Įspūdingi gamtos mokslų atradimai ir reikšmė (4 tema)

Kalbant apie XVI–XVII a. mokslo revoliuciją, jau atskleistas to laikmečio milžiniškas gamtos mokslų (fizikos, astronomijos) proveržis. Buvo atlikta mokslinių tyrimų ir jais remiantis padaryta fundamentalių atradimų. Didžiausias jų – įrodymas, kad Žemė nėra stabilus visatos centras. Žemė yra tik viena iš planetų, kuri sukasi aplink savo ašį ir skrieja aplink Saulę (heliocentrinė sistema). Suformuluoti dėsniai, kuriais aiškinamas dangaus kūnų judėjimas. Tai itin svarbūs mokslo pasiekimai ir atradimai, jie ilgainiui pakeitė ne tik mokslą, bet ir žmogaus pasaulėžiūrą. Taip pat teoriškai ir praktiškai buvo pagrįstas esminis gamtos mokslų tyrimo metodas: nuoseklus ir reguliarus to paties eksperimento kartojimas, rezultatų stebėjimas ir fiksavimas. Tam reikėjo šimtmečių tyrinėjimų, stebėjimų, skaičiavimų ir samprotavimų. Nors nemaža dalis Viduramžiais plėtotų gamtos mokslų rezultatų ir išvadų buvo klaidingos, be Viduramžių mokslo nebūtų buvę vėlesnių mokslo atradimų. Juk kasdienė išmintis rodo, kad iš klaidų mokomasi. Iš savo klaidų ar klaidingų ankstesnių teorijų mokosi ir tobulėja mokslas. Praeities ir dabarties sąsają tobulėjant mokslui rodo ir kitas pavyzdys. Atmetę didžiuosius XVI–XVII a. mokslo revoliucijos atradimus, negalėtume paaiškinti to, kas mokslo raidoje įvyko XVII a. pabaigoje. Tai ankstyvųjų Naujųjų laikų mokslo revoliucijos pabaiga. Kuo mokslui svarbus šis laikotarpis?

Nepaisant mokslo pasiekimų ir atradimų, XVII a. antroje pusėje senoji dar nuo Aristotelio laikų įsitvirtinusi mokslo samprata apie stabilią Žemę kaip visatos centrą dominavo daugelyje Europos universitetų. Juk turbūt nieko nėra sunkiau, nei pakeisti žmogaus įsitikinimus. Taip buvo ir bene seniausiame pasaulyje Kembridžo universitete. Čia XVII a. antroje pusėje matematikos ir įvairių kitų mokslų (astronomijos, filosofijos, fizikos) studijas pradėjo Izaokas Niutonas (Isaac Newton, 1643–1727) (4.1 pav.). Po studijų, kuriose išskirtinį dėmesį sutelkė į ankstesnių Europos gamtos ir jos reiškinių tyrinėtojų bei filosofų darbus, teorijas ir svarstymus apie pasaulio ir visatos sandarą, gamtos ir jos jėgų veikimą, jis ėmėsi savarankiškos mokslinės veiklos. Manoma, kad didysis I. Niutono kaip mokslininko šuolis įvyko tyloje ir vienatvėje, 1665 m. baigus studijas universitete. Kaip tik tais metais Lòndone prasidėjo maras ir universitetas dvejiems metams buvo uždarytas. I. Niutonas grįžo į gimtinę (4.2 pav.). Čia jis pradėjo pirmuosius gamtamokslinius šviesos dalelių, spalvų susidarymo tyrinėjimus ir juos grindė matematiniais skaičiavimais. Šie tyrinėjimai I. Niutonui leido suprasti, kad visatoje ir Žemėje viskas veikia matematiškai reguliariai, t. y. daugybė reiškinių nuosekliai pasikartoja ir reiškiasi pagal įprastus principus. Šie porą metų trukę tyrinėjimai ir jų rezultatai jam atvėrė kelią į mokslo pasaulį, tiksliau, į patį Ánglijos mokslo elitą. I. Niutonas tapo Kembridžo universiteto profesoriumi, o netrukus ir Lòndono karališkosios draugijos nariu. Po poros dešimtmečių, 1687 m., Londone I. Niutonas išleido knygą Gamtos filosofijos matematiniai pagrindai. Ji tapo galutiniu Ankstyvųjų naujųjų laikų mokslo revoliucijos akcentu gamtamoksliškai aiškinant pasaulio sandarą ir visatos reiškinius bei gamtos jėgas. Kuo ši knyga mokslo istorijoje ypatinga ir išskirtinė?

Šioje didelės apimties knygoje matematine kalba, t. y. sudėtingais matematiniais skaičiavimais ir išvedamomis formulėmis, I. Niutonas aprašė ir paaiškino Žemėje ir visatoje veikiančias gamtos jėgas ir jų veikimo principus, vadinamus gamtos dėsniais (A šaltinis). Tiksliau tariant, sukūrė savo vardu vadinamus klasikinės mechanikos – kūnų judėjimo erdvėje – pagrindus. I. Niutono mechanika aiškino, kaip ir kokių jėgų veikiami juda kūnai erdvėje ir kokia jų tarpusavio sąveika (pavyzdžiui, obuolio kritimas nuo obels, dangaus kūnų, planetų judėjimas aplink Saulę ir kita). Pagrindinis I. Niutono mokslinės veiklos pasiekimas – jam pavyko įrodyti, kad tiek Žemėje, tiek visatoje kūnus veikia tos pačios gamtos jėgos, taigi Žemė ir visata yra bendra visuma. Šis atradimas reiškė, kad I. Niutonas atskleidė vadinamąjį visuotinės traukos dėsnį (gravitaciją), kuris veikia ir Žemės atmosferoje, ir visatoje. Visuotinės traukos dėsnis paaiškina Žemės ir dangaus kūnų judėjimą. I. Niutono atradimai ir jų fundamentalus matematinis aprašymas daugiau negu dviem šimtmečiams tapo fizikos mokslo pamatu (B ir C šaltiniai).

Laboratorija, specifinis gamtos mokslo tyrinėtojo kabinetas, nėra tik mokslininkų, siekiančių pažinimo ir geresnio pasaulio suvokimo, darbo vieta. O mokslas nėra tik drąsios teorijos apie pasaulio ir visatos sandarą bei fundamentalių gamtos dėsnių atskleidimas. Mokslo atradimai ir moksline veikla pasiektas pažinimas ilgainiui pritaikomi praktiškai. Dėl sparčios gamtos mokslų raidos ir daugybės mokslo atradimų XIX–XX a. pirmoje pusėje mokslinės žinios buvo aktyviai praktikuojamos. Toks mokslo pasiekimų pritaikomumas lėmė naujus išradimus.

Geriausiai šiuos samprotavimus apie praktinį mokslo žinių pritaikomumą liudija vieno XIX–XX a. amerikiečių mokslininko praktiko ir išradėjo gyvenimas. Nors Tomas Alva Edisonas (Thomas Alva Edison, 1847–1931) buvo beveik savamokslis, istorijoje jis žinomas kaip bene didžiausias visų laikų išradėjas. Jis pirmasis įkūrė technologijų laboratoriją, kurioje buvo tyrinėjama ir eksperimentuojama pirmiausia siekiant sukurti įvairius inžinerinius daiktus, įrankius, aparatus, kurie galėtų būti pritaikomi kasdienybėje ir, žinoma, parduodami. XIX a. antroje pusėje jo įkurtose laboratorijose patobulintas fonografas – telegrafo aparatas, kuris užrašė ištartus žodžius, perduodamus radijo bangomis; išrastas novatoriškas ir kokybiškai naujas akumuliatorius, telefono mikrofonas.

Vis dėlto vieno išradimo istorijoje T. A. Edisono vaidmuo buvo išskirtinai svarbus. 1879 m. jo vadovaujamoje laboratorijoje išrasta kaitinamoji elektros lempa su angliniu siūleliu, kurią buvo galima gaminti masiškai ir komerciškai sėkmingai (4.6 pav.). Šis išradimas, ilgainiui turėjęs įtakos visuotinei elektrifikacijos sklaidai, iš esmės pakeitė žmogaus kasdienybę: darbo sąlygas ir trukmę, laisvalaikį vakarais, miestų ir gatvių apšvietimą. Tačiau, jei ne vienas XVIII–XIX a. pr. italų fizikas ir chemikas, tyrinėjęs elektrą, apie jokią elektros lemputę T. A. Edisonas nebūtų galėjęs net pasvajoti.

Tad galima padaryti gana elementarią, iš žmonijos patirties kylančią išvadą: kad ir kokie neįtikėtini ir sunkiai suvokiami būtų moksliniai tyrimai, paprastai sunku numatyti, kokie bus rezultatai. Neretai laboratoriniai eksperimentai, teoriniai svarstymai ir matematiniai skaičiavimai atsiduria aklavietėje. Tačiau mokslinių tyrimų pasiekimai ir sukurtos teorijos sudaro sąlygas naujiems praktiniams išradimams, keičiantiems žmonių kasdienybę. Tai patvirtina radioaktyvumo reiškinio nustatymas, elektros tyrimai ar lempos išradimas. O, pavyzdžiui, A. Einšteino reliatyvumo teorija leido suvokti, kad laikas skirtingai eina Žemėje ir už jos atmosferos. Kokia viso to praktinė nauda? Be šių žinių negalėtų tiksliai veikti šiandien kiekvieną dieną mūsų įvairiuose išmaniuosiuose įrenginiuose naudojama globalinė padėties nustatymo sistema (GPS). Tai globali sistema, iš Žemės palydovų siunčianti radijo signalus, pagal kuriuos padėties nustatymo imtuvai gali nustatyti savo buvimo vietą (4.7 pav.). Palydovuose veikiantys atominiai laikrodžiai sąmoningai nustatomi taip, kad jų ritmas būtų suderintas (sinchronizuotas) su laikrodžiais, kurie eina Žemėje. Taigi, galima sakyti, A. Einšteinas lydi žmogų beveik kiekvieną dieną.