развитие химии и всего естествознания в XX веке. В 1990 году ИХФ РАН получил имя Н.Н. Семёнова. Его именем названы улицы в Москве и Саратове.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СОЦИОЛОГИИ НАУКИ1

Наши философы, занимающиеся естествознанием, дол жны были бы вместе с историками науки, естественен

ками и экономистами заняться проблемой возникновений и развития пауки как общественного явления. Эта проблема примыкает к той области, которую сейчас стали называть социологией науки. Здесь мне хотелось бы дать эскиз на эту тему.

1  Переработанная стенограмма выступления наа философском семинаре в МГУ 22 ноября 1961 г.

I

Существует принципиальное различие между отношением к природе человека и отношением к ней всего животного мира, включая высшие виды обезьян. Это отличие заключается в способности (и потребности) человека к объективному познанию внешнего мира, способности к наблюдению природных явлений, сознательному сопоставлению фактов и умозаключений из них. Сами по себе эти способности первоначально возникли па почве примитивной общественной организации еще первобытных людей и изготовления ими первых орудий труда. У животных их жизнедеятельность в основном связана с биологически детерминированными способами удовлетворения потребностей. У человека такая жесткая связь отсутствует, и он может творчески искать различные пути удовлетворения своих потребностей. Конечно, какие-то признаки сообразительности имеются у высших млекопитающих (волков, обезьян) и др. Элементы любопытства несомненно проявляются пе только у млекопитающих, но и у птиц.

Но целая пропасть лежит между первобытным человеческим обществом и стадом обезьян. Это различие прежде всего проявляется в том, что человеческое общество способно к саморазвитию па основе труда, а стадо любых животных не способно. Эволюция животных связана лишь с изменением генетически закрепленных признаков. Конечно, при возникновении человека и его отдаленных прямых предков как биологических видов генетические факторы играли существенную роль. Строение тела, прямая походка, наличие свободных рук, строение гортани и особенно мозга определили значительно большие возможности человека по сравнению со всеми другими животными. Без этого не могло бы возникнуть человеческое общество. Но именно саморазвитие общества в процессе труда приводит к изменению потребностей и мыслительных способностей человека неизмеримо быстрее, чем биологическая эволюция.

Итак, стремление человека к объективному познанию внешнего мира возникло еще в первобытном обществе как внутреннее необходимое условие удовлетворения его материальных потребностей. Людям не удалось бы искусственно добыть огонь, если бы они не могли сознательна сопоставлять различные явления природы и делать на них практические заключения. Еще более тонкие наблюдения и умозаключения требовались для того, чтобы с помощью огня научиться делать керамические изделии, выплавлять металл из руд, использовать металлы дли производства орудий труда, защиты и нападения, выжигать ладьи из стволов больших деревьев и т. п. Эта линия привела в дальнейшем к развитию ремесел и земледелия. Процесс все более сознательной трудовой деятельности развивает навык к анализу явлений природы («расщепление» предметов труда) и к синтезу из этих элементов общих абстрактных понятий. Весьма вероятно, что уже на довольно ранних стадиях любопытство переходит в любознательность, которая постепенно сама по себе становится духовной потребностью человека. Развиваясь на почве материальных потребностей, способность к познанию внешнего мира довольно быстро приобрела для людей также и самостоятельную ценность, нередко без прямой связи с практикой.1.

 Весьма вероятно, что еще первобытный человек, наблюдавший за движением Солнца и планет, бурей, наводнениями, грозой и т. п., задумывался над тем, как устроено небо, откуда возникают грозные и благодетельные явления природы. На этой основе по явилась потребность понять, как же устроен внешний мир. Между тем объективных возможностей для ответа на столь трудные вопросы у людей глубокой древности не было.

Возникновение религий первоначально связано с наивной попыткой объяснить устройство мироздания через одухотворение сил природы путем антропоморфных представлений о могущественных богах, управляющих по своей воле силами природы и судьбами людей. Таким образом, возникли первобытный анимизм, затем мифология и религия Древнего Китая, Индии, Египта и Малой Азии, а также грандиозная власть жрецов как «посредников » между  богами и людьми. 

1 В сущности настоящая статья направлена на выяснение соотношения между абстрактным стремлением познать устройство внешнего мира и практической деятельностью человека па разных периодах его истории.

Вопросы религий и их роли в истории человечества очень сложны и противоречивы. Но одно ясно. Религиозное мышление по самому своему существу противоречит научному, ибо заменяет мистическими вымыслами трезвое и последовательное изучение природы и общества. Кроме того, всякая религия, в частности христианская, имеет тенденцию к превращению в нетерпимую воинствующую силу, подавляющую свободу мысли и творчества.

Совершенно особое место занимает культура Древней Греции. Хотя имеется древнегреческая мифология, но нет древнегреческой религии. И именно там это желание познать мир явилось источником возникновения грандиозного здания древнегреческой и вообще классической философии, которая заложила фундамент последующего развития всей интеллектуальной культуры Европы.

В лоне древнегреческой философии зародились начала общественных и естественных наук. Естественные науки в то время не выделялись из философии сколько-нибудь отчетливо и ясно. Эти первоначальные общетеоретические представления о природе были сравнительно слабо связаны с сферой практики сельского хозяйства и ремесленного производства, где продолжалось накопление драгоценного эмпирического опыта. Правда, в отдельных случаях можно проследить некоторую связь с практикой: так, геометрия как наука родилась в связи с потребностью обмера земель, начало механики использовалось при строительстве зданий и сооружений осадных машин, астрономия применялась при создании календаря и при навигации и т. и.

Однако наиболее ценными для будущего развития общественных и естественных наук было становление в Древней Греции философии и логики с такими их общетеоретическими понятиями, как причинность, необходимость, возможность, гипотеза, обобщение, абстракция и т. п. Без этого фундамента не могло бы развиваться теоретическое мышление, лежащее в основе всех современных наук.

Средние века — время нашествия варваров, воинствующей христианской церкви, феодального гнета — не способствовали развитию наук. Правда, в средние века, несмотря на враждебность науке в целом, церковь в своих схоластических спорах о священном писании служила в какой-то степени развитию формальной логики.

В средние же века развилась культура Средней и Малой Азии, которая соединила в себе ряд элементов эллинистической культуры и культуры народов Малой Азии. Это привело к совершенствованию наблюдательной астрономии, опытной химии, медицины, и, хотя все эти отрасли были идеологически связаны с мистикой (астрономии с астрологией, химия с алхимией), они способствовали увеличению опытных знаний человечества. Непрерывно совершенствовались в средние века и ремесла, накапливая в процессе труда эмпирические знания о свойствах веществ и способах воздействия на них.

Естествознание в современном смысле слова возникло позднее, в эпоху Возрождения (особенно в конце ее), и приобрело ясные черты в XVII и XVIII вв., когда целеустремленный эксперимент лёг в основу изучения природы. В сущности зачатки опытного метода исследовании возникли еще в XIII в. и связаны с именем Роджера Бэкона, который решительно выступил против схоластики, слепой веры в авторитеты и писал, что «простой опыт учит лучше всякого силлогизма», что назначение науки служит практической пользе. В явлениях природы действует одновременно много причин, порождающих соответствующие следствия. В эксперименте же вещество ставится по воле учёных в те или иные искусственные условия, где на него действует небольшое количество причин (лучше всего одна, порождающая одно следствие). Именно поэтому он дает для развития науки неизмеримо более чёткие и конкретные данные о поведении материи, чем наблюдений над природой. Сам по себе эксперимент приводит к познанию лишь частных эмпирических закономерностей, сумма которых позволяет установить более общие законы природы. Полноценная же наука требует соединения эксперимента с теоретическим его осмысливанием и обобщением путём создания гипотез и теорий. Соединение эксперимента и теоретических выводов из эмпирических данных лежит в основе развития естественных наук с начала XVII в. до наших дней.

Для древнегреческой философии был характерен путь от общего к частному, от аксиом или постулатов через логическое заключение к частному; слабым методом здесь была аксиоматика, которая во многих случаях явилась следствием абстрактных соображений, а не объективного опыта. Современное же естествознание XIX в., потом XX в. развивается в основном от частного к общему.

Желая проникнуть в какую-либо область науки, учёный планомерно ставит различные эксперименты в разных условиях, стремясь получить зависимость какой-либо величины от самых разнообразных причин. В результате формулируются сначала частные, а затем все более общие законы поведения материи, которые и ложатся в качестве постулатов в основу различных наук. Все логические следствия из этих законов природы — «постулатов» должны быть правильными, поскольку сами постулаты опираются на прямые опыты.

В случае, если хотя бы одно из следствий постулата приходит в противоречие с экспериментом, необходимо внести в постулат какие-то коррективы. Это вызывает соответствующие изменения в общетеоретических представлениях наук о природе, расширяет и исправляет полученные ранее постулаты. Выяснение возникающих противоречий приводит к непрерывному прогрессу естествознания. Таким образом, общий ход развития естественных наук заключается в движении от частного к общему, а затем от общего к частному и опять к общему, но на более высоком уровне и т. д. Именно такая конкретная структура познания внешнего мира открывает широкие возможности для развития наук и применения их к проблемам практики.

Вернемся, однако, к XVII и XVIII вв., когда зародился экспериментальный метод изучения природы. Эпоха Возрождения характеризовалась ослаблением влияния римско-католической церкви, неожиданным взрывом интереса к древнегреческому искусству и философии. Рост производства и торговли больших городов поднял богатство и значение «третьего сословия», не желавшего постоянного вмешательства в его дела как церковных, так и феодальных владык. На этом фоне и начала своё развитие экспериментальная наука, сначала механика, астрономия и частично физика. Первоначальные связи науки с производством были довольно слабыми, и учёные XVII и XVIII вв. в большей степени занимались изучением внешнего мира, чем решением практических задач. Да и само производство носило еще цеховой характер с переходом позднее к мануфактурам. Однако уже в начале XVIII в. металлургия, добыча угля, текстильное дело и некоторые другие отрасли начали приобретать черты массового производства с возникновением начальных капиталистических форм. Естественные науки начали проникать в университеты, которые еще недавно представляли собой оплот догматизма и схоластики.

Зачатки капитализма, ранее всего проявившиеся а Англии (а также в Голландии), создали наиболее благоприятные условия для развития естествознания и именио там, особенно в результате деятельности Королевского общества (Ньютон, Бойль и др.), еще в XVII в. начала развиваться экспериментальная наука, основы которой заложил великий итальянский учёный Галилео Галилей.

В начале XVIII в. другие страны просыпаются от феодального сна, значение церкви падает и прогрессиваые умы начинают понимать пользу зарождающейся науки для производства. Соответственно увеличиваются темпы развития экспериментальной науки. У нас начало этого процесса связано с эпохой и гением Петра I, а возникновение нашей русской экспериментальной науки с именем М. В. Ломоносова, который, будучи великим учёным, одновременно применял науку к производству.

И все же общественное значение науки как стимула прогресса промышленности остается еще слабым, развитие техники идет в большей степени в результате усовершенствования эмпирических производственных приемов, чем в результате применения науки.

II

Дело существенно меняется после Французской буржуазной революции, когда в XIX в. начинает свое бурное развитие капиталистический строй. Взамен кустарных и мануфактурных производств возникает массовое производство, неизмеримо более мощное, требующее совсем новых производственных приемов и новой организация труда.

Вначале бессознательно, а потом все более целеустрем ленно капиталисты начинают использовать те резервы, которые заложены в науке. Таким образом, начинается век непосредственного обслуживания производства наукой. В связи с возникшей потребностью происходит и бурное развитие самой науки. Она всё более дифференцируется на отдельные отрасли, создаются условия для проведения экспериментов, и в сущности именно в XIX в. наука окончательно эмансипируется от религии и превращается в самостоятельное общественное явление. Отчетливо выясняется, что для увеличения эффективности производства требуется глубокое научное изучение явлений, лежащих в его основе, — законов, гипотез, новых вводов из них, которые в свою очередь используются для совершенствования производства.

Наряду с развитием университетов общие научные исциплины проникают и в технические учебные заведеия, а к концу века возникают научно-исследовательские лаборатории и институты не только как государственные учреждения, но и как частновладельческие фирменные организации.

«Вместе с капиталистическим производством, — пишет К. Маркс, — научный фактор впервые сознательно развивается, применяется и создаётся в таких масштабах, о которых предшествующие эпохи не имели никакого понятия» 2. В другом месте К. Маркс развивает эту же мысль на языке экономической науки: «... капитал лишь тогда создает соответствующий ему способ производства, — когда средство труда не только формально определено как основной капитал, но устранена его непосредственная форма и основной капитал противостоит труду внутри процесса производства в качестве машины, весь же процесс производства выступает не как подчиненный непосредственному мастерству рабочего, а как технологическое применение науки. Поэтому тенденция капитала заключается в том, чтобы придать производству научный характер, а непосредственный труд низвести до всего лишь момента процесса производства». И далее: «... капитал, с одной стороны, предполагает определенное данное историческое развитие производительных сил — среди этих производительных сил также и наука — а с другой стороны, гонит их вперед и форсирует их развитие» 3.

Источником прогресса науки и одновременно производства является творческий диалог между ними. Производство ставит перед наукой тот или иной вопрос, касающийся совершенствования техники. Наука дает ответ, который используется производством. Но мало того, наука не ограничивается этим, она продолжает изучать затронутые вопросы дальше, обобщая соответствующие явления, изучая их закономерности, создавая новые теории.

2 Из рукописного наследства К. Маркса. — Коммунист, 1958, № 7, с. 23.

3 Мирке К., Энгельс Ф. Соч., 2-е изд., т. 46, ч. II, с. 206—207.

    В результате перед производством открываются более широкие возможности, в процессе реализации которых возникают новые вопросы к науке и т. д. Следует отметить, что в этом диалоге XIX в. примат все же был в большинстве случаев за производством и наука выполняла существенную, но все же вспомогательную функцию. Типичным примером такого рода взаимодействия является возникновение и первоначальное развитие термодинамики — поистине одной из наиболее общих и фундаментальных наук. Массовое капиталистическое производство прежде всего требовало замены лошадиной и мускульной силы рабочих более мощным источником энергии. Уже давным-давно человечество использовало энергию нагретого водяного пара для разных мелких целей. Однако лишь к концу XVIII в. была изобретена паровая машина.

Одной из главных задач капиталистического производства XIX в. было быстрое усовершенствование паровых машин, увеличение их коэффициента полезного действия и мощности. Перед учёными встали в связи с этим новые глубоко принципиальные задачи по научному определению таких общих понятий, как энергия и работа, по становлению новых понятий, таких, как энтропия, обратимые и необратимые процессы, что было связано с особым характером тепловой энергии. И действительно, возникшая на этой основе термодинамика способствовала коренному совершенствованию паровых машин, вплоть до современных мощных паровых турбин с КПД использования энергии топлива для получения работы, достигающего сорока пяти процентов. Эта наука немало помогла рождению и развитию техники бензиновых двигателей, дизельмоторов, а в последнее время и турбин внутреннего сгорания, т. е. новых машин, где в качестве рабочего тела используется уже не водяной пар, а продукты горения. Это направление техники привело в дальнейшем к совершенствованию морского, рождению автомобильного и затем авиационного транспорта. Потребность в новых видах транспорта поставила вопросы перед гидро- и аэродинамикой, что немало способствовало развитию этих наук. Современный авиационный транспорт выдвинул новые задачи перед металлургией, металловедением, а в наше время и перед наукой о высокомолекулярных соединени ях и т. д. Все большее значение приобретали специальные топлива и смазки, что привело к возникновению нефтехимии и более широкому развитию органической химии вообще.

Раз уж мы коснулись проблем химии, проследим кратко путь ее развития в XIX в. Химическая реакция с давних пор использовалась как в медицине, так и особенно в ремёслах, цеховых организациях и мануфактурах. Средневековая алхимия, несмотря на ее антинаучные цели, в немалой степени способствовала накоплению химического опыта. Химия как наука в противоположность механике и физике в сущности очень медленно развивалась вплоть до XIX в. Правда, еще в XVIII в. были уточнены представления о химических элементах, и, что, пожалуй, самое главное, Ломоносовым и Лавуазье был открыт и обоснован закон сохранения веществ, в частности при химических реакциях. Специализированная химическая промышленность практически отсутствовала, и её рождение и расцвет произошли в XIX в., параллельно с бурным развитием химической науки в самой тесной связи её с задачами производства. В начале XIX в. Дальтоном был открыт закон кратных отношений, указывающий, что атомы элементов входят в молекулы химических соединений в строго определенных количествах. Отсюда возникло представление о валентности, отражающей удивительное своеобразие химических сил, истинный смысл которых был раскрыт лишь в 20-х годах нашего века. Тем не менее учение о валентности само по себе сыграло решающую роль в развитии химической науки XIX в., и именно это учение привело к представлению о строении и реакционной способности химических соединений.

Прежде всего стала бурно развиваться неорганическая химия в тесном контакте с промышленностью основной химии. Органическая химия в начале века представляла собой довольно жалкое зрелище в связи с сохранившимися еще пережитками средневековья. Считалось, что органические соединения являются продуктами жизнедеятельности живого мира (животных и растений) и что их синтез идёт под действием таинственной «живой силы». Велер, осуществив синтез мочевины вне организма, дал первый толчок к самостоятельному развитию органической химии. Однако выделение органической химии в отдельную химическую дисциплину произошло позднее — в начале второй половины века, что было в значительной степени связано с запросами промышленности красителей. Органическая химия привела к получению огромной гаммы синтетических красителей на базе продуктов коксования углей. Потребность в органических соединениях была связана также с массовым получением растворителей, моющих средств, целлюлозы, специальных топлив и смазок и т. д. С другой стороны, сами учёные (Кекуле, Бутлеров и др.) увидели, что химия углерода с его чёткими правилами валентности оказалась наиболее удачной областью для создания теории строения, имеющей возможность предвидеть новые различные химические структуры и даже их физические и химические свойства. Именно эта сторона органической химии дала ключ к синтезу огромного количества новых органических соединений и применению их в химической промышленности. Все это вместе обеспечило необычайно быстрое развитие органической химии и ее благотворное воздействие на производство.

Вернемся, однако, к положению общей и неорганической химии в XIX в. С самого начала XIX в. шла непрерывная работа по изучению химических и физических свойств и поиску новых химических элементов. Число их непрерывно росло, причем были открыты многие химические элементы, некоторые из которых в дальнейшем приобрели огромное техническое значение (например, алюминий). В конце века были открыты, в частности, благородные газы и редкие земли. Замечательным обобщением учения об элементах явился периодический закон Менделеева. Помимо огромного познавательного значения этот закон позволял предвидеть, какие элементы еще неизвестны, и даже предсказывать их свойства, что в немалой степени способствовало дальнейшему открытию новых элементов.

Изучение химических свойств элементов и строения их соединений непрерывно пополняло сокровищницу неорганической химии. При этом оказалось, что многие неорганические соединения с трудом поддаются интерпретации в рамках классической теории валентности. Это привело в конце XIX в. к появлению координационной теории Вернера, дальнейшее развитие которой (Чугаев, Черняев, Гринберг и др.) произошло уже в нашем веке и позволило синтезировать новые многочисленные неорга нические комплексные соединения, имеющие широкий спектр технических применений.

В 70-х годах родилась новая отрасль химической науки — физическая химия.

Основная задача химической промышленности состоит в получении полезных и необходимых для производства, сельского хозяйства и медицины веществ и материалов из других распространённых в природе веществ, являющихся химическим сырьем. В научном аспекте это соответствует изучению условий, необходимых для протекания реакций, что в основном связано с познанием механизма и скоростей химических превращений в различных условиях. Однако химия и физика XIX в. еще не были подготовлены для решения этой главной проблемы химии. Правда, уже тогда были выяснены некоторые весьма важные вопросы из этой области, а именно, при каких условиях та или иная реакция вообще может идти и если идёт, то до какой глубины превращения. Решающее значение здесь имело применение универсальных законов термодинамики к химическим реакциям, что и явилось основным содержанием физической химии. Эта наука охватила не только области типичных химических, но и физических превращений, связанных с процессом кристаллизации, равновесием различных фаз, электрохимическими явлениями, коллоидной химией, адсорбцией газов и жидкостей на твердых поверхностях и т. д. Физическая химия оказалась, таким образом, связанной с огромным кругом процессов, очень важных для самых разнообразных отраслей промышленности.

Сельское хозяйство в XIX в. велось вначале по старинке, на основе богатейшего эмпирического опыта. Однако капиталистическое массовое производство вскоре охватило и сельское хозяйство. Это привело к возникновению агрохимии, т. е. химии почв и применению удобрений. К концу века возникла уже большая химическая промышленность удобрений (фосфатных, калийных и азотных). В 1914 г. был осуществлен процесс получения азотных удобрений из азота воздуха. И здесь взаимодействие науки и производства позволило произвести коренной перелом в урожайности почв.

Приведенные примеры показывают типичную картину взаимодействия производства и науки как основного фактора их развития в XIX в. Наука превращается впервые в одну из непосредственных производительных сил, на что неоднократно указывал Карл Маркс. И все же ведущей силой остается само производство.

Особняком стоят лишь учение об электричестве и становление электротехнической промышленности. Появление при трении электричества было известно издавна, но оно никогда раньше не использовалось. Правда, в XVIII и после создания электростатических машин и лейденских банок стало очевидным, что молния связана с появлонием электрических зарядов в атмосфере и их разрядкой. Франклин на этой основе изобретает громоотвод для защиты от молнии. Кулон и Кэвендиш устанавливают закон взаимодействия между зарядами. Но в целом электричество нигде никогда не использовалось в производстве. Интерес к электричеству со стороны общества носил характер любопытства в связи с чрезвычайно занимательными и эффективными опытами, которые широко демонстрировались.

В начале XIX в. многие крупные французские и английские учёные (Ампер, Фарадей и др.) начали серьезную работу по глубокому научному изучению электричества, которая, в частности, позволила установить количественную связь между электричеством и магнетизмом. Создается строгая математическая теория электромагнитных явлений, завершающаяся великим обобщением ее в виде уравнений Максвелла, столь же универсальных, как законы механики или термодинамики. Однако в противоположность термодинамике и химии прогресс науки об электричестве осуществляется путем логического развития науки без прямой связи ее с производством, поскольку никакого электротехнического производства долгое время не существовало.

Дело меняется лишь в последней трети века, когда капиталистический мир необычайно быстрыми темпами начинает развивать электротехнику. Создаются генераторы электричества — динамо-машины. Легкость передачи электричества по металлическим проводам обеспечивает подачу энергии от электростанции к промышленным предприятиям и разводку ее по отдельным станкам и вообще по узлам технологического процесса, а электродвигатели позволяют тут же на месте с очень высоким КПД превращать ее в механическую работу. Электрическая энергия с помощью изобрётенной Эдиссоном лампы накаливания (  моё -Б.А С. тогда, в 60-е  мало знали о лампе накаливания Лодыгина, поскольку многое было недоступно, отсюда часто приписывают лампу накаливания Эдиссону, который купил патент Ладыгина и наладил массовое производство ламп накаливания со своей печатью: лампа Эдиссона)) обеспечивает постепенный переход городов на электрическое освещение. На грани XIX и XX вв. появляется первый электрический транспорт в виде трамвая. Электричество начинает проникать в химическую промышленность прежде всего в целях получения металлов путём электролиза.

Электротехническая промышленность начала развиваться в то время, когда первый этап фундаментальной науки об электричестве в основном был завершен, что и помогло такому необычайно быстрому развитию производства. Это был первый случай, когда новая отрасль науки родилась не из потребности производства, но, наоборот, принципиально новая техника невиданного нового производства, зачатков которого даже не существовало никогда ранее, возникла как результат развития чистой науки. Это был как бы прототип того нового взаимоотношения науки и производства, которое стало столь характерным явлением XX в.

Из уравнения Максвелла математически вытекала также электромагнитная теория света. Но свет — это очень короткие электромагнитные волны, их невозможно было получить экспериментально с помощью движения электрических зарядов. Для гораздо более длинных волн (теперь называемых радиоволнами) это было можно сделать, и вскоре Герц открыл электромагнитные волны, т. е. возможность переноса электромагнитной энергии через пространство. Курьезным образом сам Герц считал, что никакого серьезного практического применения его замечательное открытие иметь не может.

Попов, а затем Маркони показали реальную возможность использования этого явления для создания радио. Однако в таком виде, как это они могли сделать на уровне тогдашней науки и техники, радио не имело больших перспектив; нужны были новые научные открытия XX в. и принципиально новая техника, чтобы радиоволны приобрели то грандиозное значение, которое они имеют сейчас.

В конце XIX в. было ясно, что фундаментальная наука об электричестве и магнетизме принесёт исключительно важные плоды для понимания свойств материи, что вполне оправдалось развитием науки XX в., начавшей свое победное шествие с открытия электрона и его свойств.

Несмотря на бурное и плодотворное развитие науки в XIX в., в самом её характере заложены были все же некоторые черты, лимитирующие дальнейший прогресс. Ведь доходило до того, что некоторые учёные конца XIX в. и даже начала XX в. поговаривали о том, что все главное в физике уже сделано. Дело, как мне кажется, заключалось в том, что физика и химия XIX в. в некоторой мере были проникнуты духом формализма и в какой-то степени остатками метафизики.

Представление об атомах и молекулах уже существовало в физике и химии XIX в.Но если мы перейдем к более глубоким вопросам строения атомов, к вопросам, по чему атом, молекула или кристалл обладают различными совершенно определенными оптическими, электрическими, механическими и другими конкретными свойствами, то в XIX в. не только ничего об этом не было известно, но даже постановка такого вопроса казалась неприемлемой для солидного учёного. Это считалось в какой-то мере признаком дурного тона. Чем же иначе можно объяснить то, что даже великий Менделеев, открывший периодическую систему, прямо указывающую на общий генезис атомов различных элементов и сыгравшую впоследствии огромную роль в становлении уже в XX в. теории строения атомов, не делал даже намеков на такую возможность. Атом данного элемента как таковой обладает большим набором физических и химических свойств. А почему это так, учёных XIX в. в общем не волновало. Такая позиция сильно отдавала остатками схоластического мышления. Некоторым оправданием тому является отсутствие в то время экспериментальных возможностей проникнуть в недра атома.

Механистические представления об устройстве внешнего мира главенствовали в сущности до 70-х годов прошлого века. Они были оправданы и прогрессивны в XVIII и начале XIX в., когда единственно развитой наукой была механика. Эти представления способствовали также утверждению материалистического миропонимания и имели большое значение в формировании идей великих французских просветителей — энциклопедистов XVIII в.

Однако результаты других наук, прежде всего учения об электричестве, магнетизме и статистических основ термодинамики, уже не могли уложиться в прокрустово ложе классической механики. Механицизм все больше превращался в тормоз для развития науки.

Так, представление о всепроникающей и невесомой среде — «мировом эфире», обладающем якобы определенными механическими свойствами, которые обеспечивали электростатическое притяжение и отталкивание электрических зарядов и даже распространение световых и электромагнитных волн, было явно схоластическим. И только в конце века оно отпало и было заменено теорией электрического магнитного поля в вакууме.

Открытие электрона и его роли в строении и свойствах атома показало, что именно электрические и магнитные поля и электрические заряды играют основную роль в физике микромира, что и определило ее дальнейшее развитие в XX в.

С другой стороны, создание статистических основ термодинамики ввело в науку понятие о вероятности того или иного элементарного явления, что способствовало широкому применению вероятностного метода в современной физике, особенно в связи с дуализмом «частица—волна».

Несколько слов теперь об элементах агностицизма в науке XIX в.

Величайшие научные достижения и обобщения XIX в. — механика, термодинамика, электродинамика — давали необычайно точные и всеобъемлющие соотношения между разными явлениями, разными величинами, но не касались, за редким исключением, внутренних причин наблюдаемых явлений. В сущности единственными исключениями были атомно-молекулярные представления, особенно ярко проявившиеся в теории строения органических соединений и в молекулярной статистике, стремящиеся дать обоснование второго начала термодинамики. Но даже и здесь под влиянием идеалистической философии эмпириокритицизма ряд крупных физиков и химиков (например, Оствальд, Дюгем, да и сам Мах) пытались подорвать атомно-молекулярную теорию и уводили пауку целиком в область агностицизма.

Эта разновидность эмпириокритицизма (энергетизм), казалось бы, базировалась на высших достижениях науки — законах механики, термодинамики, электродинамики. Все эти общие законы, как мы уже указывали, были выражены в строго математической форме. Все логикоматематические выводы из этих законов давали в то время правильные, практические результаты. Их можно было даже не проверять экспериментом.

Вставал вопрос, а нужно ли вообще стремиться более глубоко понять внутренний смысл этих всеобщих законов естествознания? В духе эмпириокритицизма некоторые ученые — представители энергетической школы отвечали примерно так: не нужно, в этом нет смысла, ибо наука вообще не может познать какую-то истинную природу вещей, роль науки заключается лишь в установлении формальных, внутренне непротиворечивых связей между явлениями природы, и этого достаточно и для науки, и для промышленности. Поэтому они считали, что атомно-молекулярная гипотеза не нужна. В области химии обойтись без атомно-молекулярных представлений в сущности невозможно. Но и тут представители энергетизма пытались найти выход в законах химической термодинамики и несостоятельных представлениях Дюгема о мнимой связи химической динамики с законами обычной механики. Заметим, что вся эта идеалистическая концепция энергетизма рухнула уже в самом начале XX в. в результате открытия Перреном броуновского движения в жидкостях и газах, открытия Лауэ дифракции рентгеновских лучей в кристаллах и опытов Резерфорда, непосредственно наблюдавшего отдельные альфа-частицы, представляющие собой ионизованные атомы гелия.

С тех пор уже никто не сомневался в реальном существовании атомов и молекул и в вероятностной природе второго начала термодинамики.

III

На рубеже XIX и XX вв., особенно в начале XX в., были сделаны в физике великие открытия, которые привели к коренному изменению характера физики, а затем и других наук. В. И. Ленин назвал этот процесс «революцией в естествознании». И действительно, это было началом великой революции в науке. Рушились, казалось бы, самые основы физики, почти каждое новое открытие противоречило ранее установившимся закономерностям, начиная с механики и кончая электродинамикой. Это был как бы взрыв противоречий между теоретическими обобщениями XIX в. и новыми экспериментальными фактами XX в.

В начале этого периода царила растерянность в теоретических вопросах, чем широко воспользовались философы-идеалисты, чтобы компрометировать истинно материалистический подход к природе. На самом деле происходило установление более глубоких внутренних причин не только новых, но и всех старых давно известных явлений, раскрывались интимные свойства вещества, внутренние пружины его поведения. Все это предвещало наступление существенно нового этапа наших, взглядов, представлений о материи.

На грани XIX и XX вв. произошли три основных открытия — электрона как атома отрицательного электричества, квантов света и радиоактивности, под знаком которых началось дальнейшее развитие теоретической и экспериментальной физики.

Изучение движения электрона в вакууме показало, что его инертная масса при достаточно больших скоростях не остается постоянной, а растет, стремясь к бесконечности с приближением скорости к скорости света, являющейся, таким образом, предельно возможной. Это послужило толчком к созданию Эйнштейном специальной теории относительности, из которой, в частности, следовало, что для всех тел классическая механика, пригодная для неслишком больших скоростей, переходит в более общую механику принципа относительности при приближении скорости движения к скорости света.

Еще более важным был его вывод об эквивалентности массы и энергии. Оказалось, что энергия обладает массой, равной Е/С2, где С — скорость света. Это соотношение лежит в основе получения атомной энергии, где изменение энергииЕ/С2 в результате ядерной реакции достаточно велико и уже сравнимо с массами ядер. В обычных химических реакциях величина Е/С2 так мала, что ею можно пренебречь и пользоваться классическим законом сохранения массы и отдельно законом сохранения энергии. В ядерных же превращениях и при очень большой энергии движущихся частиц в замкнутых системах необходимо применять более общий единый закон постоянства суммы   т + Е/С2 = Соnst

Второе величайшее открытие было сделано Резерфордом. Бомбардируя атомы разных элементов альфа-частицами, испускаемыми радием, он экспериментально доказал, что положительное электричество расположено в центре атома — его положительном ядре, радиус которого в 104 раз меньше, чем радиус атома, и которое практически содержит в себе всю массу атома, за исключением небольшой массы электронов, окружающих положительное ядро. Плотность вещества в ядре грандиозна и превышает среднюю плотность земного шара в триллионы раз.

Различные элементы отличаются друг от друга лишь числом элементарных положительных зарядов в ядре или, что то же самое, числом электронов, компенсирующих положительный заряд ядра. В свою очередь этот заряд ядра оказался равным номеру элемента в таблице Менделеева. Как известно, дальнейшие исследования показали, что все физико-химические свойства элементов в первую очередь связаны со свойствами движения электронов в атоме. Астон доказал существование так называемых изотопов, т. е. атомов с одинаковым зарядом ядра и, следовательно, числом электронов, но отличающихся по атомному весу. Такие изотопы в первом приближении идентичны по физико-химическим свойствам, хотя и отличаются нередко на несколько единиц по атомному весу. Многие нерадиоактивные элементы состоят из двух, а иногда из значительно большего количества устойчивых изотопов. Таким образом, измеренные химиками XIX в. атомные веса элементов являются некоторыми средними из атомных весов изотопов данного элемента с учётом процентного содержания каждого изотопа. Выяснилось, что атомные веса изотопов чрезвычайно близки к целым числам, если исходить из атомного веса основного изотопа кислорода, равного 16. Эти данные с полной определенностью показали, что ядра всех элементов состоят из одних и тех же элементарных частиц, как оказалось впоследствии, из протонов и нейтронов (предположение о таком строении ядра было впервые высказано Иваненко, а вскоре затем независимо Гайзенбергом).

Если электроны определяют общие физико-химические свойства атомов, то ядро определяет ядерные превращения, в частности явление спонтанной радиоактивности.

Ясно видно, какими быстрыми темпами физика XX в. проникла в микромир атомов.

Едва ли не главную роль в становлении новой физики сыграло открытие своеобразной атомной структуры света и соответствующих новых видов коротковолнового излучения (рентгеновского и гамма-лучей). Явления интерференции и дифракции света с несомненностью указывали на волновую природу света, теория которой успешно развивалась со времени Гюйгенса. Она получила дальнейшие подтверждения в электромагнитной теории света Максвелла и казалась незыблемой. Однако в 1899 г. Планк показал, что наблюдаемое распределение интенсивности излучения чёрного тела по длинам волн находится в резком противоречии с классическим представлением. Он показал также, что это противоречие может быть снято при введении представлений о квантах света (фотоны) - ​, где  — частота света, а h   — мировая постоянная, по своей размерности отвечающая кванту действия. Эйнштейн в 1905 г. привел целый ряд физических фактов (законы фотоэффекта, фотохимии и др.), а также статистических расчетов, из которых следовало, что свет поглощается веществом в виде квантов (​). Иоффе, Добронравов, Вавилов и другие экспериментально доказали, что поглощение света происходит статистически, как если бы свет распространялся по пространству в виде отдельных атомов света с энергией ​.

Подобно тому как при скоростях, заметно меньших скорости света, механика принципа относительности переходит в классическую механику, так и здесь при очень длинных электромагнитных волнах, т. е. очень малых квантах, взаимодействие между излучением и веществом целиком определяется классической электродинамикой (принцип соответствия Н. Бора).

К началу 20-х годов стало ясно, что описание световых явлений должно соединять в себе понятие частицы и волны одновременно. Дуализм «частица—волна» не может быть понят с привычной точки зрения, но это следовало из прямых опытов с полной определенностью.

Тогда же были открыты явления дифракции и интерференции для пучков электронов, а позднее, в 30-х годах, — и для тяжелых частиц — протонов и нейтронов. Волновые свойства всех этих частиц были использованы для создания приборов электронографов и нейтронографов, широко применяемых сейчас в исследовании строения вещества. Дуализм «частица—волна» оказался общим явлением, характерным для микромира.

Вернёмся теперь к проблеме строения атома. Согласно модели Резерфорда, электроны вращаются вокруг положительных ядер, подобно планетам вокруг Солнца. Но это явно противоречило классической электродинамике, так как вращающийся вокруг ядра электрон должен был бы излучать электромагнитные волны, терять постепенно энергию и в конечном счете падать на ядро.

Это противоречие заинтересовало Нильса Бора, и он ввёл без какого-либо обоснования представление о системе «устойчивых» орбит, вращение по которым электрона вопреки классической электродинамике не связано с излучением. Излучение, по Бору, происходит только при переходе электрона с одной из высших (n) на одну из низших (m) орбит, и при этом испускается квант света

  численно равный разности потенциальных энергий электронов на этих двух устойчивых орбитах (Еп— Ет =  ).

Таким образом, частота испускаемого света V равняется  , где п  и  т —номера устойчивых орбит.

В 1913 г. эта статья Бора представлялась набором не обоснованных предположений.

Но вот в чём заключалось чудо! Вычисленный на основе постулатов Бора спектр испускания и соответственно поглощения света атомов водорода в точности до ничтожных долей процента совпадал с измеренными экспериментально спектрами атома водорода. Это заставило большинство учёных увидеть в статье Бора начало развития какой-то новой великой теории. И действительно, с течением времени представления Бора получали всё больше экспериментальных подтверждений и тем глубже развивалась сама теория. Однако одновременно выявились и ее недостатки. Проблема строения атома была разрешена в результате появления новой науки — квантовой механики, основы которой были завершены к 30-м годам нашего века (Шредингер, Гейзенберг, Дирак). В создании этой теории решающую роль сыграло установление математической формулировки дуализма «частица— волна» применительно к поведению электронов в свободном состоянии, так и в атомах и молекулах.

В квантовой, или, как ее раньше называли, волновой, механике дуализм «частица—волна» выражается дифференциальным уравнением относительно некой функции , причем физический смысл имеет величина 2, которая определяет вероятность нахождения электрона в любой данной точке пространства.

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, невозможно ни теоретически, ни экспериментально определить одновременно и координаты, и скорость микрочастицы.

В то же время можно установить вероятность пребывания частицы в данной точке пространства. В атоме вероятность нахождения электрона в каждой точке внутри атомного пространства определяет среднее распределение отрицательного электричества в облаке, окружающем ядро.

Эту величину 2 можно вычислить, а также экспериментально измерить. И именно она в сущности определяет все физико-химические свойства атома1.

Некоторые иностранные физики и философы, утверждая, что вероятностный характер современной физики делает ее как бы набором случайностей, ставят под сомнения принцип детерминизма и даже причинности. Ошибочность этого мнения очевидна, так как общий принцип детерминизма отождествляется ими с детерминизмом классической механики, который действительно может нарушаться в новой физике микромира.

Детерминизм и причинность в философии диалектического материализма — это взаимосвязь явлений в более широком смысле слова, и они вовсе не связаны с возможностью или невозможностью определения траектории движения электрона точка за точкой. Гораздо важнее то, что вероятностная картина случайных индивидуальных событий подчиняется строгой математической закономерности, давая ей силу необходимости и предсказательности. В какой-то мере это соответствует учению о свободе и необходимости марксистской философии.

Мы уже упоминали, что основная задача новой физики заключалась в том, чтобы связать физико-химические свойства атомов элементов с их внутренним строением. Квантовая механика и квантовая статистика дали в наши руки теоретическое оружие для предвидения физико-химических свойств атомов и образующихся из них молекул и кристаллических тел и при том не на основе всякого рода эмпирических правил, а на основе теории. Здесь с особенной ясностью раскрывалась теоретическая и практическая роль новой физики как для ее собственного развития, так и для развития химии, а сейчас и биологии.

В химии это привело впервые к познанию природы химических сил и валентности и соответственно новому подходу к теории строения молекул, к теоретическому пониманию и расширению периодического закона Менделеева, открытию новых трансурановых элементов, т. е. к пониманию основ химии как науки. Впервые можно было на твердой основе подойти к развитию теории химических превращений, их механизма и кинетики, к постановке вопроса о получении соединений с заданными свойствами.

1  Дополнительное влияние оказывает магнитный момент ядра и электрона,

 В области биохимии, являющейся основой современной молекулярной биологии, можно было приступить к расшифровке действия ферментов, строения белков и нуклеиновых кислот и механизма их биосинтеза.

Особенно большой сдвиг произошел в представлениях о строении твердых тел, их электрических, магнитных и механических свойствах. Тогда же были открыты и созданы полупроводники (работы Иоффе, Шохли, Бардина, Бретена), открыты сверхпроводимость (Камерлинг-Онес) и ее макро- и микротеория (Ландау, Гинзбург, Абрикосов, Горьков, Бардин. Купер, Шриффер), сверхтекучестI. гелия (Капица) и ее теория (Ландау), выявившие совсем новые и совершенно неожиданные законы взаимодействия электронов при очень низких температурах. Каскад замечательных новых открытий в физике, связан ных с электронно-квантовой теорией в физике, продолжается и по сегодняшний день, хотя в свете уже созданных теорий XX в. они не вызывают растерянности и изумления. Не так давно открыт новый тип так называемого когерентного излучения света (Басов, Прохоров, Таунс), приведший к созданию лазеров и мазеров.

Под влиянием идей современной физики и ее методов развилась астрофизика, превратившаяся в основную часть астрономии, доставляющую нам ежегодно новые поразительные факты о строении Вселенной и состоянии материи в различного типа звёздах и туманностях (Шайн, Амбарцумян и др.).

Вообще нет науки, где принципы и методы новой физики не привели бы к существенным, а часто решающим успехам. Как прав был В. И. Ленин, когда называл еще в 1908 г. новую физику современной революцией в естествознании!

Однако мы еще не сказали, может быть, о самом главном — о последствии открытия Беккерелем, Кюри и Складовской спонтанной радиоактивности урана, радия и тория. Как известно, явления радиоактивности разыгрываются внутри положительного ядра атома (состоящем из протонов и нейтронов) путем испускания α-частиц (ядра гелия), -частиц (электронов), γ -частиц (жесткого излучения) и β+-частиц (позитронов), что приводит к трансмутации элементов, создавая радиоактивные ряды превращений элементов. Так, например, конечным звеном ряда последовательных радиоактивных превращений радия является нерадиоактивный свинец.

Не следует думать, что испускаемые ядрами радиоактивных элементов α, β и γ-частицы реально существуют в самом ядре. Они возникают в результате внутриядерных реакций подобно тому, как при переходе электрона с высшей орбиты на низшую происходит испускание кванта света, который как таковой реально в оболочке атома не существует.

Резерфорд впервые обнаружил искусственную радиоактивность, бомбардируя ядра азота α-частицами (с энергией 7,8 Меv). При этом протекает реакция  (т. е. изотопы азота и протон). На самом деле подобные реакции идут через образование промежуточного продукта — компаунд ядра, в данном случае — возбужденного ядра фтора 9*F18, который существует в течение ничтожно короткого времени. С разработкой высоковольтных генераторов, а затем циклотронов можно было пользоваться не только α-частицами, но и ускоренными до нужных энергий различными бомбардирующими частицами.

Сперва в лаборатории Резерфорда его учениками, а затем и во многих других научных центрах было изучено множество подобных ядерных реакций под действием быстрых ядер гелия, протонов, дейтонов, а затем нейтронов. Зная энергию этих частиц, а также измеряя энергию продуктов реакции, можно было убедиться, что закон Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии строго соблюдается. Особый интерес представляют реакции медленных нейтронов, которые благодаря отсутствию заряда легко проникают сквозь электронную оболочку ядра и захватываются с большой вероятностью ядрами различных исследуемых элементов.

Таким образом можно было получить изотопы с избытком нейтронов в ядре. При больших избытках нейтронов ядра становятся радиоактивными.

Ядерные силы, связывающие нейтроны и протоны в ядре, огромны. Они в десятки миллионов раз превосходят химические силы, связывающие атомы в молекулах. Поэтому энергия, выделяющаяся при ядерных реакциях, во столько же раз больше, чем при химических.

При образовании ядер из протонов и нейтронов выделяется огромная энергия, тем большая, чем больше нуклонов содержит ядро. Она может быть определена из точных масс-спектрографических данных о массах ядер изотопов различных элементов. Вычитая из этих масс сумму весов свободных протонов и нейтронов, из которых образовалось ядро, получаем так называемый дефект массы (ΔМ). По закону эквивалентности Эйнштейна, энергия, выделяющаяся при образовании данного ядра из нуклонов, будет равна Е=С2 • ΔМ. Френкель и Бор в целях упрощенного анализа явлений в ядре ввели представление о ядре как своеобразной «капле жидкости», состоящей из нуклонов (общее название внутриядерных частиц протонов и нейтронов) с определенной энергией А, которую надо затратить на испарение (отрыв) одного нуклона и которая соответственно выделяется при его конденсации. Эта величина А определяется из соотношения (N — число нуклонов в ядре) и характеризует теп лоту испарения ядерной «жидкости» или, что то же, энергию связи нуклона в ядре, а значит и устойчивость ядра. Оказалось, что величина А имеет наибольшее зна чение у средних по атомному весу элементов, уменьшаясь в сторону как тяжелых, так и наиболее легких элементов. Отсюда было ясно, что при ядерных реакциях наибольшая энергия будет выделяться 1) при синтезе из легких ядер более тяжелых и 2) при распаде очень тяжёлых элементов на более легкие.

Известно (Бете), что высокая температура Солнца поддерживается в результате протекания в нём реакции синтеза из легких элементов (прежде всего водорода) более тяжёлых, а наличие спонтанной радиоактивности (особенно с испусканиемα-частиц) у самых тяжёлых элементов — урана, радия, тория — говорит о некоторой потере ими устойчивости. Казалось бы, открывается путь получения за счёт ядерной реакции огромных новых источников энергии. Однако результаты научных исследиваний не давали оснований для таких надежд вплоть до 1948 г. Дело в том, что скорость радиоактивного распада радия ничтожно мала (время полураспада составляет 1590 лет).

Что касается осуществления ядерных реакций легких элементов под действием ускорения протонов, дейтонов, ядер лития и т. п., то выход таких реакций в расчёте па одну ускоренную частицу очень мал, составляя в лучшем случае величину ~ 10-5. При этом электрическая энергия, которую мы затрачиваем на ускорение частиц, неизмеримо больше, чем энергия, выделяемая при ядерной реакции. Одной из главных причин таких малых выходов являются те ионизационные потери, которые претерпевают заряженные бомбардирующие частицы при их взаимодействии с электронными оболочками атомов мишеней. Открытие и применение нейтронов, не взаимодействующих с электронами, мало чем помогло вследствие того, что получение самих нейтронов происходит в результате бомбардировки соответствующих мишеней заряженными частицами. И все же открытие нейтрона вселяло некоторые надежды па возможность использования ядерной энергии.

Для пояснения этого следует сказать несколько слов о кинетике химических реакций. Для реакции между двумя сталкивающимися молекулами недостаточно, чтобы продукты реакции были более устойчивы, чем исходные вещества. Как бы ни велика была выделяющаяся при реакции энергия, нужно преодолеть некую динамическую устойчивость исходных молекул, и требуется избыток энергии, называемый энергией активации — Е.

Подобная же, только в миллионы раз большая энергия активации требуется для осуществления термоядерного синтеза из легких элементов.

Однако в Институте химической физики в 20-х годах были открыты разветвлённо-цепные химические реакции, которые протекают особым путём. Допустим, что тем или иным способом мы можем разбить хотя бы несколько исходных молекул на свободные радикалы. Эти активные частицы часто на холоде способны реагировать с другими исходными молекулами с очень малой, иногда близкой к нулю энергией активации. В последнем случае реакция радикалов идёт уже при комнатной и более низкой температурах. Если при этой реакции из одного свободного радикала будут получаться два или три новых, то первичные радикалы будут во времени размножаться и реакция, быстро автоускоряясь, охватит весь объем, вызывая его цепное самовоспламенение. Если при этом активные частицы способны также и погибать, например, вследствие захвата их стенкой сосуда, то возникнут некоторые критические условия для воспламенения. Когда скорость гибели активных частиц становится больше скорости разветвления цепи, реакция вообще не пойдет. Если они близки друг с другом, то пойдет быстрая, но не взрывная реакция; при скорости разветвления, большей, чем скорость гибели, произойдет цепной взрыв. По аналогии можно было ожидать, что если найдутся такие ядерные реакции, при которых один нейтрон реагирует с ядром исходного вещества так, что из одного нейтрона образуются, скажем, два или три, то в зависимости от размеров и плотности ядерного вещества, количеств примеси, захватывающих нейтроны и т. п., могут иметь место те же три возможности: полное отсутствие реакции, стационарная и, наконец, взрывная реакция. Энергия, выделяемая при ядерных реакциях, в десятки миллионов раз больше, чем при химических, в расчете на одно и то же количество взятого вещества.

Заметим, что нейтрон захватывается ядром с нулевой энергией активации и ядерная цепная реакция может идти при обычных температурах. Для этого, конечно, необходимо, чтобы такие реакции разветвления протекали с вероятностью, значительно большей, чем вероятность гибели нейтронов.

В 1938 г. Хан и Штрасман открыли явления деления ядер урана под действием медленных нейтронов. Первоначально они ставили задачу получения трансурановых элементов, но вместо этого открыли принципиально новое явление радиоактивного деления ядра урана (как оказалось впоследствии, ядра изотопа урана 235) на два осколка, являющихся ядрами средних элементов. В соответствии с кривой дефекта массы такое деление связано с выделением очень большой энергии. Через несколько месяцев после этого открытия Френкель, а затем Бор дали теорию явления, исходя из аналогии между делением ядра и делением капли жидкости, заряженной по всему объему одноимённым электричеством5. Из этой теории им удалось прибли зительно найти величину энергии активации процесса. Замечательное явление деления само по себе, однако, не привело бы к возможности использования атомной энергии, если бы не оказалось, что при делении под действием одного захваченного нейтрона происходит размножение нейтронов (Жолио Кюри), что и позволило осуществить ядерную разветвленную цепную реакцию.

5 В ядре, состоящем из протонов и нейтронов, наряду с близко действующими ядерными силами, между нуклонами имеет место электростатическое отталкивание между протонами.

Объем наших знаний о природе и веществе за 70 лет увеличился в несколько десятков раз по сравнению с объемом знаний на протяжении всей предыдущей истории человечества.

Чисто научное познание микромира — электронов, квантов, электронного строения атома и его положительного ядра — имело своим непосредственным следствием: во-первых — возникновение электронной техники (и всей электронной и радиотехнической промышленности), что наложило отпечаток на характер научно-технического прогресса почти во всех отраслях промышленности; во-вторых — соединение достижений абстрактной математики XX в. с современной электроникой, приведшее к созданию электронно-счётных машин всех видов, которые уже сейчас революционизируют не только научную и научно-техническую деятельность, но и буквально все сферы жизни человеческого общества; в-третьих — создание атомной энергетики, которая сделается в ближайшем будущем основным источником энергии человечества, а при освоении термоядерной энергии обеспечит общество энергетическими ресурсами на самое далекое будущее. Вообще нет ни одного участка производственной и культурной жизни людей, который бы не совершенствовался коренным образом в результате «революции в естествознании».

Раскрытие тайн микромира — электронов, квантов, а также атомов и их ядер — имело огромное значение для материалистического понимания мироздания. Мы уже упоминали, что представления конца XIX в. об атомах и молекулах как частицах, наделенных как бы свыше очень обширным комплексом свойств, по существу было глубоко схоластичным. Новая физика XX в. раскрывает атомы элементов и образующихся из них молекул как сложные системы, состоящие из более элементарных однотипных частиц-волн, подчиняющихся общим законам механики и электродинамики. При этом физико-химические свойства атомов и их соединений выступают как прямое следствие их строения и свойственных им законов движения. При теоретическом обосновании наук о микромире нам пришлось столкнуться с необходимостью расширения наших понятий и философских категорий.

Я думаю, что мы уже пережили эпоху удивления, известной растерянности, а иногда и яростного сопротивления новым непривычным положениям, которые принесла экспериментаторам и теоретикам наука в результате «по вешней революции в естествознании» XX в. Оппозиция последователей эмпириокритицизма (современных позитивистов) существенно ослабилась, поскольку с 1908 г. новые открытия и теории дали столь блистательные технические достижения, что их объективный характер стало очень трудно оспаривать. Общие принципы диалектического материализма укрепились. Это относится, в частности, к положению о постепенном последовательном и бесконечном приближении к абсолютной истине через непрерывный ряд относительных истин, а следовательно, к бесконечному, все прогрессирующему развитию естествознания и его практическому применению. Слова В. И. Ленина «электрон неисчерпаем», как показывает опыт современной физики, действительно символизируют ситуацию в самом общем и трудном вопросе теоретической физики, связанном с открытием всё новых элементарных частиц и выяснением их пока еще неясной роли в ядерных явлениях и в самом состоянии ядра.

Все глубже проникает современная наука в тайны материи. Астрофизика открывает небесные тела с совершенно невиданным состоянием в них материи, что меняет наши представления о процессах во Вселенной. Перед учёными возникают величественные очертания устройства внешнего мира; отдельные части этой картины мы видим уже ясно, другие едва различаем, третьи скрыты еще в тумане. Наша задача в союзе с философами-материалистами непрерывно анализировать достижения науки и все ближе и достовернее подходить к истине и общей картине мироздания.

Наряду со все углубляющейся научной специализацией идёт непрерывный процесс объединения разных областей естествознания. Границы между науками объективно разрушаются, хотя многие ученые, от которых одновременно требуется глубокая специализация, не всегда достаточно это понимают. Между тем еще Энгельс сказал, что на стыке наук лежит все самое интересное. Этот прогноз Энгельса прекрасно подтверждается на примере бурного современного развития биологии, где симбиоз биологов, химиков, физиков и даже математиков на наших глазах привел к материалистическому и глубокому пониманию, правда пока еще простейших, загадок живого.

Природа ничего не знает о нашем в общем-то условном её разделении на отдельные науки. Всё более возникает не только теоретическая, но и чисто практическая потребность к рассмотрению физики, химии, биологии, астрономии и даже геологии как единого комплекса. В научной деятельности учёных нарастает трудность: с одной стороны, необходимость глубокой специализации, а с другой — широких знаний о целом ряде пограничных наук. Вряд ли это противоречие будет разрешено еще в этом веке.

Однако создание всё более универсальных электронных машин, автоматизации позволит учёным преодолеть это затруднение.

Перехожу теперь к главному отличию науки XX в. как общественного явления. Несомненно, произошли большие изменения в соотношении между наукой и производством по сравнению с указанной схемой этих отношений в XIX в. Дело в том, что открытие микромира позволило учёным овладеть огромным комплексом глубоко скрытых явлений природы, о которых человечество не имело раньше никакого понятия. Сперва казалось, что эти явления, лежащие в самой основе тайн материи, призваны лишь объяснить ранее известные, но непонятные явления. Во многом это так и было: вспомните загадку менделеевской системы, природы химических сил, чёрного излучения и т. п. Но на деле оказалось, что почти каждое новое явление может стать источником новой техники.Поскольку многие из явлений микромира были как бы скрыты в самых глубинных тайнах природы, совершенно естественно, что ни в жизни, ни в производстве люди не встречались с ними. Между тем все эти новые экспериментальные и теоретические научные открытия, как это вскоре оказалось, могут быть широчайшим образом использованы в технике.

В нашем веке сложилась в высшей степени своеобразная ситуация соотношения науки и производства. Как мы видели, в XIX в. прогресс науки и производства обеспечивался творческим диалогом между ними при некотором примате промышленности в смысле постановки вопроса. В новых областях науки XX в. такой диалог отсутствует по той простой причине, что учёные проникли в микромир, который был ранее недоступен и неизвестен. Стремление глубже проникнуть в тайны материи, стало компасом, ведущим науку вперед. Именно этот компас оказался удивительно верным проводником человечества к подлинному Эльдорадо залежей богатств новой техники, невиданному подъему промышленности.

Чем глубже и, казалось, абстрактнее были физические теории микромира, тем более важные и революционные результаты они приносили практике, рождая принципиально новые производства. Этот тезис подтверждается всей историей развития науки и техники за последние три четверти века.

Наука, и именно «абстрактная» наука в XX в., стала основной производительной силой производства. Выражение «абстрактная» наука нуждается в пояснении. Она абстрактна в том смысле, что ставит своей целью изучение глубочайших свойств материи в принципе вне непосредственной связи с производством. Она является, таким образом, высшим достижением исконного стремления человека к познанию внешнего мира. Однако по своим конечным результатам — возникновение на её базе новых видов производства — эта абстрактная наука является наиболее практической, обеспечивающей человечеству невиданные ранее технический и производственный прогресс.Вспомним высказывание Больцмана — «нет ничего практичнее хорошей теории».

Здесь нет ничего таинственного или идеалистического, поскольку такая ситуация является в сущности следствием все более совершенствующегося общественного процесса разделения труда.

Как мы уже говорили выше, развитие науки бесконечно, а это означает, что бесконечны возможности прогресса техники и производства. Ошибочно думать, что учёные, способные с успехом заниматься «абстрактной» наукой, должны сами по себе быть абстрактными мыслителями, далекими от практического действия. Если бы они были такими, вряд ли им удалось сделать хоть какое-нибудь значительное открытие. Современная наука требует непрерывных и часто чрезвычайно тонких опытов для экспериментальной проверки каждого нового шага теории. Мало того, многие теоретические положения возникли как неожиданный результат эксперимента. Таким образом, современный учёный должен давать идею опыта, участвовать совместно с инженером и мастером в разработке методики проектирования и опробования новых приборов, вести эксперимент с коллективом научных и технических сотрудников. Современный институт, где занимаются высокими сферами абстрактной науки, меньше всего похож на уединенную башню па слоновой кости. Современный «жрец» абстрактных истин должен быть в курсе потребностей современной техники и производства; без этого он не сможет своевременно оценить реальные технические перспективы своих теоретических результатов.

Фундаментальная наука по сути дела лишь раскрывает перед производством огромные новые возможности. Но для их реализации необходима система научно-технических отраслевых институтов, проектных бюро, заводских лабораторий, работающих в теснейшем контакте с институтами, занимающимися фундаментальной наукой. В составе последних должны быть наряду с учеными квалифицированные инженеры для работы на опытных установках, на которых первично опробируется практическая возможность применения в промышленности нового научного открытия. После того как родится принципиально новый тип промышленности, дальнейший ее прогресс осуществляется знакомым путём диалога между ней и фундаментальной наукой, но обычно уже при примате науки. Подобный случай типичен для реализации действительно крупных научных открытий, порождающих принципиально новые производства.

Современная фундаментальная наука чаще дает более частные открытия, которые позволяют иногда создавать новое производство, а иногда совершенствовать какую-либо отрасль уже существующей промышленности, и в последнем случае инициатива внедрения может идти как со стороны науки, так и промышленности. Нередко само открытие является результатом научной разработки какого-либо вопроса, поставленного промышленностью перед наукой, что при этом в известной мере сближает характер взаимоотношений между наукой и промышленностью XIX и XX вв.

Современное грандиозное развитие фундаментальной науки и огромные возможности современной техники требуют чёткой системы управления наукой и техникой в целом, которая наилучшим образом обеспечила бы быстрейшее применение научных открытий для создания наиболее совершенной промышленности.

0 См., например: Микулинский С. Р. О науковедении как общей теории развития науки. — В кн.: Организация, планирование и управление научными и техническими исследованиями, т. 2. М., 1971.

Это стало предметом изучения недавно возникшей новой отрасли знания — науковедения6. Хотя планирование открытий фундаментальной науки невозможно, все же можно назвать те области знания, где эти открытия наиболее вероятны. Это — большой вопрос научных прогнозов.

Все эти злободневные принципиальные проблемы организации науки находятся в периоде становления и, по-видимому, требуют дальнейшей дискуссии.

IV

Мы уже отмечали, что наука XX в. приобрела качественно новый характер. Огромен и количественный показатель роста науки в XX в. За 70 лет объем наших естественнонаучных знаний увеличился по сравнению с концом XIX в. в несколько десятков раз, а к началу XXI в. возрастет, видимо, в сотню раз.

Таким образом, качественно и количественно сила науки неизмеримо выросла, а следовательно, выросло и ее общественное значение. Высокие темпы развития науки породили грандиозный прогресс техники, а отсюда и производства. Прогресс техники и производства в свою очередь ускоряет темпы развития науки, создавая для нее невиданные ранее возможности эксперимента. Сюда относятся мощные ускорители заряженных частиц, космические ракеты, астрономические и астрофизические установки для изучения Вселенной, тончайшие приборы, позволяющие следить за поведением микромира, специальные установки для получения как очень низких температур, практически равных абсолютному нулю, так и очень высоких, превышающих солнечную; давлений, кратковремеи но достигающих сотен тысяч атмосфер, и т. д. В распоряжении учёных имеются непрерывно совершенствующиеся электронно-вычислительные машины, позволяющие с огромной быстротой проводить любые математические и вообще формально-логические операции, а также типовые эксперименты, и, таким образом, освобождать время ученого для творческого труда. Эти машины, будучи сами порождением фундаментальной науки и техники XX в., способствуют не только труду учёных и инженеров. Их применение в производстве, в канцелярской и финансово-счётной работе, в быстрой подготовке и обработке всесторонней информации, в торговых операциях, в управлении транспортом и даже в работе государственных органов революционизирует все стороны жизни общества.

Если механизация приводит к освобождению рабочих от тяжелого физического труда, то использование электронно-счётных машин призвано освободить людей от всякого утомительного по своему однообразию труда, будь то работа на конвейере или в канцелярии, и сделать труд человека более творческим и интересным. Этот пример хорошо иллюстрирует огромное общественное значение современной науки и техники. Можно привести ряд других примеров такого рода (современное радио, телевидение, атомные электростанции, космические полеты и т. п.). В целом мы можем сказать, что в результате великих завоеваний науки XX в. человечество вступило в новую эру глобального научно-технического прогресса, охватывающего все области человеческой деятельности.

Однако научно-технический прогресс значительно опередил прогресс в мировом общественном устройстве, что и определило его двойственный характер. Являясь сам по себе благом для человечества, он может приносить в руках несовершенного общества великие бедствия.

В капиталистическом мире первой половины XIX в. научно-технический прогресс возник как средство обогащения частных предпринимателей — владельцев фабрик и заводов в условиях конкуренции между собой.

К концу XIX в. наступила империалистическая (как ее называл В. И. Ленин) стадия капитализма, когда власть капитала перешла в руки крупных финансово-промышленных монополий, подавивших мелких предпринимателей. Научно-технический прогресс стал использоваться национальными монополиями не только для получения сверхприбылей, но и для захвата ими экономической и политической власти в стране.

Уже в начале XX в. мощная национальная буржуазия одной или группы стран стала стремиться к мировому экономическому господству.

Борьба за рынки сбыта, дешевое сырье колоний привела к первой мировой войне 1914 г., унесшей более 10 млн. жизней простых людей, совершенно в ней незаинтересованных. Уже в ходе этой войны было использовано вооружение, созданное на основе научно-технического прогресса того времени. В этой войне было впервые применено химическое оружие, разработанное на основе достижений науки. Еще в более грандиозной и трагической форме научно-технический прогресс использовался в целях вооружения и организации армии во второй мировой войне 1940—1945 гг. Монополистический капитализм Германии, являвшейся одной из наиболее технически развитых стран, в целях подавления революционной активности немецкого рабочего класса и в своем стремлении к мировому экономическому господству поставил ставку на создание Гитлером в стране самого уродливого и агрессивного общественного устройства — фашистского режима.

В короткий срок немецкая армия, вооруженная самой передовой техникой, поработила большинство стран континентальной Европы. Ценой огромных усилий и жертв советский народ внёс основной вклад в разгром гитлеровской Германии и спас мир от фашистского ига. Очень важную роль в достижении победы сыграл труд наших рабочих, инженеров и ученых, сумевших в ходе войны противопоставить немецкой технике еще более передовую и мощную военную технику и вооружение.

В дальнейшем в результате развития фундаментальной науки появилась возможность использования атомной энергии, открывающей громадные перспективы создания новой энергетической базы человечества (первая атомная электростанция была построена в Советском Союзе). Однако на этой же основе было создано атомное оружие. Скоро всем стало ясно, что атомная и термоядерная война приведет к гибели человеческой культуры, уничтожению сотен миллионов людей и к неизлечимым болезням оставшихся в живых.

Советский Союз с самого начала и в течение последующих лет ставил вопрос о необходимости запрещения применения ядерного оружия и принятия мер по разоружению.

Однако капиталистические страны проводили политику «холодной войны», которая в результате любой провокации, любой случайности могла перейти в «горячую». Это было кульминацией безумия! Нелепость и бесперспективность такого положения начали понимать и реально мыслящие представители капитала. Широкое признание получают принципы мирного сосуществования государств с различным общественным строем. Происходит поворот в

 сторону разрядки напряженности. Так, Франция вышла из агрессивного блока НАТО; выборы в ФРГ поставили у власти здравомыслящих людей, значительно оздоровилась обстановка на Европейском континенте, произошел перелом в политике США. «Мы как бы перешагнули через полосу опасной напряженности, — отметил тов. Л. И. Брежнев. — Налицо реальные возможности для того, чтобы вплотную заняться налаживанием отношений и мира и взаимовыгодного сотрудничества между государствами Востока и Запада, взяться за дело освобождения человечества от угрозы ядерной войны».

Коммунистическая партия и правительство Советского Союза, весь наш народ давали неопровержимые доказательства нашей мирной политики, которая была определена еще В. И. Лениным. Он первый выдвинул тезис о мирном сосуществовании государств с различным социальным строем. Руководители Советского государства и особенно Л. И. Брежнев путём личных встреч с руководителями ряда ведущих капиталистических стран добились выдающихся результатов, знаменующих начало умиротворения мира. Конечно, нельзя забывать, что агрессивные силы еще значительны, но велики и надежды, что разумные силы победят и мирное, спокойное сосуществование всех народов будет осуществлено.Прекращение войны и вооруженной агрессии было бы одним из величайших событий в жизни человечества.

Как мы уже упоминали (см. раздел II), К. Маркс высоко оценивал экономическую и научно-техническую прогрессивность капиталистического строя. Однако именно он на основе глубокого и объективного экономического исследования показал, что уже в середипе XIX в. капитализм стал обнаруживать содержащиеся в нём принципиальные противоречия между производительными силами и производственными отношениями. Маркс сделал вывод, что это противоречие будет в дальнейшем все углубляться и неизбежно приведет к замене капиталистического строя более эффективным даже в чисто экономическом отношении социалистическим строем.

Впервые в истории идея экономической целесообразности совпала с исконным стремлением угнетённых трудовых масс к справедливости, свободе и равенству. Учение Маркса и Энгельса дало в руки рабочего класса сознательный стимул борьбы за свое освобождение. Генпальный последователь Маркса и Энгельса В. И. Ленин на рубеже двух веков показал, что наступила наиболее опасная по своим возможным последствиям для человечества империалистическая стадия капитализма. Возглавив социалистическую революцию 1917 года, Ленин и организованная им партия большевиков создали первое социалистическое государство, где власть перешла в руки народа.

Впервые в истории частное владение средствами производства и землей было упразднено, покончено с эксплуатацией человека человеком. Важнейшей задачей теперь было показать всему миру, что в соответствии с предсказанием Маркса новая общественная социалистическая система способна к научно-техническому и экономическому соревнованию с высоко развитыми капиталистическими странами. Поэтому Ленин, несмотря на ужасающую разруху в стране и продолжающуюся борьбу с внешней и внутренней контрреволюцией, уже в 1918 г. реально приступил к организации науки и новой технической базы. Одним из главных мероприятий было создание в стране системы научно-исследовательских институтов, и в первую очередь по фундаментальным разделам естествознания, как научной основы развития техники и промышленности будущей мощной социалистической державы. По заданию Ленина в Москве и Ленинграде были собраны немногочисленные тогда кадры квалифицированных учёных, которым создали благоприятные условия для их творческой работы и жизни. Была расширена Академия наук, совместно с учёными проведена ее реорганизация и разработан актуальный план конкретных работ. В. И. Ленин был инициатором проектирования и строительства первой гидроэлектростанции на Волхове. При нём запроектирован и пущен в 1922 г. первенец ГОЭЛРО — Каширская тепловая электростанция на низкосортном подмосковном угле.

Знаменитый лозунг Ленина — коммунизм есть Советская власть плюс электрификация всей страны — наилучшим образом характеризует взаимообусловленную связь между подлинной властью народа и научно-техническим прогрессом.

Мероприятия Советской власти привлекли сердца и умы всех русских учёных и крупных инженеров, которые стали верными помощниками партии и народа в создании отечественной науки й Техники и в воспитании многочисленных научных кадров.

Все это показывает, что социалистический строй, который ставит своей задачей максимальное удовлетворение нужд всех трудящихся, действительно обеспечил условия для более быстрого наращивания научно-техпического потенциала.

Но мы еще далеко не использовали всех возможностей социалистического строя для дальнейшего повышения средней производительности труда. Нам нужно быстро преодолеть отставание, а затем превысить по этому показателю ведущие капиталистические страны. Тогда тезис К. Маркса об экономическом преимуществе социализма будет окончательно ясен для всего мира. Это явится также одним из наиболее действенных путей пропаганды среди трудящихся всех стран за превосходство социалистического строя.

Наш народ, партия, правительство заняты решением этих важнейших вопросов на базе дальнейшего ускорения темпов развития науки и техники и создания условий для быстрейшего внедрения их результатов в народное хозяйство, а также на базе совершенствования присущих социалистическому строю централизованного планирования и управления народным хозяйством, развивая инициативное творчество рабочих масс, что служит конкретной основой для составления государственных планов и их осуществления.

Вряд ли кто будет возражать, что современный научно-технический прогресс должен иметь своей задачей достижение наилучшего материального обеспечения и духовного развития всех людей. Но решению этой задачи лучше всего соответствует социалистический строй, поскольку цель социализма и есть материальное и духовное обеспечение всех трудящихся на основе справедливости, социального равенства и братства.

Научно-технический прогресс играет известную положительную роль и в капиталистическом обществе. Конечно, если будут исключены войны и вооруженные агрессии. Становится поэтому реальным и жизненно необходимым мирное сосуществование всех государств, несмотря на различия в социальном строе, и их мирное экономическое и культурное сотрудничество и соревнование.

До сих пор мы говорили о необходимости мирного сосуществования, ликвидации войн и агрессии как условии дальнейшего развития человеческой культуры, а может быть, и условии самого существования человечества. В наш век глобального научно-технического прогресса столь же важно поддержание равновесия человек — природа, ибо без этого человечеству также грозят глобальные бедствия.

Темпы роста различных отраслей мирового производства определяются сейчас ошеломляющими цифрами — удвоением за каждые 10—20 лет. Отсюда и соответствующий рост потребления сырья для производства. Так, например, потребление горючих ископаемых (в основном нефти, газа и угля) для получения электроэнергии на нужды транспорта, химической и металлургической промышленности и быта удваивается за каждые 10—15 лет. Зная приблизительно мировые запасы горючих ископаемых по геологическим прогнозам, нетрудно подсчитать, что сравнительно богатые залежи будут исчерпаны в основном через 70—80 лет. Допустим, что геологические прогнозы недостаточно точны и реальные запасы в 10 раз больше. Предположим, что при усовершенствовании техники процент извлечения топлива из месторождений повысится в 2 раза, а коэффициент использования топлива — в 1,5 раза. При сохранении темпов роста энергетики все это приведет лишь к тому, что время исчерпания сравнительно богатых залежей повысится только в 2 раза — с 70— 80 лет до 140—160 лет.

Заметим, что запасы угля значительно больше, чем запасы нефти и газа вместе взятые. Между тем реальный расход нефти и газа выше, чем угля. Такая ситуация, если она сохранится, приведет к значительно более быстрому исчерпанию запасов нефти и газа, чем угля. Примерно в такие же сроки будут также исчерпаны богатые залежи многих полезных руд, особенно металлосодержащих.

В процессе сгорания топлива потребляется кислород воздуха и накапливается углекислый газ, и нельзя исключить, что могут произойти непоправимые изменения в составе атмосферы и климата.

Быстрый рост промышленности, автомобильного транспорта, применение в сельском хозяйстве химических средств защиты растений приводит ко все нарастающему выбросу в атмосферу и водоёмы вредных для здоровья людей (не говоря уже о животном и растительном мире) веществ.

Те же причины, особенно учитывая быстрый рост населения, количества сельскохозяйственных животных, улучшение гигиенических условий городов и сел, уже сейчас приводят к дефициту пресной воды, который будет очень быстро нарастать.

Нарушение лесных и водных биоценозов сокращает количество полезных рыб и диких животных, ведет к обескислороживанию воды, выделению вредных веществ, делая водохранилища непригодными для рыбного хозяйства и людей.

Наиболее опасным загрязнением рек, морей и даже океанов является нефть, с которой часто обращаются небрежно и она покрывает тонкой плёнкой поверхность рек, морей и даже океанов, подавляя биологическую их продуктивность.

Надо отметить прогрессирующую эрозию почв при сплошной распашке плодородных степей и вырубке больших участков леса.

Если мы уже сейчас чувствуем эти вредные последствия научно-технического прогресса и недостаточно боремся с ними, то что же будет, скажем, через 100 лет, когда производство возрастет в 50—100 раз?

Однако, учитывая столь же быстрое развитие науки и техники, человечество могло бы с успехом справиться со всеми этими глобальными опасностями путем:

— создания принципиально новых источников дешевой энергии (атомная, термоядерная), а также разработки (в результате научных исследований) фотохимических способов использования солнечной энергии с КПД значительно большим, чем при фотосинтезе в растениях, а также нахождением технических способов использования подземного тепла. Из всех этих новых источников энергии реальной сегодня является атомная энергия на основе котлов-размножителей (особенно на быстрых нейтронах), что позволяет использовать не только изотоп урана-235, но и изотоп-238, который составляет подавляющую часть урановой руды. Трудность заключается в том, что размножение котлов до такого количества, которое обеспечило бы человечество полностью одной атомной энергетикой, потребовало бы первоначального вложения в котлы-размножители довольно большого количества урана-235 или плутония (и на все это у нас времени не более полутора сотен лет);

— разработки циклически замкнутой, исключающей выброс веществ в атмосферу и водоёмы, технологии заводов и фабрик, а также создание автомобильных двигателей, не содержащих вредных веществ в выхлопных газах;

— повсеместной организации вторичной переработки всех отработанных металлических, а может быть полимерных и других изделий (одно это мероприятие могло бы в 5—10 раз уменьшить ежегодный расход добываемых руд и соответственно увеличить время до их исчерпания);

— интенсивной разработки сорбционных и экстракционных методов обогащения бедных руд и даже извлечения полезных химических веществ из океанов;

— создания экономических способов опреснения солёных вод, особенно океанских;

— разработки новых биологических методов защиты растений и нахождения веществ для химической защиты растений;

— организации условий для полного использования удобрений на полях и предотвращения попадания их в водоемы, что ведёт во многих случаях к их обескислороживанию и потере биологической продуктивности;

— изучения и разработки мер предохранения водных и лесных биоценозов от разрушения в результате неправильных действий человека;

— введения коренных изменений в принципы устройства водохранилищ;

— установления самых строгих мер по предотвращению утечек нефти при водных перевозках, погрузке и разгрузке в портах, добычи нефти в море и в шельфах;

— нахождения новых методов предотвращения почв от эрозии.

Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР в 1972 и 1973 гг. приняли ряд важных постановлений по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов.

Однако проблемы эти носят мировой характер как потому, что океаны и атмосфера принадлежат всем народам, так и потому, что огромные научные и технические трудности, необходимые для решения ее, не под силу одной стране и требуют таким образом совместных, согласованных усилий всех и особенно технически развитых

стран мира. Это опять-таки требует мирного сосуществования всех государств.

Человечество находится еще на детской стадии своего развития. Всего десятки тысяч лет отделяют нас от первобытного состояния и всего несколько сотен лет от начала развития естествознания как науки. Между тем миллиарды лет Солнце освещает нашу планету и дёет ту животворную энергию, которая постепенно превратила её в цветущий сад, где зародился животный мир, из которого вышел человек.

Мы знаем, как неуютны и неприспособлены к жизни другие планеты. Нужно было совпадение многих факторов, чтобы возникли такие хорошие условия для жизни, которые имеют место на Земле. Солнце будет освещать Землю еще по крайней мере в течение сотен миллионов лет. Человеческие знания, культура и мудрость будут непрерывно развиваться и совершенствоваться. Весь вопрос в том, чтобы в современном ещё «детском»1 состоянии человечество не совершило непоправимых ошибок.

1  В смысле неподготовленности человечества к ответственности за свое будущее. «Взрослый» период наступит при мировом социалистическом и тем более коммунистическом обществе.