Науки, возникшие на «стыке» традиционных дисциплин

Науки на «стыке» традиционных наук начали возникать не сегодня и даже не вчера. Проблемы, встающие перед учеными заставляли при ре­шении использовать методы других наук. Одной из первых появилась фи­зическая химия.

Еще в 1752 г. М.В. Ломоносов говорил: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». [9] Ломоносов правильно предвосхитил содержание современной физической химии, он верно понял, насколько важно использовать физические зна­ния и методы при изучении химии. Им был установлен один из основных законов физической химии — закон постоянства массы при химических превращениях. Именно физика постепенно превращала химию из описа­тельной науки в точную. Развитие физической химии в дальнейшем было связано с исследованиями ученых, изучавших действие тепла и электри­чества на протекание химических процессов. Изучение выделения или поглощения теплоты в процессе химических реакций положил начало тер­мохимии. В конце XIX в. физическая химия окончательно сформировалась как самостоятельная наука. Она включает в себя целый ряд научных дисциплин. Физическая химия дает теоретическую основу для других от­раслей химической науки и химической технологии.

Биофизика, или биологическая физика, — важное направление современной науки, возникшее на границе биологии с различными разде­лами физики. Основная задача биофизики состоит в изучении физических основ строения и функционирования живых систем. По современным пред­ставлениям в основе жизнедеятельности всех известных нам биологиче­ских объектов лежат законы природы, присущие и остальной материи, например законы физики. При исследовании биологических объектов раз­личной степени сложности, начиная от отдельных молекул и их комплек­сов и кончая клетками, их сообществом, тканями, органами, целыми ор­ганизмами, возникает целый комплекс сложных проблем. Их решение тре­бует применения всего арсенала теоретических и экспериментальных ме­тодов современной физики, в том числе ряда разделов математической физики, теории информации, кибернетики, автоматического регулирова­ния и других смежных направлений науки. Биофизика вскрыла важные особенности взаимодействия вещества и энергии в биологических систе­мах. Оказалось, что процессы жизнедеятельности подчиняются законам термодинамики открытых систем с постоянным обменом веществ и энергии с окружающей средой. Биофизика показала полную справедливость для биологии таких фундаментальных законов физики, как законы сохранения и симметрии. Помимо этих общих подходов к биологическим явлениям с позиций современной физики биофизика решает широкий круг более част­ных проблем, имеющих большое теоретическое и прикладное значение. На вооружении биофизики сегодня рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, радиоизотопы, радиоспектроскопия электронного и ядер­ного магнитного резонанса, оптическая спектроскопия, различные ме­тоды радиоэлектроники и кибернетики.

Химическая физика — научная дисциплина, появившаяся на ру­беже физики и химии в первой трети ХХ в. Она изучает явления и зако­номерности на основе познания строения атомов и молекул. Главное внимание уделяется количественным методам исследования, созданию теорий реакционной способности, физическим методам воздействия на химические реакции, изучению физических явлений, сопутствующих хими­ческим реакциям. Химическая физика выделилась из физической химии после того, как в химию пришли понятия атомной физики и квантовой механики, развитие которых чрезвычайно углубило физическую теорию строения вещества и позволило создать новые методы исследования хи­мических реакций. В качестве объектов исследования химической физики зачастую выбираются простые на первый взгляд реакции, например взаи­модействие кислорода с водородом. Но изучение их на основе химиче­ской физики показало, что эти процессы являются сложными. Механизм химических реакций рассматривается как совокупность элементарных процессов с участием электронов, атомов, молекул, ионов, свободных радикалов. Для современной химической физики характерно применение многочисленных физических методов исследования, дающих глубокую и разнообразную информацию о механизме взаимодействия веществ, о структуре молекул и атомов. Среди проблем, которыми занимается эта наука, такие первостепенно важные, как исследование химической кине­матики реакций горения и взрывов, теоретический расчет скоростей ре­акции в газовой, жидкой и твердой фазах, изучение катализа, выявле­ние закономерностей полимеризации и т.д. Перспективными для химиче­ской физики являются исследование реакций, протекающих в экстремаль­ных условиях — при сверхнизких и сверхвысоких температурах, в плазме, в условиях глубокого вакуума или под большим давлением, под влиянием лазерного излучения и т.д. Методы химической физики приме­няются при изучении многих биологических объектах и процессов, про­исходящих в живой природе.

Геохимия — наука о химическом составе атмосферы, гидро­сферы, литосферы Земли, горных пород, руд, минералов, о распростра­ненности, сочетании и миграции химических элементов и их изотопов на Земле, наука, изучающая историю элементов нашей планеты. Ее основные положения разработаны в ХХ в. на базе современных представлений хи­мии о строении и превращении атомов. Основоположниками современной геохимии считают советских ученых В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана, а также норвежского исследователя В.М. Гольшмидта. Изучением законо­мерностей поведения всех химических элементов и их изотопов в при­роде, моделированием процессов их концентрации и рассеяния занима­ются теоретическая и экспериментальная геохимия. Геологическая и геохимическая роль живых организмов исследуется биогеохимией.

Биогеохимия — часть геохимии, изучающая геохимические про­цессы, которые происходят при участии организмов в биосфере-оболочке Земли, включающей атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы (земную кору). Миграцию химических элементов на Земле нельзя понять без учета влияния организмов. Биогеохимические процессы находят от­ражение на геологических картах. Впервые задачи биогеохимии были сформулированы в СССР академиком В.И. Вернадским и разрабатывались в специально созданной Биогеохимической лаборатории. Биогеохимия рас­сматривает не отдельные особи или виды организмов, а всю их совокуп­ность, так называемое живое вещество, выраженное в массе, составе энергии, которую оно привносит в биогеохимические процессы.

Биохимия — наука о химическом составе и химических реак­циях живых организмов. Возникнув на стыке химии и биологии, она сформировалась как самостоятельная отрасль знаний в конце ХIХ в., хотя истоки ее относятся к далекому прошлому. Современную биохимию кратко можно охарактеризовать как науку, которая использует химиче­ские методы для изучения биологических объектов. В зависимости от природы изучаемых живых организмов биохимия подразделяется на биохи­мию животных, биохимию растений, и биохимию организмов. Современная биохимия развивается в тесной связи с биоорганической химией и моле­кулярной биологией, опирается на новейшие достижения химии и физики. Ряд разделов биохимии из-за их большого практического значения выде­лился в отдельные научные дисциплины. Современная биохимия — активно развивающаяся наука, она вносит весомый вклад в наши знания о химии живых организмов, имеет важное значение для различных областей прак­тики.

Квантовая химия — это область теоретической химии. Экспе­римент для нее важен лишь как путь проверки теоретических положений. Она опирается на фундаментальное представление физики о том, что электрон одновременно может рассматриваться и как частица, и как волна. «Язык» квантовой химии — это очень сложные математические уравнения, составляющие аппарат квантовой механики. Основная задача квантовой химии состоит прежде всего в теоретическом объяснении взаимодействия атомов в молекулах и в более сложных материальных об­разованиях. Достижения квантовой химии во многом определяют развитие современной теоретической химии.

Астрофизика — раздел астрономии, изучающий физическую при­роду небесных тел и их систем, их происхождение и эволюцию. В астро­физике почти все данные о далеких небесных телах получают с помощью анализа приходящих от них электромагнитных волн — видимого света и других, невидимых глазом лучей. Основу астрофизики составляют астро­физические наблюдения. Появление спектрального анализа во второй по­ловине ХIХ в. сразу позволило делать выводы о химическом составе не­бесных тел. На основе данных наблюдательной астрофизики, опираясь на законы физики, астрономы делают выводы об условиях в небесных телах, которые непосредственно не наблюдаются.

Геофизика, или физика Земли, — это комплекс наук, изучаю­щих нашу планету и ее ближайшее окружение — Солнечную систему. Гео­физика изучает непостоянное во времени вращение Земли, ее истинную форму, взаимодействие Земли и Луны (приливы, замедление вращения), климат Земли и др.

Окружающий нас мир сложен и многогранен. Познать его невозможно с позиций только химии, только физики, только биологии и т.д. Каче­ственные прорывы в решении проблем науки возможны при использовании знаний и методов многих традиционных дисциплин, так возникают всё новые и новые науки на «стыке» традиционных дисциплин.

ЛИТЕРАТУРА:

Кабардин О.Ф. Физика: Справ. материалы. - М.: Просвещение, 1985.- 359с.

Краткая философская энциклопедия - М.: Издательская группа «Прогресс»-«Энциклопедия», 1994.- 576с.

НГ Наука //Приложение к «Независимой газете» №9 (13), октябрь 1998г.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.- 287с.

Современная философия: Словарь и хрестоматия. /Отв. ред. док. филос. наук Кохановский В.П. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1995.- 511с.

Социология. Наука об обществе. /Под общей редакцией проф. В.П. Андрущенко, проф. Н.И. Горлача. - Харьков: Институт востоковедения и международных отношений, 1996.- 688с.

Философия: Учебник для высших учебных заведений. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1995.-576с.

Энциклопедический словарь юного физика /Сост. В.А. Чуянов. - М.: Педагогика, 1984.- 352с.

Энциклопедический словарь юного химика /Сост. В.А. Крицман, В.В. Станцо. - М.: Педагогика, 1982.- 368с.