Смекни!
smekni.com

по Концепции современного естествознания 3 (стр. 2 из 6)

Лазеры нашли широкое применение в науке – основной инструмент в нелинейной оптике, когда вещества прозрачные или нет для потока обычного света меняют свои свойства на противоположные.Лазеры позволили осуществить новый метод получения объемных и цветных изображений, названный голографией, широко применяются в медицине, особенно в офтальмологии, хирургии и онкологии, способные создать малое пятно, благодаря высокой монохроматичности и направленности.

Лазерная обработка металлов. Возможность получать с помощью лазеров световые пучки высокой мощности до 1012 –1016вт/см2при фокусировки излучения в пятно диаметром до 10-100 мкм делает лазер мощным средством обработки оптически непрозрачных материалов, недоступных для обработки обычными методами (газовая и дуговая сварка). Это позволяет осуществлять новые технологические операции, например, просверливание очень узких каналов в тугоплавких материалах, различные операции при изготовлении пленочных микросхем, а также увеличения скорости обработки деталей. При пробивании отверстий в алмазных кругах сокращает время обработки одного круга с 2-3 дней до 2 мин. Наиболее широко применяется лазер в микроэлектронике, где предпочтительна сварка соединений, а не пайка. Лазерная связь и локация. По сравнению с существующими средствами радиосвязи и радиолокации лазерные обладают двумя основными преимуществами: узкой направленностью передачи и широкой полосой пропускания передаваемых частот. Сам лазер создает направленный луч (расходимостью ~10'), а применение оптической системы позволяет сформировать еще более параллельный луч (расходимостью ~2-3''). Один лазерный луч позволяет передавать сигнал в полосе частот ~100 Мгц. Это дает возможность одновременной передачи 200 телевизионных каналов. Лазерная локация применяется также в геофизике для определения высоты облаков, исследовании инверсионных и аэрозольных слоев в атмосфере, турбулентности и т.п. Лазерные системы навигации и обеспечения безопасности полетов. Одним из основных элементов инерциальных систем навигации, широко используемых в авиации, являются гироскопы, которые в основном и определяют точность системы. Лазеры успешно применяются как измерители скорости полета (воздушной и путевой), высотомеры. Лазерные курсоглиссадные системы обеспечивают безопасность полетов, связанную с увеличением точности систем посадки, снижения ограничений по метеоусловиям, обеспечением больших удобств работы экипажа при выполнении такого ответственного участка полета, как посадка. Лазерные системы управления оружием резко повысили точность попадания. Лазерная полуактивная система наведения состоит из лазерного целеуказателя (лазерной системы подсвета цели) и боеприпаса с лазерной головкой самонаведения.

Высокотемпературные сверхпроводники (Высокие Tc) — семейство материалов (сверхпроводящих керамик) с общей структурной особенностью, относительно хорошо разделёнными медно-кислородными плоскостями. Их также называют сверхпроводниками на основе купратов. Температура сверхпроводящего перехода, которая может быть достигнута в некоторых составах в этом семействе, является самой высокой среди всех известных сверхпроводников. Нормальное (и сверхпроводящие) состояния показывают много общих особенностей между различными составами купратов; многие из этих свойств не могут быть объяснены в рамках теории БКШ (Теория Бардина, Купера, Шриффера). Последовательной теории сверхпроводимости в купратах в настоящее время не существует; однако, проблема привела ко многим экспериментальным и теоретическим результатам, и интерес в этой области — не только в достижении сверхпроводимости при комнатной температуре. За экспериментальное открытие первого высокотемпературного сверхпроводника в 1987 была присуждена Нобелевская премия.

2. Достижения в основных направлениях современной химии.

Химию принято подразделять на пять разделов: неор­ганическая, органическая, физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений.

Основными задачами неорганической химии являются: изучение строения соединений, установление связи строе­ния со свойствами и реакционной способностью, разработка методов синтеза и глубокой очистки ве­ществ. Большое внимание уделяется кинетике и механизму неорганических реакций, их каталитическому ускорению и замедлению. Для синтезов все чаще применяют методы физического воздействия: сверхвысокие температуры и давления, ионизирующее излучение, ультразвук, магнитные поля. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокрис­таллических материалов, с изготовлением электронных схем. Неорганические соединения применяются как конст­рукционные материалы для всех отраслей промышленнос­ти, включая космическую технику, как удобрение и кормо­вые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтиче­ские материалы.

Органическая химия — наиболее крупный раздел хи­мической науки. Если число известных неорганических веществ исчисляется тысячами, то органических веществ известно несколько миллионов. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, еще в 1910 году С.В. Ле­бедев разработал промышленный способ получения бута­диена, а из него каучука. В 1936 году У. Карозерс синтезирует «найлон», открыв новый тип синтетических полимеров — полиамиды. В 1938 году Р. Планкет случайно открывает тефлон, со­здавший эпоху синтеза фторполимеров с уникальной термостабильностью, создаются «вечные» смазочные масла (пластмассы и эластомеры), широко используемые косми­ческой и реактивной техникой, химической и электротех­нической промышленностью. Благодаря этим и многим другим открытиям из органической химии выросла химия высокомолекулярных соединений (или полимеров). Начавшиеся в 30-40-е годы широкие исследования фосфорорганических соединений (А.Е. Арбузов) привели к открытию новых типов физиологически активных соеди­нений — лекарственных препаратов, отравляющих ве­ществ, средств защиты растений и др.Химия красителей практически дала начало химиче­ской индустрии. Например, химия ароматических и гетеро­циклических соединений создала первую отрасль химиче­ской промышленности, продукция которой ныне превосхо­дит 1 млрд. тонн, и породила новые отрасли — произ­водство душистых и лекарственных веществ. Проникновение органической химии в смежные облас­ти — биохимию, биологию, медицину, сельское хозяйство — привело к изучению свойств, установлению структуры и синтезу витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибио­тиков, новых средств ускорения роста растений и средств борьбы с вредителями. Роль органической химии в биохимии трудно переоце­нить. Так, в 1963 году В. Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон обладает антидиуретическим действи­ем), брадикинин (обладает сосудорасширяющим действи­ем). Разработаны полуавтоматические методы синтеза по­липептидов (Р. Мерифилд, 1962). Вершиной достижений органической химии в генной инженерии явился первый синтез активного гена (X. Ко­рана, 1976). В 1977 году синтезирован ген, кодирующий синтез человеческого инсулина, а в 1978-м — ген соматостатина (способен угнетать секрецию инсулина, пептидный гормон). Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. Физическая хи­мия последних десятилетий характеризуется следующими чертами: в результате развития квантовой химии (исполь­зует идеи и методы квантовой физики для объяснения химических явлений) многие проблемы химического строения веществ и механизма реакций решаются на основании теоретических расчетов; наряду с этим широко использу­ются физические методы исследования — рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, ме­тоды, основанные на применении изотопов и др.

Аналитическая химия рассматривает принципы и ме­тоды изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные ме­тоды аналитической химии связаны с необходимостью по­лучения полупроводниковых и других материалов высо­кой частоты. Для решения этих задач были разработаны чувствительные методы: активационный анализ, химикоспектральный анализ и др.

Современная химия предстает перед нами как исклю­чительно многогранная и разветвленная система знаний, для которой характерно интенсивное развитие. Важней­шим стратегическим ориентиром этого процесса является все более тесный синтез химии как науки и химии как технологии промышленного производства.

3. Достижения в области биологии

Современная биология основывается на тех достижениях, которые были сделаны в этой науке во второй половине XIX в.: создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие работы К. Бернара в области физиологии, важнейшие исследования Л. Пастера, Р. Коха и И.И. Мечникова в области микробиологии и иммунологии, работы И.М. Сеченова и И.И. Павлова в области высшей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, хотя и не получившие известности до начала XX в., но уже выполненные их выдающимся автором.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый еще Менделем; опыты по изучению закономерностей наследования потомками свойств и признаков родителей были значительно расширены. Было принято понятие «ген», введенное известным датским биологом Вильгельмом Иогансоном (1857-1927) в 1909 г. и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака.