История науки и техники

3. Развитие естествознания и технический прогресс в «эпоху науки».

В ХIХ в. метафизическое понимание мира уступило место познанию материального единства мира. Идея всеобщей связи явлений природы превратила естествознание в единую науку о природе, где воедино связаны механика, астрономия, физика, химия и биология. Произвольная дифференциация естествознания уступила место научной дифференциации исходя из особенностей отдельных явлений природы.

Однако, «взрыв научного творчества» - являлся не следствием случая или случайной цепи исследований и открытий, а результатом необходимости решения технических и экономических задач в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве. В ХIХв. наука впервые стала рассматриваться как производительная сила.

В свою очередь промышленный переворот и научно-техническая революция выдвинули перед обществом необходимость дальнейшего глубокого изучения экономических законов. Следствием многомерного подхода к экономическому анализу явился интерес научной и обывательской общественности к гуманитарным областям науки.

Таким образом, процесс фундаментальных открытий и поистине революционных преобразований охватил всю систему наук, т.е. в области естествознания, техники и обществознания.

Математика. Новые математические исследования возникли в силу внутренней логики развития математики как науки и в результате непосредственных практических запросов данного времени. Многие из математических идей впоследствии получили практическое применение к задачам физики, химии, астрономии, строительного дела, баллистики и т.д.

Наиболее важные достижения математической науки

Важнейшие достижения и открытия. Ученые.	Труды, значение и практическое применение
Создание векторного анализа (Г.Грасман , У.Р.Гамильтон)	Развитие математической физики и приложение математики к задачам механики.
Дальнейшее развитие теории вероятностей (далее ТВ). Разработан ряд теорем ТВ. (П.С.Лаплас, А.Лежандр, С.Пуассон, К.Ф.Гаусс)	Теоремы ТВ указывают на условия возникновения тех или иных закономерностей в результате действия большого числа случайных факторов. Применение – возможность прогнозирования. Совокупное действие большого числа фактов приводит при некоторых условиях к результату почти независимому от случая, т.е. к практически достоверным событиям.
Оформление новых направлений в геометрии: - дифференциальная геометрия; - начертательная геометрия(Г.Монж)	Составление чертежей машинного оборудования, зданий и сооружений промышленного, транспортного и бытового характера.
Дальнейшая разработка неэвклидовой геометрической системы: математическое учение о пространстве (Г.Риман)	«О гипотезах, лежащих в основании геометрии». Применение – в точных науках. Только после достижений в изучении микромира, в астрономии, создания теории относительности – идеи Лобачевского и Римана были применены к изучению реального физического пространства.
Оформление новой отрасли математики теория функций действительного переменного и развитие численных методов анализа (Г.Кантор, Дж.Адамс, К.Штернер, К.Рунге и др.)

Физика. В связи с развитием промышленности и транспорта большое развитие получила теоретическая и прикладная механика. Конструкторы машинных и инженерных сооружений были поставлены перед необходимостью учета так называемых динамических нагрузок, которые вызывают значительные силы инерции. Т.о., дальнейшее развитие получили проблемы динамики, кинематики, теория упругости тел, учение о сопротивлении материалов, гидромеханика, гидравлика. К началу второй пол. XIX в. физики уже обладали богатым запасом знаний по электричеству, магнетизму и оптики, владели способами количественного расчета этих явлений и способами их измерений. Т.о. была подготовлена теоретическая и экспериментальная база для будущих открытий и обобщений.

Наиболее важные достижения физической науки

Важнейшие достижения и открытия. Ученые.	Труды, значение и практическое применение
Механика
Разработка теории механики как науки Ж.-Л.Лагранж
Зарождение и развитие самостоятельной теории машин и механизмов в конце ХУШ в. (Ш.О.Кулон, Г.Монж) дополнилось трудами Ж.В.Понселе	«Курс механики в применении к машинам» и «Введение в промышленную, физическую и экспериментальную механику».
Термодинамика	«Размышления о движущей силе огня»
Физический и математический анализ тепловых процессов, допускающий существование теплорода (Сади Карно)
Оформление теории превращения механического движения в теплоту, обоснование и экспериментальное доказательство закона сохранения и превращения энергии (Юлиус-Роберт Майер).
Учение об электричестве и магнетизме.	Впервые устанавливался факт существования вокруг проводника с током определенного магнитного поля.
Открытие влияния тока на магнитную стрелку (Х.К.Эрстед)
Открытие явления взаимодействия между токами (А.М.Ампер)	Положено начало новому направлению в науке – электродинамике.
Открытие явления термоэлектричества (Т.И.Зеебек)	Открытие по сей день не дает покоя ученым пытающимся осуществить идею непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую
Открытие знаменитого «закона Ома» (Георг Симон Ом)	Найдено соотношение между силой тока, электродвижущей силой источника тока и величинами характеризующими проводник, по которому проходит ток. Это открытие позволило внести ясность и точность во все расчеты электрических цепей.
Открытие явления электромагнитной индукции (Майкл Фарадей, создатель учения об электромагнитном поле)	Алгоритм рассуждений М.Фарадея выглядел следующим образом: если электрический ток в проводнике способен образовывать в окружающем его пространстве магнитное поле, то должно существовать и обратное явление когда наличие магнитного поля обусловливает появление электрического тока. Это открытие сделало возможным создание новых магнитоэлектрических генераторов и электродвигателей.
Переворот в учении о свете	В результате работ Т.Юнга (Англия) и О.Ж.Френеля (Франция) ньютоновская корпускулярная теория света была отвергнута. На основе нового физико-математического истолкования возродилась теория Гюйгенса, толкующая свет как волновое движение эфира.
Разработана электромагнитная теория света. Разработана теория электромагнитного поля, представленная средствами математики как «система уравнений Максвелла». ( Д.К.Максвелл)	Рассматривающая световые волны как волны электромагнитные. Эти уравнения характеризовали структуру электромагнитного поля, доказывали существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света и устанавливали связь световых явлений с электромагнитными (Скор.св.= 299 792 458 м/с). Это было важнейшим открытием, но теория Максвелла не могла дать исчерпывающее и правильное понимание всех электромагнитных явлений

Химия. В XIX в., пожалуй, с наибольшей полнотой и эффективностью проявилось развитие химической науки и её практическое применение. «Новая» химическая наука создавалась в процессе преодоления традиционных представлений флогистиков (ученых химиков, считающих, что флогистон есть «начало горючести»: гипотетически составная часть веществ, которую они якобы теряют при горении и обжиге).

Наиболее важные достижения химической науки

Важнейшие достижения и открытия. Ученые.	Труды, значение и практическое применение
Обоснован закон сохранения массы вещества (А.Лавуазье)	Во многом опроверг постулаты флогистиков. Разработал химическую номенклатуру веществ, ввел в научный оборот термины «кислород», «водород», «азот» и др.
Разработано учения о молекулярно-атомистическом строении вещества ( Дж.Дальтон, И.Я.Берцелиус)	Ими была составлена таблица атомных весов (46 элементов) и открыты новые элементы: цезий, селен, торий
Открыт закон кратных объемов для химических взаимодействий газов (Дальтон, Гей-Люсак, Берцелиус)
Открыт Закон о том, что в одинаковых условиях одинаковые объемы всех газов содержат одно и то же число молекул (Ш.Жерар, С.Канницарро).	Позволил правильно определять число атомов каждого из элементов, входящих в состав молекул
Обнаружено явление изометрия (Ю.Либих, Ф.Велер)	т.е. существование веществ, имеющих одинаковый состав и молекулярный вес, но различных по химическим и физическим свойствам
Введение понятия валентности	т.е. способности атома данного химического элемента вступать в соединение с другими атомами в строго определенных соотношениях.

Биология. Крупнейшим достижением биологической науки Х1Хв. было возникновение клеточной теории. Клеточная теория явилась одним из общебиологических обобщений, на которой в дальнейшем основывалось эволюционное учение

Наиболее важные достижения биологической науки

Важнейшие достижения и открытия. Ученые.	Труды, значение и практическое применение
Возникновение клеточной теории (Т. Шванн и М. Шлейден)	Установлено, что в основе строения и развития животных и растительных организмов лежит клетка – одна из форм организации живого вещества. Значение клеточной теории состоит в том, что она установила единство принципа строения и развития всех многоклеточных организмов и тем самым стала основой для учения о развитии живой единой природы.
Возникновение эмбриологии - учения о зародышах живых существ (К.Ф.Вольф и И.Ф.Меккель)
Возникновение микробиологии и иммунологии. (Луи Пастор)	опроверг теорию «самозарождения» микроорганизмов, раскрыл роль микроорганизмов в инфекционных заболеваниях человека и животных и разработал специальные прививки, предупреждающие инфекционные заболевания (создание иммунитета).
Создание эволюционного учения (Чарлз Роберт Дарвин)	«Происхождение видов путем естественного отбора или сохранения благоприятствующих пород в борьбе за жизнь». Основы его учения состоят в следующем: -Растительному и животному миру свойственна изменчивость. Изменчивость есть первое звено эволюции, его основа. -Наследственность есть фактор, посредством которого признаки и свойства организмов могут передаваться последующим поколениям. -Естественный отбор, в отличие от искусственного отбора «открывает дорогу» наиболее приспособленным к внешней среде организмам и освобождает живую природу от неприспособленных организмов.
Открыты основные закономерности наследственности. (Г.Мендель)	Закономерности распределения в потомстве наследственных факторов, названных в последствии генами включают: закон единообразия гибридов первого поколения; закон расщепления гибридов второго поколения; закон независимого комбинирования признаков. Законы Менделя позже получили полное подтверждение на основе хромосомной теории наследственности.

Медицина. Благодаря успехам в естествознании и применению новых приборов стала подлинной наукой в XIX в.

Наиболее важные достижения медицинской науки

Важнейшие достижения

и открытия. Ученые.

Труды, значение и практическое

применение

Разработан метод антисептики (Л.Пастер и англ. Дж.Листер).

Показал истинную роль патогенных (болезненных) микробов в заболеваниях. Введены в практику различные средства (карболовая кислота, борная кислота, йодоформ и др.) борьбы с гнойной инфекцией.

Разработан метод асептики

Безгнилостный метод лечения ран и профилактика уничтожения микроорганизмов (стерилизация)

География. Географические исследования Х1Х в. обогатили науку огромным количеством нового фактического материала. Возникали географические общества, начали собираться международные географические конгрессы.

К началу Х1Хв. у географов сложились в основном правильные представления о форме и размерах материков, но внутри континенты и океанские районы были изучены недостаточно.

Наиболее значимые экспедиции и их значение:

Экспедиции в Антарктиду	англ.Дж. Уэддела, Дж. Росса, франц. Ж.Дю Мон-Дюрвиля
Экспедиции в Африку	англ. Д.Ливингстона и Г.М. Стэнли
Исследование Австралии Дж.Стюартом (1862г.);
Экспедиции Южной Америки	Немец. естествоиспытатель А. Гумбольдт, основоположник физической географии, как науки, установил закономерности в климатологии и географии растений.

Техника. Технические науки принято называть прикладным естествознанием. В истории технических наук ХIХ в. можно выделить несколько групп научных идей, вокруг которых концентрировались усилия ученых и инженеров.

Наиболее важные и интересные достижения технической мысли.

Важнейшие достижения Ученые и изобретатели	Значение и практическое применение
Электротехника. Изобретение электромагнитного генератора (Э.В.Сименс) и динамо-машины	Получение и выработка электрического тока Превращение электрической энергии в механическую. С 90-х годов начинается промышленное производство автомобилей.
Создание трансформатора для передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния (Т.Эдисон)	Возможность размещать промышленные предприятия вдали от энергетических баз (электростанций).
Создание двигателя внутреннего сгорания, собраны первые автомобили (Г.Даймлер, К.Бенц, Р.Дизель).	Двигатель внутреннего сгорания с большим коэффициентом полезного действия получил широкое применение во всех отраслях промышленности и транспорта.
Изобретение вакуумной лампы накаливания с угольной нитью(Т.Эдисон), Изобретение телефона (А.Белл)	Построены первые телефонные станции в США; 1879г. – в Париже, 1881г. в Берлине, Париже, Москве, Одессе, Риге и Варшаве.
Изобретена электронно-лучевая трубка (К.Ф.Браун).	Положено начало радиолокации, телевидению, компьютерам.
Металлургия. Изобретена печь для получения литой стали, электролитический способ получения алюминия (Г.Бессемер, П.Мартен)		Изобретенные новые методы составили основу современного сталелитейного производства.
Химическая технология. Опытным путем был получен ряд искусственных материалов, волокон; разработан метод получения жидкого горючего из угля		Внедрение химических методов обработки сырья практически во все отрасли производства привело к широкому использованию химии синтетических волокон.
Транспорт. Совершенствовались и разрабатывались новые виды средств сообщения и транспорта: введены автоматические тормоза, разработана конструкция автоматической сцепки и электрической тяги.		Первая линия электрического городского трамвая открылась в Германии в 1881г. В 90-е гг. в ряде стран стали появляться пригородные и междугородные электрички.
Строительство.		«Эру стальных мостов» открыл арочный мост, построенный в США (Дж.Идс).
Судостроение. Приступили к строительству судов с двигателями внутреннего сгорания.		В Западной Европе строительство теплоходов началось в 1912г.
Воздушный транспорт. Стали применяться двигатели внутреннего сгорания, работавшие на жидком топливе (Г.Зельферт).		В 1903г. в США братья Уилберт и Орвилл Райт совершили четыре полета на самолете с двигателем внутреннего сгорания, самолеты стали использовать в военном деле и для перевозки пассажиров.
Военная техника. Автоматизация стрелкового оружия, автоматизация артиллерии, производство взрывчатых в веществ, создание крупных надводных кораблей-броненосцев, дредноутов.		Появились станковые пулеметы американского инженера Х.Максима. Сконструированы новые скорострельные орудия. Появилась зенитная артиллерия. Изобретен бездымный порох. С 1915г. самолеты стали вооружать пулеметами. Появились самолеты бомбардировщики. С конца Х1Хв. стало реальностью подводное плавание.

Содержание