Куди йде фізика?

Добігає завершення XX сторіччя, сторіччя стрімкого розвитку науки, проґресу техніки, світових воєн, виходу людини в космос. На зламі сторіч особливо загострюється увага як до минулого, так і до майбутнього. Хоча з погляду фізика нічого особливого не може статися, бо не дати з круглими цифрами є для фізики етапними, а дати епохальних відкрить, таких, наприклад, які звершили Ньютон (1687), Максвел (1860–1865), Планк (1900), Гайзенберґа, Шредінґер, Дірак (1925–1928).

Нині актуальним є запитання: на якому етапі знаходиться фізика, куди спрямований розвиток цієї науки, що чекає її у XXI сторіччі?

Це запитання ми ставимо насамперед нашим Читачам, а в цій статті спробуймо окреслити основні риси фізики у минулому та торкнутись майбутнього.

Історія нашої цивілізації, її проґрес тісно пов’язані з розвитком фізики. Високий злет механіки, термодинаміки, електрики створили передумови для промислової революції XVIII-XIX ст. Ще більший вплив на розвиток цивілізації фізика мала у XX сторіччі. Фізика більше, ніж будь-яка наука спричинилася своїми відкриттями до зміни способу виробництва, побуту людей, їхнього світогляду. Більшість найважливіших досягнень фізики, здійснених у XX сторіччі має цивілізаційні наслідки.

Не дивно, що серед дванадцяти найбільших здобутків XX сторіччя, які визначила аґенція Франс Прес, сім пов’язані з фізикою. Це – авіація, телебачення, поділ атомного ядра, створення комп’ютера, лазера, освоєння космосу, інтернет. П’ять інших великих відкриттів припадає на сферу біології та медицини.
Що характерне для розвитку фізики XX сторіччя?

Можна стверджувати, що у XX сторіччі тривав процес диференціації фізики, започаткований у попередніх сторіччях. Виникли нові галузі фізичної науки: атомна, ядерна фізика, фізика плазми та напівпровідників тощо. Змінились методи експериментальної фізики. Для експериментальних досліджень вчені почали широко використовувати спеціально виготовлені вимірювальні прилади (про це вперше сказав ще Ґалілей), які мали високу точність, швидкодію, чутливість і могли працювати дистанційно. У ХХ сторіччі експериментальна фізика стала технічно досконалою і набула індустріальних рис. Фізики почали працювати колективно, сформувались наукові школи, інститути тощо.

У ХХ сторіччі фізика стала одним із важливих чинників науково-промислового поступу держав, невід’ємною частиною освіти, масовою професією. На формування напрямів досліджень помітний вплив мали держави, особливо в експериментальній галузі, де потрібно було концентрувати щораз більше матеріальних та фінансових ресурсів. Це не завжди під силу окремим країнам. Тому наприкінці XX сторіччя для проведення фундаментальних досліджень з’явилась тенденція кооперувати зусилля держав, почали створюватись міжнародні наукові центри і реалізовуватись міжнародні науково-дослідні програми. У майбутньому ці процеси розвиватимуться й надалі на основі нових інформаційних технологій.
Інший аспект фізичної науки – це її прикладний характер. Виникли цілі розділи прикладної фізики (наприклад, фізика твердого тіла, гідро- та аеродинаміка, електроніка та електрофізика), які стрімко розвиваються. Завдяки досягненням цих наук люди оволоділи повітряним та навколоземним простором, створили потужні засоби телекомунікації. Ці досягнення суттєво підвищили рівень технологій, матеріальний добробут, інформованість і вплинули на світогляд суспільства, якість життя людей.

Крім того, наприкінці XX сторіччя у зв’язку з припиненням протистояння двох соціальних систем, зменшилось фінансування на глобальні наукові дослідження у військово-технічній галузі. Це зменшило обсяги теоретичних та експериментальних досліджень у фізиці, які передують таким розробкам. Виникла потреба конвертувати інтелектуальний потенціал у галузі фізики, що зумовило низку проблем у середовищі фізиків світу. Одна з них – знайти нові пріоритетні напрями фізичних досліджень.

Розвиток фізики XX сторіччя показав, що розширюється застосування фізичних методів дослідження у суміжних природничих науках: біології, хімії, геології. Відкриваються нові перспективні ділянки для застосування зусиль фізиків у біології, медицині, енергетиці, сільському господарстві. Фізика ніби вливається в ці науки. Зростають масштаби наукових досліджень у галузі прикладної фізики, технології, живої матерії.
Для фізики немає явищ, які можна ділити на варті досліджувати чи ні. Будь-яке невивчене явище зберігає в собі закодовану таємницю природи і, тільки розкривши її, можна осягнути масштаби наслідків цих досліджень на матеріальне й духовне життя людства. Там, де широкий загал не бачить нічого, учений-фізик часто може здійснити велике відкриття.

Малим та індустріально слаборозвинутим державам економічно не під силу проводити масштабні фізичні експерименти. У високорозвинутих країнах концентруватиметься науковий потенціал і основні здобутки фізики. Це може спричинити небезпеку нової форми гегемонії – наукової і технологічної. Саме тому в інших країнах слід хоча б зберегти належний освітній рівень фізики, щоб орієнтуватися у її нових відкриттях та вміти ефективно скористатися її досягненнями.

На перший погляд, здається, що у XX сторіччі вже відкрито усі найсуттєвіші фізичні закономірності, усі можливі типи елементарних частинок, залишається усе менше й менше проблем, над якими працюватимуть фізики у майбутньому. Але це не так. Щодо фундаментальної ділянки фізичної науки, то сьогодні ми не маємо задовільних квантової теорії ґравітації, теорії сильних взаємодій, … Тут можливі несподівані шляхи, які знайде наступне покоління фізиків. А хто може передбачити прикладні можливості квантової телепортації, застосувань квантових комп’ютерів, квантової криптографії?

Постає запитання: чи у XXI сторіччі не настане кінець фізики? Ні! Фізика є частиною людського життя і розвиватиметься й надалі. Важливо, щоби розвиток фізики був спрямований на гуманні цілі: пошук нових джерел енергії, створення нових технологій, розв’язання екологічних проблем тощо, а не на військові, які обслуговують амбіції політиків, поглинають величезні матеріальні та людські ресурси.

Якою б багатою не була уява людини, Природа багатша від неї. Фізика має велике майбутнє. Поза усяким сумнівом, наші Читачі – юні фізики –будуть серед творців фізики наступного тисячоліття.

Журнал 3,2000

Статті