Развитие точных и естественных наук в конце XIX-начале XX века

Развитие естественных наук

Конец XIX и начало XX века — один из самых важных этапов в развитии современного естествознания. Это период революционных открытий в разных сферах наук о природе, период, когда подрывались старые понятия о вселенной.

Развитие естествознания в это время связано с усилением экономической конкуренции между некоторыми странами и их стремлением освоить новые территории мира в экономическом отношении.

Точные и естественные науки развивались в этот период благодаря широкомасштабным опытам, и это обогатило мир новыми грандиозными научными открытиями.
В рассматриваемом промежутке времени наука еще более специализировалась, появились новые отрасли науки. Некоторые науки были объединены. Так, на стыке физики и химии появилась физическая химия. Открытия этого периода прокладывали дорогу к научно-технической революции второй половины XX века. Появилась новая отрасль знаний — техническая наука. Эта наука занималась в основном проблемами совершенствования производства на основе научных успехов прошедшего периода.
Развитие наук выдвинуло идею о безграничности вселенной и привело к концепции относительности наших знаний о ней.

Математика, химия,физика

Великие открытия в области математики связаны с именами русского ученого Н.Л. Лобачевского, итальянского ученого Й. Белтрами, австрийского математика Д. Гильберта и других ученых.

Русский ученый Н.Е. Жуковский в 1904 году сделал открытие, которое стало основой развития современной аэродинамики: он обосновал формулу определения подъемной силы крыла.

В 1895 году немецкий ученый В. Рентген (1845—1932) открыл существование невидимых лучей, проходящих сквозь предметы. Эти лучи электромагнитных волн получили название «рентгеновские лучи». Их широко используют в медицине и технике. За это открытие В. Рентген получил Нобелевскую премию.

Импульсы излучения для приборов, применяемых в медицине и технике, подавались искусственным путем, и человек при использовании аппарата останавливал работу радиопередатчика или рентгеновского аппарата для подзарядки. Но какова физическая природа этого излучения? Как оно связано со строением вещества? На эти вопросы можно было найти ответ, только исследуя самые мелкие частицы вещества. Такими мельчайшими частицами являлись атомы. Основу изучения сложного строения атома заложил русский ученый Д.И. Менделеев. Он еще в 1869 году открыл существование связи между величинами относительных атомных масс всех химических элементов и создал периодическую систему элементов, которую назвали в его честь таблицей Менделеева.

Изучение внутренней структуры атома было связано с изучением радиации. Французский физик А. Беккерелъ, изучая это явление, открыл, что атомы урана испускали луч, проходящий через близлежащие предметы. Следующий шаг был сделан в Париже М. Складовской-Кюри. В процессе проведения опытов она пришла к выводу, что самоизлучение присуще не только атомам урана. Это свойство определенных атомов она назвала радиоактивностью. Она вместе с супругом — знаменитым французским физиком П. Кюри — смогла доказать, что некоторые радиоактивные элементы излучают интенсивнее, чем уран.

Супруги Кюри смогли выделить два таких элемента. Эти элементы были названы полонием (в честь родины М. Складовской-Кюри, которая была родом из Польши) и радием (лат. radius — луч). Ученые все больше убеждались, что атом — не самая мелкая частица вещества. В начале XX века был открыт электрон — первая микрочастица. Спустя некоторое время выяснилось, что при расщеплении радиоактивных элементов выделяются именно эти электроны. Английский физик Э. Резерфорд доказал, что все атомы имеют тяжелые ядра. Он изготовил планетарную модель атома, в которой модели-электроны («планеты») вращались вокруг ядра («Солнца»).

Датский физик Н. Бор внес поправку, т. е. в его модели электроны перепрыгивали с одной орбиты на другую и выделяли энергетическую порцию (квант). Это было кардинальное отличие от классической ньютоновской физики и показывало, что законы классической физики уже не подходят микромиру.

Одновременно менялись и научные представления о взаимосвязи пространства и времени. В 1905 году немецкий ученый А. Эйнштейн заявил об основных тезисах теории относительности. Он доказал, что понятия пространство, время и тяготение — относительные, специфика вселенной и времени зависят от движения материальных объектов. При приближении скорости тела к скорости света течение времени замедляется, продольные размеры тел (в направлении движения) сокращаются.

В биологии также начались коренные изменения. Открытие Г. Менделем некоторых законов наследственности заложило основу для развития новой науки — генетики. В этот период была создана наука о высшей нервной деятельности. Русский физиолог И.П. Павлов доказал, что в основе психической деятельности человека лежат материальные физиологические процессы, происходящие в коре головного мозга. Следовательно, процесс мышления — это свойство, присущее высокоразвитой материи.

Большие успехи были сделаны в области органического синтеза. В 1900 г. знаменитый ученый В. Гринъяр разработал способ получения смешанных магнийорганических соединений и показал широкие возможности их использования в органическом синтезе. Открытие реакции диазотирования П. Грисса позволило создать новый большой класс красок, названных азокрасителями.

Метод синтезирования красок стал использоваться в производстве лекарств. С внедрением термодинамики в изучение химических процессов появилась химическая термодинамика. В 1887 году С. Аррениус создал теорию электролитической диссоциации. В 1881 году М.Г. Кучеров открыл реакцию гидратации.

Естествознание

Открытие немецким ученым Т. Шваном клеточного строения всех живых организмов послужило упрочению научной основы естествознания. Чарльз Дарвин, великий английский натуралист (1809—1882), своим трудом «Происхождение видов путем естественного отбора» совершил переворот в науке. Последняя четверть XIX века может быть названа периодом установления и распространения дарвинизма. Учение Дарвина в корне изменило направление исследований в области биологии. На основе обобщения огромного ботанического и зоологического материала, собранного в течение пятилетних путешествий, Ч. Дарвин пришел к заключению, что вся живая природа, включая человека, является результатом процесса эволюции.

Микробиология

Революционные изменения в микробиологии связаны с именем французского микробиолога и химика, основателя современной микробиологии и иммунологии Луи Пастера (1822—1895). Изучив процесс брожения, он заложил научную основу производства вина, пива и других продуктов, доказав, что процесс прокисания продуктов является биологическим процессом, вызываемым микробами. Его открытие спасло виноделов от разорения. Опыты Пастера имели большое значение в создании способов стерилизации и пастеризации различных продуктов. Великий ученый разработал метод вакцинации людей, животных и птиц с целью предотвращения различных инфекционных болезней — сибирской язвы, бешенства, чумы и других (в особенности бешенства). Его исследования стали основополагающими в создании науки об иммунитете.

Медицина

В этот период медицина тоже добилась больших успехов. В 1880 году немецкий ученый К. Эберт открыл возбудителя брюшного тифа, в 1884 году Ф. Леффлер культивировал дифтерийную палочку, вызывающую дифтерию. Немецкий ученый Р. Вирхов (1821 — 1902) заложил основы патологической анатомии. В 1875 году русский ученый Ф.А. Лёш открыл возбудителя амебной дизентерии.

Открытия в области физики также способствовали развитию медицины. Исходя из теории Максвелла об электромагнитных волнах, немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл невидимые лучи, проходящие через предметы. Происхождение лучей было не известно ученому, и он назвал их «Х-луча- ми». На основе этого открытия был изобретен аппарат, который назвали в честь ученого. Теперь врачи могли видеть внутренние повреждения, переломы костей.

За открытие рентгеновских лучей В. Рентгену первому среди физиков была вручена Нобелевская премия.

Открытия в области химии также были рационально использованы в медицине.

Промышленное производство мыла, использование его в больницах, особенно хирургами, уменьшило опасность проникновения инфекции во время операций.
В борьбу с инфекционными заболеваниями большой вклад внес Р. Кох, открывший в 1882 году бациллу, вызывающую туберкулез. Он разработал профилактические меры против эпидемии и создал лекарства. Русский ученый, лауреат Нобелевской премии И. Мечников создал фагоцитарную теорию иммунитета.

Знания — навыки, приобретенные человеком в результате учебы, изучения и жизненного опыта.
Наука — система знаний, подтвержденных на практике, раскрывающих закономерности природы и общества и оказывающих влияние на окружающую среду.
Стерилизация (лат. sterilis — чистый) — в медицине и биологии — уничтожение микроорганизмов с помощью высокой температуры, химических веществ, фильтрации. Пастеризация (названа в честь ученого Пастера) — нагревание до 60—80 °С и быстрое охлаждение жидкостей с целью уничтожения вредных микроорганизмов.
Бацилла (лат. bacillim — палочка) — бактерии, возбудители инфекционных заболеваний (микроб-палочка).