Все темы. Лекция по дисциплине История и философия науки

• Название: Лекция по дисциплине История и философия науки
• Дата: 27.01.2023
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: Все темы.docx
• Тип: Лекция; #908092
• страница: 24 из 50

В. В. Волошин

ЭВОЛЮЦИЯ НАУКИ

(часть третья)

Лекция

по дисциплине «История и философия науки»

Донецк, 2022

СОДЕРЖАНИЕ

1. Кризис конца XIX в. и формирование неклассической науки (1900 –

1919) ................................................................................................................. 3

2. 
   Наука в 20-30-е годы ХХ в. ..................................................................... 12
   

2. 
   Современная наука
   

(вторая половина ХХ – начало XXI в.) .................................................... 21

Внимание!

Выводы сформулировать самостоятельно (объем –

10-15 предложений)

1

В 90-е гг. XIX века классическая физика (механика, электродинамика, термодинамика, статистическая физика) обнаруживает внутренние теоретические расхождения и логические противоречия. Она не способна объяснить ряд экспериментально установленных явлений, под угрозой оказываются даже законы сохранения (массы, энергии, импульса). А. Пуанкаре охарактеризовал происходящее как «кризис физики». Само собой, дать точную датировку кризиса нельзя и 01 января 1901 г. он не закончился. С помощью термина «кризис физики», мы фиксируем уникальное квазисобытие или, «нарративную субстанцию» (Ф. Анкерсмит), аналогичную «Ренессансу» или «холодной войне». Кризис рано или поздно заканчивается и на сцену истории выходят новые действующие лица. Таковыми стали квантовая теория и теория относительности.

Электродинамика Максвелла входила в конфликт не только с классической механикой, но и новыми экспериментальными данными, в том числе полученными и в области атомной физики. Эфир, существование которого было опровергнуто в результате эксперимента Майкельсона – Морли (1887), трактовался Максвеллом в качестве сплошной идеальной среды, в которой распространяются электромагнитные воздействия, включая свет.

Эфир был парадоксальной субстанцией – лишенной вязкости, но способной натягиваться и сжиматься, жесткой, но крайне разреженной и всепроникающей, неподвижной и легко возмущаемой одновременно. Он занимал важное место, пусть и в качестве допущения, в общепризнанной и хорошо работающей электродинамике. Отказаться от наследия Максвелла было непросто, хотя такие предложения и поступали (В. Ритц Дж. Томсон). Наличие эфира, заполняющего абсолютное ньютоново пространство, снимало вопрос об онтологическом и эпистемологическом статусе пространства. Когда же эфир стал покидать физические теории, проблема не фиксируемого, метафизического пространства встала в полный рост. Стало ясно, что без анализа времени и движения (скорость света признавалась многими в качестве константы) эту проблему решить было нельзя.

Но, не эфиром единым. Об аномальном, с точки зрения небесной механики, смещении перигелия Меркурия речь уже шла. В 1895 г. авторитетный астроном С. Ньюком уточнил значение аномалии, обнаружив таковую еще и у Марса. Были отвергнуты ad hoc гипотезы, призванные «спасти» классическую механику (планета Вулкан, осевое сжатие Солнца, наличие кольца вокруг него и т. д.). Астрономия давала и другую пищу для размышлений: связь продолжительности «жизни» звезд с их огромным запасом энергии не поддавалась объяснению. Согласно предсказаниям классической физики, Солнце должно было давно погибнуть.

В 1893 г. В. Вин открывает закон смещения для излучения осциллятора – абсолютно черного тела (АЧТ) – гипотетического объекта, поглощающего (и испускающего) все падающее на него электромагнитное излучение. В природе АЧТ нет, но имеются объекты, которые в определенном интервале близки к нему. Например, Солнце, порошок платины, обычная сажа. Была установлена зависимость длины волны, на которую приходится максимум излучения и температуры АЧТ: если температура увеличивается вдвое, вдвое уменьшается пиковая длина. Так как частота обратно пропорциональна длине волны, растет и частота. Через три годы Вин публикует формулу для распределения энергии в спектре излучения АЧТ (закон распределения Вина). В 1900 г. экспериментально подтверждено: закон нарушается. «При больших плотностях энергии и соответственно для длинных волн были установлены (впервые Люммером и Принсгеймом) заметные отклонения»¹. Планк, убежденный в правоте Вина, решает улучшить его закон, а в результате открывает новую страницу в истории науки. Сам того не желая, он выходит за границы классической физики.

В 1895 г. Вильгельм Рентген (первый лауреат Нобелевской премии по физике, 1901) открывает «Х-лучи» – электромагнитное излучение с чрезвычайно короткой длиной волны (всего 10²–10^–3 нанометра, или 10^–7–10^–12 м). Невидимые «Х-лучи», названные в честь их первооткрывателя, испускаются при бомбардировке мишени быстрыми электронами (Рентген об электронах не знал, он работал с «катодными лучами») и способны «пронизывать» вещество, не преломляясь и не отражаясь. Рентгеновское излучение (в 1912 г. М. фон Лауэ подтвердит его волновой характер) стало мощным орудием в деле критики «старой» физики. Не в последнюю очередь благодаря гению Рентгена, в следующем году А. Беккерель обнаружил «урановые лучи», тем самым открыв радиоактивность – явление, при котором, как было установлено позже, нестабильные атомные ядра спонтанно (удар по детерминизму) делятся, переходя в более стабильное состояние. В 1898 г. П. Кюри открыл радиоактивный элемент, названный полонием, а М. Склодовская-Кюри – радий. В 1900 г. П. Виллар, изучая радиоактивность, зафиксировал гамма-лучи, составившие «компанию» альфа и бета-лучам. Гамма-излучение имеет невероятно малую длину – менее 0,1 нанометра. В 1903 г. Ф. Содди и Э. Резерфорд сформулировали закон радиоактивного распада. «Старая» физика не могла ответить на вопросы: «По каким «правилам» живут атомы, откуда в них столько энергии, почему атомы каждого из элементов имеют неповторимые «отпечатки пальцев»

– уникальные наборы спектральных линий?»

Результаты анализа распределения энергии излучения АЧТ и открытие коротковолнового излучения актуализировали проблему, получившую имя «ультрафиолетовая катастрофа». Ее суть в том, что, согласно закону Рэлея-Джинса (1900), безупречного с точки зрения физики Ньютона, Максвелла, Больцмана, и прекрасно описывающего излучение АЧТ при больших длинах волн, в ультрафиолетовой области спектра плотность излученной энергии становится бесконечно большой. Следовательно, никакое тепловое равновесие невозможно и, если верны все положения классической физики, жизни на Земле никогда не было бы. Даже при открывании дверцы духовки плиты мы рисковали погибнуть под потоком ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Природа милостива, к счастью, этого не происходит. «Катастрофа» была только в умах ученых, на что и указал в 1900 г. М. Планк, предположив: энергия излучается и поглощается дозировано, порциями.

Крупный специалист в исследованиях прохождения электричества через газы Дж. Томсон в 1897 г., изучая катодные лучи, экспериментально установил, что они движутся со скоростью, явно меньшей, чем скорость света. Следовательно, являются «корпускулами». Так была обнаружена отрицательно заряженная элементарная частица, получившая вскоре имя «электрон» (греч. – янтарь). Стало ясно, что классическая теория не может объяснить, почему отношение заряда электрона к массе зависит от скорости его движения. Был дан новый толчок дискуссиям об онтологическом статусе атомов и их структуре. Параллельно образовалась проблема, а именно, каким образом сосуществуют частицы, описываемые конечным числом параметров, и поля², у которых число параметров бесконечно.

В конце 80-х гг. XIX в. Г. Герцем был открыт внешний фотоэффект, А. Г. Столетов вывел его первый закон и был близок к формулировке положения о наличии красной границы фотоэффекта. Говоря простым языком, фотоэффект – это взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, при котором веществу передается энергия (фотон – квант электромагнитного излучения был постулирован позже). Красная граница фотоэффекта – максимальная (для определенного материала катода) длина волны, выше которой фотоэффект не наблюдается при любой интенсивности облучения. Этот феномен не находил объяснения в классической волновой теории и с 1905 г. стал предметом внимания А. Эйнштейна. Он объяснил фотоэффект, связав кванты с распространением электромагнитных волн.

В 1913 г. М. Планк указал на наличие как минимум трех положений, которые ранее принимались без всякой критики, но затем под напором новых фактов были пересмотрены. Это: неизменность химических атомов, взаимная независимость времени и пространства, непрерывность всех динамических явлений. Первое положение было опровергнуто в результате открытия радиоактивности. Принцип сохранения энергия гласит, что теплота не возникает из ничего. Но соль радия, например, выделяет теплоту без всякого внешнего воздействия. Следовательно, имеют место изменения самого атома радия, а значит, атом не представляет собой неизменную составную часть материи. Второе положение дискредитировано принципом постоянства скорости света. Этот принцип теории относительности делает невозможным такое определение времени, которое не зависит от состояния движения наблюдателя. Третье положение, о том, что природа не делает скачков, опровергнуто самим Планком: при излучении света или тепла происходят процессы, которые сосредотачивают энергию излучения в определенных конечных количествах (квантах), и тем плотнее, чем чаще происходят колебания. В природе встречаются такие изменения, которые происходят не непрерывно, но имеют характер взрывов¹.

Вернемся назад. 14 декабря 1900 г. Макс Планк выступил на заседании Немецкого физического общества. Он представил вывод формулы для излучения АЧТ и впервые использовал понятие «квант», на которое мало кто обратил внимание. Да, и сам Планк не подозревал, что его доклад положит начало неклассической физике, откроет новый этап в развитии науки. Квантом (лат. quantum – сколько) была названа неделимая порция энергии. Планк предположил, что энергия электромагнитного излучения, испускаемого (поглощаемого) телом складывается из разного числа таких порций. Величина квантов энергии связана с частотой: Е = hv. Квант также характеризуют как наименьшее возможное изменение дискретной физической переменной. Разделение на кванты в атомном мире происходит потому, что постоянная Планка (h) – одна из фундаментальных физических констант – отлична от нуля, хотя и очень мала: 6,626 × 10^–34 Дж, умноженных на секунду.

Это было революционное открытие, выходящее за рамки традиционной физики, в которой процессы происходят непрерывно, но не дискретно. Оказалось, что часть физических величин способны принимать только определенные значения (квантоваться). Позже А. Эйнштейн предположил, что при нагревании тела атомы колеблются, но не произвольно; частоты колебаний кратны определенной фундаментальной частоте. Впоследствии было установлено, что все фундаментальные взаимодействия, имеющие место в природе, представляют собой обмен квантами.

После того, как Планк вывел на арену квант, открытия в области новой физики, погрузившейся в удивительный мир атома, посыпались как из рога изобилия. Начался, пожалуй, самый насыщенный и революционный период в истории мировой науки. В 1903 г. Дж. Томсон предложил первую модель атома. Он считал атом безмассовым положительно заряженным шаром, в котором распределены отрицательно заряженные электроны («пудинг с изюмом»). Через год японец Х. Нагаока предложил более реалистическую модель атома «типа Сатурна»: вокруг огромного и тяжелого центра по круговым орбитам вращаются электроны.

В 1905 г., наряду с работами, посвященными специальной теории относительности (о ней ниже), А. Эйнштейн публикует в Annalen der Physik статью, объясняющую броуновское движение. Р. Милликен точно измеряет заряд электронов и доказывает, что все они имеют одинаковую массу. В 1909 г. он заявляет: важнейшей задачей теоретической физики является построение теории света как синтеза волновой теории и теории испускания света. В 1911 г. Ч. Вильсон изобретает конденсационную камеру, названную его именем – прибор для регистрации треков заряженных частиц. В том же году Э. Резерфорд объявляет об открытии атомного ядра. Он строит сферическую «планетарную» модель атома: отрицательно заряженные электроны, находящиеся в «пустоте» и крошечное, но чрезвычайно массивное положительно заряженное ядро. Но здесь возникала проблема. Неподвижные электроны будут нестабильны, они неудержимо притягиваются к ядру. Если же они будут вращаться, атом просто напросто разрушится, т. к. согласно теории Максвелла заряженная частица, двигающаяся с ускорением, излучает электромагнитные волны и теряет энергию. Резерфорд в 1919 г. открыл протон – положительно заряженную частицу. Одним из его учеников был советский физик П. Л. Капица. Он ввел в оборот термин «сверхтекучесть», в 1938 г. доказав, что при сверхнизких температурах гелий II течет без трения.

Забегая вперед, отметим, что впоследствии протон, вместе с нейтроном, образуют группу нуклонов, составляющих ядро атома. Нуклоны относятся к семейству барионов (состоят из кварков; открыты в 1964 г.). Барионной называют материю, состоящую из нуклонов и электронов. Позже оказалось, что существует и антивещество, состоящее из античастиц.

Через несколько месяцев после открытия атомного ядра, в Брюсселе, по инициативе бельгийского ученого и бизнесмена Э. Сольве проводится международный форум физиков и химиков. Впоследствии конгрессы, на которые приглашались только компетентные специалисты в области актуальных проблем, стали проводится регулярно, утвердившись в качестве важнейших мировых естественнонаучных «точек сборки». I Сольвеевский конгресс носил название «Излучение и кванты». Председательствовал на нем Х. Лоренц. В центре внимания – открытия Планка и Резерфорда. Была озвучена революционная идея о том, что законы механики не применимы к «первокирпичикам» вещества – атомам и молекулам. Последний, XXVI Солвеевский конгресс «Астрофизика и космология», состоялся в 2014 г.

В начале 1913 г. ассистент профессора физики в Копенгагенском университете Нильс Бор узнает о серии Бальмера и, пытаясь разгадать тайну линий излучения в спектре водорода, строит оригинальную «планетарную» модель водородоподобных атомов, синтезировав классическую и квантовую физику (в этом ее логическая противоречивость). Бор предположил, что 1) электроны располагаются только на определенных орбитах в стационарных состояниях; 2) находясь на орбитах, они не могут излучать энергию; 3) атом способен находится только в нескольких дискретных энергетических состояниях (самое низкое является основным); 4) электроны «перепрыгивают» из стационарных состояний с более высокой энергией в состояния с меньшей энергией, а разница состояний излучается в виде кванта энергии¹. Атом способен поглощать квант света и тогда электрон перескакивает с низкого уровня на высокий. Возможен и другой переход, названный «вынужденной эмиссией»: атом под воздействием светового кванта «вынуждают» перейти на более низкий уровень. Через 40 лет этот феномен нашел применение (создание лазера).

Бору принадлежит идея квантовых чисел. Они задают квантованные физические величины. В отношении электрона каждое квантовое число соответствует одной из его степеней свободы, способности двигаться вправо или влево, вверх или вниз и т. д. (разумеется, такое объяснение есть упрощение). Опираясь на работы Дж. Николсона, Бор подошел к фиксации «главного» целого числа для водородоподобных атомов, определяющего их возможные значения энергии. Вскоре Дж. Франк и Густав Герц, не знакомые с теоретическими выкладками Бора, экспериментально подтвердили наличие и энергетических уровней, и квантовых скачков (1914).

Бор подтвердил правоту сторонников кванта, объяснил дискретность излучения атома, имеющего сложное строение. Он сделал первый шаг к созданию общей теории, получившей имя «квантовая механика» (термин введен в 1924 г. М. Борном). Бор «спас» атом от угрозы разрушения, приоткрыл завесу тайны спектральных линий, но не решил проблему их интенсивности. Сущность процессов, происходящих в атоме и их тонкая структура, не были вскрыты, законы движения электрона – не сформулированы. Объектом исследования были водородоподобные атомы, при расчете спектральных линий других атомов теория не совпадала с результатами экспериментов. Работы Бора дали импульс развитию химии. Г. Мозли экспериментально установил связь между частотой спектральных линий рентгеновского излучения и атомным номером излучающего элемента. Это стало подтверждением адекватности планетарной модели атома, продемонстрировало потенциал квантовой физики в деле осмысления периодической системы химических элементов.

В 1916 г. А. Зоммерфельд разработал теорию, которая объяснила тонкую структуру (явление, описывающее расщепление спектральных линий атома), ввел орбитальное и магнитное квантовые числа, заменил круговые орбиты Бора эллиптическими орбитами. Зоммерфельд попытался дать релятивистское обобщение теории Бора.

Синонимом к понятию «релятивистская теория» является «теория относительности». Наряду с квантовой теорией, она – вторая важнейшая составляющая неклассической науки. Теория относительности – система идей, объединившая механику, оптику, электродинамику и теорию гравитации – принесла с собой новое понимание времени и пространства.

Теория относительности Альберта Эйнштейна подразделяется на специальную (СТО) и общую (ОТО). Дата рождения первой – 1905 г., второй – 1915–1916 гг. СТО – следствие несовместимости механики Ньютона и электродинамики Максвелла, ее возникновение связывают с попытками обнаружить движение Земли относительно эфира. Х. Лоренц и А. Пуанкаре в 1904–1905 гг. доказали тщетность этих попыток, если мы разделяем представления о фиксированности (выделенности) системы координат, в которой эфир покоится. Основные положения СТО изложены в статье Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», опубликованной в Annalen der Physik в сентябре 1905 г. Математический аппарат СТО разработан Г. Минковским (1908–1910), который интерпретировал СТО как геометрию четырехмерного пространства-времени.

Эйнштейн постулирует универсальность симметрии: в инерциальных системах отсчета все физические процессы протекают одинаково, независимо от того, неподвижна система или находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения. СТО допускает, чтобы преобразования производились независимо друг друга в различных точках пространства и в разные моменты времени. Другими словами, разные образы или формы реальности имеют тождественное физическое содержание. Следовательно, все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета (у Галилея при совокупном движении системы с постоянной скоростью, только законы механики остаются неизменными). Эйнштейн отстаивает утверждение: скорость света – константа (идея принадлежит, как мы помним, Максвеллу). Итак, Эйнштейн объединяет два фундаментальных принципа – относительности и постоянства скорости света: «1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся. 2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся телом или движущимся телом»¹.

В таком объединении видится если не противоречие, то метафизическое допущение. На смену привычному «объект движется вперед во времени», приходит положение: «объект должен двигаться со скоростью меньше скорости света». Если, конечно, этот объект не является безмассовой частицей, например, фотоном (до 1926 г. именовался «квантом света»). Почему луч света ведет себя иначе, чем другие движущиеся объекты? Эйнштейн снимает этот вопрос путем анализа понятия «одновременность». «Два события, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы»². Время, которое приписывает событию движущийся наблюдатель, отличается от времени для наблюдателя неподвижного. Причем, отличается на величину, зависящую от положения этого события в пространстве. Пространство и время не являются абсолютными и неизменными, они – относительны. Если мы смотрим на Солнце, то видим его таким, каким оно было 500 секунд назад (за это время свет преодолевает расстояние до Земли), и в том месте, в котором оно было 500 секунд назад.

В дорелятивистской физике принималось существование единого мирового времени, а понятие одновременности не нуждалось в определении. Из СТО следует, что «если часы А синхронизированы с часами В при помощи световых сигналов и если хронометр С, сверенный в точке А, перевезен затем в точку В, то его показания в точке В даже при идеальном ходе хронометра не будут совпадать с показаниями часов в В, а будут зависеть от скорости перевозки (они будут совпадать лишь при бесконечно малой скорости)»². В СТО масса, скорость, расстояние, время взаимосвязаны. Если объект движется со скоростью, близкой к скорости света, время для него замедляется, пространство сжимается; его масса увеличивается. Эйнштейном постулируется эквивалентность массы и энергии, «инертная масса и энергия физической системы выступают как однородные величины»³. Формула Е = mc² стала своего рода визитной карточкой СТО.

ОТО есть геометрическая теория тяготения. Ее основа – уравнение гравитационного поля (уравнение Эйнштейна). У Ньютона гравитация является действующей на расстоянии «мистической» силой, имеющей бесконечную скорость. В ОТО постулируется положение: гравитационные и инерциальные силы имеют одну природу; гравитация – следствие деформации пространства, обусловленной наличием массы. Как и в СТО, совокупность процессов (точечных событий), раскладывается в четырехмерном континууме (пространстве-времени), но «свойство масштабов и часов (геометрия или вообще метрика) в этом континууме определяется гравитационным полем; последнее, таким образом, представляет собой физическое состояние пространства, одновременно определяющее тяготение, инерцию и метрику»¹.

Симметрия ОТО предполагает выполнение одного и того же преобразования в каждой точке пространства и в любой момент времени. Мы можем выбрать любую локальную систему координат, чтобы описать пространство вокруг нас, но поле (или функция), которое диктует нам, как согласовывать от точки к точке системы координат, связано с кривизной пространства-времени. Кривизна определяется энергией и импульсом находящейся в нем материи. Связка с веществом этого поля, которое мы воспринимаем как гравитацию, определяется инвариантностью геометрии пространства при выборе различных систем координат.

ОТО предсказывала сдвиг спектральных линий света, испускаемого атомами на поверхности Солнца и звезд, по сравнению со спектральными линиями, испускаемыми с поверхности Земли. Она объясняла искривление лучей света в гравитационном поле Солнца (наличие такого искривления экспериментально подтверждено при затмении 1919 г.), решала проблему перигелия Меркурия, которому «не повезло» быть расположенным столь близко к массивному Солнцу. ОТО «ослабила» световой барьер, актуализировала проблему бесконечности Вселенной и «начала времени». СТО утверждает, что два объекта не могут двигаться быстрее света друг относительно друга. ОТО уточняет: объекты не могут двигаться быстрее света друг относительно друга, только тогда, когда они находятся в одном и том же месте. «Ничему не позволено двигаться быстрее света сквозь пространство, но само пространство может растягиваться с какой ему угодно скоростью»². Эта идея в последствие нашла применение в космологии.

Кратко осветим ключевые события первых двух десятилетий ХХ века в истории других наук. Больше внимания уделим математике, которая переживала кризис своих оснований. Теория множеств Г. Кантора, с ее новым пониманием бесконечности и обнаружением глубокой связи математики и логики, столкнулась с рядом парадоксов (Бурали-Форти, Рассела, Ришара). Подверглись критике некоторые законы традиционной логики и теоретико-множественные принципы, возникли трудности обоснования непротиворечивости математики. У формалистской школы, лидером которой был Д. Гильберт, появился конкурент: с 1908 г. Л. Брауэр начинает проводить идеи математического интуиционизма. Э. Фредгольм строит общую теорию интегральных уравнений (1900–1903), Э. Цермело – аксиоматику теории множеств (1904–1910), Д. Гильберт закладывает основы современной теории линейных операторов (1905–1910). А. А. Марков-старший создает теорию сложных и неоднородных цепей (1910), открывает класс стохастических процессов с непрерывной и дискретной временной составляющей. Его идеи в области теорий случайных процессов и вероятностей затем были развиты А. Н. Колмогоровым. Важной вехой стала публикация «Основ математики» Б. Рассела и А. Уайтхеда в 1913 г.

Очередным доказательством плодотворности союза естествознания и математики стали разработка тензорного исчисления Т. Чеви-Левитой и Г. Риччи (1901), преобразования Х. Лоренца (1904), развитие А. Пуанкаре математических следствий принципа относительности (1905), формулировка Э. Нетер теоремы теоретической физики, связавшей законы сохранения и симметрии системы². Большое значение для развития физики имела статья Г. Вейля «Новое расширение теории относительности» (1919). В ней выдвинута, хотя и ошибочная, но чрезвычайно эвристическая гипотеза происхождения электромагнетизма, предложено отождествить «идеальное математическое поле связности с реальным физическим электромагнитным полем»². Вейль постулирует невероятное: можно менять размер объектов в каждой точке пространства-времени без ущерба для функциональности этих объектов! Для этого он ввел «калибровочное» поле связности, обеспечивающее реализацию локальной симметрии. Несмотря на недостатки этой теории, идея локальной симметрии впоследствии стала базовым принципом негравитационных взаимодействий; требование калибровочной инвариантности является ключевым в физике элементарных частиц (ФЭЧ). Благодаря ему в Стандартной модели ФЭЧ самосогласованно описываются электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.

Химия тесно контактировала с физикой и развивалась в формате эволюции учений о строении микромира (об открытиях Вина, Эйнштейна, Резерфорда, Бора, Милликена, Мозли речь шла выше). Э. Фишер разрабатывает пептидную теорию строения белка (1902); изобретен процесс для получения аммиака (1905); работы отца и сына Брэгги приводят к появлению рентгеноструктурного анализа – способа определения кристаллической структуры вещества (1912). В 1913 г. Ф. Содди создает теорию изотопов, а Дж. Томпсон завершает работу над масс-спектрометрией. Труд Г. Льюиса «Атом и молекула» закладывает фундамент октетной теории.

Начало ХХ века – время возникновения генетики. В 1900 г. реанимируются законы Менделя (К. Корренс, Э. Чермак-Зейзенегг, Х. де Фриз). Фриз стоит у истоков мутационной теории и идеи скачкообразности эволюции (сальтационизм). В 1913 г. закончена формулировка хромосомной теории наследственности (У. Саттон, Т. Бовери, Т. Х. Морган). Открыты группы крови (1900, К. Ландштейнер) и витамины (1906–1911, Ф. Хопкинс, К. Функ). М. С. Цвет закладывает основы хроматографии (1903). Продолжаются исследования путей метаболизма, начинаются биохимические исследования внеклеточной ферментации (Э. Бюхнер).

Ряд знаковых открытий сделан в области астрономии: Дж. Хейл обнаружил у Солнца магнитное поле (1908), В. Гесс – космические лучи (1912). Один из самых талантливых защитников и популяризаторов ОТО А. Эддингтон в 1916 г. начинает разработку теории внутреннего строения звезд и впоследствии приходит к выводу, что источник их энергии – термоядерные реакции с превращением водорода в гелий. В. Слайфер фиксирует у спиральных туманностей необъяснимо большие красные смещения (1913). Чуть раньше Г. Левитт обнаружила, что цефеиды (пульсирующие переменные звезды) меняют свой блеск тем медленнее, чем они ярче. Х. Шепли первым предложил использовать их в качестве стандартных свечей (1916). Это позволяло определять расстояния до туманностей, впоследствии сыграло свою роль в формулировке и аргументации концепции расширяющейся Вселенной.

Итак, принимая во внимание значимость квантовой теории, датой рождения неклассической науки уместно считать декабрь 1900 г. (доклад М. Планка). Через несколько лет начинается история теории относительности. В середине 10-х гг. усилиями Бора, Зоммерфельда, Резерфорда, Эйнштейна и других ученых квантовое учение выходит на более высокий уровень обобщений, систематизаций, промежуточного подведения итогов.

Оформляется ОТО. В ноябре 1918 г. заканчивается Первая мировая война. Ее окончание почти совпало с тремя важными событиями. В 1919 г.

1) нашло экспериментальное подтверждение одно из ключевых положений ОТО (искривление лучей света в гравитационном поле массивных астрономических объектов), 2) открыт протон, 3) М. Планку, что весьма символично, присуждена Нобелевская премия по физике. По этим причинам 1919 г. условно будем считать окончанием первого периода эволюции неклассической науки. Следующий период ее истории завершится в 1939 г. (начало Второй мировой войны).