Космология: расширение представлений о макромире. Изучение космических лучей с помощью радиотелескопов, появление гигантских оптических телескопов, космического телескопа «Хаббл» значительно расширили представления человека о Вселенной. Постоянно находясь на орбите, «Хаббл» обеспечивает астрономов фотографиями отдалённых объектов Вселенной.
С помощью радиоспектрального анализа учёные доказали химическую однородность Вселенной, состоящей из одних и тех же элементов, будь то Земля или звёзды. Была открыта девятая планета Солнечной системы – Плутон, которая в настоящее время отнесена к карликовым планетам. Учёным удалось установить, что туманности на небесном своде – не что иное, как галактики (впервые это было доказано применительно к туманности Андромеды). Вселенная стала осознаваться как совокупность множества галактик и разнообразных по величине, плотности и температуре звёзд.
Особенно крупные успехи в изучении Солнечной системы были достигнуты благодаря автоматическим межпланетным станциям. Больше всего таких станций было отправлено в космос США и Россией (СССР). В настоящее время накоплено много информации о поверхности, атмосфере, климатических особенностях планет и межпланетном пространстве.
Астрономические наблюдения свидетельствовали о применимости теории относительности к объяснению космических явлений. Российский математик А. А. Фридман выдвинул гипотезу о расширении Вселенной. Американский учёный Э. Хаббл (его именем назван космический телескоп) на основе наблюдений за смещением линий спектра придал этой гипотезе эмпирическое обоснование. Именно в процессе расширения Вселенной возникали звёзды и галактики. Во второй половине ХХ в. в научном мире утвердилась идея о происхождении Солнечной системы из газово-пылевого облака.
Познание тайн живой природы. Для познания функционирования организмов животных и человека огромное значение имели эксперименты И. П. Павлова в области физиологии высшей нервной деятельности. Учёный изучал процесс взаимодействия живых организмов и внешней среды, реакция на влияние которой осуществляется через условные и безусловные рефлексы.
В 1920 – 1930-х гг. были проведены исследования, позволившие выделить из человеческого организма в чистом виде ферменты и витамины, а затем воспроизвести их химическим путём. Благодаря этому удаётся спасать людей от ряда болезней. Были получены принципиально новые лекарства – антибиотики, которые обладают свойством разрушать опасные для человека микроорганизмы. В годы Второй мировой войны антибиотики (особенно выделенный из плесени пенициллин) и синтезированные химические лекарства с аналогичными свойствами (стрептоцид и неорганические сульфиды) спасли жизни сотен тысяч людей. Быстро развивалось вакцинирование от разных болезней: кори, полиомиелита, проказы и т. д.
В начале ХХ в. в США сложилась научная школа биологов-генетиков, возглавлявшаяся Т. Х. Морганом. Ей принадлежит заслуга создания хромосомной теории наследственности. Было доказано, что передача наследственных признаков и изменение наследственных свойств (мутация) происходят на генно-хромосомном уровне. Российский учёный Н. К. Кольцов первым выдвинул подтверждённую позднее гипотезу молекулярного строения хромосом. Эти открытия легли в основу научно обоснованного выведения новых сортов растений и видов животных. Генетик Н. И. Вавилов был одним из создателей современного учения о биологических основах селекции. Он организовывал экспедиции в разные страны и собрал крупнейшую в мире коллекцию семян культурных растений.
Английский учёный А.Флеминг, установивший антибактериальные свойства пенициллина
В 1940-х гг. учёные определили, что в генах находится дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая является информационным носителем наследственных признаков. В 1950-х гг. англичанин Ф. Крик и американец Дж. Уотсон завершили создание модели ДНК, а вскоре удалось получить рентгенограммы молекулы ДНК и установить её структуру. В 1970-х гг. начала развиваться генная инженерия – целенаправленное конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов. В конце ХХ в. английские учёные клонировали овцу (получившую имя Долли). В 2000 г. американские исследователи установили генетическую структуру вибриона холеры; в лабораториях США и Англии расшифровали генетический код человека.
На протяжении ХХ столетия интенсивно развивалась психология. У истоков теории психоанализа, получившей широкое распространение, стоял австрийский учёный З. Фрейд. Согласно его взглядам, решающее значение в поведении людей имеют бессознательные мотивации, которые возникают на основе накапливающихся переживаний и неисполнившихся желаний. Теория психоанализа используется как в культурологии и социальной психологии, так и в практической медицине (лечение с помощью психоанализа). Если Фрейд и его последователи делали акцент на бессознательном, то российский учёный Л. С. Выготский основное внимание уделял изучению сознания. Им была основана крупная научная школа в психологии.
Лауреат Нобелевской премии Дж. Уотсон
Изучение Мирового океана. Во второй половине ХХ в. шло освоение новых ресурсов Мирового океана. Одним из направлений работы являлась шельфовая нефтедобыча. Активно развивается добыча нефти и газа в норвежском и английском секторах Северного моря, в бассейне Каспийского моря и других шельфовых местах. Создание морских нефтепромыслов требует обслуживания не только на поверхности моря, но и в его глубинах. С этой целью используются специальные подводные аппараты.
Несмотря на то что первые водолазные костюмы появились давно, по-настоящему начало изучению морских глубин было положено двумя изобретениями 1940 г. – акваланга и батискафа. Изобретателями акваланга были французы Ж. И. Кусто и Э. Ганьян. Кусто, один из зачинателей подводных исследований с помощью технических средств, посвятил жизнь океанологии. Он получил известность благодаря своим экспедициям (с 1951 г.) на исследовательском судне «Калипсо», разработке технологии подводной телевизионной съёмки, экспериментам по проживанию человека в подводном доме. При содействии князя государства Монако Кусто основал там первый в мире Океанографический музей с уникальным аквариумом.
Швейцарский физик О. Пиккар начинал научную карьеру как первый исследователь стратосферы (подъём на высоту 15 800 м в 1931 г.). В 1953 г. на созданном им подводном самоходном аппарате – батискафе «Триест» – он спустился вместе с сыном Жаком на глубину свыше 3 тыс. м. В дальнейшем Ж. Пиккар на том же батискафе достиг рекордной глубины 10 900 м в районе Марианской впадины (Тихий океан). В настоящее время глубины исследуются с помощью подводных аппаратов разных конструкций, в том числе и специальных подводных лодок. Это позволило сделать ряд открытий – так, например, был обнаружен целый мир глубоководных живых организмов.
Благодаря аквалангам и различного рода подводным аппаратам появилась новая отрасль – подводная археология. Значительные археологические открытия были сделаны в бассейне Средиземного моря, в частности при исследовании бухты города Александрия в Египте, где находилось одно из семи чудес античного мира – знаменитый маяк.
Всё большее значение приобретают аквакультуры – разведение устриц (Франция, Япония и др.) и ракообразных, рыбоводство (в том числе выведение из икры мальков, которых выпускают в море), выращивание морских водорослей (съедобных, как ламинарии, кормовых или технических, как агар-агар).
Батискаф «Триест»
Многие страны снаряжают океанографические экспедиции, проводят глубоководные исследования, изучают возможности промышленного использования морских ресурсов.
Условия и особенности развития современной науки. История науки всегда воспринималась как история отдельных учёных, внёсших наибольший вклад в научные открытия и достижения. Но в ХХ в. ряд открытий был сделан коллективами исследователей, иногда большими, иногда состоявшими из двух или нескольких человек. Большие коллективы создавались для ведения крупных научных или научно-технических проектов. Классический пример – американский и советский атомные проекты. В американском проекте принимали участие физики из разных стран. В советском – лучшие физики такой огромной страны, как СССР. Такие проекты, требовавшие не только серьёзных умственных затрат, но и больших финансовых средств, могли себе позволить только великие державы. Например, для получения желаемых результатов в атомных проектах создавались ядерные реакторы – устройства для осуществления управляемой ядерной реакции. В 2009 г. реализован международный проект по запуску в Швейцарии мощного адронного (адроны – частицы, состоящие из кварков) коллайдера – ускорителя заряженных частиц, предназначенного для разгона протонов и тяжёлых ионов. Этот проект принадлежит научно-исследовательскому центру Европейского совета ядерных исследований, созданному для решения теоретических и экспериментальных физических задач. Аналогичным международным институтом является Объединённый институт ядерных исследований в Дубне.
