Перспективы развития науки в 21-м веке

С начала ХХ-го века, наука достигла огромных успехов. Созданы атомная энергетика, радиолокация, телевидение, магнитофоны, компьютеры, сверхзвуковая авиация, полимеры, волоконная оптика, транзисторы и интегральные микросхемы, жидкокристаллические дисплеи, лазеры, сотовая связь и Интернет, ракетно-комическая техника. В значительной степени всё это стало возможно благодаря достижениям фундаментальной физики XIX–XX вв., прежде всего, максвелловской электродинамики и квантовой механики.

Открыты структура ДНК, генетический код живых организмов и на этой основе развиваются генная инженерия и клонирование, механизм мутаций и эволюции биологических организмов. Проводится пересадка органов. Возникли новые отрасли науки, например, синергетика и фрактальная геометрия.

Нет никаких оснований считать, что развитие мысли остановится. Наоборот, развитие науки и технологии пойдет еще быстрее. Следует заметить, что 80% ученых, когда-нибудь живших на земле, – это наши современники.

 Ближайшие перспективы развития науки могут быть следующими.

1. Суперкомпьютеры.
Суперкомпьютеры – перспектива развития компьютерной техники. Эти ЭВМ
включают 5000 – 8000 микропроцессоров и дисковые накопители памяти. Выполняют в секунду 12 -13 трлн. операций.
Компьютеры на фотонах. Создание устройств, позволяющих установит непосредственную связь мозга человека и компьютера, что позволит создать электронного советника.

2. Интернет и компьютерные сети. Сети существенно расширяют возможности
персональных компьютеров.

3. Альтернативные компьютеры: квантовые, фотонные, биокомпьютеры.
Вероятно, в недалеком времени появится масштабированный квантовый
компьютер, который по своим показателям превзойдет все компьютеры на планете, вместе взятые.

4. Микро- и нанотехнологии. Разрабатываются интегральные схемы, размеры
элементов которых составляют 10-9  м (нанометры). Число элементов интегральной схемы удваивается каждые 1,5 года. Уже предложены элементы памяти на отдельных атомах, на которых можно создать суперкомпьютер площадью 200 мкм2, содержащий 107 логических элементов, 109 элементов памяти и способный работать на частоте 1012 гц.

Работы по нанотехнологиям только начинаются. Фундаментальные свойства наномира неизвестны. Главное фундаментальное свойство вещества – его строение. Вариантов размещения атомов может быть 10 в 53 степени и, взаимодействуя, они стремятся занять как можно меньше места.  Изменяя структуру атомной решетки, можно изменять свойства вещества. Всё состоит из частиц, которые определенным образом расположены в пространстве, образуют связи, а это означает, что где-то они собираются. Как это происходит и сколько надо собрать атомов, что бы получить свойства вещества, неизвестно. Например, собранные тринадцать атомов серебра по своей химической активности ведут себя как атом йода.

 

Однако с нанотехнологиями связаны и определенные риски: наночастцы могут вдыхаться, легко проходят через мембраны клеток и стенки кровеносных сосудов, что может вызывать болезни. Возникнет и проблема утилизации наноматериалов.

Между тем, перспективы нанотехнологий огромны, так как из атомов и молекул можно синтезировать всё, что угодно: продукты питания – из воздуха и почвы; кремниевые микросхемы – из песка и т.д.
Некоторые ученые идут дальше: профессор А. Болонкин разработал теорию проектирования материалов из ядер атомов, которые будут обладать феноменальными свойствами. Этот материал невидим, непроницаем для газов, жидкостей и твердых тел (в том числе пуль, снарядов, ракет, отравляющих газов), обладает сверхпроводимостью, гигантской электрической прочностью, нулевым коэффициентом трения. Скорость космических кораблей увеличится в 10 тысяч раз и достигнет 0,1 от скорости света.

5. Лазерные технологии.
Преимуществ лазерного луча: 
-  распространение практически без расширения;
-  монохроматичность света лазера, что позволяет фокусировать луч в точку, диаметром сотые – тысячные доли миллиметра. Это позволяет получать оптическую запись информации с высокой плотностью;
- высочайшая мощность излучения до 1012 – 1013 Вт.
Все это позволяет быстро развивать такие лазерная технологии, как обработка
материалов, термоядерный синтез, лазерная химия, спектроскопия, воздействие на живую ткань.

6. Голография и распознавание образов.
Голография позволяет вести поиск любых образов при любом их числе (даже по
фрагменту образа).

7. Ракетно-космические технологии.
К 2020 г. предполагается создание постоянно действующей базы на Луне, к 2030-у
– полет на Марс.

Создание ядерного космического двигателя мегаваттного класса. Это позволит снизить стоимость выведения полезного груза на окололунную орбиту в два раза. Появится возможность создания систем энергоснабжения из космоса, производить материалы в условиях глубокого вакуума, которые нельзя получить на земле.

8. Биотехнологии (использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве).
Это микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот,
антибиотиков, гормональных препаратов и т.п. Конструкция новых, генетически модифицированных микроорганизмов, вакцин.

Создание растений, обладающих уникальными свойствами: более длительным и интенсивным ростом, увеличенной урожайностью, увеличенным сроком хранения фруктов и плодов, повышенной засухоустойчивостью и т. д. При этом основным направлением должно быть изменение собственных компонентов растений, например, изменение синтеза гормонов, а не привнесение чего-то извне в геном.

 

9. Производство энергии. 
К 2050-у г. Потребление энергии удвоится. Прежде всего, произойдет повышение
КПД процессов и аппаратов до 70%. Переход на химические источники энергии с прямым преобразованием химической энергии в электрическую. Это особенно актуально в 21-м веке, так как предполагается, что запасы нефти иссякнут к 2060 году, а газа – к 2080 году.
В 21-м веке значительная часть энергии (20 – 40%) будет производиться из биотоплива: кукуруза, сахарный тростник, древесина, бытовые отходы. Высокое КПД такой энергии обеспечивается переводом биотоплива в синтез-газ с помощью генераторов низкотемпературной плазмы. 60% синтез-газа преобразуется в электричество и 30% в тепло. Выбросы минимальны.

 

Создание небольших атомных электростанций, безопасных, переносимых и способных обеспечить электроэнергией небольшой город. Вместо опасного и все более редкого урана использование тория. Ториевый реактор способен без перезагрузки работать до 50 лет. При этом ториевый реактор не создает ядерные отходы – загруженное ядерное топливо заканчивается, когда исчерпывает свои ресурсы сама станция.

В ближайшем будущем начнётся широкое внедрение бестопливного производства энергии, то есть энергии, основанной на применении энергии ветра, недр Земли, приливов и, прежде всего, солнечной энергии. Уже в настоящее время бестопливное производство энергии превышает топливное, созданы солнечные батареи с КПД 20% и есть предпосылки для появления 25-30% солнечных кремниевых батарей.

Появление подобных батарей позволило бы разместить на орбите большие поля из солнечных батарей, собранная энергия которых передавалась бы на Землю с помощью СВЧ-излучения или лазера. Создание в нескольких местах на территории Земли минимум 3-х станций (например, в Австралии, Африке и Мексике), получающих энергию с орбиты, полностью обеспечит Землю энергией.   Для передачи с этих станций энергии будут применяться «реактивные токи»  - токи свободных статистических зарядов, которые можно передавать на большие расстояния по одному медному проводу диаметром до миллиметра. Реактивные токи имеют значительно меньшие потери, требуют значительно меньше металла и строительных затрат (не нужны высоковольтные линии электропередач, вместо которых применяется кабель). Их применение изобретено Теслой.

Создание космических электростанций позволит вырабатывать абсолютно экологически чистую энергию; цена ее даже при огромных первоначальных расходах ниже, чем у тепловых и атомных станций; обеспечивается независимость от углеводородного сырья. Солнечные батареи могут быть сделаны очень тонкими (около 12 микрон), их помещают в капсулы и разворачивают на орбите. Подобный эксперимент был проведен в России в 1993 году и запатентован.

           Применение холодного ядерного синтеза. В 1957 году Иван Степанович Филимоненко предложил новый способ получения энергии за счет реакции ядерного синтеза гелия из дейтерия. 27.07.1962 г. им был получен патент 717239/38 «Процессы и системы термоэммисии» в котором описывается «теплый» ядерный синтез при температуре 1000˚ С путем электролиза тяжелой воды. Еще один эффект, который был замечен еще Филимоненко. На рассстоянии десятков метров вокруг работающей установки резко снижается количество радиоактивных изотопов После смерти Курчатова разработку начали «ужимать», а после смерти Королёва — закрыли вообще.

 

На реактивных токах с проложенными в земле однопроводными кабелями будут созданы транспортные средства (трамваи, троллейбусы, автомобили), а также электронные реактивные двигатели для космических ракет. 

10. Производство автомобилей.
Производство автомобилей является в настоящее время одним из самых больших производств. Только за последние 50 лет мировой автопарк увеличился более чем в 12 раз и превысил 700 млн. машин. Сейчас ежегодно в мире выпускается более 40 млн. машин. Автомобилестроение поглощает огромные ресурсы: 60% свинца, 40% резины, 35%  железа и т.д.
Предполагается, что использование композиционных материалов позволит снизить вес автомобиля в 3 раза. Применение водородных двигателей позволит достигнуть КПД равного 85% и резко снизить выброс вредных веществ. Подобные автомобили уже начали выпускать фирмы «Дженерал Моторс» и BMW.

Создание электромобилей, электросамолетов, машин, способных находить дорогу без человека.

Но есть проекты и других видов транспорта, например, вакуумный тоннель, в котором движется капсула с пассажирами.

11. Терапия с использованием стволовых клеток.
Стволовые клетки предполагается выращивать на животных яйцеклетках
генетически модифицированных генами человека. Опыты уже есть в Англии.

Выращивание органов из стволовых клеток. Уже есть опыты по выращиванию зубов.

12. Робототехника.
К 2025 г. будет использоваться 50 миллиардов роботов (сейчас их 7 миллионов).
Роботы будут использоваться на опасных производствах, при поисково-спасательных работах.

13. Клонирование.
Начнется широкое применение клонирования. Уже получена методом
клонирования здоровая кошка, у которой родились два здоровых котенка. Интересно, что клонированная кошка не похожа на мать, хотя их генетические коды полностью совпадают. Получается, что не только гены, но и условия жизни тоже влияют на результат.

14. Применение антенн, принимающих электромагнитное поле.
Существующие антенны практически принимают только электрическую
составляющую электромагнитного поля. При создании так называемых EH-антенн происходит прием обоих составляющих поля, что при снижении габаритов и веса антенн позволяет увеличить усиление на 15 – 50 дБ.

15. Использование энергии магнитного поля Земли.
Магнитное поле Земли имеет большую энергию. Оно, например, отклоняет
«солнечный ветер», что вызывает Северные сияния. По расчетам физиков электростанция, использующая магнитное поле Земли, по мощности равна 50 атомным станциям.

16. Использование торсионных полей и энергии вакуума.
В номере 12 за 2006 год журнала «Чудеса и приключения» опубликовано интервью
с Г.И. Шиповым. В нем он, в частности, говорит о технологиях на базе торсионных полей: материалы с новыми свойствами, создаваемые путем воздействия торсионных полей на расплавы; диагностика крови; передача информации; новые источники энергии с КПД более 100%.

В конце прошлого века профессором Л.Г. Сапогиным (Россия) разработана Унитарная Квантовая Теория (УКТ). В этой теории любая квантовая частица не является точкой - источником поля, как в обычной квантовой механике, а представляет собой некий сгусток (волновой пакет) некоторого единого поля. Если квантовая частица совершает колебания с уменьшающейся амплитудой, то через некоторое время гармонические колебания составляющих пакет волн расходятся, частица исчезает, а энергия поля передается в флюктуации вакуума. Если же амплитуда колебаний возрастает, то она «черпает» энергию из флюктуаций вакуума. В каком направлении пойдет процесс зависит от начальной фазы волновой функции и энергии частицы. Все это происходит при малых энергиях, в потенциальных ямах, в качестве которых выступает любая малая щель или каверна в образце металла или керамики, или в пузырьках воды, куда и попадают свободные частицы.

Таким образом, в УКТ закон сохранения энергии в квантовых процессах носит глобальный характер, то есть справедлив для ансамбля частиц, а в индивидуальных процессах энергия не сохраняется, а может быть получена из вакуума или отдана в вакуум. Из этого следует, что в подходящих физических системах самого разного типа возможен Холодный Ядерный Синтез и генерация энергии из вакуума. Методы извлечения энергии из вакуума могут быть самыми разными, от использования постоянных магнитов и аномального газового разряда до маленьких пузырьков в жидкости, в которых и выделяется энергия.

Такие явления уже получены в ряде экспериментов:
- физики Александр Сангин (Россия, Екатеринбург) и T.Mizuno (Япония) использовали специальные протонно-проводящие керамики (получены путем спекания порошка при высокой температуре), в которых при пропускании через них электрического тока выделяется в тысячу раз больше тепловой энергии, чем потребляется. В некоторых экспериментах эта величина даже превышала 70.000;

- в тепловом элементе CETI, созданном Паттерсоном (James Patterson, USA) происходит электролиз специально изготовленных никелевых шариков в обычной воде. Потребляемая электрическая энергия была в 960 раз меньше создаваемой;

- давно существуют теплогенераторы (Ю.Потапов, Молдавия, James L.Griggs, и Schaeffer  - USA). В них при циркуляции обычной воды образуется много кавитирующих пузырьков, в которых выделяется избыточная энергия и отношение выходной энергии к входной превышает 1.5 раза. Теплогенератор Потапова давно выпускается тысячами штук для отопления домов;

- явление сонолюминесценции, когда некоторые жидкости начинают светиться при прохождении через них слабого ультразвука. Это экспериментально твердо установленное явление открыто профессором Московского Университета С.Н.Ржевкиным в 1933 году и не имело удовлетворительного объяснения. Как указывал лауреат Нобелевской Премии профессор Юлиан Швингер, оно не имеет право на существование, но существует;

-  ещё более таинственно выглядит давно известная проблема с нехваткой энергии во многих биохимических реакциях с участием ферментов (энзимов). Например, в хорошо изученной реакции расщепления полисахаридов в присутствии лизоцима происходит следующее: молекула полисахарида попадает в специальную каверну в большой молекуле лизоцима и через некоторое время оттуда выбрасываются ее обломки. При этом разрываемые энергии связи полисахарида порядка 5 эВ, а энергия теплового движения только 0.025 эВ. Абсолютно неясно, откуда лизоцим берет энергию для разрыва полисахарида?

Во всех этих экспериментах и установках, ни о каких химических или ядерных реакциях или фазовых переходах не может быть и речи.

Если природа действительно устроена так, что законов сохранения энергии нет для индивидуальной частицы, но есть для ансамбля (как это имеет место в обычной квантовой механике), то получение экологически чистой энергии является более простой теоретической и технической задачей, чем горячий ядерный синтез. Человечество будет навсегда избавлено от энергетического голода, а главным препятствием на пути дальнейшего развития цивилизации будет тепловое загрязнение окружающей среды.

17. Новые достижения в медицине.
- Увеличение длительности жизни путем перекодирования клеток, отвечающих за длительность жизни.
- Создание вживляемых в тело нанороботов, умеющих собирать и разбирать молекулярные цепочки для диагностики и профилактики заболеваний.

- Нанотехнологии могут позволить создать крошечные капсулы, в которых лекарство будет доставляться прямо к больному органу. Нанороботы, циркулирующие по организму могут выявлять и уничтожать бактерии. Паразитов, холестериновые бляшки.

- Вживление в тело микрочипов, постоянно отслеживающих состояние здоровья, чтобы заблаговременно распознать даже небольшие изменения в организме.
- Изучение геномов людей с целью предвидения всех возможных патологий данного организма и заранее внести на генном уровне соответствующие изменения.
- Выращивание органов из тканей самих пациентов. Уже сейчас ведутся работы по перепрограммированию клеток соединительной ткани в клетки другого типа, например, в клетки сердечной или печеночной тканей. Это позволит радикально обновлять ткани организма.

 

- Отращивание заново организмом поврежденных органов. Замена больных конечностей и внутренних органов протезами, управляемыми мозгом (уже два человека в мире имеют подобные протезы рук). Создание полного протеза тела управляемого биологическим мозгом владельца.

- Предотвращение наследственных заболеваний.

- Коррекция и улучшение памяти. Замена протезами некоторой части мозга, вышедшей из строя. Такие работы уже ведутся.

Ряд ученых полагает, что эти достижения способны продлить длительность жизни до 120 лет к 2050 году. Правда, следует иметь ввиду, что такое радикальное повышение продолжительности жизни может поставить под угрозу развитие человечества в целом.

 

Следует иметь ввиду, что в настоящее время совершенно неясно, как функционирует мозг. Неизвестно, что такое сознание и где начинается личность, как работает память (по каким законам соединяются нейроны). Мозг – это не только логика, но и много реакций неосознанных, непонятных, интуитивных. По сложности образования связей компьютер далеко отстает от мозга. В компьютере память и операции разделены, в биологическом мозге память и операции едины, выполняются одними и теми же нейронами, находящимися в разных отделах мозга. Мозг одного человека – это все компьютеры в мире плюс Интернет. Воспроизвести такую систему пока невозможно.

18. Прорывные достижения могут быть осуществлены в следующих областях:
- в информатике и связи – передача информации со скоростью, большей скорости света;
- в физике – переход атомов одного вещества в атомы другого с выделением энергии.

 

- использование гелия в качестве строительного элемента промышленности;

- в сельском хозяйстве – разложение вносимых азотных удобрений микробами.

19.Надо полагать, что в будущем сменится вся научная парадигма. То есть
будет создана новая концепция понятий и методов их исследования. В рамках новой
парадигмы, возможно, будут объяснены и использованы следующие явления:
- предсказание будущего, подсказки внутреннего голоса (интуиции);
- неопознанные летающие объекты и их необычные свойства;
- эктрасенсорное восприятие (видение картин будущего, получение информации через большие расстояния без специальных приборов, чтение мыслей).Чтение мыслей – задача уже практически достижимая. Когда произносятся слова, наш мозг посылает импульсы к нервным окончаниям, которые управляют связками и мышцами языка. Если эти сигналы при речи, сказанной про себя, улавливать сенсорами, вплетенными в мышечную ткань, то люди смогут общаться не раскрывая рта);
- левитация – способность передвижения тела по воздуху без специальных приборов;

Однако при этом следует иметь в виду, что наши знания о процессах и объектах являются неразрывной составляющей всего здания науки, ибо получены как обусловленный законами логики неизбежный вывод из твердо установленных фактов. Но это не означает запрета на дальнейшее уточнение законов. Напротив, такое уточнение составляет непременную практику науки и служит источником прогресса. В ходе этих уточнений одни законы становятся все более строгими, а для других устанавливаются границы применения.

 

Другие произведения автора:

Они в пустыне сорок лет

Не много

Ливень