Необикновено през 20 век бързо развитиеполучи природни науки: физика, химия, астрономия, биология, геология и много други. Науката даде много идеи и разработки, от своя страна даде на науката сложни и модерни устройства и инструменти. Всичко това заедно стимулира развитието на науката. Последицата от това изключително плодотворно съчетание на наука и производство беше постигането на техния високо развитие, което води до появата на третата научно-техническа революция в средата на 20 век.

Физика

През 20 век е направено много в областта на изучаването на структурата на материята. Известен английски физик Ърнест Ръдърфорд(1871 - 1937) експериментално установи, че атомите имат ядра, в които е концентрирана почти цялата им маса, и разработи планетарен модел на структурата на атома (1911). Това вероятно е последният (или може би първият и последен) модел на атома, който е относително лесен за представяне. Според планетарния модел електроните се движат около неподвижното ядро ​​на атома (както планетите около Слънцето) и в същото време, според законите на класическата електродинамика, непрекъснато излъчват електромагнитна енергия. Планетарният модел на атома на Ръдърфорд обаче не успя да обясни защо електроните, които се движат около ядрото по кръгови орбити и следователно постоянно изпитват ускорение и следователно непрекъснато излъчват и губят своята кинетична енергия, не се приближават до ядрото и не падат върху неговата повърхност.

Модел на атома, предложен от известен датски физик Нилс Хенрик Давид Бор (1885 - 1962), въпреки че се основаваше на планетарния модел на Ръдърфорд, той не съдържаше посоченото противоречие. За това Бор въвежда постулати, които сега носят неговото име, според които атомите съдържат т.нар стационарни орбити, по който електроните се движат, без да излъчват, излъчване възниква само в случаите, когато те се движат от една стационарна орбита в друга (в този случай настъпва промяна в енергията на атома). Брилянтната хипотеза (или идея) на Бор, въпреки вътрешната си непоследователност, свързва

мнение класическа механикаТеорията на Нютон, използвана за обяснение на движението на електроните и квантовите ограничения върху движението на електроните, които са неприемливи от нейна гледна точка, все пак намери експериментално потвърждение.

Огромно постижение във физиката беше създаването на квантовата (вълнова) механика, според която микрочастиците имат двойна корпускулярно-вълнова природа. Квантовата механика е един от основните раздели квантова теория- най-общата физическа теория, не само даде нови, революционни идеи за микрочастиците, но и направи възможно обяснението на много свойства на макроскопичните тела.

Предпоставките за развитието на квантовата механика бяха работата по създаването на квантовите концепции на Планк, Айнщайн и Бор. През 1924 г. френски физик Луи дьо Бройлизложи идеята за двойната корпускулярно-вълнова природа не само на електромагнитното излъчване (фотони), но и на други микрочастици, като по този начин постави основата на квантовата механика. Малко по-късно бяха проведени експерименти, при които се наблюдава дифракция на микрочастици - разсейване на потока от микрочастици (поток от микрочастици, огъващи се около различни препятствия), което показва тяхното вълнови свойства, което беше експериментално потвърждение на хипотезата на де Бройл.

През 1925 г. един от създателите на квантовата механика е швейцарски физик теоретик Волфганг Паули(1900 - 1958) формулира така наречения принцип на изключване - основен природен закон, според който нито един атом, нито една молекула могат да имат два електрона в едно и също състояние. австрийски физик теоретик Ервин Шрьодингер(1887 - 1961) разработва вълновата механика през 1926 г. и формулира нейното основно уравнение. Немски физик теоретик Вернер Хайзенберг(1901 - 1976) формулира принципа на неопределеността (1927), според който стойностите на координатите и моментите на микрочастиците не могат да бъдат назовавани едновременно с висока степен на точност. английски физик Пол Диракполага основите на квантовата електродинамика (1929 г.) и квантовата теория на гравитацията, развива релативистка теория за движението на електроните, въз основа на която предсказва (1931 г.) съществуването на позитрона - първата античастица (частица във всички отношения подобна на негов „двойник“, в случая електрона, но различен от него знак електрически заряд, магнитен момент и някои други характеристики), анихилация и производство на двойки. През 1932 г. американски физик Карл Дейвид Андерсъноткрива античастицата на електрона, позитрона, в космическите лъчи, а през 1936 г., мюона.

Още през 1896 г. френският физик Пиер Кюри(1859 - 1906) заедно със съпругата си Мария Склодовска-Кюри(1867 - 1934) и френски физик Антоан Анри Бекерел(1852 - 1908) открива радиоактивността и радиоактивните превръщания на тежките елементи. През 1934г Френска двойка по физика Ирен(дъщеря на П. Кюри и М. Склодовска-Кюри) и Фредерик Жолио-Кюри(1900 - 1958) открива изкуствената радиоактивност. Откритие на английски физик Джеймс Чадуик(1891 - 1974) през 1932 г. неутронът доведе до съвременни, протонно-неутронни идеи за структурата на атомните ядра.

развитие ядрена физика, изследването на ядрените реакции беше значително улеснено от създаването на ускорители на заредени частици. Броят на известните елементарни частици. Много от тях могат да съществуват само за незначително време. Оказа се, че елементарните частици могат да претърпят взаимни трансформации, че те изобщо не са елементарни. Според успешно сравнение на известния съветски физик В.Л. Гинзбург, всичко се случва така, сякаш имаме работа с „безкрайна кукла“: откривате една елементарна частица, а зад нея „още по-елементарна“ и така нататък без край. Вероятно може да се каже, че повечето съвременни физици признават съществуването на специални фундаментални частици - кварки и съответните античастици - антикварки. Предполага се, че кварките имат частичен електрически заряд. Кварките не са открити експериментално, но може би защото не могат да съществуват в свободно, несвързано състояние.

Невъзможно е да не се отбележи огромното влияние на физиката върху други науки и върху развитието на технологиите. Поради факта, че тази тема е наистина неизчерпаема, ще се позоваваме само на онези науки, чието само име показва влиянието на физиката: астро-, гео- и биофизика, физическа химия и някои други.

Бурното развитие на ядрената физика направи възможно през 1939 – 1945г. предприемат решителни стъпки за освобождаване на ядрената енергия. Отначало това изключително научно откритие се използва за военни цели за създаване на ядрени и термоядрени оръжия, а след това и за мирни цели: първата атомна електроцентрала е построена в Съветския съюз и започва да работи през 1954 г. Впоследствие десетки мощни атомни електроцентрали са построени в много страни по света, където се генерира значителна част от електроенергията.

Въз основа на физиката на кристалите, теорията на полупроводниците, която има огромно практическо значение, рентгеновия дифракционен анализ, както и електронния микроскоп и метода на маркирани атоми, които изиграха важна роля в развитието на много области на технологията , и може би особено металургията, са създадени. Физиката и нейните постижения дължат много на електрониката - науката за взаимодействието на електроните с електромагнитните полета и методите за създаване на електронни устройства, което от своя страна е от решаващо значение за много области на техниката, по-специално за електронните компютри.

Алберт Айнщайн. Теория на относителността

Експерименти на американски физик Алберт Абрахам Майкелсън(1852 - 1931) чрез определяне на скоростта на светлината (включително известния "експеримент на Микелсън") показа нейната независимост от движението на Земята. Оказа се, че скоростта на светлината в празното пространство винаги е постоянна и, колкото и странно да изглежда на пръв поглед, не зависи от движението на източника или приемника на светлина.

Откритието на Майкелсън не може да се обясни от съществуващите по онова време позиции физични теории. Първо, от принципа на относителността на Галилей следва, че ако две координатни системи се движат една спрямо друга праволинейно и равномерно, т.е. на езика на класическата механика системите са инерционни, тогава всички закони на природата ще бъдат еднакви за тях. Освен това, колкото и такива системи да има (две или много повече), няма как да се определи в коя от тях скоростта може да се счита за абсолютна. На второ място, в съответствие с класическа механикаскоростите на инерционните системи могат да се трансформират една спрямо друга, т.е., знаейки скоростта на тялото ( материална точка) в едно инерционна система, е възможно да се определи скоростта на това тяло в друга инерционна система и стойностите на скоростта дадено тялов различните инерциални координатни системи са различни.

Очевидно втората позиция противоречи на експеримента на Майкелсън, според който, повтаряме, светлината има постоянна скорост независимо от движението на източника или приемника на светлина, т.е. независимо от това в кои инерционни координатни системи се извършва броенето.

Това противоречие е разрешено с помощта на теорията на относителността - физическа теория, чиито основни закони са установени от А. Айнщайн през 1905 г. (частна или специална теория на относителността) и през 1907-1916 г. (обща теория на относителността).

Страхотен физик теоретик Алберт Айнщайн(1879 - 1955) е роден в Германия (Улм). От 14-годишна възраст живее в Швейцария със семейството си. Учи в Цюрихския политехнически институт и след като завършва през 1900 г., преподава в училища в градовете Шафхаузен и Винтертур. През 1902 г. той успява да получи позиция като експерт във Федералното патентно ведомство в Берн, което го устройва повече финансово. Годините на работа в бюрото (от 1902 до 1909 г.) са години на много плодотворна научна дейност за Айнщайн. През това време той създава специалната теория на относителността, дал математическа теорияБрауновото движение, което между другото остава необяснено около 80 години, развива квантовата концепция за светлината, провежда изследвания в статистическата физика и редица други трудове.

Едва през 1909 г., вече огромен по това време научни постиженияАйнщайн става широко известен, оценен е (все още не напълно) и е избран за професор в Цюрихския университет, а през 1911 г. - в Германския университет в Прага. През 1912 г. Айнщайн е избран за ръководител на катедрата в Цюрихския политехнически институт и се завръща в Цюрих. През 1913 г. Айнщайн е избран за член на Пруската и Баварската академии на науките и се премества в Берлин, където живее до 1933 г., като е директор на Института по физика и професор в Берлинския университет. През този период от време той създава общата теория на относителността (най-вероятно завършена, тъй като започва да работи върху нея през 1907 г.), развива квантовата теория на светлината и извършва редица други изследвания. През 1921 г. за работа на терен теоретична физика, специално за откриването на законите на фотоелектричния ефект (явление, включващо освобождаване на електрони от твърдо или течно вещество в резултат на действието на електромагнитно излъчване), Айнщайн е удостоен с Нобелова награда.

През 1933 г., поради нападки срещу него от страна на идеолозите на германския фашизъм като общественик- борец против войната и евреин, Айнщайн напуска Германия, а по-късно в знак на протест срещу фашизма отказва членство в Германската академия на науките. Айнщайн прекарва цялата последна част от живота си в Принстън (САЩ), работейки в Принстънския институт за фундаментални изследвания.

Теорията на относителността се основава на факта, че концепциите за пространство и време, за разлика от Нютоновата механика, не са абсолютни. Пространството и времето, според Айнщайн, са органично свързани с материята и помежду си. Можем да кажем, че задачата на теорията на относителността се свежда до определяне на законите на четириизмерното пространство, три координати от които са координатите на триизмерен обем (x, y, z), а четвъртата координата е времето (t).

Постоянството на скоростта на светлината, доказано от опита, ни принуждава да изоставим концепцията за абсолютното време.

Скоростта на светлината, равна, както знаем, на огромна стойност - 300 хил. km/s, е границата. Скоростта на нито един обект не може да бъде по-висока.

През 1905 г. Айнщайн комбинира концепциите за пространство и време. Единадесет години по-късно той успя да покаже това Нютонова гравитацияе проява на това дръзко обединение в смисъл, че нютонова гравитация означава наличието на кривина в единичен пространствено-времеви колектор.

Айнщайн стига до извода, че реалното пространство е неевклидово, че при наличие на тела, създаващи гравитационни полета, количествените характеристики на пространството и времето стават различни, отколкото при липса на тела и полетата, които създават. Така например, сумата от ъглите на триъгълник е по-голяма от π, времето тече по-бавно. Айнщайн дава физическа интерпретация на теорията на N.I. Лобачевски. Основи обща теорияотносителността намериха израз в уравнението на гравитационното поле, получено от Айнщайн.

Ако частна теорияотносителността беше потвърдена не само експериментално, по време на създаването и работата на ускорителите на микрочастици и ядрени реактори, но вече се превърна в необходим инструмент за съответните изчисления, то с общата теория на относителността ситуацията е различна.

Изоставането в областта на експерименталната проверка на общата теория на относителността се дължи както на малкото ефекти, достъпни за наблюдение на Земята и в Слънчевата система, така и на сравнителната неточност на съответните астрономически методи.

Основателят на квантовата теория е известният немски физик, член на Берлинската академия на науките, почетен член на Академията на науките на СССР Макс Планк (1858-1947). Планк учи в университетите в Мюнхен и Берлин, слушайки лекции на Хелмхолц, Кирхоф и други видни учени. Работил е основно в Кил и Берлин. Основните трудове на Планк, които записаха името му в историята на науката, са свързани с теорията топлинно излъчване.

Решителната стъпка е направена от Планк през 1900 г., когато той предлага нов (напълно несъвместим с класическите идеи) подход: да се разглежда енергията на електромагнитното излъчване като дискретна величина, която може да се предава само на отделни, макар и малки порции (кванти) . Като такава порция (квант) енергия Планк предлага стойността E = hv, erg - порция (квант) енергия на електромагнитното излъчване, сек -1 - честота на излъчване, ч=6,62*10 -27 ерг*сек - константа, която по-късно получава името константа на Планк или квант на действие на Планк.

Предположението на Планк се оказва изключително успешно или още по-добре гениално. Планк не само успява да получи уравнение за топлинно излъчване, което съответства на опита, но неговите идеи стават основата на квантовата теория - една от най-всеобхватните физични теории, която сега включва квантова механика, квантова статистика и квантова теория на полето.

Структура на материята. Квантова теория

Атомната физика като самостоятелна наука възниква на базата на откриването на електрона и радиоактивното лъчение. Електронът - отрицателно заредена микрочастица с маса само около 9 * 10 -28 g - един от основните структурни елементи на материята - е открит от известния английски физик Джоузеф Джон Томсън (1856 - 1940), член (1884) и

Президент (1915 - 1920) на Кралското общество в Лондон, чуждестранен почетен член на Академията на науките на СССР.

През 1896 г. френските физици Пиер Кюри, Мария Склодовска-Кюри и А. Бекерел първи откриват радиоактивността на урановите соли. Феноменът радиоактивност, който окончателно опроверга идеята за неделимостта (непроменливостта) на атома, се състои в спонтанното превръщане на нестабилни атомни ядра в ядра на други елементи (други атоми), което се случва в резултат на ядрена радиация. Оказа се също (това беше изключително важно за медицината), че лъчите открит от Бекерел, можеха да проникнат дълбоко в материята и следователно бяха средство за получаване на снимки, например, на човешки вътрешни органи.

Пиер Кюри и съпругата му Мария Склодовска-Кюри също се занимават с проблемите на радиоактивността и други елементи. Те откриват нови елементи през 1898 г.: полоний и радий. Установено е, че радиоактивното излъчване може да бъде от два вида: или ядрото на радиоактивен елемент излъчва алфа частица (ядрото на атом на хелий с положителен заряд 2e) или бета частица (електрон с отрицателен заряд -e) . И в двата случая атом на радиоактивен елемент се превръща в атом на друг елемент (това зависи както от първоначалното радиоактивно вещество, така и от вида на радиоактивното излъчване).

В изследванията на радиоактивността от голямо значение беше съвместната работа на известния английски физик Ърнест Ръдърфорд и известния английски химик Фредерика Соди (1877 - 1956), осъществен през 1899-1907г. Като изходни радиоактивни елементи те използват уран, торий и актиний. Открити са така наречените изотопи, т.е. разновидности на един и същи химичен елемент, които имат еднакви химични свойства и заемат едно и също място в периодичната таблица на елементите на Менделеев, но се различават по масата на атомите.

Е. Ръдърфорд, член на Кралското общество на Лондон, почетен член на Академията на науките на СССР, е роден през 1871 г. в Нова Зеландия в семейството на дребен фермер, четвъртото от 12 деца. Завършва Университета на Нова Зеландия (Крайстчърч). През 1894 г. той се премества в Англия и е приет в лабораторията Кавендиш в университета в Кеймбридж, където започва изследвания под ръководството на Дж. Дж. Томсън. Ръдърфорд прекарва по-голямата част от живота си (с някои прекъсвания, докато работи в университетите на Монреал и Манчестър) в Кеймбридж, като е директор на лабораторията Кавендиш от 1919 г. Той е подготвил голям брой висококвалифицирани физици.

Въз основа на експерименти Ръдърфорд стига до извода, че атомите съдържат ядра - положително заредени микрочастици, чийто размер (приблизително 10 -12 cm) е много малък в сравнение с размера на атомите (около 10 -8 cm), но масата на атомът е почти изцяло концентриран в ядрото си,

Една α-частица рязко променя посоката на пътя си, когато удари ядро.

Откриването на атомните ядра е много голямо събитие в развитието на атомната физика. Но планетарният модел на атома на Ръдърфорд се оказва несъвместим с електродинамиката на Максуел.

Следващият модел на атома на Бор се основава на квантовата теория. Един от най-великите физици на 20 век. - Дейн Нилс Бор(1885 - 1962) е роден и завършва университета в Копенхаген. Работил е в университета в Кеймбридж под ръководството на J. J. Thomson и в университета в Манчестър под ръководството на Ръдърфорд. През 1916 г. е избран за ръководител на катедрата по теоретична физика в Копенхагенския университет, от 1920 г. и до края на живота си ръководи създадения от него Институт по теоретична физика в Копенхаген, който сега носи неговото име. През 1943 г., по време на окупацията на Дания от нацистите, Бор, виждайки, че срещу него се подготвят репресии, с помощта на организацията на Съпротивата, се премества с лодка в Швеция и след това се премества в Съединените щати. След края на войната се завръща в Копенхаген.

Моделът на атома, създаден от Бор, се основава на планетарния модел на атома на Ръдърфорд и на квантовата теория за атомната структура, разработена от самия него през 1913 г.

През 1924 г. се случва едно от най-великите събития в историята на физиката: френският физик Луи дьо Бройл(1892 - 1983) изложи идеята за вълновите свойства на материята, като по този начин постави основите на квантовата механика. Той твърди, че вълновите свойства, заедно с корпускулярните, са присъщи на всички видове материя: електрони, протони, молекули и дори макроскопични тела.

По-нататъшно развитие квантова механика- тази нова необичайно плодотворна посока беше постигната главно в края на 20-те - началото на 30-те години чрез трудовете на известни физици - Макс Борн (Германия, 1882 - 1970), Вернер Хайзенберг (Германия, 1901 - 1976), Диракови полета (Англия, р. 1902), Ервин Шрьодингер (Австрия, 1887 - 1961), както и Волфганг Паули (Швейцария, 1900 - 1958), Енрико Ферми (Италия, 1901 - 1954), Владимир Александрович Фок (1898 - 1974) и много други.

Станаха отделни клонове на квантовата механика атомна физика, теория на радиацията, теория на молекулярната структура (понякога наричана квантова химия), теория на твърдите тела, теория на взаимодействието на елементарните частици, теория на структурата атомно ядрои т.н.

В квантовата механика съществува така наречената връзка на неопределеността, установена от Хайзенберг. Математическият израз на връзката на неопределеността е много прост:

където Δx е неточността при определяне на координатата на електрона; Δp - неточност при определяне на импулса на електрона; h е константата на Планк.

От този израз става ясно, че е невъзможно едновременно да се определи позицията на електрона в пространството и неговия импулс. Наистина, ако Δx е много малко, т.е. позицията на електрона в пространството е известна с до голяма степенточност, тогава Δp е относително голямо и следователно големината на импулса може да бъде изчислена с толкова ниска степен на точност, че на практика трябва да се разглежда като неизвестна величина. И обратно, ако Δp е малък и следователно импулсът на електрона е известен, тогава Δx е голям; и следователно позицията на електрона в пространството е неизвестна. Разбира се, принципът на неопределеността е валиден за всяка частица, не само за електрона.

От гледна точка на класическата механика отношението на неопределеността е абсурдно. От гледна точка на " здрав разум„Изглежда най-малкото много странно и е невъзможно да си представим как всичко това може да бъде „наистина“.

Но не трябва да забравяме, че живеем в макрокосмоса, в света големи тела, които виждаме със собствените си очи (или дори с помощта на микроскоп) и можем да измерим техния размер, маса, скорост на движение и много други. Напротив, микросветът е невидим за нас; ние не можем директно да измерим нито размера на електрона, нито неговата енергия. За да си представим по-добре явленията на микросвета, ние винаги искаме да изградим адекватен механичен модел и това понякога е възможно. Спомнете си например планетарния модел на атома на Ръдърфорд. Тя е до известна степен подобна на слънчева система, което за нас в случая е механичен модел. Следователно планетарният модел на атома се възприема лесно.

Но за повечето обекти и явления от микросвета изградете механичен моделневъзможно и следователно разпоредбите на квантовата механика често се възприемат с голяма трудност. Опитайте се, например, да изградите механичен модел на електрон, който има свойства на частица-вълна, или механичен модел, който обяснява защо е невъзможно едновременно да се определят неговата маса и импулс за електрон. Ето защо в тези случаи акцентът трябва да бъде върху „разбирам“, а не върху „представям си“.

Добре казано по тази тема един от най-големите съветски физици Лев Давидович Ландау(1908 - 1968): "Най-голямото постижение на човешкия гений е, че човек може да разбере неща, които вече не може да си представи."

Към казаното можем да добавим, че принципът на неопределеността (отношението на неопределеността) е фундаментално положение на квантовата механика.

Известен английски физик, ученик на Ръдърфорд Джеймс Чадуикоткриха неутрона, неутрална частица, която влиза в ядрото на атома заедно с протоните и изигра толкова важна роля в създаването на начини за използване на ядрената енергия.

След откриването на електрона, протона, фотона и накрая през 1932 г. на неутрона се установява съществуването на голям брой нови елементарни частици - общо около 350. Сред тях: позитронът, като античастица на електрон; мезони - нестабилни микрочастици (те включват μ-мезони, π ± -мезони и по-тежки π 0 -мезони); различни видове хиперони - нестабилни микрочастици с маси повече масанеутрон; резонансни частици с изключително кратък живот (около 10 -22 ... 10 -24 s); неутрино-стабилна, електрически незаредена частица, очевидно с нулева маса на покой, с почти невероятна пропускливост; антинеутрино - античастица на неутрино, различаваща се от неутрино по знака на лептонния заряд и др.

В момента елементарните частици се разбират като „градивните елементи“ на Вселената, от които може да се изгради всичко, което познаваме в природата. Светът на елементарните частици е сложен, а теорията за елементарните частици е в началото на своето развитие. Може би следващите години ще донесат много нови неща в него.

Химия

Химията принадлежи към природните науки. В неговата сфера са превръщанията на химични вещества, които са съвкупност от еднакви атоми (елементи) и по-сложни вещества, състоящи се от еднакви молекули. Съвременна химиятясно свързани с други природни науки, предимно с физика. Следователно такива науки като физическа химия, биохимия, геохимия и др. Химията също е разделена на неорганична, чийто предмет на изследване са вещества, чиито молекули не съдържат въглерод, и органични, чийто обхват включва вещества, чиито молекули задължително съдържат въглерод.

От първите стъпки на своето развитие химията е тясно свързана с производството. Много преди нова еравъзникват процеси като металургията, боядисването на текстил, обработката на кожи и други, които отдавна са считани за химични.

Още през втората половина на 17 век. известният английски физик и химик Р. Бойлвероятно е дал първия научна дефиницияхимичен елемент, постави основата на химическия анализ, показа непоследователността на алхимията.

През 1748г М. В. Ломоносовекспериментално открива закона за запазване на масата при химични реакции. Малко по-късно, но независимо от него, се установява същият закон А. Лавоазие -един от основоположниците на химията.

Изключително важна роляв развитието на химията принадлежи на английски учен Джон Далтън (1766 - 1844) - създателят, както понякога казват сега, на химическия атомизъм. През 1803 г. той установява закона за множествените съотношения, въвежда понятието „атомно тегло“ и определя неговите стойности за някои елементи, като взема атомното тегло на най-лекия елемент, водорода, като едно. италиански учен Амадео Авогадро(1776 - 1856) и френски учен Андре Мари Ампер(1775 - 1836) в началото на 19 век. въвежда идеята за молекула, състояща се от атоми, свързани помежду си чрез химични сили. Тогава шведският учен Йенс Якоб Берцелиус(1779 - 1848), който направи много като експериментален химик, състави по-точна таблица на атомните тегла от Далтън, която вече включваше 46 елемента и въведе знаците на елементите, които се използват в момента. Той открива нови непознати за него елементи: цезий (Cs), селен (Se), торий (Th). Берцелиус създава и електрохимичната теория, въз основа на която изгражда класификация на елементите и съединенията.

френски химик Чарлз Фредерик Жерар(1816 - 1856) в средата на 19 век. предложи така наречената теория на типа, която беше система за класификация на органични съединения, и също така въведе идеята за хомоложни серии- групи от свързани органични съединения, което беше важно при класифицирането не само на органичните съединения, но и на реакциите, присъщи на тях.

В средата на 19в. беше направено друго важно откритие. английски химик Едуард Франкланд(1825 - 1899) въвежда понятието валентност - способността на атом на даден химичен елемент да се свързва с други атоми. Той също така въведе термина "валентност". Оказа се, че атомите на едно вещество могат да се свързват с атоми на други вещества само в строго определени пропорции. Реактивоспособността (валентността) на водорода се приема като единица за валентност. Например, комбинацията от въглерод с водород - метан 2 CH 4 показва, че въглеродът е четиривалентен.

Известен руски химик Александър Михайлович Бутлеров(1828 - 1886) през 1861 г. създава теорията за химическия строеж на материята. Според тази теория химичните свойства на дадено вещество се определят от неговия състав и реда (естеството) на връзките на атомите в молекулата на веществото.

Както е описано подробно по-горе, изключителният руски химик Д. И. Менделеевпрез 1869 г. той открива периодичния закон химически елементии създава Периодичната таблица на елементите - таблица, в която известните тогава 63 химични елемента са разпределени в групи и периоди в съответствие с техните свойства (той отдава специална роля на атомното тегло и валентността). Необходимо е специално да се отбележи многостранността на Менделеев като учен (в над 500 г. научни трудоверазглеждат се въпроси на теорията на разтвора, химическата технология, физиката, метрологията, метеорологията, селско стопанство, икономика и много други) и постоянния му интерес към индустриални въпроси, предимно химикали. Името на Д. И. Менделеев е здраво вкоренено в историята на науката.

Име Герман Иванович Хес (1802 - 1850), руски учен от немски произход, е добре известен с работата си в областта на термохимията - наука, която се занимава с топлинните ефекти, придружаващи химичните реакции. Хес установява закона, който носи неговото име, от който следва, че при протичане на кръгов химичен процес, когато реагиращите химикали - участници в реакцията в края на процеса са в първоначалния си състав, общият топлинен ефект на реакцията е нулева.

Изследванията на Хес в областта на термохимията са продължени от френския учен Пиер Йожен Марселин Бертло(1827 - 1907), който също работи по проблемите на органичната химия, химичната кинетика и някои други, датски химик Ханс Петер Томсен(1826 - 1909) и руски учени Николай Николаевич Бекетов(1827 - 1911), работил и в областта на металохимията.

Втората половина на 19 век. бе белязан от работа в областта на електрохимията, в резултат на което шведският физикохимик Svanet от Август Арениус(1859 - 1927) е формулирана теорията за електролитната дисоциация. В същото време учението за разтворите - смеси от две или повече вещества, равномерно разпределени в разтворител под формата на атоми, йони или молекули - беше доразвито. Почти всички течности са разтвори. Това, между другото, е "тайната" на така наречените "магнитни течности". В тази връзка следва да се посочат имената на Д. И. Менделеев, холандският физикохимик Вант Хофе, руският физикохимик Н. С. Курнаков.

През 19 век Изяснено е действието на така важните за практиката катализатори - вещества, които ускоряват реакцията, но в крайна сметка не участват в нея. В края на 19в. К. Гулдберги П. Ваагее открит законът за действието на масите, според който скоростта на химичната реакция е пропорционална на концентрацията на участващите вещества в степени, равни на техните стехиометрични числа в уравнението на въпросната реакция. От закона за действието на масите следва, че реакциите винаги протичат в двете посоки (отляво надясно и отдясно наляво). Когато се постигне химично равновесие, реакцията продължава, но съставът на реакционната смес остава (за дадена температура) непроменен. Следователно химичното равновесие е динамично по природа.

За 20 век особено се характеризира с висок темп на развитие химическа наука, което е тясно свързано с основните постижения на физиката, и бърз растежхимическа индустрия.

Установено е, че атомният номер на химичен елемент в периодичната таблица е числено равен, както беше споменато по-горе, на заряда на атомното ядро ​​на елемента или, което е същото, на броя на електроните в обвивката на атомът. По този начин, с увеличаване на атомния номер на елемент, броят на външните електрони в атома се увеличава и това се случва с периодичното повторение на подобни външни електронни структури. Това обяснява периодичността, установена от Менделеев в химичните, както и много физични свойства на елементите.

Развитието на квантовата механика направи възможно установяването на природата химическа връзка- взаимодействието на атомите, предизвикващо комбинирането им в молекули и кристали. Като цяло трябва да се каже, че развитието на химията през 20в. въз основа на постиженията на физиката, особено в областта на структурата на материята.

През 20 век Химическата промишленост се развива с безпрецедентна скорост. Първоначално химическата технология се основаваше предимно на изолирането на по-прости вещества, необходими за практическа употреба, от сложни природни вещества. Например метали от руди, различни соли от по-сложни съединения. Производството на така наречените междинни вещества (сярна, солна и азотна киселина, амоняк, основи, сода и др.) За производството на крайни химически продукти е било и се използва широко. След това синтезът на сложни химически продукти, включително такива, които нямат аналози в природата, като ултра-чисти, ултра-силни, топлоустойчиви, топлоустойчиви, полупроводникови и др., Става все по-използван изисква създаването на много високи или много ниски температури, високо налягане, електрически и магнитни полета и други, както често се наричат, екстремни условия.

Производството и използването на полимери - вещества, чиито молекули се състоят от много голям брой повтарящи се структури - станаха широко разпространени; Молекулното тегло на полимерите може да достигне много милиони. Полимерите се делят на естествени (биополимери: протеини, нуклеинови киселинии др.), от които са изградени клетките на живите организми, и синтетични, например полиетилен, полиамиди, епоксидни смоли и др. Полимерите са в основата на производството на пластмаси, химически влакна и много други важни за практиката вещества. Трябва да се отбележи, че изследванията в областта на верижните реакции на изключителния съветски химик и физик са от особено значение за развитието на полимерната химия (както и за много други отрасли на химическата промишленост). Н. Н. Семеноваи известен американски учен С. Хиншелуд.

Както неорганичните химически технологии, по-специално производството на химически торове за селското стопанство, така и органичните химически технологии, като рафинирането на нефт, природен газ и въглища, производството на бои и лекарства, както и производството на синтетични полимери, споменати по-горе, получиха широко развитие.

Въпреки че първите полимерни продукти (фенопласти - пластмаси, използвани като устойчиви на корозия структурни материали и подобни на каучук вещества) са получени в края на 19 век, основните идеи за природата и свойствата на полимерите са формирани не толкова отдавна - приблизително до началото на 40-те години 20 V. По това време се формира и идеята за синтеза на полимерни вещества. Стана ясно, че едно от основните условия за успешното производство на полимери е много високата чистота на изходните вещества (мономери), тъй като наличието дори на много малко количество чужди молекули (замърсители) може да прекъсне процеса на полимеризация и да спре растежа на полимерните молекули.

До началото на 40-те години на 20 век. всички основни полимерни материали(полистирен, поливинилхлорид, полиамиди и полиестери, полиакрилати и органично стъкло), производството на които през следващите години придоби много голям мащаб. Тогава, през 30-те години, под ръководството на акад Сергей Василиевич Лебедев(1874 - 1934) е създадено мащабно производство на синтетичен каучук. Приблизително по същото време са открити органосилициеви полимери, важно свойство на които са добрите диелектрични характеристики, и е разработена технология за тяхното производство; основната заслуга за това е на акад Кузма Андрианович Андрианов(1904 - 1978). Разработка на Н.Н. Теорията на Семенов за верижните реакции е свързана с механизма на радикалната полимеризация. Свободните радикали в химията се разбират като много реактивни кинетично независими частици (атоми или атомни групи) с несдвоени електрони, например H, CH 3, C 6 H 5.

По-късно се установява, че свойствата на полимерите се определят не само от химичния състав и размера на молекулите, но и до голяма степен от структурата на молекулната верига. Например, оказа се, че разликата между свойствата на синтетичния каучук и естествения каучук се определя не от химичния състав и размера на молекулите, а от тяхната структура. Известно за това съветски химик Валентин Алексеевич Каргин(1907 - 1969) пише: „Ако в първия период на развитие на полимерната химия основното внимание се обръщаше на размера и химически съставна получените молекули, след това с течение на времето структурата на молекулната верига започва да привлича все по-голям интерес. В края на краищата молекулните групи, включени в него, могат да бъдат локализирани по различни начиниедин спрямо друг, образувайки голям брой изомерни форми. Така, например, ако някакви странични групи са прикрепени към веригата от главни валенции, тогава те могат да бъдат разположени редовно или неравномерно, от една или от различни страни на молекулата на веригата и могат да образуват различни конфигурации. Следователно, при един и същ състав, химическата структура на веригата може да бъде много различна и това силно влияе върху свойствата на полимерите.

В допълнение към полимерите, необходими за практическа употреба в много големи количества, като пластмаси, влакна, филми, каучуци и гуми, които сега се произвеждат в огромен мащаб, полимерите, които имат уникални, понякога напълно неочаквани свойства, също станаха изключително важни, например: способността да съществува при високи температури, като същевременно поддържа необходимата якост, има полупроводникови свойства или електрическа проводимост, фоточувствителност, физиологична активност и др. Откриват се нови широки перспективи, например получаване на изкуствена кръв на базата на физиологично активни полимери, получаване на багрила, повърхностно активни вещества, електролити и много други.

Както се вижда от горното, производството и широко използванеполимери с много различни свойства е един от най-големите постиженияхимия от средата на 20 век.

Биология

Терминът "биология" е въведен през 1802 г. Дж. Б. Ламарки G. R. Treviranusнезависимо една от друга.

Първите изследвания, които могат да се считат за началото на съвременната биология, датират от древни времена. Известно е, че древногръцкият учен и лекар Хипократ, живял през 5-4 век. пр.н.е., се счита известен лекарДревна Гърция, баща научна медицинаи в същото време тънък наблюдател на биологичните явления. Древногръцки учен, живял повече от половин век по-късно Аристотел, чиито интереси обхващаха всички клонове на знанието, съществували по негово време, може би той беше най-ангажиран с говорене модерен език, въпроси по биология. Във всеки случай той проявява голям интерес към описателната биология, изучаването на растения и животни, тяхната систематика, физиология и ембриология.

Изключителен древен римски учен и лекар Гален(ок. 130 - 200 г.) е известен главно като изключителен лекар. В неговия класически труд „За частите на човешкото тяло“ за първи път е дадено анатомично и физиологично описание човешкото тялокато цяло. Гален обобщава идеите за човешкото тяло, създадени преди него, поставя основите на диагностиката на болестите и тяхното лечение и въвежда в практиката експерименти с животни.

IN по-нататъшно развитиебиология, много внимание се обръща на различни лечебни билки. Както се вижда от горното, в зората на своето развитие биологията е особено тясно свързана с медицината. През 16 век и първата половина на 17 век. появиха се многотомни произведения, по-специално енциклопедия по зоология: швейцарският учен К. Геснер„История на животните” в пет тома, поредица от монографии (в тринадесет тома) от италиански зоолог У. Алдровании много други.

През Ренесанса е постигнат голям напредък в анатомията на човешкото тяло. В тази връзка е необходимо да се отбележат постиженията на фламандския естествен учен А. Везалий,един от първите, които започват да изучават човешкото тяло чрез дисекции и е преследван за това от църквата. През 1543 г. Везалий публикува работата си „За структурата на човешкото тяло“, в която по-специално показва непоследователността на възгледите на Гален в областта на кръвообращението и се доближава до заключението за съществуването на белодробна циркулация. Честта за откриването на последното принадлежи на испанския учен Мигел Сервет(1509 или 1511 - 1553) и независимо от него на италианския учен Р. Колумб(1559).

Известен английски учен и лекар Уилям Харви(1578 - 1657) е основател съвременна физиологияи ембриологията, която дава описание на системното и белодробното кръвообращение, и в работата „Анатомично изследване на движението на сърцето и кръвта при животните“ (1628), която очертава общото учение за кръвообращението при животните.

Създаване през 17 век. микроскоп направи възможно установяването клетъчна структураживотни и растения, вижте света на микробите, червените кръвни клетки (червените кръвни клетки - безядрени клетки, които пренасят кислород от белите дробове до тъканите и въглероден диоксид от тъканите до дихателните органи), движението на кръвта в капилярите и много повече.

По-горе говорихме подробно за създаването през първата половина на 18 век. Шведски учен К. Линейт. нар. бинарна (с двойно име - по род и вид) система за класификация на животните и флора. Въпреки че Линей признава неизменността на света, неговата система играе голяма роляв развитието на биологията. Трябва да се отбележи и изследването на френския учен Жорж Луи Льоклерк Буфон(1707 - 1788), който създава "Естествена история", в 36 тома от които е дадено описание на животни, хора, минерали, а също така е очертана историята на Земята. Идеите на Бюфон за историята на Земята съдържат предположение за родството на подобни животински форми.

английски учен материалист Джоузеф Пристли (1733 - 1804), който провежда експерименти с растения, показва, че зелените растения отделят газ, необходим за дишането, и, напротив, абсорбират газ, който пречи на дишането. Растенията, според Пристли, изглежда коригират въздуха, развален от дишането. френски учени А. Лавоазие, П. Лапласи А. Сегуинопределя свойствата на кислорода и ролята му в процесите на горене и дишане. холандски лекар Дж. Ингенхауси швейцарски учени J. Senebierи Н. Сосюрв края на 18 - началото на 19 век. инсталирана роля слънчева светлинав процеса на отделяне на кислород от зелените листа.

Жан Батист Ламарк вярва, че стълбата на съществата е следствие от еволюцията на живите организми от по-ниско към по-високо. Той вярваше, че причината за еволюцията е присъщото свойство на живите организми - желанието за съвършенство. Що се отнася до външната среда и нейното въздействие върху живите организми, тогава, според Ламарк, такова въздействие съществува и то се осъществява или чрез пряко въздействие на околната среда, което е характерно за растенията и низшите организми, или чрез интензивно, или, обратно, много слабо упражняване на определени органи, в случая по-висши животни.

За времето, когато Ламарк живее и работи, неговите възгледи за развитието на флората и фауната са прогресивни. Що се отнася до обосновката на еволюцията, разкривайки причините, които я пораждат, Ламарк не дава обяснение за това, ограничавайки се само до позоваване на някакво неразбираемо (и по същество идеалистично) желание на организмите за подобрение.

Изключителен френски учен Луи Пастьор (1822-1895) се смята за основател на съвременната микробиология, имунология и стереохимия. Той опровергава теорията за спонтанното генериране на микроорганизми и открива природата на ферментацията (процес, който протича без достъп на въздух под въздействието на микроорганизми). Но най-известни са трудовете на Пастьор в областта на медицината, както и в селското стопанство и хранително-вкусовата промишленост.

Пастьор открива ролята на микроорганизмите в инфекциозните заболявания на животните и хората, разработва специални ваксинации, които едновременно предотвратяват този вид инфекциозни заболявания (създавайки имунитет) и имат за цел да помогнат на организма в борбата срещу инфекциозно заболяване.

Същността на въпроса накратко се свежда до следното. При бозайниците, особено при топлокръвните животни, имунитетът може да се прояви по два начина. В един случай в кръвта се образуват т. нар. антитела срещу чужди, вредни белтъци – антигени. В отговор на въвеждането на антиген (те могат да бъдат не само чужди протеини, но и други големи молекули), след известно време (една до две седмици) в кръвта се появяват антитела - специални протеини, принадлежащи към групата на имуноглобулините, специфично свързващи само на антигена, причинил появата им. Всяка молекула на антитялото има два идентични активни центъра, което им позволява да свързват две молекули на антигена. Антителата се синтезират в В-лимфоцитите, а придобитата способност за образуване на определен тип антитела (имунитет) остава в тялото с години, често през целия живот. В друг случай възниква несъвместимост между клетките на един организъм (гостоприемник реципиент) и клетките на друг организъм (донор). Между другото, именно несъвместимостта на клетките на два различни организма най-често е причина за усложнения и неуспехи на трансплантацията - трансплантацията на органи и тъкани от едно животно или човек на друго. По този начин полезното свойство на тялото - способността да създава имунитет (да се противопоставя на действието на вредни агенти) в случай на трансплантация причинява големи трудности.

Руски физиолог на растенията и микробиолог Дмитрий Йосифович Ивановски(1864-1920), който пръв открива вируса на тютюневата мозайка, е основател на вирусологията - наука, която изучава структурата и свойствата на вирусите, диагностиката и лечението на заболяванията, причинени от тях.

В своя магнум опус „За произхода на видовете естествен подбор"(1859) Чарлз Робърт Дарвин(1809 - 1882) излага три основни фактора, определящи еволюцията на живота на Земята: променливост, наследственост и естествен подбор. Теорията на Дарвин, основана на тези три фактора, изглежда толкова убедителна и неопровержима, когато прочетете книгата му, че изглежда странно, че никой не го е казал преди. Неволно си спомняте горните думи на древногръцкия философ и писател Плутарх за ясните и разбираеми обяснения на Архимед и тогава става очевидно, че безспорността и убедителността на аргументите на Дарвин не е нищо повече от следствие от гениалната и огромна работа на техния автор.

Световно известен учен, англичанин Чарлз Робърт Дарвинроден в Англия в малкото градче Шрусбъри близо до Лондон в семейството на лекар. Самият Дарвин казва за биографията си: „Учих, след това се ангажирах околосветско пътешествие, а след това изучавах отново: ето моята автобиография.“

Дарвин проявява интерес към ботаниката и зоологията, както и към химията, в детството си, но съдбата постановява друго: първо той учи в университета в Кеймбридж като лекар, а след това, без да изпитва никакво влечение към медицинската практика, под натиска на баща той се прехвърля в Богословския факултет на същия университет. През 1831 г. Дарвин завършва Кеймбриджкия университет, получава бакалавърска степен и остава само да бъде ръкоположен за свещеник.

Но по това време приятелят на Дарвин в Кеймбридж, професорът по биология Хенслоу, след като получи съгласието на Дарвин, го препоръча като натуралист на кораба Бийгъл, който под командването на капитан Р. Фицрой трябваше да обиколи света главно за географски цели .

Това беше може би основната повратна точка в живота му. Пътуването продължи от 1831 до 1836 г. То е красиво описано в книгата на Дарвин „Околосветско пътешествие на натуралист с кораба Бийгъл“.

Маршрутът на Бийгъл, който започва в Девънпорт на 27 декември 1831 г., преминава през Атлантическия океан чак до Бахия, разположена в Южното полукълбо, на източното крайбрежие на Бразилия. Тук бигълът остава до 12 март 1832 г., след което се премества на юг покрай атлантическото крайбрежие. На 26 юли 1832 г. експедицията достига столицата на Уругвай Монтевидео и до май 1834 г., тоест почти две години, извършва работа на източното крайбрежие Южна Америка. През това време го посетих два пъти Тиера дел Фуего, два пъти - Фолкландски острови. Дарвин е извършвал и сухопътни експедиции. На 12 май 1834 г. „Бийгъл“ се насочва на юг, преминава през Магелановия проток и в края на юни 1834 г. достига западните брегове на Южна Америка. Експедицията остана на тихоокеанското крайбрежие на Южна Америка до септември 1835 г., т.е. повече от година, през която Дарвин отиде на сухопътни експедиции, по-специално прекоси Кордилерите. През септември 1835 г. Бийгъл напуска Южна Америка, насочвайки се към Галапагоските острови. След това експедицията се премества на югозапад, достига до островите Партньорство, след това до островите Приятелство и на 20 декември 1835 г. хвърля котва в залива на островите край северния остров на Нова Зеландия. Курсът на експедицията беше по-нататък към Австралия, чието южно крайбрежие беше заобиколено от Сидни през Тасмания до залива Кинг Джордж в югозападната част. Оттам експедицията се насочи на северозапад и достигна Кокосовите острови. След това бигълът промени курса, насочвайки се към остров Мавриций, заобикаляйки носа Добра надежда, посетил остров Света Елена и на 1 август 1836 г. хвърлил котва в Баия, завършвайки своето околосветско плаване. През октомври 1836 г. бигълът се завръща в Англия.

Материалът, който Дарвин донесе от своето петгодишно околосветско пътуване, беше огромен и разнообразен. Имаше хербариуми и колекции, голям брой различни записи и много други.

Изминаха 23 години от завръщането на Дарвин от околосветското му пътуване до публикуването на книгата му „Произходът на видовете чрез естествен подбор или запазването на предпочитаните раси в борбата за живот“. Междувременно през 1839 г. е публикувана първата научна работа на Дарвин, „Дневник на изследванията“, през 1842 г. той публикува работа за структурата и разпространението на кораловите рифове, в която Дарвин убедително доказва, че основата на рифовете не е древна; изгаснали вулкани, както се смяташе досега, а коралови отлагания, които са се оказали под водата поради потъването на морското дъно. През 1842-1844г. Дарвин публикува основната теория на еволюцията в своите есета.

След като се завръща от околосветското си пътешествие, Дарвин се премества от Лондон в град Даун близо до Лондон, където купува малко имение, където живее до края на дните си. Дарвин се оженил преди да се премести и семейството му имало много деца.

И така, основният труд на Дарвин, „Произходът на видовете чрез естествен подбор, или запазването на предпочитаните породи в борбата за живот“ (накратко „Произходът на видовете“), е публикуван през ноември 1859 г. Книгата убедително, с голям брой примери, излага идеите на автора, които напълно преобърнаха съществуващите преди това идеи за неизменността на растителните и животинските форми на живот на Земята. Дори преди книгата да бъде публикувана, Дарвин пише: „Постепенно стигнах до осъзнаването, че Старият завет, с неговото приписване на Бога на чувството на отмъстителен тиранин, не е по-достоверен от свещените книги на индусите или вярванията на някакъв дивак... Така малко по малко се прокрадна недоверието в душата ми и накрая станах пълен невярващ.”

Той вярваше, на първо място, че растителният и животински свят се характеризират с променливост, тоест разнообразие от характеристики и свойства в отделни организмии промени в тези признаци и свойства по различни причини. Следователно вариацията е основата на еволюцията, първата връзка на еволюцията. Той вярва, второ, че наследствеността е фактор, чрез който характеристиките и свойствата на организмите (включително нови) могат да бъдат предадени на следващите поколения. И накрая, трето, че естественият подбор отваря пътя за онези организми, които са най-адаптирани към условията на живот, външна среда, и, обратно, „изхвърля“ неадаптираните организми.

И така, три стълба създават основата за еволюцията на растителните и животинските организми на Земята: променливост, наследственост и естествен подбор.

Материалистичната еволюционна теория на Дарвин, дарвинизмът, беше революционна стъпка напред в развитието на науката.

Публикуването на книгата на Дарвин За произхода на видовете беше посрещнато с голям интерес. Всичките 1250 екземпляра от първото издание бяха продадени за един ден. Второто издание - 3000 екземпляра - също моментално се разпродаде.

колко
Струва ли си да напишете работата си?

Вид работа Дипломна работа (бакалавър/специалист) Курсова работа с практика Теория на курса Резюме ТестЦели на есето Сертификационна работа(VAR/VKR) Бизнес план Въпроси за изпита MBA дипломна работа (колеж/техникум) Други казуси Лабораторна работа, RGR Магистърска диплома Онлайн помощ Доклад от практиката Търсене на информация Презентация на PowerPoint Реферат за магистърска степен Съпътстващи материали към дипломата Статия Тест Част тезаЧертежи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 15 18 18 19 20 20 21 22 22 22 22 22 26 27 28 29 30 31 Сушене януари февруари март април юни юли август септември октомври ноември декември декември цена

Заедно с оценката на разходите ще получите безплатно
БОНУС: специален достъпкъм платената база данни с произведения!

и вземете бонус

Благодарим ви, изпратен е имейл до вас. Проверете имейла си.

Ако писмото не пристигне до 5 минути, може да има грешка в адреса.

Основни постижениянауката в края на 19 - началото на 20 век

"Най-важните постижения на науката в края на 19 - началото на 20 век."

1. Развитие на фундаменталните и индустриални науки

В края на 19-ти и началото на 20-ти век се извършва революция в естествените науки, която оказва огромно влияние върху развитието на обществото. През този период са направени големи научни открития, които са довели до ревизия на предишните представи за света около нас. Водеща роля в науката играят страните от Западна Европа, преди всичко Англия, Германия и Франция. През 1897 г. английският физик Дж. Томсън открива първата елементарна частица - електронът, който е част от атома. Оказа се, че самият атом, който преди се смяташе за неделима крайна мярка на материята, се състои от по-малки частици.

Френските физици А. Бекерел, Пиер и Мария Кюри изследвали ефекта на радиоактивността и стигнали до извода, че някои елементи произволно излъчват енергия. През 1901 г. М. Планк (Германия) установява, че енергията се отделя не в непрекъснати потоци, както се смяташе досега, а в отделни лъчи - кванти. През 1911 г. английският физик Е. Ръдърфорд предлага първата планетарна теория за структурата на атома, според която атомът е подобен на слънчевата система: електроните - отрицателни частици електричество - се движат около положителното ядро. Нилс Бор (Дания) през 1913 г. въвежда концепцията за скокообразен преход на електрон от една орбита в друга, при който той получава или поглъща квант енергия. Откритията на Бор и Планк послужиха като основа за развитието на теоретичната физика.

След изследвания в областта на квантовата физика новото явление не се вписва в разбирането на Нютон за материята. Обяснение за това явление е дадено от Л. Айнщайн, който в своята теория на относителността (1905 г.) доказва, че материята, пространството и времето са взаимосвързани. Нютоновата картина на света с абсолютното пространство и абсолютното време е окончателно отхвърлена: според Айнщайн времето се забавя със скорости, близки до скоростта на светлината, и пространството може да бъде изкривено. Трудовете на учения са придобили световна слава.

През 1869 г. великият руски учен Д. И. Менделеев открива периодичния закон на химичните елементи. Установено е, че поредният номер на елемент в периодичната таблица има не само химичен, но и физически смисъл, тъй като съответства на броя на електроните в слоевете на обвивката на даден атом. Електрохимията, фотохимията, химията на органичните вещества от естествен произход (биохимия) и химичната фармакология се развиват бързо.

2. Развитие на генетиката, биологията, медицината

Въз основа на постиженията на биологията (изучаването на клетъчната структура на организмите) и теорията на чешкия естествоизпитател Г. Мендел за факторите, влияещи върху наследствеността, немският учен И. А. Вайсман и американският учен Т. Морган създават основите на генетика - наука за предаването на наследствени характеристики в растителния и животински свят. Класически изследвания в областта на физиологията на сърдечно-съдовата система и храносмилателните органи са извършени от руския учен И.П. След като изучава влиянието на висшата нервна дейност върху хода на физиологичните процеси, той развива теорията за условните рефлекси.

Напредъкът на биологията даде мощен тласък на развитието на медицината. Продължавайки изследванията на изключителния френски бактериолог Л. Пастьор, служителите на Института Пастьор в Париж за първи път разработиха защитни ваксинации срещу редица заболявания: антракс, кокоша холера и бяс. Немският микробиолог Р. Кох и многобройните му ученици откриват причинителите на туберкулозата, коремния тиф, дифтерията, сифилиса и създават лекарства срещу тях.

Благодарение на успехите на химията, медицината е попълнена с редица нови лекарства. Широко известните сега аспирин, пирамидон и други лекарства се появиха в лекарствения арсенал на лекарите. Лекари от цял ​​свят разработиха основите на научната санитария и хигиена, мерките за превенция и контрол на епидемиите.

3. Постижения в областта на техниката, новите технологии, транспорта

Научните постижения в различни области на знанието направиха възможно бързото развитие на технологиите, производствените технологии, транспорта и комуникациите. Водещите сектори са машиностроенето, електроенергетиката, минната промишленост, химическата промишленост и транспорта. Най-голямата стъпка в увеличаването на енергийната наличност на промишленото производство и транспорта беше производството на електроенергия в големи обеми с помощта на динамо, чиито първи примери се появиха през 70-те години на 19 век.

Истинска революция в технологиите беше появата на нови класове двигатели, проектирани от немските изобретатели H. Ommo (1876) и R. Diesel (1897). Тези компактни, високоефективни двигатели с течно гориво скоро ще бъдат налични
са използвани в първата кола на Г. Даймлер и К. Бенц (1886 г., Германия), първия самолет на братята У. и О. Райт (1903 г., САЩ) и първия
дизелов локомотив (дизелов локомотив) на компанията Klose-Schulzer (1912 г., Германия).

В металургията е открит нов метод за топене на стомана - конвертор, както и метод за производство на алуминий и мед чрез електролиза. Крекингът беше въведен в промишлеността - процесът на разлагане на суров нефт за получаване на леко течно гориво. В Германия е разработен метод за производство на бензин от въглища.

Големи промени настъпиха в строителството, където висококачествените стомани станаха широко използвани. Използването на стоманени и стоманобетонни конструкции направи възможно издигането на сгради, мостове, виадукти и тунели с безпрецедентни размери. Така през 1905 г. под Алпите е построен тунелът Симплон, дълъг около 20 км. Централният участък на моста Квебек, построен в Канада през 1917 г., достига 550 m, а височината на небостъргача New York Woolworth, издигнат през 1913 г., е 242 m.

През този период настъпиха фундаментални промени в организацията на производството, свързани с производството на масови стандартизирани продукти и прехода към конвейерно производство. Същността на конвейерното производство е, че механизмите за обработка и работните места са разположени по протежение на технологичния процес, а самият процес, разделен на редица прости операции, се извършва непрекъснато. Конвейерът е използван за първи път в заводите на Т. Форд в САЩ.

Един от най-големите автомобилни магнати в света Хенри Форд е роден в семейство на фермери. След като напуска училище, той става чирак в автомагазин и скоро отваря собствена работилница за ремонт на селскостопански машини. От 1887 до 1899 г. Форд работи за Едисон и завършва кариерата си като главен инженер.

От 1890 г. започва да се интересува от автомобилостроенето и в свободното си време построява първата си кола, която има двуцилиндров двигател. През 1899 г. Форд се премества в Детройтската автомобилна компания. Оттогава Форд проектира само автомобили. Но истинският успех идва при него едва през 1903 г., когато моделът Ford 99 с двигател от 80 конски сили печели много състезания по скорост. По това време Форд е на четиридесет години и основава собствена компания за производство на автомобили.

Форд си поставя съвсем нова задача – да направи първия общодостъпен и масово произвеждан автомобил. За да направите това, той трябва да бъде достатъчно евтин и в същото време силен и издръжлив. Използвайки лека, здрава стомана, Хенри Форд започва да прави евтини коли, които почти всеки може да купи.

4. Подобряване на военната техника

Нарастването на агресивността на водещите сили, от една страна, и техническите възможности, от друга, доведоха до бързо развитие и усъвършенстване на военната техника. Американският инженер Х. Максим изобретява тежка картечница през 1883 г. След това се появиха леки картечници от други системи. До началото на Първата световна война са създадени няколко вида автоматични пушки. Тенденцията към автоматизация се наблюдава и в артилерията, където се появяват образци на полуавтоматични оръдия.

Първите проекти на бронирана бойна машина, наречена по-късно танк, са предложени в Русия (1911-1915 г.) от инженерите В.Д.Пороховщиков, А.А. Г. Бурщин (1913 г.), но те не са разработени, въпреки че бойното превозно средство на Пороховщиков („Вездеходно превозно средство“) е произведено през май 1915 г. До есента на 1916 г. британците са създали няколко десетки танкове („Марк-1“ ) и На 15 септември те са първите, които ги използват в битката при река Сома (32 превозни средства) по време на Първата световна война. По време на войната Франция произвежда танкове Renault, а германците ги произвеждат едва през 1918 г. По време на война са произведени само 2 бр. във Великобритания 900 бр., Франция - 6 200 бр., Германия - 100 бр.

Появата на първите военни самолети датира от 1909-1910 г. В Русия самолетите са използвани за първи път за военни цели по време на маневри във военните окръзи Санкт Петербург, Варшава и Киев през 1911 г. За първи път самолети са използвани в бойни действия по време на Балканските войни (1912-1913 г.). До началото на Първата световна война Русия разполага с 263 военни самолета (предимно френско производство), Франция -156, Великобритания - 30, САЩ - 30, Германия - 232, Австро-Унгария - 65.

В Русия през 1914 г. е пуснат в експлоатация първият в света бомбардировач Иля Муромец. През 1915 г. влизат в експлоатация едноместни изтребители: Newport и Spud във Франция и Fokker в Германия.

Във флота първенството принадлежи на парни бронирани кораби с дебелина на бронята до 610 mm. Един от първите такива кораби е руският броненосец Петър Велики (1877 г.). Надпреварата във военноморските оръжия доведе до създаването на свръхмощни бойни кораби с тежко артилерийско оръжие. Първият кораб от този клас е построен в Англия (1905-1906). Наричаше се "Дредноут". Скоро подобни кораби започват да се строят от САЩ, Русия и Германия.

За да се бори с морското превъзходство на Англия, германското командване започва да строи подводници. По време на войната се появиха нови класове кораби: самолетоносачи, патрулни кораби, торпедни катери. Първият самолетоносач с палуба на пистата е преустроен във Великобритания от незавършения крайцер Furies и може да побере 4 разузнавателни самолета и един изтребител.

Развитието на науката и технологиите отвори възможности за прогрес, но в същото време доведе до надпревара във въоръжаването, което увеличи международното напрежение.

Референции

Я.М.

Бердичевски, С.А. Осмоловски “Световна история” 2001 г. С. 111-128.

S.L.

Брамин "История на Европа". 1998 стр. 100-109

Ел Ей

Ливанов Учебник по световна история. 2002 стр. 150-164. Загладин Н.В. Световна история. История на Русия и света от древността до края на 19 век: учебник за 10 клас.Ї 6-то изд. Ї M .: LLC "TID "Руска дума Ї RS", 2006 (§ 41).

Подобни резюмета:Биография на Хенри Форд. Хитлер го награждава с "Големия кръст на германския орел". „Пагубно влияние“ на евреите върху различни странив Русия и техните постижения, прилагане на открития в съвременната ракетна динамика и теория реактивно задвижване, химия, технологии и уредостроене.

Индустриално обществое общество, в което машинната индустрия заема водещо място, определящи нейното благосъстояние, военен потенциал, международен статут.

Напредъкът на технологиите оказа огромно влияние върху медицината. Еволюционна доктринаДарвин допринася за развитието на биологията и анатомията, които започват да обслужват нуждите на медицината. Както вече беше отбелязано, капиталистически отношениясе оформи в европейските страни през различни времена, затова е станало развитието на науките...

Военноморска конвенция на Англия и Русия. Англо-руски съюз срещу австро-германския блок.

Френско-пруска войнаи неговите последствия и промени в системата международни отношения. Засилване на англо-германските противоречия, създаване на Антантата, преход на Германия към световната политика. Международни кризи и конфликти в началото на 20 век, надпреварата във въоръжаването.

Основни характеристики икономическо развитиеводещи западни страни рубеж на XIX-XXвекове Последици от техническите и технологични промени през последната третина на 19 век. Характеристикивторо индустриална революция. Образуване на нов буржоазен елитначалото на ХХ век

Списък на президентите на САЩ.

Изследвания в началото на ХХ век (1901–1917) Третата възрастова категория на руските химици включва родените през 1870-те години. Като правило, всички те получиха химическо образованиев Русия те направиха първите си стъпки в науката под ръководството на местни колеги. Следователно работата им е предимно...

Характеристика изключителни постижениянаучни и техническа мисълХХ век Двадесети век като период на световно господство на САЩ. Анализ на формите на взаимодействие между водещи държави и аутсайдери. Предпоставки и значение на въвеждането на единна общоевропейска валута – еврото.

През 20 век естествените науки се развиват необичайно бързо: физика, химия, астрономия, биология, геология и много други. Науката даде много идеи и разработки, от своя страна даде на науката сложни и модерни устройства и инструменти. Всичко това заедно стимулира развитието на науката. Последицата от това изключително плодотворно съчетание на наука и производство е постигането на високото им развитие, което води до появата на третата научно-техническа революция в средата на 20 век.

Физика

През 20 век е направено много в областта на изучаването на структурата на материята. Известен английски физик Ърнест Ръдърфорд(1871 - 1937) експериментално установи, че атомите имат ядра, в които е концентрирана почти цялата им маса, и разработи планетарен модел на структурата на атома (1911). Това вероятно е последният (или може би първият и последен) модел на атома, който е относително лесен за представяне. Според планетарния модел електроните се движат около неподвижното ядро ​​на атома (както планетите около Слънцето) и в същото време, според законите на класическата електродинамика, непрекъснато излъчват електромагнитна енергия. Планетарният модел на атома на Ръдърфорд обаче не успя да обясни защо електроните, които се движат около ядрото по кръгови орбити и следователно постоянно изпитват ускорение и следователно непрекъснато излъчват и губят своята кинетична енергия, не се приближават до ядрото и не падат върху неговата повърхност.

Модел на атома, предложен от известен датски физик Нилс Хенрик Давид Бор (1885 - 1962), въпреки че се основаваше на планетарния модел на Ръдърфорд, той не съдържаше посоченото противоречие. За това Бор въвежда постулати, които сега носят неговото име, според които атомите имат така наречените стационарни орбити, в които електроните се движат, без да излъчват, докато радиацията възниква само в случаите, когато те се движат от една стационарна орбита в друга (в този случай, промяна в атомната енергия). Брилянтната хипотеза (или идея) на Бор, въпреки вътрешната си непоследователност, свързва

Разбирането на класическата механика на Нютон, използвано за обяснение на движението на електроните и квантовите ограничения върху движението на електроните, които са неприемливи от нейна гледна точка, все пак намери експериментално потвърждение.

Огромно постижение във физиката беше създаването на квантовата (вълнова) механика, според която микрочастиците имат двойна корпускулярно-вълнова природа. Квантовата механика - един от основните раздели на квантовата теория - най-общата физическа теория, не само даде нови, революционни идеи за микрочастиците, но и направи възможно обяснението на много свойства на макроскопичните тела.

Предпоставките за развитието на квантовата механика бяха работата по създаването на квантовите концепции на Планк, Айнщайн и Бор. През 1924 г. френски физик Луи дьо Бройлизложи идеята за двойната корпускулярно-вълнова природа не само на електромагнитното излъчване (фотони), но и на други микрочастици, като по този начин постави основата на квантовата механика. Малко по-късно бяха проведени експерименти, при които се наблюдава дифракция на микрочастици - разсейване на поток от микрочастици (поток от микрочастици, огъващи се около различни препятствия), което показва техните вълнови свойства, което беше експериментално потвърждение на хипотезата на де Бройл.

През 1925 г. един от създателите на квантовата механика е швейцарски физик теоретик Волфганг Паули(1900 - 1958) формулира така наречения принцип на изключване - основен природен закон, според който нито един атом, нито една молекула могат да имат два електрона в едно и също състояние. австрийски физик теоретик Ервин Шрьодингер(1887 - 1961) разработва вълновата механика през 1926 г. и формулира нейното основно уравнение. Немски физик теоретик Вернер Хайзенберг(1901 - 1976) формулира принципа на неопределеността (1927), според който стойностите на координатите и моментите на микрочастиците не могат да бъдат назовавани едновременно с висока степен на точност. английски физик Пол Диракполага основите на квантовата електродинамика (1929 г.) и квантовата теория на гравитацията, развива релативистка теория за движението на електроните, въз основа на която предсказва (1931 г.) съществуването на позитрона - първата античастица (частица във всички отношения подобна на негов „двойник“, в случая електрона, но с различен от него знак за електрически заряд, магнитен момент и някои други характеристики), анихилация и раждане на двойки. През 1932 г. американски физик Карл Дейвид Андерсъноткрива античастицата на електрона, позитрона, в космическите лъчи, а през 1936 г., мюона.

Още през 1896 г. френският физик Пиер Кюри(1859 - 1906) заедно със съпругата си Мария Склодовска-Кюри(1867 - 1934) и френски физик Антоан Анри Бекерел(1852 - 1908) открива радиоактивността и радиоактивните превръщания на тежките елементи. През 1934г Френска двойка по физика Ирен(дъщеря на П. Кюри и М. Склодовска-Кюри) и Фредерик Жолио-Кюри(1900 - 1958) открива изкуствената радиоактивност. Откритие на английски физик Джеймс Чадуик(1891 - 1974) през 1932 г. неутронът доведе до съвременни, протонно-неутронни идеи за структурата на атомните ядра.

Развитието на ядрената физика и изучаването на ядрените реакции беше значително улеснено от създаването на ускорители на заредени частици. Броят на известните елементарни частици се е увеличил многократно. Много от тях могат да съществуват само за незначително време. Оказа се, че елементарните частици могат да претърпят взаимни трансформации, че те изобщо не са елементарни. Според успешно сравнение на известния съветски физик В.Л. Гинзбург, всичко се случва така, сякаш имаме работа с „безкрайна кукла“: откривате една елементарна частица, а зад нея „още по-елементарна“ и така нататък без край. Вероятно може да се каже, че повечето съвременни физици признават съществуването на специални фундаментални частици - кварки и съответните античастици - антикварки. Предполага се, че кварките имат частичен електрически заряд. Кварките не са открити експериментално, но може би защото не могат да съществуват в свободно, несвързано състояние.

Невъзможно е да не се отбележи огромното влияние на физиката върху други науки и върху развитието на технологиите. Поради факта, че тази тема е наистина неизчерпаема, ще се позоваваме само на онези науки, чието само име показва влиянието на физиката: астро-, гео- и биофизика, физическа химия и някои други.

Бурното развитие на ядрената физика направи възможно през 1939 – 1945г. предприемат решителни стъпки за освобождаване на ядрената енергия. Отначало това изключително научно откритие се използва за военни цели за създаване на ядрени и термоядрени оръжия, а след това и за мирни цели: първата атомна електроцентрала е построена в Съветския съюз и започва да работи през 1954 г. Впоследствие десетки мощни атомни електроцентрали са построени в много страни по света, където се генерира значителна част от електроенергията.

Въз основа на физиката на кристалите, теорията на полупроводниците, която има огромно практическо значение, рентгеновия дифракционен анализ, както и електронния микроскоп и метода на маркирани атоми, които изиграха важна роля в развитието на много области на технологията , и може би особено металургията, са създадени. Физиката и нейните постижения дължат много на електрониката - науката за взаимодействието на електроните с електромагнитните полета и методите за създаване на електронни устройства, което от своя страна е от решаващо значение за много области на техниката, по-специално за електронните компютри.

Алберт Айнщайн. Теория на относителността

Експерименти на американски физик Алберт Абрахам Майкелсън(1852 - 1931) чрез определяне на скоростта на светлината (включително известния "експеримент на Микелсън") показа нейната независимост от движението на Земята. Оказа се, че скоростта на светлината в празното пространство винаги е постоянна и, колкото и странно да изглежда на пръв поглед, не зависи от движението на източника или приемника на светлина.

Откритието на Майкелсън не може да бъде обяснено от гледна точка на съществуващите по това време физически теории. Първо, от принципа на относителността на Галилей следва, че ако две координатни системи се движат една спрямо друга праволинейно и равномерно, т.е. на езика на класическата механика системите са инерционни, тогава всички закони на природата ще бъдат еднакви за тях. Освен това, колкото и такива системи да има (две или много повече), няма как да се определи в коя от тях скоростта може да се счита за абсолютна. Второ, в съответствие с класическата механика, скоростите на инерциалните системи могат да се трансформират една спрямо друга, т.е., знаейки скоростта на тялото (материалната точка) в една инерционна система, може да се определи скоростта на това тяло в друга инерциална система , а стойностите на скоростите на това тяло в различни инерционни координатни системи са различни.

Очевидно втората позиция противоречи на експеримента на Майкелсън, според който, повтаряме, светлината има постоянна скорост независимо от движението на източника или приемника на светлина, т.е. независимо от това в кои инерционни координатни системи се извършва броенето.

Това противоречие е разрешено с помощта на теорията на относителността - физическа теория, чиито основни закони са установени от А. Айнщайн през 1905 г. (частна или специална теория на относителността) и през 1907-1916 г. (обща теория на относителността).

Страхотен физик теоретик Алберт Айнщайн(1879 - 1955) е роден в Германия (Улм). От 14-годишна възраст живее в Швейцария със семейството си. Учи в Цюрихския политехнически институт и след като завършва през 1900 г., преподава в училища в градовете Шафхаузен и Винтертур. През 1902 г. той успява да получи позиция като експерт във Федералното патентно ведомство в Берн, което го устройва повече финансово. Годините на работа в бюрото (от 1902 до 1909 г.) са години на много плодотворна научна дейност за Айнщайн. През това време той създава специалната теория на относителността, дава математическа теория на Брауновото движение, която, между другото, остава необяснена около 80 години, развива квантовата концепция за светлината, провежда изследвания в статистическата физика и редица на други произведения.

Едва през 1909 г. вече огромните научни постижения на Айнщайн стават широко известни, оценени са (далеч не напълно) и той е избран за професор в Цюрихския университет, а през 1911 г. - в Германския университет в Прага. През 1912 г. Айнщайн е избран за ръководител на катедрата в Цюрихския политехнически институт и се завръща в Цюрих. През 1913 г. Айнщайн е избран за член на Пруската и Баварската академии на науките и се премества в Берлин, където живее до 1933 г., като е директор на Института по физика и професор в Берлинския университет. През този период от време той създава общата теория на относителността (най-вероятно завършена, тъй като започва да работи върху нея през 1907 г.), развива квантовата теория на светлината и извършва редица други изследвания. През 1921 г. Айнщайн получава Нобелова награда за работата си в областта на теоретичната физика, особено за откриването на законите на фотоелектричния ефект (явление, включващо освобождаване на електрони от твърдо или течно вещество в резултат на действието на електромагнитно излъчване).

През 1933 г., поради нападки срещу него от страна на идеолозите на германския фашизъм като общественик - борец против войната и евреин, Айнщайн напуска Германия, а по-късно в знак на протест срещу фашизма отказва членство в Германската академия на науки. Айнщайн прекарва цялата последна част от живота си в Принстън (САЩ), работейки в Принстънския институт за фундаментални изследвания.

Теорията на относителността се основава на факта, че концепциите за пространство и време, за разлика от Нютоновата механика, не са абсолютни. Пространството и времето, според Айнщайн, са органично свързани с материята и помежду си. Можем да кажем, че задачата на теорията на относителността се свежда до определяне на законите на четириизмерното пространство, три координати от които са координатите на триизмерен обем (x, y, z), а четвъртата координата е времето (t).

Постоянството на скоростта на светлината, доказано от опита, ни принуждава да изоставим концепцията за абсолютното време.

Скоростта на светлината, равна, както знаем, на огромна стойност - 300 хил. km/s, е границата. Скоростта на нито един обект не може да бъде по-висока.

През 1905 г. Айнщайн комбинира концепциите за пространство и време. Единадесет години по-късно той успя да покаже, че нютоновата гравитация е проява на това смело обединение в смисъл, че нютоновата гравитация означава наличието на кривина в единичен пространствено-времеви колектор.

Айнщайн стига до извода, че реалното пространство е неевклидово, че при наличие на тела, създаващи гравитационни полета, количествените характеристики на пространството и времето стават различни, отколкото при липса на тела и полетата, които създават. Така например, сумата от ъглите на триъгълник е по-голяма от π, времето тече по-бавно. Айнщайн дава физическа интерпретация на теорията на N.I. Лобачевски. Основите на общата теория на относителността са изразени в уравнението на гравитационното поле, получено от Айнщайн.

Ако специалната теория на относителността не само беше потвърдена експериментално, по време на създаването и експлоатацията на ускорители на микрочастици и ядрени реактори, но вече се превърна в необходим инструмент за съответните изчисления, тогава ситуацията с общата теория на относителността е различна.

Изоставането в областта на експерименталната проверка на общата теория на относителността се дължи както на малкото ефекти, достъпни за наблюдение на Земята и в Слънчевата система, така и на сравнителната неточност на съответните астрономически методи.

Основателят на квантовата теория е известният немски физик, член на Берлинската академия на науките, почетен член на Академията на науките на СССР Макс Планк (1858-1947). Планк учи в университетите в Мюнхен и Берлин, слушайки лекции на Хелмхолц, Кирхоф и други видни учени. Работил е основно в Кил и Берлин. Основните трудове на Планк, които вписват името му в историята на науката, са свързани с теорията на топлинното излъчване.

Решителната стъпка е направена от Планк през 1900 г., когато той предлага нов (напълно несъвместим с класическите идеи) подход: да се разглежда енергията на електромагнитното излъчване като дискретна величина, която може да се предава само на отделни, макар и малки порции (кванти) . Като такава порция (квант) енергия Планк предлага стойността E = hv, erg - порция (квант) енергия на електромагнитното излъчване, сек -1 - честота на излъчване, ч=6,62*10 -27 ерг*сек - константа, която по-късно получава името константа на Планк или квант на действие на Планк.

Предположението на Планк се оказва изключително успешно или още по-добре гениално. Планк не само успява да получи уравнение за топлинно излъчване, което съответства на опита, но неговите идеи стават основата на квантовата теория - една от най-всеобхватните физични теории, която сега включва квантова механика, квантова статистика и квантова теория на полето.

Структура на материята. Квантова теория

Атомната физика като самостоятелна наука възниква на базата на откриването на електрона и радиоактивното лъчение. Електронът - отрицателно заредена микрочастица с маса само около 9 * 10 -28 g - един от основните структурни елементи на материята - е открит от известния английски физик Джоузеф Джон Томсън (1856 - 1940), член (1884) и

Президент (1915 - 1920) на Кралското общество в Лондон, чуждестранен почетен член на Академията на науките на СССР.

През 1896 г. френските физици Пиер Кюри, Мария Склодовска-Кюри и А. Бекерел първи откриват радиоактивността на урановите соли. Феноменът радиоактивност, който окончателно опроверга идеята за неделимостта (непроменливостта) на атома, се състои в спонтанното превръщане на нестабилни атомни ядра в ядра на други елементи (други атоми), което се случва в резултат на ядрена радиация. Оказа се също (това беше изключително важно за медицината), че лъчите, открити от Бекерел, могат да проникнат дълбоко в материята и следователно са средство за получаване на снимки, например, на човешки вътрешни органи.

Пиер Кюри и съпругата му Мария Склодовска-Кюри също се занимават с проблемите на радиоактивността и други елементи. Те откриват нови елементи през 1898 г.: полоний и радий. Установено е, че радиоактивното излъчване може да бъде от два вида: или ядрото на радиоактивен елемент излъчва алфа частица (ядрото на атом на хелий с положителен заряд 2e) или бета частица (електрон с отрицателен заряд -e) . И в двата случая атом на радиоактивен елемент се превръща в атом на друг елемент (това зависи както от първоначалното радиоактивно вещество, така и от вида на радиоактивното излъчване).

В изследванията на радиоактивността от голямо значение беше съвместната работа на известния английски физик Ърнест Ръдърфорд и известния английски химик Фредерика Соди (1877 - 1956), осъществен през 1899-1907г. Като изходни радиоактивни елементи те използват уран, торий и актиний. Открити са така наречените изотопи, т.е. разновидности на един и същи химичен елемент, които имат еднакви химични свойства и заемат едно и също място в периодичната таблица на елементите на Менделеев, но се различават по масата на атомите.

Е. Ръдърфорд, член на Кралското общество на Лондон, почетен член на Академията на науките на СССР, е роден през 1871 г. в Нова Зеландия в семейството на дребен фермер, четвъртото от 12 деца. Завършва Университета на Нова Зеландия (Крайстчърч). През 1894 г. той се премества в Англия и е приет в лабораторията Кавендиш в университета в Кеймбридж, където започва изследвания под ръководството на Дж. Дж. Томсън. Ръдърфорд прекарва по-голямата част от живота си (с някои прекъсвания, докато работи в университетите на Монреал и Манчестър) в Кеймбридж, като е директор на лабораторията Кавендиш от 1919 г. Той е подготвил голям брой висококвалифицирани физици.

Въз основа на експерименти Ръдърфорд стига до извода, че атомите съдържат ядра - положително заредени микрочастици, чийто размер (приблизително 10 -12 cm) е много малък в сравнение с размера на атомите (около 10 -8 cm), но масата на атомът е почти изцяло концентриран в ядрото си,

Една α-частица рязко променя посоката на пътя си, когато удари ядро.

Откриването на атомните ядра е много голямо събитие в развитието на атомната физика. Но планетарният модел на атома на Ръдърфорд се оказва несъвместим с електродинамиката на Максуел.

Следващият модел на атома на Бор се основава на квантовата теория. Един от най-великите физици на 20 век. - Дейн Нилс Бор(1885 - 1962) е роден и завършва университета в Копенхаген. Работил е в университета в Кеймбридж под ръководството на J. J. Thomson и в университета в Манчестър под ръководството на Ръдърфорд. През 1916 г. е избран за ръководител на катедрата по теоретична физика в Копенхагенския университет, от 1920 г. и до края на живота си ръководи създадения от него Институт по теоретична физика в Копенхаген, който сега носи неговото име. През 1943 г., по време на окупацията на Дания от нацистите, Бор, виждайки, че срещу него се подготвят репресии, с помощта на организацията на Съпротивата, се премества с лодка в Швеция и след това се премества в Съединените щати. След края на войната се завръща в Копенхаген.

Моделът на атома, създаден от Бор, се основава на планетарния модел на атома на Ръдърфорд и на квантовата теория за атомната структура, разработена от самия него през 1913 г.

През 1924 г. се случва едно от най-великите събития в историята на физиката: френският физик Луи дьо Бройл(1892 - 1983) изложи идеята за вълновите свойства на материята, като по този начин постави основите на квантовата механика. Той твърди, че вълновите свойства, заедно с корпускулярните, са присъщи на всички видове материя: електрони, протони, молекули и дори макроскопични тела.

По-нататъшното развитие на квантовата механика - тази нова необичайно плодотворна посока - беше постигнато главно в края на 20-те - началото на 30-те години чрез трудовете на известни физици - Макс Борн (Германия, 1882 - 1970), Вернер Хайзенберг (Германия, 1901 - 1976), Диракови полета (Англия, р. 1902), Ервин Шрьодингер (Австрия, 1887 - 1961), както и Волфганг Паули (Швейцария, 1900 - 1958), Енрико Ферми (Италия, 1901 - 1954), Владимир Александрович Фок (1898 - 1974) и много други.

Отделни раздели на квантовата механика включваха атомната физика, теорията на радиацията, теорията за структурата на молекулите (която понякога се нарича квантова химия), теорията на твърдите тела, теорията за взаимодействието на елементарните частици, теорията за структурата на атомно ядро ​​и др.

В квантовата механика съществува така наречената връзка на неопределеността, установена от Хайзенберг. Математическият израз на връзката на неопределеността е много прост:

където Δx е неточността при определяне на координатата на електрона; Δp - неточност при определяне на импулса на електрона; h е константата на Планк.

От този израз става ясно, че е невъзможно едновременно да се определи позицията на електрона в пространството и неговия импулс. Наистина, ако Δx е много малко, т.е. положението на електрона в пространството е известно с висока степен на точност, тогава Δp е относително голямо и следователно величината на импулса може да бъде изчислена с толкова ниска степен на точност, че на практика трябва да се разглежда като неизвестно количество. И обратно, ако Δp е малък и следователно импулсът на електрона е известен, тогава Δx е голям; и следователно позицията на електрона в пространството е неизвестна. Разбира се, принципът на неопределеността е валиден за всяка частица, не само за електрона.

От гледна точка на класическата механика отношението на неопределеността е абсурдно. От гледна точка на „здравия разум“ изглежда най-малкото много странно и е невъзможно да си представим как всичко това може да бъде „наистина“.

Но не трябва да забравяме, че живеем в макрокосмоса, в света на големи тела, които виждаме със собствените си очи (или дори с помощта на микроскоп) и можем да измерим техния размер, маса, скорост на движение и много други. Напротив, микросветът е невидим за нас; ние не можем директно да измерим нито размера на електрона, нито неговата енергия. За да си представим по-добре явленията на микросвета, ние винаги искаме да изградим адекватен механичен модел и това понякога е възможно. Спомнете си например планетарния модел на атома на Ръдърфорд. Тя до известна степен е подобна на Слънчевата система, която в случая е механичен модел за нас. Следователно планетарният модел на атома се възприема лесно.

Но за повечето обекти и явления на микросвета е невъзможно да се изгради механичен модел и следователно разпоредбите на квантовата механика често се възприемат с голяма трудност. Опитайте се, например, да изградите механичен модел на електрон, който има свойства на частица-вълна, или механичен модел, който обяснява защо е невъзможно едновременно да се определят неговата маса и импулс за електрон. Ето защо в тези случаи акцентът трябва да бъде върху „разбирам“, а не върху „представям си“.

Един от водещите съветски физици каза добре по този въпрос Лев Давидович Ландау(1908 - 1968): "Най-голямото постижение на човешкия гений е, че човек може да разбере неща, които вече не може да си представи."

Към казаното можем да добавим, че принципът на неопределеността (отношението на неопределеността) е фундаментално положение на квантовата механика.

Известен английски физик, ученик на Ръдърфорд Джеймс Чадуикоткриха неутрона, неутрална частица, която влиза в ядрото на атома заедно с протоните и изигра толкова важна роля в създаването на начини за използване на ядрената енергия.

След откриването на електрона, протона, фотона и накрая през 1932 г. на неутрона се установява съществуването на голям брой нови елементарни частици - общо около 350. Сред тях: позитронът, като античастица на електрон; мезони - нестабилни микрочастици (те включват μ-мезони, π ± -мезони и по-тежки π 0 -мезони); различни видове хиперони - нестабилни микрочастици с маси, по-големи от масата на неутрон; резонансни частици с изключително кратък живот (около 10 -22 ... 10 -24 s); неутрино-стабилна, електрически незаредена частица, очевидно с нулева маса на покой, с почти невероятна пропускливост; антинеутрино - античастица на неутрино, различаваща се от неутрино по знака на лептонния заряд и др.

В момента елементарните частици се разбират като „градивните елементи“ на Вселената, от които може да се изгради всичко, което познаваме в природата. Светът на елементарните частици е сложен, а теорията за елементарните частици е в началото на своето развитие. Може би следващите години ще донесат много нови неща в него.

Химия

Химията принадлежи към природните науки. В неговата сфера са превръщанията на химични вещества, които са съвкупност от еднакви атоми (елементи) и по-сложни вещества, състоящи се от еднакви молекули. Съвременната химия е тясно свързана с други природни науки, преди всичко с физиката. Поради това се появиха и получиха широко развитие такива науки като физическа химия, биохимия, геохимия и др. Химията също се разделя на неорганични, чийто предмет са вещества, чиито молекули не съдържат въглерод, и органични, чийто обхват включва вещества, чиито. молекулите задължително съдържат въглерод.

От първите стъпки на своето развитие химията е тясно свързана с производството. Далеч преди новата ера възникват процеси като металургията, боядисването на текстил, обработката на кожи и други, които дълго време се считат за химични.

Още през втората половина на 17 век. известният английски физик и химик Р. Бойлдаде вероятно първата научна дефиниция на химичен елемент, постави основите на химическия анализ и показа непоследователността на алхимията.

През 1748г М. В. Ломоносовекспериментално открива закона за запазване на масата при химични реакции. Малко по-късно, но независимо от него, се установява същият закон А. Лавоазие -един от основоположниците на химията.

Изключително важна роля в развитието на химията принадлежи на английския учен Джон Далтън (1766 - 1844) - създателят, както понякога казват сега, на химическия атомизъм. През 1803 г. той установява закона за множествените съотношения, въвежда понятието „атомно тегло“ и определя неговите стойности за някои елементи, като взема атомното тегло на най-лекия елемент, водорода, като едно. италиански учен Амадео Авогадро(1776 - 1856) и френски учен Андре Мари Ампер(1775 - 1836) в началото на 19 век. въвежда идеята за молекула, състояща се от атоми, свързани помежду си чрез химични сили. Тогава шведският учен Йенс Якоб Берцелиус(1779 - 1848), който направи много като експериментален химик, състави по-точна таблица на атомните тегла от Далтън, която вече включваше 46 елемента и въведе знаците на елементите, които се използват в момента. Той открива нови непознати за него елементи: цезий (Cs), селен (Se), торий (Th). Берцелиус създава и електрохимичната теория, въз основа на която изгражда класификация на елементите и съединенията.

френски химик Чарлз Фредерик Жерар(1816 - 1856) в средата на 19 век. предложи така наречената теория на типовете, която беше система за класификация на органични съединения, а също така въведе идеята за хомоложни серии - групи от свързани органични съединения, което беше важно при класификацията не само на органични съединения, но и присъщите им реакции.

В средата на 19в. беше направено друго важно откритие. английски химик Едуард Франкланд(1825 - 1899) въвежда понятието валентност - способността на атом на даден химичен елемент да се свързва с други атоми. Той също така въведе термина "валентност". Оказа се, че атомите на едно вещество могат да се свързват с атоми на други вещества само в строго определени пропорции. Реактивоспособността (валентността) на водорода се приема като единица за валентност. Например, комбинацията от въглерод с водород - метан 2 CH 4 показва, че въглеродът е четиривалентен.

Известен руски химик Александър Михайлович Бутлеров(1828 - 1886) през 1861 г. създава теорията за химическия строеж на материята. Според тази теория химичните свойства на дадено вещество се определят от неговия състав и реда (естеството) на връзките на атомите в молекулата на веществото.

Както е описано подробно по-горе, изключителният руски химик Д. И. Менделеевпрез 1869 г. той открива периодичния закон на химичните елементи и създава Периодичната система на елементите - таблица, в която известните тогава 63 химични елемента са разпределени в групи и периоди в съответствие с техните свойства (той отдава специална роля на атомното тегло и валентността ). Необходимо е специално да се отбележи многостранността на Менделеев като учен (над 500 научни статии, които той е написал, се занимават с въпроси на теорията на разтворите, химическата технология, физиката, метрологията, метеорологията, селското стопанство, икономиката и много други) и постоянния му интерес към въпросите на индустрията, преди всичко химически. Името на Д. И. Менделеев е здраво вкоренено в историята на науката.

Име Герман Иванович Хес (1802 - 1850), руски учен от немски произход, е добре известен с работата си в областта на термохимията - наука, която се занимава с топлинните ефекти, придружаващи химичните реакции. Хес установява закона, който носи неговото име, от който следва, че при протичане на кръгов химичен процес, когато реагиращите химикали - участници в реакцията в края на процеса са в първоначалния си състав, общият топлинен ефект на реакцията е нулева.

Изследванията на Хес в областта на термохимията са продължени от френския учен Пиер Йожен Марселин Бертло(1827 - 1907), който също работи по проблемите на органичната химия, химичната кинетика и някои други, датски химик Ханс Петер Томсен(1826 - 1909) и руски учени Николай Николаевич Бекетов(1827 - 1911), работил и в областта на металохимията.

Втората половина на 19 век. бе белязан от работа в областта на електрохимията, в резултат на което шведският физикохимик Svanet от Август Арениус(1859 - 1927) е формулирана теорията за електролитната дисоциация. В същото време учението за разтворите - смеси от две или повече вещества, равномерно разпределени в разтворител под формата на атоми, йони или молекули - беше доразвито. Почти всички течности са разтвори. Това, между другото, е "тайната" на така наречените "магнитни течности". В тази връзка следва да се посочат имената на Д. И. Менделеев, холандският физикохимик Вант Хофе, руският физикохимик Н. С. Курнаков.

През 19 век Изяснено е действието на така важните за практиката катализатори - вещества, които ускоряват реакцията, но в крайна сметка не участват в нея. В края на 19в. К. Гулдберги П. Ваагее открит законът за действието на масите, според който скоростта на химичната реакция е пропорционална на концентрацията на участващите вещества в степени, равни на техните стехиометрични числа в уравнението на въпросната реакция. От закона за действието на масите следва, че реакциите винаги протичат в двете посоки (отляво надясно и отдясно наляво). Когато се постигне химично равновесие, реакцията продължава, но съставът на реакционната смес остава (за дадена температура) непроменен. Следователно химичното равновесие е динамично по природа.

За 20 век Особено характерен е високият темп на развитие на химическата наука, който е тясно свързан с големите постижения на физиката и бързия растеж на химическата промишленост.

Установено е, че атомният номер на химичен елемент в периодичната таблица е числено равен, както беше споменато по-горе, на заряда на атомното ядро ​​на елемента или, което е същото, на броя на електроните в обвивката на атомът. По този начин, когато атомният номер на елемент се увеличава, броят на външните електрони в атома се увеличава и това се случва с периодичното повторение на подобни външни електронни структури. Това обяснява периодичността, установена от Менделеев в химичните, както и много физични свойства на елементите.

Развитието на квантовата механика позволи да се установи природата на химическата връзка - взаимодействието на атомите, което определя тяхното комбиниране в молекули и кристали. Като цяло трябва да се каже, че развитието на химията през 20в. въз основа на постиженията на физиката, особено в областта на структурата на материята.

През 20 век Химическата промишленост се развива с безпрецедентна скорост. Първоначално химическата технология се основаваше предимно на изолирането на по-прости вещества, необходими за практическа употреба, от сложни природни вещества. Например метали от руди, различни соли от по-сложни съединения. Производството на така наречените междинни вещества (сярна, солна и азотна киселина, амоняк, основи, сода и др.) За производството на крайни химически продукти е било и се използва широко. След това синтезът на сложни химически продукти, включително такива, които нямат аналози в природата, като ултра-чисти, ултра-силни, топлоустойчиви, топлоустойчиви, полупроводникови и др., Става все по-използван изисква създаването на много високи или много ниски температури, високо налягане, електрически и магнитни полета и други, както често се наричат, екстремни условия.

Производството и използването на полимери - вещества, чиито молекули се състоят от много голям брой повтарящи се структури - станаха широко разпространени; Молекулното тегло на полимерите може да достигне много милиони. Полимерите се делят на естествени (биополимери: протеини, нуклеинови киселини и др.), от които са изградени клетките на живите организми, и синтетични, например полиетилен, полиамиди, епоксидни смоли и др. Полимерите са в основата на производството на пластмаси , химически влакна и много други важни практики за вещества. Трябва да се отбележи, че изследванията в областта на верижните реакции на изключителния съветски химик и физик са от особено значение за развитието на полимерната химия (както и за много други отрасли на химическата промишленост). Н. Н. Семеноваи известен американски учен С. Хиншелуд.

Както неорганичните химически технологии, по-специално производството на химически торове за селското стопанство, така и органичните химически технологии, като рафинирането на нефт, природен газ и въглища, производството на бои и лекарства, както и производството на синтетични полимери, споменати по-горе, получиха широко развитие.

Въпреки че първите полимерни продукти (фенопласти - пластмаси, използвани като устойчиви на корозия структурни материали и подобни на каучук вещества) са получени в края на 19 век, основните идеи за природата и свойствата на полимерите са формирани не толкова отдавна - приблизително до началото на 40-те години 20 V. По това време се формира и идеята за синтеза на полимерни вещества. Стана ясно, че едно от основните условия за успешното производство на полимери е много високата чистота на изходните вещества (мономери), тъй като наличието дори на много малко количество чужди молекули (замърсители) може да прекъсне процеса на полимеризация и да спре растежа на полимерните молекули.

До началото на 40-те години на 20 век. Създадени са всички основни полимерни материали (полистирол, поливинилхлорид, полиамиди и полиестери, полиакрилати и органично стъкло), производството на които през следващите години придобива много голям мащаб. Тогава, през 30-те години, под ръководството на акад Сергей Василиевич Лебедев(1874 - 1934) е създадено мащабно производство на синтетичен каучук. Приблизително по същото време са открити органосилициеви полимери, важно свойство на които са добрите диелектрични характеристики, и е разработена технология за тяхното производство; основната заслуга за това е на акад Кузма Андрианович Андрианов(1904 - 1978). Разработка на Н.Н. Теорията на Семенов за верижните реакции е свързана с механизма на радикалната полимеризация. Свободните радикали в химията се разбират като много реактивни кинетично независими частици (атоми или атомни групи) с несдвоени електрони, например H, CH 3, C 6 H 5.

По-късно се установява, че свойствата на полимерите се определят не само от химичния състав и размера на молекулите, но и до голяма степен от структурата на молекулната верига. Например, оказа се, че разликата между свойствата на синтетичния каучук и естествения каучук се определя не от химичния състав и размера на молекулите, а от тяхната структура. По този повод известният съветски химик Валентин Алексеевич Каргин(1907 - 1969) пише: „Ако в първия период от развитието на полимерната химия основното внимание се обръщаше на размера и химичния състав на получените молекули, то с течение на времето структурата на молекулната верига започна да привлича все по-голям интерес. В края на краищата молекулните групи, включени в него, могат да бъдат подредени по различни начини една спрямо друга, образувайки голям брой изомерни форми. Така, например, ако някакви странични групи са прикрепени към веригата от главни валенции, тогава те могат да бъдат разположени редовно или неравномерно, от една или от различни страни на молекулата на веригата и могат да образуват различни конфигурации. Следователно, при един и същ състав, химическата структура на веригата може да бъде много различна и това силно влияе върху свойствата на полимерите.

В допълнение към полимерите, необходими за практическа употреба в много големи количества, като пластмаси, влакна, филми, каучуци и гуми, които сега се произвеждат в огромен мащаб, полимерите, които имат уникални, понякога напълно неочаквани свойства, също станаха изключително важни, например: способността да съществува при високи температури, като същевременно поддържа необходимата якост, има полупроводникови свойства или електрическа проводимост, фоточувствителност, физиологична активност и др. Откриват се нови широки перспективи, например получаване на изкуствена кръв на базата на физиологично активни полимери, получаване на багрила, повърхностно активни вещества, електролити и много други.

Както се вижда от горното, производството и широкото използване на полимери с различни свойства е едно от най-големите постижения на химията в средата на 20 век.

Биология

Терминът "биология" е въведен през 1802 г. Дж. Б. Ламарки G. R. Treviranusнезависимо една от друга.

Първите изследвания, които могат да се считат за началото на съвременната биология, датират от древни времена. Известно е, че древногръцкият учен и лекар Хипократ, живял през 5-4 век. пр.н.е., се смята за известния лекар на Древна Гърция, бащата на научната медицина и в същото време проницателен наблюдател на биологичните явления. Древногръцки учен, живял повече от половин век по-късно Аристотел, чиито интереси обхващаха всички клонове на знанието, съществували по негово време, може би най-вече, в съвременния смисъл, се занимаваше с въпроси на биологията. Във всеки случай той проявява голям интерес към описателната биология, изучаването на растения и животни, тяхната систематика, физиология и ембриология.

Изключителен древен римски учен и лекар Гален(ок. 130 - 200 г.) е известен главно като изключителен лекар. В неговия класически труд „За частите на човешкото тяло“ за първи път е дадено анатомично и физиологично описание на човешкото тяло като цяло. Гален обобщава идеите за човешкото тяло, създадени преди него, поставя основите на диагностиката на болестите и тяхното лечение и въвежда в практиката експерименти с животни.

В по-нататъшното развитие на биологията много внимание се обръща на различни лечебни билки. Както се вижда от горното, в зората на своето развитие биологията е особено тясно свързана с медицината. През 16 век и първата половина на 17 век. появиха се многотомни произведения, по-специално енциклопедия по зоология: швейцарският учен К. Геснер„История на животните” в пет тома, поредица от монографии (в тринадесет тома) от италиански зоолог У. Алдровании много други.

През Ренесанса е постигнат голям напредък в анатомията на човешкото тяло. В тази връзка е необходимо да се отбележат постиженията на фламандския естествен учен А. Везалий,един от първите, които започват да изучават човешкото тяло чрез дисекции и е преследван за това от църквата. През 1543 г. Везалий публикува работата си „За структурата на човешкото тяло“, в която по-специално показва непоследователността на възгледите на Гален в областта на кръвообращението и се доближава до заключението за съществуването на белодробна циркулация. Честта за откриването на последното принадлежи на испанския учен Мигел Сервет(1509 или 1511 - 1553) и независимо от него на италианския учен Р. Колумб(1559).

Известен английски учен и лекар Уилям Харви(1578 - 1657) е основоположник на съвременната физиология и ембриология, който дава описание на системното и белодробното кръвообращение и в труда си "Анатомично изследване на движението на сърцето и кръвта при животните" (1628) очертава общата доктрина на кръвообращението при животните.

Създаване през 17 век. микроскопът даде възможност да се установи клетъчната структура на животните и растенията, да се види света на микробите, червените кръвни клетки (червените кръвни клетки - безядрени клетки, които пренасят кислород от белите дробове до тъканите и въглероден диоксид от тъканите до дихателни органи), движението на кръвта в капилярите и много други.

По-горе говорихме подробно за създаването през първата половина на 18 век. Шведски учен К. Линейт. нар. бинарна (с двойно наименование – по род и вид) система за класификация на животинския и растителния свят. Въпреки че Линей признава неизменността на света, неговата система играе важна роля в развитието на биологията. Трябва да се отбележи и изследването на френския учен Жорж Луи Льоклерк Буфон(1707 - 1788), който създава "Естествена история", в 36 тома от които е дадено описание на животни, хора, минерали, а също така е очертана историята на Земята. Идеите на Бюфон за историята на Земята съдържат предположение за родството на подобни животински форми.

английски учен материалист Джоузеф Пристли (1733 - 1804), който провежда експерименти с растения, показва, че зелените растения отделят газ, необходим за дишането, и, напротив, абсорбират газ, който пречи на дишането. Растенията, според Пристли, изглежда коригират въздуха, развален от дишането. френски учени А. Лавоазие, П. Лапласи А. Сегуинопределя свойствата на кислорода и ролята му в процесите на горене и дишане. холандски лекар Дж. Ингенхауси швейцарски учени J. Senebierи Н. Сосюрв края на 18 - началото на 19 век. установи ролята на слънчевата светлина в процеса на освобождаване на кислород от зелените листа.

Жан Батист Ламарк вярва, че стълбата на съществата е следствие от еволюцията на живите организми от по-ниско към по-високо. Той вярваше, че причината за еволюцията е присъщото свойство на живите организми - желанието за съвършенство. Що се отнася до външната среда и нейното въздействие върху живите организми, тогава, според Ламарк, такова въздействие съществува и то се осъществява или чрез пряко въздействие на околната среда, което е характерно за растенията и низшите организми, или чрез интензивно, или, обратно, много слабо упражняване на определени органи, в случая по-висши животни.

За времето, когато Ламарк живее и работи, неговите възгледи за развитието на флората и фауната са прогресивни. Що се отнася до обосновката на еволюцията, разкривайки причините, които я пораждат, Ламарк не дава обяснение за това, ограничавайки се само до позоваване на някакво неразбираемо (и по същество идеалистично) желание на организмите за подобрение.

Изключителен френски учен Луи Пастьор (1822-1895) се смята за основател на съвременната микробиология, имунология и стереохимия. Той опровергава теорията за спонтанното генериране на микроорганизми и открива природата на ферментацията (процес, който протича без достъп на въздух под въздействието на микроорганизми). Но най-известни са трудовете на Пастьор в областта на медицината, както и в селското стопанство и хранително-вкусовата промишленост.

Пастьор открива ролята на микроорганизмите в инфекциозните заболявания на животните и хората, разработва специални ваксинации, които едновременно предотвратяват този вид инфекциозни заболявания (създавайки имунитет) и имат за цел да помогнат на организма в борбата срещу инфекциозно заболяване.

Същността на въпроса накратко се свежда до следното. При бозайниците, особено при топлокръвните животни, имунитетът може да се прояви по два начина. В един случай в кръвта се образуват т. нар. антитела срещу чужди, вредни белтъци – антигени. В отговор на въвеждането на антиген (те могат да бъдат не само чужди протеини, но и други големи молекули), след известно време (една до две седмици) в кръвта се появяват антитела - специални протеини, принадлежащи към групата на имуноглобулините, специфично свързващи само на антигена, причинил появата им. Всяка молекула на антитялото има два идентични активни центъра, което им позволява да свързват две молекули на антигена. Антителата се синтезират в В-лимфоцитите, а придобитата способност за образуване на определен тип антитела (имунитет) остава в тялото с години, често през целия живот. В друг случай възниква несъвместимост между клетките на един организъм (гостоприемник реципиент) и клетките на друг организъм (донор). Между другото, именно несъвместимостта на клетките на два различни организма най-често е причина за усложнения и неуспехи на трансплантацията - трансплантацията на органи и тъкани от едно животно или човек на друго. По този начин полезното свойство на тялото - способността да създава имунитет (да се противопоставя на действието на вредни агенти) в случай на трансплантация причинява големи трудности.

Руски физиолог на растенията и микробиолог Дмитрий Йосифович Ивановски(1864-1920), който пръв открива вируса на тютюневата мозайка, е основател на вирусологията - наука, която изучава структурата и свойствата на вирусите, диагностиката и лечението на заболяванията, причинени от тях.

В своя магнум опус, За произхода на видовете чрез естествен подбор (1859 г.) Чарлз Робърт Дарвин(1809 - 1882) излага три основни фактора, определящи еволюцията на живота на Земята: променливост, наследственост и естествен подбор. Теорията на Дарвин, основана на тези три фактора, изглежда толкова убедителна и неопровержима, когато прочетете книгата му, че изглежда странно, че никой не го е казал преди. Неволно си спомняте горните думи на древногръцкия философ и писател Плутарх за ясните и разбираеми обяснения на Архимед и тогава става очевидно, че безспорността и убедителността на аргументите на Дарвин не е нищо повече от следствие от гениалната и огромна работа на техния автор.

Световно известен учен, англичанин Чарлз Робърт Дарвинроден в Англия в малкото градче Шрусбъри близо до Лондон в семейството на лекар. Самият Дарвин каза това за своята биография: „Учих, след това пътувах по света и след това отново учих: ето моята автобиография.“

Дарвин проявява интерес към ботаниката и зоологията, както и към химията, в детството си, но съдбата постановява друго: първо той учи в университета в Кеймбридж като лекар, а след това, без да изпитва никакво влечение към медицинската практика, под натиска на баща той се прехвърля в Богословския факултет на същия университет. През 1831 г. Дарвин завършва Кеймбриджкия университет, получава бакалавърска степен и остава само да бъде ръкоположен за свещеник.

Но по това време приятелят на Дарвин в Кеймбридж, професорът по биология Хенслоу, след като получи съгласието на Дарвин, го препоръча като натуралист на кораба Бийгъл, който под командването на капитан Р. Фицрой трябваше да обиколи света главно за географски цели .

Това беше може би основната повратна точка в живота му. Пътуването продължи от 1831 до 1836 г. То е красиво описано в книгата на Дарвин „Околосветско пътешествие на натуралист с кораба Бийгъл“.

Маршрутът на Бийгъл, който започва в Девънпорт на 27 декември 1831 г., преминава през Атлантическия океан чак до град Бахия, разположен в южното полукълбо, на източния бряг на Бразилия. Тук бигълът остава до 12 март 1832 г., след което се премества на юг покрай атлантическото крайбрежие. На 26 юли 1832 г. експедицията достига столицата на Уругвай Монтевидео и до май 1834 г., тоест почти две години, извършва работа на източното крайбрежие на Южна Америка. През това време два пъти е посетена Огнена земя и два пъти Фолкландските острови. Дарвин е извършвал и сухопътни експедиции. На 12 май 1834 г. „Бийгъл“ се насочва на юг, преминава през Магелановия проток и в края на юни 1834 г. достига западните брегове на Южна Америка. Експедицията остана на тихоокеанското крайбрежие на Южна Америка до септември 1835 г., т.е. повече от година, през която Дарвин отиде на сухопътни експедиции, по-специално прекоси Кордилерите. През септември 1835 г. Бийгъл напуска Южна Америка, насочвайки се към Галапагоските острови. След това експедицията се премества на югозапад, достига до островите Партньорство, след това до островите Приятелство и на 20 декември 1835 г. хвърля котва в залива на островите край северния остров на Нова Зеландия. Курсът на експедицията беше по-нататък към Австралия, чието южно крайбрежие беше заобиколено от Сидни през Тасмания до залива Кинг Джордж в югозападната част. Оттам експедицията се насочи на северозапад и достигна Кокосовите острови. След това „Бийгъл“ променя курса си, насочва се към остров Мавриций, заобикаля нос Добра надежда, посещава остров Света Елена и на 1 август 1836 г. хвърля котва в Баия, завършвайки околосветското си плаване. През октомври 1836 г. бигълът се завръща в Англия.

Материалът, който Дарвин донесе от своето петгодишно околосветско пътуване, беше огромен и разнообразен. Имаше хербариуми и колекции, голям брой различни записи и много други.

Изминаха 23 години от завръщането на Дарвин от околосветското му пътуване до публикуването на книгата му „Произходът на видовете чрез естествен подбор или запазването на предпочитаните раси в борбата за живот“. Междувременно през 1839 г. е публикувана първата научна работа на Дарвин, „Дневник на изследванията“, през 1842 г. той публикува работа за структурата и разпространението на кораловите рифове, в която Дарвин убедително доказва, че основата на рифовете не са древни изчезнали вулкани; , както се смяташе досега, и коралови отлагания, които са под водата поради потъването на морското дъно. През 1842-1844г. Дарвин публикува основната теория на еволюцията в своите есета.

След като се завръща от околосветското си пътешествие, Дарвин се премества от Лондон в град Даун близо до Лондон, където купува малко имение, където живее до края на дните си. Дарвин се оженил преди да се премести и семейството му имало много деца.

И така, основният труд на Дарвин, „Произходът на видовете чрез естествен подбор, или запазването на предпочитаните породи в борбата за живот“ (накратко „Произходът на видовете“), е публикуван през ноември 1859 г. Книгата убедително, с голям брой примери, излага идеите на автора, които напълно преобърнаха съществуващите преди това идеи за неизменността на растителните и животинските форми на живот на Земята. Дори преди книгата да бъде публикувана, Дарвин пише: „Постепенно стигнах до осъзнаването, че Старият завет, с неговото приписване на Бога на чувството на отмъстителен тиранин, не е по-достоверен от свещените книги на индусите или вярванията на някакъв дивак... Така малко по малко се прокрадна недоверието в душата ми и накрая станах пълен невярващ.”

Той вярваше, на първо място, че растителният и животински свят се характеризират с променливост, тоест разнообразие от характеристики и свойства на отделните организми и промени в тези характеристики и свойства по различни причини. Следователно вариацията е основата на еволюцията, първата връзка на еволюцията. Той вярва, второ, че наследствеността е фактор, чрез който характеристиките и свойствата на организмите (включително нови) могат да бъдат предадени на следващите поколения. И накрая, трето, че естественият подбор отваря пътя за онези организми, които са най-адаптирани към условията на живот, към външната среда и, обратно, „отхвърля“ неадаптираните организми.

И така, три стълба създават основата за еволюцията на растителните и животинските организми на Земята: променливост, наследственост и естествен подбор.

Материалистичната еволюционна теория на Дарвин, дарвинизмът, беше революционна стъпка напред в развитието на науката.

Публикуването на книгата на Дарвин За произхода на видовете беше посрещнато с голям интерес. Всичките 1250 екземпляра от първото издание бяха продадени за един ден. Второто издание - 3000 екземпляра - също моментално се разпродаде.

Изпращането на вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу

добра работакъм сайта">

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Подобни документи

тест, добавен на 10.12.2011 г


Теорията на прогреса като прародител на философията на науката, етапи и специфика на нейното формиране. Произходът и същността на технологията, връзката на науката с нейното усъвършенстване. Основните проблеми на формирането на философията на науката. Преглед спорни въпросифилософия на технологиите.

резюме, добавено на 03.05.2014 г


Развитие на науката. Структура и функции на науката. Фундаментални и приложни в науката. Функции на науката. Влиянието на науката върху материална странаживота на обществото. Наука и технологии. Влиянието на науката върху духовната сфера на обществото. Наука и човешко развитие.

резюме, добавено на 12/01/2006


Ролята и значението на науката за социалните и културно развитиечовечеството. Влиянието на науката върху мирогледа модерни хора, техните идеи за Бог и връзката му със света. Развитие на специфичен стил на мислене, породен от особеностите на 20 век.

презентация, добавена на 24.06.2015 г


Основните характеристики на науката, които я отличават от другите видове материална и духовна човешка дейност. Липсата на взаимодействие между наука и практика и пагубното му въздействие върху развитието на древната наука. Философската мисъл е фундаменталната основа на науката в древността.

резюме, добавено на 11/01/2011


Науката и технологиите като вид дейност и социална институция. Ролята на науката във формирането на картината на света. Концепцията за технологията, логиката на нейното развитие. Наука и технологии. Социално-културно значение на модерното научно-техническа революция. Човек и ТехноСвят.

резюме, добавено на 27.01.2014 г


Човешкото измерение на науката в историята. Механистична парадигма и човешко измерение. Физиката като парадигматична наука на 20 век и човешките измерения. Науката като вид субективна дейност. Виртуални светове, граници и човешко измерение на науката.

резюме, добавено на 11/02/2007


Проблеми на философията на науката, нейните характеристики в различни исторически епохи. Научни критерии и научно познание. Научни революциикато преструктуриране на основите на науката. Същност модерен етапразвитие на науката. Институционални форми на научна дейност.