Điều phi thường ở thế kỷ 20 phát triển nhanh chóng nhận được khoa học tự nhiên: vật lý, hóa học, thiên văn học, sinh học, địa chất và nhiều ngành khác. Khoa học đã đưa ra rất nhiều ý tưởng và sự phát triển; đến lượt nó, việc sản xuất lại mang lại cho khoa học những thiết bị và dụng cụ phức tạp và tiên tiến. Tất cả điều này cùng nhau kích thích sự phát triển của khoa học. Hậu quả của sự kết hợp cực kỳ hiệu quả giữa khoa học và sản xuất này là thành tựu của họ phát triển cao, dẫn đến sự xuất hiện của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ lần thứ ba vào giữa thế kỷ 20.
Vật lý
Trong thế kỷ 20, rất nhiều việc đã được thực hiện trong lĩnh vực nghiên cứu cấu trúc của vật chất. Nổi tiếng nhà vật lý người Anh Ernest Rutherford(1871 - 1937) đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các nguyên tử có hạt nhân trong đó gần như toàn bộ khối lượng của chúng tập trung và phát triển mô hình hành tinh về cấu trúc của nguyên tử (1911). Đây có lẽ là mô hình cuối cùng (hoặc có lẽ là đầu tiên và cuối cùng) của nguyên tử tương đối dễ hình dung. Theo mô hình hành tinh, các electron chuyển động xung quanh hạt nhân đứng yên của nguyên tử (giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời) đồng thời theo các định luật điện động lực học cổ điển, chúng liên tục phát ra năng lượng điện từ. Tuy nhiên, mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford không thể giải thích được tại sao các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn và do đó liên tục chịu gia tốc và do đó liên tục phát ra và mất đi động năng của chúng, không đến gần hạt nhân và không rơi vào hạt nhân. bề mặt.
Mô hình nguyên tử do nhà vật lý nổi tiếng người Đan Mạch đề xuất Niels Henrik David Bohr (1885 - 1962), mặc dù nó dựa trên mô hình hành tinh của Rutherford nhưng nó không chứa đựng mâu thuẫn đã chỉ ra. Để làm điều này, Bohr đã đưa ra các định đề mà ngày nay mang tên ông, theo đó các nguyên tử chứa cái gọi là quỹ đạo cố định, dọc theo đó các electron chuyển động mà không phát ra, bức xạ chỉ xảy ra trong những trường hợp chúng chuyển từ quỹ đạo đứng yên này sang quỹ đạo đứng yên khác (trong trường hợp này xảy ra sự thay đổi năng lượng của nguyên tử). Phỏng đoán (hoặc ý tưởng) xuất sắc của Bohr, bất chấp sự mâu thuẫn nội tại của nó, đã kết nối
ý kiến cơ học cổ điển Tuy nhiên, lý thuyết của Newton, được sử dụng để giải thích chuyển động của các electron và những hạn chế lượng tử đối với chuyển động của các electron là không thể chấp nhận được theo quan điểm của bà, tuy nhiên đã tìm được sự xác nhận bằng thực nghiệm.
Một thành tựu to lớn trong vật lý là việc tạo ra cơ học lượng tử (sóng), theo đó các hạt vi mô có bản chất sóng hạt kép. Cơ học lượng tử là một trong những phần chính thuyết lượng tử- lý thuyết vật lý tổng quát nhất, không chỉ đưa ra những ý tưởng mới mang tính cách mạng về các hạt vi mô mà còn giúp giải thích được nhiều tính chất của các vật thể vĩ mô.
Điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của cơ học lượng tử là công trình tạo ra các khái niệm lượng tử của Planck, Einstein và Bohr. Năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglieđưa ra ý tưởng về bản chất sóng hạt kép của không chỉ bức xạ điện từ (photon) mà còn của các vi hạt khác, từ đó đặt nền móng cho cơ học lượng tử. Một thời gian sau, các thí nghiệm đã được thực hiện trong đó người ta quan sát thấy sự nhiễu xạ của các vi hạt - sự tán xạ của dòng vi hạt (dòng vi hạt uốn quanh các chướng ngại vật khác nhau), cho thấy chúng tính chất sóng, đó là sự xác nhận thực nghiệm cho giả thuyết của de Broglie.
Năm 1925, một trong những người sáng tạo ra cơ học lượng tử là nhà vật lý lý thuyết người Thụy Sĩ Wolfgang Pauli(1900 - 1958) đã xây dựng cái gọi là nguyên lý loại trừ - một định luật cơ bản của tự nhiên, theo đó cả một nguyên tử và phân tử đều không thể có hai electron ở cùng một trạng thái. Nhà vật lý lý thuyết người Áo Erwin Schrödinger(1887 - 1961) đã phát triển cơ học sóng vào năm 1926 và xây dựng phương trình cơ bản của nó. Nhà vật lý lý thuyết người Đức Werner Heisenberg(1901 - 1976) đã xây dựng nguyên lý bất định (1927), theo đó các giá trị tọa độ và động lượng của các vi hạt không thể được gọi tên đồng thời với độ chính xác cao. nhà vật lý người Anh Paul Diracđặt nền móng cho điện động lực học lượng tử (1929) và lý thuyết lượng tử về hấp dẫn, phát triển lý thuyết tương đối về chuyển động của electron, trên cơ sở đó ông dự đoán (1931) sự tồn tại của positron - phản hạt đầu tiên (một hạt về mọi mặt tương tự như "kép" của nó, trong trường hợp này là electron, nhưng khác với dấu của nó điện tích, mô men từ và một số đặc tính khác), sự hủy diệt và tạo cặp. Năm 1932, nhà vật lý người Mỹ Carl David Andersonđã phát hiện ra phản hạt của electron, positron, trong tia vũ trụ, và vào năm 1936, muon.
Trở lại năm 1896, nhà vật lý người Pháp Pierre Curie(1859 - 1906) cùng với vợ Marie Skłodowska-Curie(1867 - 1934) và nhà vật lý người Pháp Antoine Henri Becquerel(1852 - 1908) phát hiện ra tính phóng xạ và sự biến đổi phóng xạ của các nguyên tố nặng. Năm 1934 Cặp đôi vật lý người Pháp Irene(con gái của P. Curie và M. Sklodowska-Curie) và Frederic Joliot-Curie(1900 - 1958) phát hiện ra chất phóng xạ nhân tạo. Khám phá của nhà vật lý người Anh James Chadwick(1891 - 1974) vào năm 1932 neutron đã dẫn đến những ý tưởng proton-neutron hiện đại về cấu trúc của hạt nhân nguyên tử.
Phát triển vật lý hạt nhân, việc nghiên cứu phản ứng hạt nhân được hỗ trợ rất nhiều nhờ việc tạo ra máy gia tốc hạt tích điện. Số lượng đã biết hạt cơ bản. Nhiều người trong số họ chỉ có thể tồn tại trong một thời gian không đáng kể. Hóa ra các hạt cơ bản có thể trải qua những biến đổi lẫn nhau, chúng không hề cơ bản chút nào. Theo một so sánh thành công của nhà vật lý nổi tiếng Liên Xô V.L. Ginzburg, mọi thứ diễn ra như thể chúng ta đang đối mặt với một “con búp bê làm tổ vô hạn”: bạn phát hiện ra một hạt cơ bản, và đằng sau nó là “một hạt thậm chí còn cơ bản hơn”, v.v. Có lẽ có thể nói rằng hầu hết các nhà vật lý hiện đại đều thừa nhận sự tồn tại của các hạt cơ bản đặc biệt - quark và phản hạt tương ứng - phản quark. Người ta cho rằng các quark có điện tích một phần. Quark chưa được phát hiện bằng thực nghiệm, nhưng có lẽ vì chúng không thể tồn tại ở trạng thái tự do, không bị ràng buộc.
Không thể không ghi nhận tác động to lớn của vật lý đối với các ngành khoa học khác và sự phát triển của công nghệ. Do chủ đề này thực sự là vô tận, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến những ngành khoa học mà chính cái tên của chúng đã chỉ ra ảnh hưởng của vật lý: thiên văn, địa lý và sinh lý học, hóa học vật lý và một số ngành khác.
Sự phát triển nhanh chóng của vật lý hạt nhân đã khiến điều đó trở nên khả thi vào những năm 1939 - 1945. thực hiện những bước quyết định trong việc giải phóng năng lượng hạt nhân. Lúc đầu, khám phá khoa học nổi bật này được sử dụng cho mục đích quân sự để tạo ra vũ khí hạt nhân và nhiệt hạch, sau đó là cho mục đích hòa bình: nhà máy điện hạt nhân đầu tiên được xây dựng ở Liên Xô và bắt đầu hoạt động vào năm 1954. Sau đó, hàng chục nhà máy điện hạt nhân mạnh được xây dựng ở nhiều nước trên thế giới, nơi sản xuất ra một lượng điện đáng kể.
Dựa trên tính chất vật lý của tinh thể, lý thuyết về chất bán dẫn, có ý nghĩa thực tiễn to lớn, phân tích nhiễu xạ tia X, cũng như kính hiển vi điện tử và phương pháp gắn thẻ nguyên tử, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nhiều lĩnh vực công nghệ , và có lẽ, đặc biệt là luyện kim, đã được tạo ra. Vật lý và những thành tựu của nó phụ thuộc rất nhiều vào điện tử - khoa học về sự tương tác của điện tử với trường điện từ và các phương pháp tạo ra các thiết bị điện tử, do đó, có tầm quan trọng quyết định đối với nhiều lĩnh vực công nghệ, đặc biệt là máy tính điện tử.
Albert Einstein. Thuyết tương đối
Thí nghiệm của nhà vật lý người Mỹ Albert Abraham Michelson(1852 - 1931) bằng việc xác định tốc độ ánh sáng (trong đó có “thí nghiệm Michelson nổi tiếng”) cho thấy nó độc lập với chuyển động của Trái đất. Hóa ra tốc độ ánh sáng trong không gian trống rỗng luôn không đổi và thoạt nhìn có vẻ kỳ lạ, nó không phụ thuộc vào chuyển động của nguồn hoặc thiết bị thu ánh sáng.
Khám phá của Michelson không thể giải thích được từ những quan điểm tồn tại vào thời điểm đó lý thuyết vật lý. Thứ nhất, từ nguyên lý tương đối của Galileo, ta suy ra rằng nếu hai hệ tọa độ chuyển động tương đối với nhau theo đường thẳng và đều, tức là theo ngôn ngữ của cơ học cổ điển, các hệ tọa độ đều quán tính, thì mọi định luật tự nhiên đối với chúng sẽ giống nhau. Hơn nữa, cho dù có bao nhiêu hệ thống như vậy (hai hoặc nhiều hơn), không có cách nào để xác định tốc độ nào trong số chúng có thể được coi là tuyệt đối. Thứ hai, theo quy định cơ học cổ điển vận tốc của các hệ quán tính có thể biến đổi tương đối với nhau, tức là biết tốc độ của cơ thể ( điểm vật chất) trong một hệ thống quán tính, có thể xác định được vận tốc của vật này trong hệ quy chiếu quán tính khác và các giá trị vận tốc cơ thể nhất định trong các hệ tọa độ quán tính khác nhau là khác nhau.
Rõ ràng, quan điểm thứ hai mâu thuẫn với thí nghiệm của Michelson, theo đó, chúng tôi nhắc lại, ánh sáng có tốc độ không đổi bất kể chuyển động của nguồn hoặc máy thu ánh sáng, tức là, bất kể việc đếm được thực hiện trong hệ tọa độ quán tính nào.
Mâu thuẫn này đã được giải quyết với sự trợ giúp của thuyết tương đối - một lý thuyết vật lý, các định luật cơ bản được A. Einstein thiết lập vào năm 1905 (thuyết tương đối riêng hoặc đặc biệt) và vào năm 1907-1916. (thuyết tương đối tổng quát).
Nhà vật lý lý thuyết vĩ đại Albert Einstein(1879 - 1955) sinh tại Đức (Ulm). Từ năm 14 tuổi anh sống ở Thụy Sĩ cùng gia đình. Ông học tại Học viện Bách khoa Zurich và tốt nghiệp năm 1900, giảng dạy tại các trường học ở thành phố Schafhausen và Winterthur. Năm 1902, ông giành được vị trí chuyên gia tại Văn phòng Bằng sáng chế Liên bang ở Bern, nơi phù hợp với ông hơn về mặt tài chính. Những năm làm việc tại văn phòng (từ 1902 đến 1909) là những năm hoạt động khoa học rất hiệu quả của Einstein. Trong thời gian này ông đã tạo ra thuyết tương đối đặc biệt, đưa ra lý thuyết toán học Nhân tiện, chuyển động Brown, vẫn chưa được giải thích trong khoảng 80 năm, đã phát triển khái niệm lượng tử về ánh sáng. Ông đã tiến hành nghiên cứu về vật lý thống kê và một số công trình khác.
Chỉ trong năm 1909, vào thời điểm đó đã rất lớn thành tựu khoa học Einstein được biết đến rộng rãi, được đánh giá cao (chưa đầy đủ) và ông được bầu làm giáo sư tại Đại học Zurich, và năm 1911 - tại Đại học Đức ở Praha. Năm 1912, Einstein được bầu làm trưởng khoa tại Viện Bách khoa Zurich và trở về Zurich. Năm 1913, Einstein được bầu làm thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Phổ và Bavaria, rồi ông chuyển đến Berlin, nơi ông sống cho đến năm 1933, giữ chức vụ giám đốc Viện Vật lý và là giáo sư tại Đại học Berlin. Trong khoảng thời gian này, ông đã tạo ra thuyết tương đối rộng (rất có thể đã hoàn thành kể từ khi ông bắt đầu nghiên cứu nó vào năm 1907), phát triển lý thuyết lượng tử về ánh sáng và thực hiện một số nghiên cứu khác. Năm 1921 vì công việc ngoài đồng vật lý lý thuyết, đặc biệt cho việc khám phá ra các định luật về hiệu ứng quang điện (hiện tượng liên quan đến sự giải phóng electron khỏi chất rắn hoặc chất lỏng do tác động của bức xạ điện từ), Einstein đã được trao giải Nobel.
Năm 1933, do bị các nhà tư tưởng của chủ nghĩa phát xít Đức tấn công vào ông. nhân vật của công chúng- một chiến binh chống chiến tranh và là người Do Thái, Einstein rời Đức, và sau đó, như một dấu hiệu phản đối chủ nghĩa phát xít, ông từ chối tư cách thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Đức. Einstein dành toàn bộ phần cuối đời của mình ở Princeton (Mỹ), làm việc tại Viện Nghiên cứu Cơ bản Princeton.
Lý thuyết tương đối dựa trên thực tế là các khái niệm về không gian và thời gian, trái ngược với cơ học Newton, là không tuyệt đối. Theo Einstein, không gian và thời gian có mối liên hệ hữu cơ với vật chất và với nhau. Chúng ta có thể nói rằng nhiệm vụ của thuyết tương đối là xác định các định luật của không gian bốn chiều, ba tọa độ trong đó là tọa độ của một thể tích ba chiều (x, y, z) và tọa độ thứ tư là thời gian. (t).
Tính không đổi của tốc độ ánh sáng, được chứng minh bằng kinh nghiệm, buộc chúng ta phải từ bỏ khái niệm thời gian tuyệt đối.
Tốc độ ánh sáng, như chúng ta biết, tương đương với một giá trị khổng lồ - 300 nghìn km/s, là giới hạn. Tốc độ của bất kỳ vật thể nào không thể cao hơn.
Năm 1905, Einstein kết hợp các khái niệm về không gian và thời gian. Mười một năm sau ông đã có thể chứng minh được điều đó Lực hấp dẫn Newton là một biểu hiện của sự thống nhất táo bạo này theo nghĩa lực hấp dẫn Newton có nghĩa là sự hiện diện của độ cong trong một đa tạp không-thời gian duy nhất.
Einstein đi đến kết luận rằng không gian thực là phi Euclide, rằng khi có các vật thể tạo ra trường hấp dẫn, các đặc tính định lượng của không gian và thời gian trở nên khác so với khi không có các vật thể và trường mà chúng tạo ra. Vì vậy, ví dụ, tổng các góc của một tam giác lớn hơn π, thời gian trôi chậm hơn. Einstein đã đưa ra cách giải thích vật lý về lý thuyết của N.I. Lobachevsky. Khái niệm cơ bản lý thuyết tổng quát Thuyết tương đối tìm thấy biểu hiện của chúng trong phương trình trường hấp dẫn mà Einstein thu được.
Nếu như lý thuyết riêng Thuyết tương đối không chỉ được khẳng định bằng thực nghiệm, trong quá trình chế tạo và vận hành các máy gia tốc vi hạt và lò phản ứng hạt nhân, nhưng đã trở thành công cụ cần thiết cho các phép tính tương ứng, thì với thuyết tương đối rộng thì tình hình lại khác.
Độ trễ trong lĩnh vực xác minh thực nghiệm của thuyết tương đối rộng là do cả sự nhỏ bé của các hiệu ứng có thể quan sát được trên Trái đất và trong Hệ Mặt trời, cũng như sự thiếu chính xác so sánh của các phương pháp thiên văn tương ứng.
Người sáng lập thuyết lượng tử là nhà vật lý nổi tiếng người Đức, thành viên Viện Hàn lâm Khoa học Berlin, Thành viên danh dự Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Max Planck (1858-1947). Planck học tại Đại học Munich và Berlin, nghe các bài giảng của Helmholtz, Kirchhoff và các nhà khoa học lỗi lạc khác. Anh ấy làm việc chủ yếu ở Kiel và Berlin. Các công trình chính của Planck, đã ghi tên ông vào lịch sử khoa học, đều liên quan đến lý thuyết bức xạ nhiệt.
Bước quyết định được Planck thực hiện vào năm 1900, khi ông đề xuất một cách tiếp cận mới (hoàn toàn không phù hợp với các ý tưởng cổ điển): coi năng lượng của bức xạ điện từ là một giá trị rời rạc chỉ có thể được truyền đi theo từng phần (lượng tử) riêng biệt, mặc dù nhỏ. . Là một phần năng lượng (lượng tử) như vậy, Planck đề xuất giá trị E = hv, erg - phần (lượng tử) năng lượng của bức xạ điện từ, sec -1 - tần số của bức xạ, h=6,62*10 -27 erg*sec - một hằng số, sau này được gọi là hằng số Planck hoặc lượng tử tác dụng Planck.
Dự đoán của Planck hóa ra lại cực kỳ thành công, hay đúng hơn là xuất sắc. Planck không chỉ tìm được phương trình bức xạ nhiệt tương ứng với kinh nghiệm mà ý tưởng của ông còn trở thành nền tảng của lý thuyết lượng tử - một trong những lý thuyết vật lý toàn diện nhất, hiện nay bao gồm cơ học lượng tử, thống kê lượng tử và lý thuyết trường lượng tử.
Cấu trúc của vật chất. Lý thuyết lượng tử
Vật lý nguyên tử như một ngành khoa học độc lập phát sinh trên cơ sở khám phá ra electron và bức xạ phóng xạ. Electron - một vi hạt mang điện tích âm có khối lượng chỉ khoảng 9*10 -28 g - một trong những thành phần cấu tạo chính của vật chất - được phát hiện bởi nhà vật lý nổi tiếng người Anh Joseph John Thomson (1856 - 1940), Ủy viên (1884) và
Chủ tịch (1915 - 1920) của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, thành viên danh dự nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô.
Năm 1896, các nhà vật lý người Pháp Pierre Curie, Marie Sklodowska-Curie và A. Becquerel lần đầu tiên phát hiện ra tính phóng xạ của muối uranium. Hiện tượng phóng xạ, cuối cùng đã bác bỏ ý tưởng về tính không thể phân chia (không thể biến đổi) của nguyên tử, bao gồm sự biến đổi tự phát của hạt nhân nguyên tử không ổn định thành hạt nhân của các nguyên tố khác (nguyên tử khác), xảy ra do kết quả của bức xạ hạt nhân. Hóa ra (điều này cực kỳ quan trọng đối với y học) là các tia được phát hiện bởi Becquerel, có thể thâm nhập sâu vào vật chất và do đó là phương tiện để thu được những bức ảnh, chẳng hạn như các cơ quan nội tạng của con người.
Pierre Curie và vợ Marie Skłodowska-Curie cũng giải quyết các vấn đề về phóng xạ và các nguyên tố khác. Họ phát hiện ra các nguyên tố mới vào năm 1898: polonium và radium. Người ta phát hiện ra rằng bức xạ phóng xạ có thể có hai loại: hạt nhân của nguyên tố phóng xạ phát ra hạt alpha (hạt nhân của nguyên tử helium có điện tích dương 2e) hoặc hạt beta (electron có điện tích âm -e) . Trong cả hai trường hợp, một nguyên tử của nguyên tố phóng xạ biến thành nguyên tử của nguyên tố khác (điều này phụ thuộc cả vào chất phóng xạ ban đầu và loại bức xạ).
Trong nghiên cứu phóng xạ, công trình chung của nhà vật lý nổi tiếng người Anh Ernest Rutherford và nhà hóa học nổi tiếng người Anh có tầm quan trọng rất lớn. Frederica Soddy (1877 - 1956), thực hiện năm 1899-1907. Họ sử dụng uranium, thorium và Actinium làm nguyên tố phóng xạ ban đầu. Cái gọi là đồng vị đã được phát hiện, tức là các dạng của cùng một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học và chiếm cùng một vị trí trong bảng tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev, nhưng khác nhau về khối lượng nguyên tử.
E. Rutherford, thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, thành viên danh dự của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, sinh năm 1871 tại New Zealand trong một gia đình nông dân nhỏ, là con thứ tư trong gia đình có 12 người con. Tốt nghiệp Đại học New Zealand (Christchurch). Năm 1894, ông chuyển đến Anh và được nhận vào Phòng thí nghiệm Cavendish của Đại học Cambridge, nơi ông bắt đầu nghiên cứu dưới sự chỉ đạo của J. J. Thomson. Rutherford dành phần lớn cuộc đời mình (có một số thời gian nghỉ ngơi khi làm việc tại Đại học Montreal và Manchester) ở Cambridge, làm giám đốc Phòng thí nghiệm Cavendish từ năm 1919. Ông đã đào tạo một số lượng lớn các nhà vật lý có trình độ cao.
Dựa trên các thí nghiệm, Rutherford đi đến kết luận rằng nguyên tử chứa các vi hạt tích điện dương, kích thước của chúng (khoảng 10 -12 cm) là rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử (khoảng 10 -8 cm), nhưng khối lượng của chúng là rất nhỏ. một nguyên tử gần như tập trung hoàn toàn ở lõi của nó,
Một hạt α đột ngột thay đổi hướng chuyển động của nó khi chạm vào một hạt nhân.
Việc phát hiện ra hạt nhân nguyên tử là một sự kiện rất quan trọng trong sự phát triển của vật lý nguyên tử. Nhưng mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford hóa ra không tương thích với điện động lực học của Maxwell.
Mô hình nguyên tử tiếp theo của Bohr dựa trên lý thuyết lượng tử. Một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất thế kỷ 20. - Đan Mạch Niels Bohr(1885 - 1962) sinh ra và tốt nghiệp Đại học Copenhagen. Ông làm việc tại Đại học Cambridge dưới sự lãnh đạo của J. J. Thomson và tại Đại học Manchester dưới sự lãnh đạo của Rutherford. Năm 1916, ông được bầu làm trưởng khoa vật lý lý thuyết tại Đại học Copenhagen, từ năm 1920 và cho đến cuối đời, ông đứng đầu Viện Vật lý lý thuyết do ông thành lập ở Copenhagen, hiện mang tên ông. Năm 1943, trong thời kỳ Đức Quốc xã chiếm đóng Đan Mạch, Bohr nhận thấy các cuộc trả thù đang được chuẩn bị chống lại mình, với sự giúp đỡ của tổ chức Kháng chiến, Bohr đã di chuyển bằng thuyền đến Thụy Điển, rồi chuyển đến Hoa Kỳ. Sau khi chiến tranh kết thúc, ông trở về Copenhagen.
Mô hình nguyên tử do Bohr tạo ra dựa trên mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford và lý thuyết lượng tử về cấu trúc nguyên tử do chính ông phát triển vào năm 1913.
Năm 1924, một trong những sự kiện vĩ đại nhất trong lịch sử vật lý đã xảy ra: nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie(1892 – 1983) đưa ra ý tưởng về tính chất sóng của vật chất, từ đó đặt nền móng cho cơ học lượng tử. Ông lập luận rằng các đặc tính sóng, cùng với các đặc tính hạt, vốn có trong mọi loại vật chất: electron, proton, phân tử và thậm chí cả các vật thể vĩ mô.
Phát triển hơn nữa cơ học lượng tử- hướng đi mới có hiệu quả bất thường này chủ yếu đạt được vào cuối những năm 20 - đầu những năm 30 thông qua công trình của các nhà vật lý nổi tiếng - Max Sinh (Đức, 1882 - 1970), Werner Heisenberg (Đức, 1901 - 1976), trường Dirac (Anh, sinh năm 1902), Erwin Schrödinger (Áo, 1887 - 1961), cũng như Wolfgang Pauli (Thụy Sĩ, 1900 - 1958), Enrico Fermi (Ý, 1901 - 1954), Vladimir Alexandrovich Fok (1898 - 1974) và nhiều người khác.
Các nhánh riêng biệt của cơ học lượng tử đã trở thành vật lý nguyên tử, lý thuyết về bức xạ, lý thuyết về cấu trúc phân tử (đôi khi được gọi là hóa học lượng tử), lý thuyết chất rắn, lý thuyết tương tác của các hạt cơ bản, lý thuyết cấu trúc hạt nhân nguyên tử vân vân.
Trong cơ học lượng tử có cái gọi là mối quan hệ bất định do Heisenberg thiết lập. Biểu thức toán học của mối quan hệ không chắc chắn rất đơn giản:
trong đó Δx là độ thiếu chính xác trong việc xác định tọa độ electron; Δp - độ chính xác trong việc xác định động lượng của electron; h là hằng số Planck.
Từ biểu thức này, rõ ràng là không thể xác định đồng thời vị trí của một electron trong không gian và động lượng của nó. Thật vậy, nếu Δx rất nhỏ, tức là vị trí của electron trong không gian được biết bằng ở một mức độ lớn thì Δp tương đối lớn và do đó, cường độ của xung có thể được tính toán với độ chính xác thấp đến mức trong thực tế nó phải được coi là đại lượng chưa biết. Và ngược lại, nếu Δp nhỏ và do đó đã biết động lượng của electron thì Δx lớn; và do đó, vị trí của electron trong không gian là không xác định. Tất nhiên, nguyên lý bất định có hiệu lực đối với bất kỳ hạt nào, không chỉ riêng electron.
Theo quan điểm của cơ học cổ điển, hệ thức bất định là vô lý. Từ quan điểm của “ lẽ thường“Ít nhất, nó có vẻ rất kỳ lạ và không thể tưởng tượng được tất cả những điều này có thể “thực sự” như thế nào.
Nhưng chúng ta không được quên rằng chúng ta đang sống trong thế giới vĩ mô, trong thế giới cơ thể lớn, mà chúng ta nhìn thấy bằng chính mắt mình (hoặc thậm chí với sự trợ giúp của kính hiển vi) và chúng ta có thể đo kích thước, khối lượng, tốc độ chuyển động của chúng, v.v. Ngược lại, thế giới vi mô là vô hình đối với chúng ta; chúng ta không thể đo trực tiếp kích thước của electron hoặc năng lượng của nó. Để hình dung rõ hơn các hiện tượng của thế giới vi mô, chúng tôi luôn muốn xây dựng một mô hình cơ học phù hợp và điều này đôi khi có thể thực hiện được. Ví dụ, hãy nhớ lại mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford. Cô ấy ở một mức độ nào đó giống với hệ mặt trời, đối với chúng ta trong trường hợp này là một mô hình cơ khí. Do đó, mô hình hành tinh của nguyên tử có thể dễ dàng được nhận biết.
Nhưng đối với hầu hết các đối tượng và hiện tượng của thế giới vi mô, hãy xây dựng mô hình cơ khí không thể thực hiện được, và do đó các quy định của cơ học lượng tử thường được hiểu rất khó khăn. Ví dụ, hãy thử xây dựng một mô hình cơ học của một electron có đặc tính sóng hạt, hoặc một mô hình cơ học giải thích tại sao không thể xác định đồng thời khối lượng và động lượng của nó đối với một electron. Đó là lý do tại sao trong những trường hợp này, cần nhấn mạnh vào “hiểu” chứ không phải “tưởng tượng”.
Nói tốt về chủ đề này là một trong những vấn đề lớn nhất nhà vật lý Liên Xô Lev Davidovich Landau(1908 - 1968): “Thành tựu vĩ đại nhất của thiên tài loài người là con người có thể hiểu được những điều mà mình không thể tưởng tượng nổi”.
Với những gì đã nói, chúng ta có thể nói thêm rằng nguyên lý bất định (quan hệ bất định) là một quan điểm cơ bản của cơ học lượng tử.
Nhà vật lý nổi tiếng người Anh, sinh viên trường Rutherford James Chadwickđã phát hiện ra neutron, một hạt trung tính đi vào hạt nhân nguyên tử cùng với proton và đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các phương pháp sử dụng năng lượng hạt nhân.
Sau khi phát hiện ra electron, proton, photon và cuối cùng là neutron vào năm 1932, sự tồn tại của một số lượng lớn các hạt cơ bản mới đã được xác lập - tổng cộng có khoảng 350. Trong số đó: positron, là phản hạt của điện tử; meson - các vi hạt không ổn định (bao gồm meson μ, meson π ± -meson và meson π 0 nặng hơn); các loại hyperon khác nhau - các vi hạt không ổn định có khối lượng khối lượng lớn hơn neutron; các hạt cộng hưởng có tuổi thọ cực ngắn (khoảng 10 -22 ... 10 -24 giây); một hạt không tích điện, ổn định neutrino, dường như có khối lượng nghỉ bằng không, có độ thấm gần như đáng kinh ngạc; phản neutrino - phản hạt của neutrino, khác với neutrino ở dấu của điện tích lepton, v.v.
Hiện nay, các hạt cơ bản được hiểu là “khối xây dựng” của Vũ trụ, từ đó mọi thứ mà chúng ta biết trong tự nhiên đều có thể được xây dựng nên. Thế giới của các hạt cơ bản rất phức tạp và lý thuyết về các hạt cơ bản đang ở giai đoạn đầu phát triển. Có lẽ những năm tới sẽ mang lại nhiều điều mới mẻ trong đó.
Hoá học
Hóa học thuộc về khoa học tự nhiên. Trong phạm vi của nó là sự biến đổi của các chất hóa học, là tập hợp các nguyên tử (nguyên tố) giống hệt nhau và các chất phức tạp hơn bao gồm các phân tử giống hệt nhau. Hóa học hiện đại liên quan chặt chẽ với người khác khoa học tự nhiên, chủ yếu là với vật lý. Vì vậy, những ngành khoa học như hóa lý, hóa sinh, địa hóa học, v.v. Hóa học còn được chia thành vô cơ, đối tượng nghiên cứu là các chất có phân tử không chứa cacbon và hữu cơ, phạm vi bao gồm các chất mà phân tử của chúng nhất thiết phải chứa cacbon.
Ngay từ những bước phát triển đầu tiên, hóa học đã gắn liền với sản xuất. Rất lâu trước đó kỷ nguyên mớiđã nảy sinh các quy trình như luyện kim, dệt nhuộm, xử lý da và các quy trình khác từ lâu đã được coi là hóa học.
Trở lại nửa sau của thế kỷ 17. nhà vật lý và hóa học nổi tiếng người Anh R. Boyle có lẽ đã đưa ra cái đầu tiên định nghĩa khoa học nguyên tố hóa học, đặt nền móng cho phân tích hóa học, cho thấy sự mâu thuẫn của thuật giả kim.
Năm 1748 M. V. Lomonosov thực nghiệm đã phát hiện ra định luật bảo toàn khối lượng trong các phản ứng hóa học. Hơi muộn hơn một chút, nhưng độc lập với nó, quy luật tương tự đã được thiết lập A. Lavoisier - một trong những người sáng lập hóa học.
Vô cùng vai trò quan trọng trong sự phát triển của hóa học thuộc về một nhà khoa học người Anh John Dalton (1766 - 1844) - người sáng tạo ra nguyên tử hóa học, như người ta thường nói ngày nay. Năm 1803, ông thiết lập định luật đa tỷ lệ, đưa ra khái niệm “trọng lượng nguyên tử” và xác định giá trị của nó đối với một số nguyên tố, lấy trọng lượng nguyên tử của nguyên tố nhẹ nhất, hydro, làm một. nhà khoa học người Ý Amadeo Avogadro(1776 - 1856) là nhà khoa học người Pháp Andre Marie Ampere(1775 - 1836) vào đầu thế kỷ 19. đưa ra ý tưởng về một phân tử gồm các nguyên tử liên kết với nhau bằng lực hóa học. Sau đó nhà khoa học Thụy Điển Jens Jacob Berzelius(1779 - 1848), người đã làm rất nhiều việc với tư cách là một nhà hóa học thực nghiệm, đã biên soạn một bảng trọng lượng nguyên tử chính xác hơn Dalton đã làm được, bảng này đã bao gồm 46 nguyên tố và đưa ra dấu hiệu của các nguyên tố hiện đang được sử dụng. Ông đã khám phá ra những nguyên tố mới mà ông chưa biết đến: Caesium (Cs), selen (Se), thorium (Th). Berzelius cũng là người tạo ra lý thuyết điện hóa, trên cơ sở đó ông xây dựng nên sự phân loại các nguyên tố và hợp chất.
nhà hóa học người Pháp Charles Frederic Gerard(1816 - 1856) vào giữa thế kỷ 19. đề xuất cái gọi là lý thuyết loại, là một hệ thống phân loại các hợp chất hữu cơ, đồng thời đưa ra ý tưởng về dãy tương đồng- Các nhóm liên quan hợp chất hữu cơ, điều này rất quan trọng trong việc phân loại không chỉ các hợp chất hữu cơ mà còn cả các phản ứng vốn có trong chúng.
Vào giữa thế kỷ 19. một khám phá quan trọng khác đã được thực hiện. nhà hóa học người Anh Edward Frankland(1825 - 1899) đưa ra khái niệm hóa trị - khả năng một nguyên tử của một nguyên tố hóa học nhất định kết hợp với các nguyên tử khác. Ông cũng đưa ra thuật ngữ “hóa trị”. Hóa ra các nguyên tử của một chất chỉ có thể kết hợp với các nguyên tử của các chất khác theo tỷ lệ được xác định chặt chẽ. Khả năng phản ứng (hóa trị) của hydro được lấy làm đơn vị hóa trị. Ví dụ, sự kết hợp của cacbon với hydro - metan 2CH 4 cho thấy cacbon có hóa trị bốn.
Nhà hóa học nổi tiếng người Nga Alexander Mikhailovich Butlerov(1828 - 1886) năm 1861 đã đưa ra lý thuyết về cấu trúc hóa học của vật chất. Theo lý thuyết này, tính chất hóa học của một chất được xác định bởi thành phần của nó và thứ tự (bản chất) liên kết của các nguyên tử trong phân tử của chất đó.
Như đã mô tả chi tiết ở trên, nhà hóa học xuất sắc người Nga D. I. Mendeleev năm 1869 ông đã khám phá ra định luật tuần hoàn nguyên tố hóa học và tạo ra Bảng tuần hoàn các nguyên tố - một bảng trong đó 63 nguyên tố hóa học được biết đến lúc bấy giờ được phân bổ thành các nhóm và giai đoạn theo tính chất của chúng (ông gắn một vai trò đặc biệt với trọng lượng nguyên tử và hóa trị). Cần đặc biệt lưu ý đến tính linh hoạt của Mendeleev với tư cách là một nhà khoa học (trong hơn 500 năm). công trình khoa học các vấn đề về lý thuyết giải, công nghệ hóa học, vật lý, đo lường, khí tượng học được xem xét, nông nghiệp, kinh tế và nhiều lĩnh vực khác) và mối quan tâm thường xuyên của ông đối với các vấn đề công nghiệp, chủ yếu là hóa học. Tên tuổi của D.I. Mendeleev đã có chỗ đứng vững chắc trong lịch sử khoa học.
Tên tiếng Đức Ivanovich Hess (1802 - 1850), nhà khoa học người Nga gốc Đức, nổi tiếng với công trình nghiên cứu về lĩnh vực nhiệt hóa học - một ngành khoa học nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt đi kèm với các phản ứng hóa học. Hess đã thiết lập định luật mang tên ông, từ đó suy ra rằng khi thực hiện một quá trình hóa học tuần hoàn, khi các chất phản ứng - tham gia phản ứng ở cuối quá trình đều có thành phần ban đầu thì tổng hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng không.
Nghiên cứu của Hess trong lĩnh vực nhiệt hóa được nhà khoa học người Pháp tiếp tục Pierre Eugene Marcelin Berthelot(1827 - 1907), người cũng nghiên cứu về các vấn đề hóa học hữu cơ, động học hóa học và một số vấn đề khác, nhà hóa học người Đan Mạch Hans Peter Thomsen(1826 - 1909) và các nhà khoa học Nga Nikolai Nikolaevich Beketov(1827 - 1911), người cũng làm việc trong lĩnh vực hóa học kim loại.
Nửa sau thế kỷ 19. được đánh dấu bằng công việc trong lĩnh vực điện hóa học, nhờ đó nhà hóa học vật lý người Thụy Điển Svanet của August Arrhenius(1859 - 1927) lý thuyết về sự phân ly điện phân được hình thành. Đồng thời, học thuyết về dung dịch - hỗn hợp của hai hoặc nhiều chất phân bố đều trong dung môi dưới dạng nguyên tử, ion hoặc phân tử - được phát triển hơn nữa. Hầu như tất cả các chất lỏng đều là dung dịch. Nhân tiện, đây chính là “bí mật” của cái gọi là “chất lỏng từ tính”. Về vấn đề này, cần phải nhắc đến tên D.. I. Mendeleev, nhà hóa học vật lý người Hà Lan Van't Hoffe, nhà hóa học vật lý người Nga N. S. Kurnkov.
Vào thế kỷ 19 Tác dụng của chất xúc tác, rất quan trọng đối với thực hành - những chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng cuối cùng lại không tham gia vào phản ứng, đã được làm rõ. Vào cuối thế kỷ 19. K. Guldberg Và P. Tiền lươngđịnh luật tác dụng khối lượng đã được phát hiện, theo đó tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với nồng độ của các chất liên quan đến công suất bằng với số lượng cân bằng hóa học của chúng trong phương trình phản ứng đang đề cập. Từ định luật tác dụng khối lượng, suy ra rằng các phản ứng luôn xảy ra theo cả hai hướng (từ trái sang phải và từ phải sang trái). Khi đạt đến trạng thái cân bằng hóa học, phản ứng tiếp tục nhưng thành phần của hỗn hợp phản ứng vẫn không thay đổi (đối với nhiệt độ nhất định). Do đó, trạng thái cân bằng hóa học có tính chất động.
Cho thế kỷ 20 Đặc biệt được đặc trưng bởi tốc độ phát triển cao khoa học hóa học, có liên quan chặt chẽ với những thành tựu lớn trong vật lý, và tăng trưởng nhanh công nghiệp hóa chất.
Người ta phát hiện ra rằng số nguyên tử của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, như đã đề cập ở trên, bằng điện tích của hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó, hoặc, tương tự, với số electron trong lớp vỏ của nguyên tố đó. nguyên tử. Do đó, với sự gia tăng số lượng nguyên tử của một nguyên tố, số lượng electron bên ngoài trong nguyên tử sẽ tăng lên và điều này xảy ra với sự lặp lại định kỳ của các electron bên ngoài tương tự. cấu trúc điện tử. Điều này giải thích tính tuần hoàn do Mendeleev thiết lập trong hóa học cũng như nhiều tính chất vật lý của các nguyên tố.
Sự phát triển của cơ học lượng tử đã cho phép thiết lập bản chất liên kết hóa học- sự tương tác của các nguyên tử, tạo nên sự kết hợp của chúng thành phân tử và tinh thể. Nhìn chung, có thể nói rằng sự phát triển của hóa học trong thế kỷ 20. dựa trên những thành tựu của vật lý, đặc biệt là trong lĩnh vực cấu trúc của vật chất.
Trong thế kỷ 20 Ngành công nghiệp hóa chất phát triển với tốc độ chưa từng có. Lúc đầu, công nghệ hóa học chủ yếu dựa trên việc phân lập các chất đơn giản hơn cần thiết cho mục đích sử dụng thực tế từ các chất tự nhiên phức tạp. Ví dụ, kim loại từ quặng, các loại muối khác nhau từ các hợp chất phức tạp hơn. Việc sản xuất cái gọi là chất trung gian (axit sunfuric, hydrochloric và nitric, amoniac, kiềm, soda, v.v.) để sản xuất các sản phẩm hóa học cuối cùng đã và đang được sử dụng rộng rãi. Sau đó, việc tổng hợp các sản phẩm hóa học phức tạp, bao gồm cả những sản phẩm không có chất tương tự trong tự nhiên, như siêu tinh khiết, siêu mạnh, chịu nhiệt, chịu nhiệt, chất bán dẫn, v.v., ngày càng được sử dụng nhiều. chúng đòi hỏi phải tạo ra nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, áp suất cao, điện trường và từ trường và các điều kiện khắc nghiệt khác, như chúng thường được gọi là.
Việc sản xuất và sử dụng polyme - những chất có phân tử bao gồm một số lượng rất lớn các cấu trúc lặp lại - đã trở nên phổ biến; Trọng lượng phân tử của polyme có thể lên tới hàng triệu. Polyme được chia thành các loại tự nhiên (polyme sinh học: protein, axit nucleic v.v.), từ đó tế bào của các sinh vật sống được tạo ra và các tế bào tổng hợp, ví dụ như polyetylen, polyamit, nhựa epoxy, v.v. Polyme là cơ sở để sản xuất nhựa, sợi hóa học và nhiều chất quan trọng khác cho thực hành. Cần lưu ý rằng nghiên cứu về lĩnh vực phản ứng dây chuyền của nhà hóa học và vật lý học xuất sắc Liên Xô có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển của hóa học polyme (cũng như đối với nhiều ngành khác của ngành hóa chất). N. N. Semenova và nhà khoa học nổi tiếng người Mỹ S. Hinshelwood.
Cả công nghệ hóa học vô cơ, đặc biệt là sản xuất phân bón hóa học cho nông nghiệp và công nghệ hóa học hữu cơ, như lọc dầu, khí tự nhiên và than đá, sản xuất thuốc nhuộm và thuốc, cũng như sản xuất polyme tổng hợp nêu trên, đã nhận được sự phát triển rộng rãi.
Mặc dù các sản phẩm polyme đầu tiên (phenoplast - nhựa dùng làm vật liệu kết cấu chống ăn mòn và các chất giống cao su) đã ra đời vào cuối thế kỷ 19, nhưng những ý tưởng cơ bản về bản chất và tính chất của polyme đã được hình thành cách đây không lâu - khoảng đầu những năm 4020 V. Đến thời điểm này, ý tưởng tổng hợp các chất polyme cũng được hình thành. Rõ ràng rằng một trong những điều kiện chính để sản xuất thành công polyme là độ tinh khiết rất cao của các chất ban đầu (monome), vì sự hiện diện của một lượng rất nhỏ các phân tử lạ (chất gây ô nhiễm) có thể làm gián đoạn quá trình trùng hợp và dừng lại. sự phát triển của các phân tử polyme.
Đến đầu những năm 40 của thế kỷ 20. tất cả những điều chính vật liệu polyme(polystyrene, polyvinyl clorua, polyamit và polyester, polyacrylat và thủy tinh hữu cơ), việc sản xuất chúng trong những năm tiếp theo đã đạt quy mô rất lớn. Sau đó, vào những năm 30, dưới sự lãnh đạo của học giả Sergei Vasilievich Lebedev(1874 - 1934) sản xuất cao su tổng hợp quy mô lớn đã được tạo ra. Cùng khoảng thời gian đó, các polyme organosilicon được phát hiện, một đặc tính quan trọng của nó là đặc tính điện môi tốt và công nghệ sản xuất chúng đã được phát triển; công lao chính cho việc này thuộc về học giả Kuzma Andrianovich Andrianov(1904 - 1978). Sự phát triển của N.N. Lý thuyết phản ứng dây chuyền của Semenov gắn liền với cơ chế trùng hợp gốc tự do. Gốc tự do trong hóa học được hiểu là các hạt (nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử) rất độc lập về mặt động học với các electron độc thân, ví dụ H, CH 3, C 6 H 5.
Sau đó người ta phát hiện ra rằng các tính chất của polyme không chỉ được xác định bởi thành phần hóa học và kích thước của các phân tử mà còn ở mức độ lớn bởi cấu trúc của chuỗi phân tử. Ví dụ, hóa ra sự khác biệt giữa các tính chất của cao su tổng hợp và cao su tự nhiên được xác định không phải bởi thành phần hóa học và kích thước của các phân tử mà bởi cấu trúc của chúng. Được biết về điều này nhà hóa học Liên Xô Valentin Alekseevich Kargin(1907 - 1969) đã viết: “Nếu trong thời kỳ đầu phát triển của hóa học polyme người ta chú trọng chủ yếu đến kích thước và thành phần hóa học của các phân tử thu được thì theo thời gian, cấu trúc của chuỗi phân tử bắt đầu thu hút sự quan tâm ngày càng tăng. Rốt cuộc, các nhóm phân tử có trong nó có thể được định vị theo những cách khác nhau tương đối với nhau, tạo thành một số lượng lớn các dạng đồng phân. Vì vậy, ví dụ, nếu bất kỳ nhóm bên nào được gắn vào chuỗi hóa trị chính, thì chúng có thể nằm đều đặn hoặc không đều, trên một hoặc ở các phía khác nhau của phân tử chuỗi và có thể tạo thành các cấu hình khác nhau. Do đó, với cùng một thành phần, cấu trúc hóa học của chuỗi có thể rất khác nhau và điều này ảnh hưởng lớn đến tính chất của polyme.”
Ngoài các polyme cần thiết cho sử dụng thực tế với số lượng rất lớn, chẳng hạn như nhựa, sợi, màng, cao su và cao su, hiện được sản xuất trên quy mô lớn, các polyme có những đặc tính độc đáo, đôi khi hoàn toàn bất ngờ, cũng trở nên cực kỳ quan trọng, ví dụ: khả năng tồn tại ở nhiệt độ cao, trong khi vẫn duy trì độ bền cần thiết, có đặc tính bán dẫn hoặc dẫn điện, độ nhạy sáng, hoạt động sinh lý, v.v. Triển vọng rộng lớn mới đang mở ra, chẳng hạn như thu được máu nhân tạo dựa trên các polyme hoạt tính sinh lý, thu được thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện giải và nhiều loại khác.
Như có thể thấy ở trên, hoạt động sản xuất và sử dụng rộng rãi polyme có những tính chất rất khác nhau là một trong những thành tựu lớn nhất hóa học giữa thế kỷ 20.
Sinh vật học
Thuật ngữ “sinh học” được giới thiệu vào năm 1802. J.B. Lamarck Và G. R. Treviranusđộc lập với nhau.
Những nghiên cứu đầu tiên có thể được coi là nguồn gốc của sinh học hiện đại có từ thời cổ đại. Được biết, nhà khoa học và bác sĩ Hy Lạp cổ đại Hippocrates, sống ở thế kỷ thứ 5 - thứ 4. BC, được coi là bác sĩ nổi tiếng Hy Lạp cổ đại, cha y học khoa họcđồng thời là người quan sát tinh tế các hiện tượng sinh học. Một nhà khoa học Hy Lạp cổ đại sống muộn hơn nửa thế kỷ Aristote, người có mối quan tâm bao trùm tất cả các nhánh kiến thức tồn tại trong thời đại của ông, có lẽ ông là người tham gia nhiều nhất vào việc diễn thuyết ngôn ngữ hiện đại, câu hỏi sinh học. Trong mọi trường hợp, ông tỏ ra rất quan tâm đến sinh học mô tả, nghiên cứu về thực vật và động vật, hệ thống, sinh lý học và phôi học của chúng.
Nhà khoa học và bác sĩ La Mã cổ đại xuất sắc Galen(khoảng 130 - 200) chủ yếu được biết đến như một bác sĩ xuất sắc. Trong tác phẩm kinh điển “Về các bộ phận của cơ thể con người”, lần đầu tiên một mô tả về giải phẫu và sinh lý đã được đưa ra. cơ thể con người như một tổng thể. Galen đã tóm tắt những ý tưởng về cơ thể con người đã được hình thành trước ông, đặt nền móng cho việc chẩn đoán và điều trị bệnh tật, đồng thời đưa các thí nghiệm trên động vật vào thực tế.
TRONG phát triển hơn nữa sinh học, người ta chú ý nhiều đến các loại dược liệu khác nhau. Như có thể thấy ở trên, vào buổi bình minh của quá trình phát triển, sinh học có mối liên hệ đặc biệt chặt chẽ với y học. Vào thế kỷ 16 và nửa đầu thế kỷ 17. các tác phẩm nhiều tập đã xuất hiện, đặc biệt là bộ bách khoa toàn thư về động vật học: nhà khoa học Thụy Sĩ K. Gesner“Lịch sử các loài động vật” gồm năm tập, một bộ chuyên khảo (mười ba tập) của một nhà động vật học người Ý U. Aldrovani và nhiều người khác.
Trong thời kỳ Phục hưng, đã có những tiến bộ to lớn trong lĩnh vực giải phẫu cơ thể con người. Về vấn đề này, cần ghi nhận thành tựu của nhà khoa học tự nhiên người Flemish A. Vesalius, một trong những người đầu tiên bắt đầu nghiên cứu cơ thể con người thông qua giải phẫu và đã bị nhà thờ bắt bớ vì điều này. Năm 1543, Vesalius xuất bản tác phẩm “Về cấu trúc của cơ thể con người”, trong đó, đặc biệt, ông cho thấy sự mâu thuẫn trong quan điểm của Galen trong lĩnh vực tuần hoàn máu và tiến gần đến kết luận về sự tồn tại của tuần hoàn phổi. Vinh dự phát hiện ra điều này thuộc về nhà khoa học Tây Ban Nha Miguel Servet(1509 hoặc 1511 - 1553) và độc lập với ông đối với nhà khoa học người Ý R. Columbus(1559).
Nhà khoa học, bác sĩ nổi tiếng người Anh William Harvey(1578 - 1657) là người sáng lập sinh lý học hiện đại và phôi học, mô tả về tuần hoàn hệ thống và phổi, và trong tác phẩm “Nghiên cứu giải phẫu về chuyển động của tim và máu ở động vật” (1628), trong đó nêu ra học thuyết chung về tuần hoàn máu ở động vật.
Sáng tạo vào thế kỷ 17. kính hiển vi đã cho phép thiết lập cấu trúc tế bàođộng vật và thực vật, nhìn thế giới vi khuẩn, hồng cầu (hồng cầu - tế bào phi nhân mang oxy từ phổi đến các mô và carbon dioxide từ mô đến cơ quan hô hấp), sự chuyển động của máu trong mao mạch và nhiều hơn nữa
Ở trên chúng ta đã nói chi tiết về sự sáng tạo vào nửa đầu thế kỷ 18. nhà khoa học Thụy Điển K. Linnaeus cái gọi là hệ thống phân loại động vật và động vật nhị phân (có tên kép - theo chi và loài) hệ thực vật. Mặc dù Linnaeus thừa nhận tính bất biến của thế giới nhưng hệ thống của ông đã đóng vai trò vai trò lớn trong sự phát triển của sinh học. Cũng cần lưu ý nghiên cứu của nhà khoa học người Pháp Georges Louis Leclerc Buffon(1707 - 1788), người đã tạo ra “Lịch sử tự nhiên”, gồm 36 tập trong đó mô tả về động vật, con người, khoáng chất và lịch sử của Trái đất cũng được phác thảo. Ý tưởng của Buffon về lịch sử Trái đất chứa đựng một giả định về mối quan hệ họ hàng của các dạng động vật tương tự.
nhà khoa học duy vật người Anh Joseph Priestley (1733 - 1804), người đã tiến hành thí nghiệm với thực vật, cho thấy cây xanh thải ra khí cần thiết cho quá trình hô hấp và ngược lại, hấp thụ khí cản trở quá trình hô hấp. Thực vật, theo Priestley, dường như điều chỉnh không khí bị hư hỏng do hơi thở. các nhà khoa học Pháp A. Lavoisier, P. Laplace Và A. Seguin xác định tính chất của oxy và vai trò của nó trong quá trình đốt cháy và hô hấp. bác sĩ Hà Lan J. Ingenhouse và các nhà khoa học Thụy Sĩ J. Senebier Và N. Saussure vào cuối thế kỷ 18 - đầu thế kỷ 19. vai trò đã cài đặt Ánh sáng mặt trời trong quá trình giải phóng oxy từ lá xanh.
Jean Baptiste Lamarck tin rằng bậc thang của chúng sinh là hệ quả của quá trình tiến hóa của các sinh vật sống từ thấp lên cao. Ông tin rằng nguyên nhân của sự tiến hóa là thuộc tính vốn có của các sinh vật sống - khát vọng hoàn thiện. Đối với môi trường bên ngoài và tác động của nó đối với các sinh vật sống, thì theo Lamarck, tác động đó tồn tại và nó xảy ra thông qua ảnh hưởng trực tiếp của môi trường, đặc trưng của thực vật và sinh vật bậc thấp, hoặc thông qua cường độ cao, hoặc ngược lại, hoạt động rất yếu của một số cơ quan, trong trường hợp này là động vật bậc cao.
Vào thời điểm Lamarck sống và làm việc, quan điểm của ông về sự phát triển của hệ thực vật và động vật rất tiến bộ. Về việc biện minh cho sự tiến hóa, tiết lộ những nguyên nhân dẫn đến nó, Lamarck không đưa ra lời giải thích cho điều này, mà chỉ giới hạn bản thân trong việc đề cập đến mong muốn cải thiện không thể hiểu được (và về cơ bản là duy tâm) của các sinh vật.
Nhà khoa học kiệt xuất người Pháp Louis Pasteur (1822-1895) được coi là người sáng lập vi sinh học, miễn dịch học và hóa học lập thể hiện đại. Ông bác bỏ lý thuyết về sự phát sinh tự phát của vi sinh vật và phát hiện ra bản chất của quá trình lên men (một quá trình xảy ra mà không có không khí tiếp cận dưới tác động của vi sinh vật). Nhưng công trình của Pasteur trong lĩnh vực y học cũng như nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm là nổi tiếng nhất.
Pasteur đã phát hiện ra vai trò của vi sinh vật trong các bệnh truyền nhiễm ở động vật và con người, đã phát triển các loại vắc xin đặc biệt vừa ngăn ngừa loại bệnh truyền nhiễm này (tạo ra khả năng miễn dịch) vừa nhằm giúp cơ thể chống lại bệnh truyền nhiễm.
Bản chất của vấn đề, tóm lại, tóm tắt như sau. Ở động vật có vú, đặc biệt là động vật máu nóng, khả năng miễn dịch có thể biểu hiện theo hai cách. Trong một trường hợp, cái gọi là kháng thể được hình thành trong máu chống lại các protein có hại, lạ - kháng nguyên. Để đáp lại sự xuất hiện của kháng nguyên (chúng không chỉ có thể là protein lạ mà còn có các phân tử lớn khác), sau một thời gian (một đến hai tuần) trong máu xuất hiện kháng thể - các protein đặc biệt thuộc nhóm globulin miễn dịch, có khả năng liên kết đặc biệt. chỉ với kháng nguyên gây ra sự xuất hiện của chúng. Mỗi phân tử kháng thể có hai trung tâm hoạt động giống hệt nhau, cho phép chúng liên kết hai phân tử kháng nguyên. Các kháng thể được tổng hợp trong tế bào lympho B và khả năng hình thành một loại kháng thể (miễn dịch) nhất định sẽ tồn tại trong cơ thể trong nhiều năm, thường là suốt cuộc đời. Trong một trường hợp khác, xảy ra sự không tương thích giữa các tế bào của một sinh vật (vật chủ nhận) và tế bào của sinh vật khác (người cho). Nhân tiện, chính sự không tương thích giữa các tế bào của hai sinh vật khác nhau thường là nguyên nhân gây ra các biến chứng và thất bại của quá trình cấy ghép - việc cấy ghép các cơ quan và mô từ động vật hoặc người này sang động vật hoặc người khác. Như vậy, đặc tính có lợi của cơ thể - khả năng tạo miễn dịch (chống lại tác động của các tác nhân gây hại) trong trường hợp cấy ghép gây khó khăn lớn.
Nhà sinh lý học thực vật và vi trùng học người Nga Dmitry Iosifovich Ivanovsky(1864-1920), người đầu tiên phát hiện ra virus khảm thuốc lá, là người sáng lập ra virus học - một ngành khoa học nghiên cứu cấu trúc và tính chất của virus, chẩn đoán và điều trị các bệnh do chúng gây ra.
Trong kiệt tác của ông, Nguồn gốc các loài chọn lọc tự nhiên"(1859) Charles Robert Darwin(1809 - 1882) đưa ra ba yếu tố chính quyết định sự tiến hóa của sự sống trên Trái đất: tính biến đổi, tính di truyền và chọn lọc tự nhiên. Lý thuyết của Darwin, dựa trên ba yếu tố này, có vẻ rất thuyết phục và không thể bác bỏ khi bạn đọc cuốn sách của ông ấy đến nỗi có vẻ lạ lùng khi chưa có ai nói điều đó trước đây. Bạn vô tình nhớ lại những lời trên của nhà triết học và nhà văn Hy Lạp cổ đại Plutarch về những lời giải thích rõ ràng và dễ hiểu của Archimedes, và khi đó bạn sẽ thấy rõ rằng tính không thể chối cãi và tính thuyết phục trong các lập luận của Darwin không gì khác hơn là hệ quả của thiên tài và công trình to lớn của họ. tác giả.
Nhà khoa học nổi tiếng thế giới, người Anh Charles Robert Darwin sinh ra ở Anh tại thị trấn nhỏ Shrewsbury gần London trong một gia đình bác sĩ. Chính Darwin đã nói về tiểu sử của mình: “Tôi đã học, rồi tôi cam kết chuyến đi vòng quanh thế giới, rồi nghiên cứu lại: đây là cuốn tự truyện của tôi.
Darwin bắt đầu quan tâm đến thực vật học và động vật học, cũng như hóa học, từ thời thơ ấu, nhưng số phận lại quyết định khác: đầu tiên ông theo học tại Đại học Cambridge với tư cách là một bác sĩ, và sau đó, không cảm thấy hứng thú với việc hành nghề y, dưới áp lực từ chính ông. Cha ông chuyển sang Khoa Thần học cùng trường đại học. Năm 1831, Darwin tốt nghiệp Đại học Cambridge, nhận bằng cử nhân và tất cả những gì còn lại là được thụ phong linh mục.
Nhưng vào thời điểm này, bạn của Darwin tại Cambridge, Giáo sư Sinh học Henslow, đã nhận được sự đồng ý của Darwin, đã tiến cử ông làm nhà tự nhiên học trên con tàu Beagle, con tàu dưới sự chỉ huy của Thuyền trưởng R. Fitzroy, chủ yếu đi vòng quanh thế giới vì mục đích địa lý. .
Đây có lẽ là bước ngoặt chính trong cuộc đời anh. Cuộc hành trình kéo dài từ năm 1831 đến năm 1836. Nó được mô tả rất hay trong cuốn sách “Chuyến hành trình vòng quanh thế giới trên con Beagle của một nhà tự nhiên học” của Darwin.
Tuyến đường của Beagle, bắt đầu ở Devonport vào ngày 27 tháng 12 năm 1831, đi qua Đại Tây Dương đến tận Bahia, nằm ở Nam bán cầu, trên bờ biển phía đông của Brazil. Ở đây Beagle ở lại cho đến ngày 12 tháng 3 năm 1832, sau đó di chuyển về phía nam dọc theo bờ biển Đại Tây Dương. Vào ngày 26 tháng 7 năm 1832, đoàn thám hiểm đã đến thủ đô Montevideo của Uruguay và cho đến tháng 5 năm 1834, tức là gần hai năm, nó đã tiến hành công việc ở bờ biển phía đông Nam Mỹ. Trong thời gian này tôi đã đến thăm hai lần Tierra del Fuego, hai lần - Quần đảo Falkland. Darwin cũng thực hiện các cuộc thám hiểm trên đất liền. Vào ngày 12 tháng 5 năm 1834, Beagle tiến về phía nam, đi qua eo biển Magellan và cuối tháng 6 năm 1834 đến bờ biển phía tây Nam Mỹ. Đoàn thám hiểm vẫn ở trên bờ biển Thái Bình Dương của Nam Mỹ cho đến tháng 9 năm 1835, tức là hơn một năm, trong thời gian đó Darwin đã thực hiện các chuyến thám hiểm trên đất liền, đặc biệt là vượt qua Cordillera. Vào tháng 9 năm 1835, Beagle rời Nam Mỹ, hướng đến Quần đảo Galapagos. Sau đó, đoàn thám hiểm di chuyển về phía tây nam, đến Quần đảo Đối tác, sau đó là Quần đảo Hữu nghị, và vào ngày 20 tháng 12 năm 1835, thả neo ở Vịnh Đảo ngoài khơi hòn đảo phía bắc của New Zealand. Lộ trình của đoàn thám hiểm nằm xa hơn về phía Úc, bờ biển phía nam của quốc gia này chạy vòng qua Sydney, qua Tasmania, đến Vịnh King George ở phía tây nam. Từ đó đoàn thám hiểm đi về phía tây bắc và đến Quần đảo Cocos. Sau đó Beagle đổi hướng, hướng tới đảo Mauritius, vòng qua mũi đất Hy vọng tốt, đến thăm đảo St. Helena, và vào ngày 1 tháng 8 năm 1836, thả neo ở Bahia, hoàn thành chuyến đi vòng quanh của mình. Vào tháng 10 năm 1836, Beagle quay trở lại Anh.
Những tài liệu mà Darwin mang về từ chuyến đi vòng quanh thế giới kéo dài 5 năm của ông rất khổng lồ và đa dạng. Có các phòng mẫu và bộ sưu tập, một số lượng lớn các hồ sơ khác nhau và nhiều hơn thế nữa.
23 năm đã trôi qua kể từ khi Darwin trở về sau chuyến đi vòng quanh thế giới cho đến khi xuất bản cuốn sách “Nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc tự nhiên, hay Bảo tồn các chủng tộc được ưa chuộng trong cuộc đấu tranh giành sự sống”. Trong khi đó, vào năm 1839, công trình khoa học đầu tiên của Darwin, “Nhật ký nghiên cứu” được xuất bản, năm 1842, ông xuất bản một công trình về cấu trúc và sự phân bố của các rạn san hô, trong đó Darwin đã chứng minh một cách thuyết phục rằng nền tảng của các rạn san hô không phải là cổ xưa; núi lửa đã tuyệt chủng, như đã nghĩ trước đây, nhưng các mỏ san hô nằm dưới nước do sự sụt lún của đáy biển. Năm 1842-1844. Darwin đã xuất bản thuyết tiến hóa cơ bản trong các bài tiểu luận của mình.
Sau khi trở về sau chuyến đi vòng quanh thế giới, Darwin chuyển từ London đến thị trấn Down gần London, nơi ông mua một bất động sản nhỏ, nơi ông sống cho đến cuối ngày. Darwin kết hôn trước khi chuyển đi và gia đình ông có nhiều con cái.
Vì vậy, tác phẩm chính của Darwin, “Nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc tự nhiên, hay Bảo tồn các giống được ưa chuộng trong cuộc đấu tranh giành sự sống” (ngắn gọn là “Nguồn gốc các loài”), được xuất bản vào tháng 11 năm 1859. Cuốn sách một cách thuyết phục, với một số lượng lớn các ví dụ, đưa ra ý tưởng của tác giả, đảo ngược hoàn toàn những ý tưởng hiện có trước đây về tính bất biến của các dạng sống thực vật và động vật trên Trái đất. Ngay cả trước khi cuốn sách được xuất bản, Darwin đã viết: “Tôi dần dần nhận ra rằng Cựu Ước, với sự gán cho Chúa về cảm giác của một bạo chúa báo thù, không đáng tin cậy hơn những cuốn sách thiêng liêng của người Hindu hay niềm tin của những người theo đạo Hindu. một kẻ man rợ nào đó... Dần dần nó len lỏi vào trong tâm hồn tôi một sự hoài nghi, và cuối cùng tôi trở thành một người hoàn toàn không tin tưởng.”
Trước hết, ông tin rằng thế giới thực vật và động vật được đặc trưng bởi tính biến đổi, tức là sự đa dạng về đặc điểm và tính chất trong cá thể sinh vật và những thay đổi về các dấu hiệu và đặc tính này vì nhiều lý do khác nhau. Do đó, sự biến đổi là cơ sở của sự tiến hóa, là mắt xích đầu tiên của quá trình tiến hóa. Thứ hai, ông tin rằng di truyền là yếu tố qua đó các đặc điểm và đặc tính của sinh vật (bao gồm cả sinh vật mới) có thể được truyền lại cho các thế hệ tiếp theo. Và cuối cùng, thứ ba, sự chọn lọc tự nhiên đó mở đường cho những sinh vật thích nghi nhất với điều kiện sống, môi trường bên ngoài và ngược lại, “vứt bỏ” những sinh vật không thích nghi.
Vì vậy, ba trụ cột tạo nên nền tảng cho sự tiến hóa của các sinh vật thực vật và động vật trên Trái đất: tính biến đổi, tính di truyền và chọn lọc tự nhiên.
Thuyết tiến hóa duy vật của Darwin, chủ nghĩa Darwin, là một bước tiến mang tính cách mạng trong sự phát triển của khoa học.
Việc xuất bản cuốn sách Nguồn gốc các loài của Darwin đã nhận được sự quan tâm lớn. Tất cả 1.250 bản của ấn bản đầu tiên đã được bán hết trong một ngày. Ấn bản thứ hai - 3.000 bản - cũng bán hết ngay lập tức.
Những thành tựu chính khoa học cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20
“Những thành tựu quan trọng nhất của khoa học cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20”
1. Phát triển khoa học cơ bản và công nghiệp
Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, một cuộc cách mạng trong khoa học tự nhiên đã diễn ra, có tác động to lớn đến sự phát triển của xã hội. Trong thời kỳ này, những khám phá khoa học quan trọng đã được thực hiện, dẫn đến việc xem xét lại các ý tưởng trước đây về thế giới xung quanh chúng ta. Vai trò dẫn đầu trong khoa học thuộc về các nước Tây Âu, chủ yếu là Anh, Đức và Pháp. Năm 1897, nhà vật lý người Anh J. Thomson đã phát hiện ra hạt cơ bản đầu tiên - electron, là một phần của nguyên tử. Hóa ra nguyên tử, trước đây được coi là thước đo cuối cùng không thể phân chia của vật chất, bản thân nó bao gồm các hạt nhỏ hơn.
Các nhà vật lý người Pháp A. Becquerel, Pierre và Marie Curie đã nghiên cứu tác dụng của phóng xạ và đi đến kết luận rằng một số nguyên tố phát ra năng lượng một cách ngẫu nhiên. Năm 1901, M. Planck (Đức) đã chứng minh rằng năng lượng được giải phóng không phải dưới dạng dòng liên tục như người ta nghĩ trước đây mà dưới dạng các chùm riêng biệt - lượng tử. Năm 1911, nhà vật lý người Anh E. Rutherford đề xuất lý thuyết hành tinh đầu tiên về cấu trúc của nguyên tử, theo đó nguyên tử giống với hệ mặt trời: các electron - hạt điện âm - chuyển động xung quanh hạt nhân dương. Niels Bohr (Đan Mạch) vào năm 1913 đã đưa ra khái niệm về sự chuyển dịch giống như bước nhảy của một electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, trong đó nó nhận hoặc hấp thụ một lượng tử năng lượng. Những khám phá của Bohr và Planck là nền tảng cho sự phát triển của vật lý lý thuyết.
Sau khi nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý lượng tử, hiện tượng mới này không phù hợp với hiểu biết của Newton về vật chất. Lời giải thích cho hiện tượng này được đưa ra bởi L. Einstein, người trong thuyết tương đối (1905) đã chứng minh rằng vật chất, không gian và thời gian có mối liên hệ với nhau. Bức tranh về thế giới với không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối của Newton cuối cùng đã bị bác bỏ: theo Einstein, thời gian chậm lại ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và không gian có thể bị cong. Các tác phẩm của nhà khoa học đã đạt được danh tiếng trên toàn thế giới.
Năm 1869, nhà khoa học vĩ đại người Nga D.I. Người ta phát hiện ra rằng số sê-ri của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn không chỉ có ý nghĩa hóa học mà còn có ý nghĩa vật lý, vì nó tương ứng với số lượng electron trong các lớp vỏ của một nguyên tử cụ thể. Điện hóa, quang hóa, hóa học các chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên (hóa sinh) và hóa dược phát triển nhanh chóng.
2. Phát triển di truyền, sinh học, y học
Dựa trên những thành tựu của sinh học (nghiên cứu cấu trúc tế bào của sinh vật) và lý thuyết của nhà tự nhiên học người Séc G. Mendel về các yếu tố ảnh hưởng đến di truyền, nhà khoa học người Đức I A. Weismann và nhà khoa học người Mỹ T. Morgan đã tạo ra nền tảng của di truyền học - khoa học về sự truyền các đặc tính di truyền trong thế giới thực vật và động vật. Nghiên cứu cổ điển trong lĩnh vực sinh lý học của hệ thống tim mạch và cơ quan tiêu hóa được thực hiện bởi nhà khoa học người Nga I.P. Sau khi nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động thần kinh bậc cao đến quá trình sinh lý, ông đã phát triển lý thuyết về phản xạ có điều kiện.
Những tiến bộ trong sinh học đã tạo động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của y học. Tiếp tục nghiên cứu của nhà vi khuẩn học xuất sắc người Pháp L. Pasteur, các nhân viên của Viện Pasteur ở Paris lần đầu tiên phát triển các loại vắc xin bảo vệ chống lại một số bệnh: bệnh than, bệnh tả gà và bệnh dại. Nhà vi trùng học người Đức R. Koch cùng nhiều học trò của ông đã phát hiện ra tác nhân gây bệnh lao, sốt thương hàn, bạch hầu, giang mai và tạo ra các loại thuốc chống lại chúng.
Nhờ những thành công của hóa học, y học đã được bổ sung thêm một số loại thuốc mới. Thuốc aspirin, kim tự tháp và các loại thuốc khác được biết đến rộng rãi hiện nay đã xuất hiện trong kho thuốc của các bác sĩ. Các bác sĩ từ khắp nơi trên thế giới đã phát triển các nguyên tắc cơ bản về vệ sinh và vệ sinh khoa học, các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh.
3. Thành tựu trong lĩnh vực công nghệ, công nghệ mới, giao thông vận tải
Những thành tựu khoa học trong các ngành tri thức khác nhau đã tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, công nghệ sản xuất, giao thông vận tải và truyền thông. Các lĩnh vực dẫn đầu là cơ khí, điện, khai thác mỏ, công nghiệp hóa chất và vận tải. Bước lớn nhất trong việc tăng cường cung cấp năng lượng cho sản xuất công nghiệp và vận tải là sản xuất điện với khối lượng lớn bằng máy phát điện, những ví dụ đầu tiên xuất hiện vào những năm 70 của thế kỷ 19.
Một cuộc cách mạng thực sự về công nghệ là sự xuất hiện của các loại động cơ mới do các nhà phát minh người Đức H. Ommo (1876) và R. Diesel (1897) thiết kế. Những động cơ nhiên liệu lỏng nhỏ gọn, hiệu quả cao này sẽ sớm có mặt trên thị trường
được sử dụng trên chiếc ô tô đầu tiên của G. Daimler và K. Benz (1886, Đức), chiếc máy bay đầu tiên của anh em W. và O. Wright (1903, Mỹ) và chiếc máy bay đầu tiên
đầu máy diesel (đầu máy diesel) của hãng Klose-Schulzer (1912, Đức).
Trong luyện kim, một phương pháp luyện thép mới đã được phát hiện - máy chuyển đổi, cũng như phương pháp sản xuất nhôm và đồng bằng điện phân. Cracking được đưa vào công nghiệp - quá trình phân hủy dầu thô để tạo ra nhiên liệu lỏng nhẹ. Ở Đức, một phương pháp sản xuất xăng từ than đã được phát triển.
Những thay đổi lớn đã xảy ra trong xây dựng, nơi các loại thép chất lượng cao được sử dụng rộng rãi. Việc sử dụng kết cấu thép và bê tông cốt thép giúp xây dựng các tòa nhà, cầu, cầu cạn và đường hầm với kích thước chưa từng có. Vì vậy, vào năm 1905, Đường hầm Simplon dài khoảng 20 km đã được xây dựng dưới dãy Alps. Nhịp trung tâm của Cầu Quebec, được xây dựng ở Canada vào năm 1917, đạt tới 550 m và chiều cao của tòa nhà chọc trời New York Woolworth, được xây dựng vào năm 1913, là 242 m.
Trong thời kỳ này, có những thay đổi cơ bản trong tổ chức sản xuất gắn với việc sản xuất các sản phẩm tiêu chuẩn hóa đại trà và chuyển sang sản xuất băng tải. Bản chất của sản xuất băng tải là các cơ chế xử lý và nơi làm việc được bố trí dọc theo quy trình công nghệ và bản thân quy trình đó, được chia thành một số thao tác đơn giản, được thực hiện liên tục. Băng tải lần đầu tiên được sử dụng tại nhà máy T. Ford ở Mỹ.
Một trong những ông trùm ô tô lớn nhất thế giới, Henry Ford, sinh ra trong một gia đình nông dân. Sau khi ra trường, anh học nghề ở một cửa hàng ô tô và sớm mở xưởng sửa chữa máy nông nghiệp của riêng mình. Từ năm 1887 đến năm 1899, Ford làm việc cho Edison và kết thúc sự nghiệp kỹ sư trưởng.
Từ năm 1890, ông bắt đầu quan tâm đến việc sản xuất ô tô và trong thời gian rảnh rỗi, ông đã chế tạo chiếc ô tô đầu tiên có động cơ hai xi-lanh. Năm 1899, Ford chuyển đến Công ty ô tô Detroit. Kể từ đó, Ford chỉ thiết kế ô tô. Nhưng thành công thực sự chỉ đến với ông vào năm 1903, khi mẫu xe Ford 99 với động cơ 80 mã lực giành chiến thắng trong nhiều cuộc thi tốc độ. Lúc này, Ford đã bốn mươi tuổi và thành lập công ty sản xuất ô tô của riêng mình.
Ford đặt ra cho mình một nhiệm vụ hoàn toàn mới - tạo ra chiếc ô tô được sản xuất hàng loạt và phổ biến đầu tiên. Để làm được điều này, nó phải đủ rẻ, đồng thời bền và chắc chắn. Bằng cách sử dụng thép nhẹ và chắc chắn, Henry Ford bắt đầu chế tạo những chiếc ô tô giá rẻ mà hầu hết mọi người đều có thể mua được.
4. Cải tiến trang bị quân sự
Một mặt, sự gia tăng sự hung hăng của các cường quốc hàng đầu và mặt khác là khả năng kỹ thuật đã dẫn đến sự phát triển và cải tiến nhanh chóng của thiết bị quân sự. Kỹ sư người Mỹ H. Maxim đã phát minh ra súng máy hạng nặng vào năm 1883. Sau đó súng máy hạng nhẹ của các hệ thống khác xuất hiện. Vào đầu Thế chiến thứ nhất, một số loại súng trường tự động đã được tạo ra. Xu hướng tự động hóa cũng được quan sát thấy trong pháo binh, nơi xuất hiện các mẫu súng bán tự động.
Các dự án đầu tiên về xe chiến đấu bọc thép, sau này được gọi là xe tăng, được đề xuất ở Nga (1911-1915) bởi các kỹ sư V.D. Mendeleev, A.A. Porokhovshchikov, A.A. Vasilyev", ở Anh - De Mol (1912), ở Áo -Hungary - G. Burshtyn (1913), nhưng chúng không được phát triển, mặc dù phương tiện chiến đấu (“Xe địa hình”) của Porokhovshchikov được sản xuất vào tháng 5 năm 1915. Đến mùa thu năm 1916, người Anh đã tạo ra vài chục xe tăng (“Mark-1” ) và vào ngày 15 tháng 9, họ là những người đầu tiên sử dụng chúng trong trận chiến gần sông Somme (32 xe) trong Thế chiến thứ nhất. Trong chiến tranh, Pháp sản xuất xe tăng Renault, còn người Đức chỉ sản xuất chúng vào năm 1918. Trong Thế chiến thứ nhất. chiến tranh, chỉ có 2 chiếc được sản xuất ở Anh 900, Pháp - 6.200, Đức - 100 xe tăng.
Sự xuất hiện của chiếc máy bay quân sự đầu tiên có từ năm 1909-1910. Ở Nga, máy bay lần đầu tiên được sử dụng cho mục đích quân sự trong các cuộc diễn tập tại các quân khu St. Petersburg, Warsaw và Kyiv vào năm 1911. Máy bay lần đầu tiên được sử dụng trong chiến đấu trong Chiến tranh Balkan (1912-1913). Vào đầu Thế chiến thứ nhất, Nga có 263 máy bay quân sự (chủ yếu do Pháp sản xuất), Pháp -156, Anh - 30, Mỹ - 30, Đức - 232, Áo-Hungary - 65.
Tại Nga vào năm 1914, máy bay ném bom đầu tiên trên thế giới Ilya Muromets được đưa vào sử dụng. Năm 1915, máy bay chiến đấu một chỗ ngồi được đưa vào sử dụng: Newport và Spud ở Pháp và Fokker ở Đức.
Trong hải quân, ưu thế vượt trội là tàu bọc thép hơi nước có độ dày giáp lên tới 610 mm. Một trong những con tàu đầu tiên như vậy là thiết giáp hạm Peter Đại đế của Nga (1877). Cuộc chạy đua vũ trang hải quân dẫn đến việc tạo ra các thiết giáp hạm siêu mạnh với vũ khí pháo hạng nặng. Chiếc tàu đầu tiên thuộc lớp này được đóng ở Anh (1905-1906). Nó được gọi là "Dreadnought". Chẳng bao lâu sau, những con tàu tương tự bắt đầu được Mỹ, Nga và Đức chế tạo.
Để chống lại ưu thế hải quân của Anh, bộ chỉ huy Đức bắt đầu chế tạo tàu ngầm. Trong chiến tranh, các lớp tàu mới xuất hiện: tàu sân bay, tàu tuần tra, tàu phóng lôi. Tàu sân bay đầu tiên có sàn băng được chuyển đổi ở Anh từ tàu tuần dương Furies chưa hoàn thiện và có thể chứa 4 máy bay trinh sát và một máy bay chiến đấu.
Sự phát triển của khoa học công nghệ mở ra cơ hội tiến bộ nhưng đồng thời dẫn đến chạy đua vũ trang, làm gia tăng căng thẳng quốc tế.
Tài liệu tham khảo
Khoai lang. Berdichevsky, S.A. Osmolovsky “Lịch sử thế giới” 2001 P. 111-128.
S.L.
Bà la môn "Lịch sử châu Âu". 1998 trang 100-109
LA
Sách giáo khoa "Lịch sử thế giới" của Livanov. 2002 trang 150-164.
Zagladin N.V. Lịch sử thế giới. Lịch sử nước Nga và thế giới từ xa xưa đến cuối thế kỷ 19: SGK lớp 10. Ї ấn bản thứ 6. Ї M.: LLC "TID "Từ tiếng Nga Ї RS", 2006 (§ 41). Tóm tắt tương tự:
Tiểu sử của Henry Ford. Hitler đã trao tặng ông "Great Cross of the German Eagle". “Ảnh hưởng bất lợi” của người Do Thái tới các mặt khác nhau Cuộc sống Mỹ. Trang bị cho Ford Motor phương tiện vận tải quân sự cho quân đội Mỹ, Liên Xô và Đức Quốc xã trong Thế chiến thứ hai.ở Nga và những thành tựu của họ, ứng dụng những khám phá trong lý thuyết và động lực tên lửa hiện đại động cơ phản lực, hóa học, công nghệ và chế tạo dụng cụ.
Xã hội công nghiệp là một xã hội trong đó ngành công nghiệp máy móc chiếm lĩnh vị trí dẫn đầu, quyết định sự thịnh vượng, tiềm lực quân sự, vị thế quốc tế của nó.
Sự tiến bộ của công nghệ đã có tác động rất lớn đến y học. Học thuyết tiến hóa Darwin đã góp phần phát triển ngành sinh học và giải phẫu, bắt đầu phục vụ nhu cầu của y học. Như đã lưu ý, quan hệ tư bản hình thành ở các nước châu Âu vào thời điểm khác nhau, đó là lý do tại sao sự phát triển của khoa học diễn ra...
Hội nghị Hải quân Anh và Nga. Liên minh Anh-Nga chống lại khối Áo-Đức.
Chiến tranh Pháp-Phổ và những hậu quả cũng như những thay đổi của nó trong hệ thống quan hệ quốc tế. Tăng cường mâu thuẫn Anh-Đức, thành lập Entente, sự chuyển đổi của Đức sang chính trị thế giới. Các cuộc khủng hoảng và xung đột quốc tế đầu thế kỷ 20, cuộc chạy đua vũ trang.
Các tính năng chính phát triển kinh tế các nước phương Tây hàng đầu lần lượt thế kỷ XIX-XX thế kỷ Hậu quả của những thay đổi kỹ thuật và công nghệ trong một phần ba cuối thế kỷ 19. Đặc trưng thứ hai cuộc cách mạng công nghiệp. Sự hình thành của một cái mới tầng lớp tư sảnđầu thế kỷ XX
Danh sách các Tổng thống Mỹ
Nghiên cứu vào đầu thế kỷ XX (1901–1917) Nhóm các nhà hóa học Nga thuộc thế hệ thứ ba bao gồm những người sinh vào những năm 1870. Theo quy định, tất cả họ đều nhận được giáo dục hóa họcở Nga, họ bước những bước đầu tiên vào khoa học dưới sự hướng dẫn của các đồng nghiệp trong nước. Vì thế công việc của họ chủ yếu là...
đặc trưng thành tựu nổi bật khoa học và tư duy kỹ thuật Thế kỷ XX Thế kỷ XX là thời kỳ Mỹ thống trị thế giới. Phân tích các hình thức tương tác giữa các quốc gia dẫn đầu và các quốc gia bên ngoài. Điều kiện tiên quyết và tầm quan trọng của việc giới thiệu một loại tiền tệ chung của châu Âu - đồng euro.
Vào thế kỷ 20, khoa học tự nhiên phát triển nhanh chóng một cách bất thường: vật lý, hóa học, thiên văn học, sinh học, địa chất và nhiều ngành khác. Khoa học đã đưa ra rất nhiều ý tưởng và sự phát triển; đến lượt nó, việc sản xuất lại mang lại cho khoa học những thiết bị và dụng cụ phức tạp và tiên tiến. Tất cả điều này cùng nhau kích thích sự phát triển của khoa học. Hệ quả của sự kết hợp vô cùng hiệu quả giữa khoa học và sản xuất này là đạt được sự phát triển cao độ, dẫn đến sự xuất hiện của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ lần thứ ba vào giữa thế kỷ 20.
Vật lý
Trong thế kỷ 20, rất nhiều việc đã được thực hiện trong lĩnh vực nghiên cứu cấu trúc của vật chất. Nhà vật lý nổi tiếng người Anh Ernest Rutherford(1871 - 1937) đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các nguyên tử có hạt nhân trong đó gần như toàn bộ khối lượng của chúng tập trung và phát triển mô hình hành tinh về cấu trúc của nguyên tử (1911). Đây có lẽ là mô hình cuối cùng (hoặc có lẽ là đầu tiên và cuối cùng) của nguyên tử tương đối dễ hình dung. Theo mô hình hành tinh, các electron chuyển động xung quanh hạt nhân đứng yên của nguyên tử (giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời) đồng thời theo các định luật điện động lực học cổ điển, chúng liên tục phát ra năng lượng điện từ. Tuy nhiên, mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford không thể giải thích được tại sao các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn và do đó liên tục chịu gia tốc và do đó liên tục phát ra và mất đi động năng của chúng, không đến gần hạt nhân và không rơi vào hạt nhân. bề mặt.
Mô hình nguyên tử do nhà vật lý nổi tiếng người Đan Mạch đề xuất Niels Henrik David Bohr (1885 - 1962), mặc dù nó dựa trên mô hình hành tinh của Rutherford nhưng nó không chứa đựng mâu thuẫn đã chỉ ra. Để làm điều này, Bohr đã đưa ra các định đề mà ngày nay mang tên ông, theo đó các nguyên tử có cái gọi là quỹ đạo tĩnh trong đó các electron chuyển động mà không phát ra, trong khi bức xạ chỉ xảy ra trong những trường hợp chúng di chuyển từ quỹ đạo tĩnh này sang quỹ đạo tĩnh khác (trong trường hợp này, thay đổi năng lượng nguyên tử). Phỏng đoán (hoặc ý tưởng) xuất sắc của Bohr, bất chấp sự mâu thuẫn nội tại của nó, đã kết nối
Tuy nhiên, sự hiểu biết về cơ học cổ điển của Newton, được sử dụng để giải thích chuyển động của các electron và những hạn chế lượng tử đối với chuyển động của các electron là không thể chấp nhận được theo quan điểm của nó, tuy nhiên đã tìm thấy sự xác nhận thực nghiệm.
Một thành tựu to lớn trong vật lý là việc tạo ra cơ học lượng tử (sóng), theo đó các hạt vi mô có bản chất sóng hạt kép. Cơ học lượng tử - một trong những phần chính của lý thuyết lượng tử - lý thuyết vật lý tổng quát nhất, không chỉ đưa ra những ý tưởng mới, mang tính cách mạng về hạt vi mô mà còn giúp giải thích nhiều tính chất của vật thể vĩ mô.
Điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của cơ học lượng tử là công trình tạo ra các khái niệm lượng tử của Planck, Einstein và Bohr. Năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglieđưa ra ý tưởng về bản chất sóng hạt kép của không chỉ bức xạ điện từ (photon) mà còn của các vi hạt khác, từ đó đặt nền móng cho cơ học lượng tử. Một thời gian sau, các thí nghiệm đã được thực hiện trong đó quan sát thấy sự nhiễu xạ của các vi hạt - sự tán xạ của một dòng vi hạt (dòng vi hạt uốn quanh các chướng ngại vật khác nhau), cho thấy tính chất sóng của chúng, đây là bằng chứng thực nghiệm xác nhận giả thuyết của de Broglie.
Năm 1925, một trong những người sáng tạo ra cơ học lượng tử là nhà vật lý lý thuyết người Thụy Sĩ Wolfgang Pauli(1900 - 1958) đã xây dựng cái gọi là nguyên lý loại trừ - một định luật cơ bản của tự nhiên, theo đó cả một nguyên tử và phân tử đều không thể có hai electron ở cùng một trạng thái. Nhà vật lý lý thuyết người Áo Erwin Schrödinger(1887 - 1961) đã phát triển cơ học sóng vào năm 1926 và xây dựng phương trình cơ bản của nó. Nhà vật lý lý thuyết người Đức Werner Heisenberg(1901 - 1976) đã xây dựng nguyên lý bất định (1927), theo đó các giá trị tọa độ và động lượng của các vi hạt không thể được gọi tên đồng thời với độ chính xác cao. nhà vật lý người Anh Paul Diracđặt nền móng cho điện động lực học lượng tử (1929) và lý thuyết lượng tử về hấp dẫn, phát triển lý thuyết tương đối về chuyển động của electron, trên cơ sở đó ông dự đoán (1931) sự tồn tại của positron - phản hạt đầu tiên (một hạt về mọi mặt tương tự như nó là "kép", trong trường hợp này là electron, nhưng khác với nó là dấu hiệu của điện tích, mômen từ và một số đặc tính khác), sự hủy diệt và hình thành các cặp. Năm 1932, nhà vật lý người Mỹ Carl David Andersonđã phát hiện ra phản hạt của electron, positron, trong tia vũ trụ, và vào năm 1936, muon.
Trở lại năm 1896, nhà vật lý người Pháp Pierre Curie(1859 - 1906) cùng với vợ Marie Skłodowska-Curie(1867 - 1934) và nhà vật lý người Pháp Antoine Henri Becquerel(1852 - 1908) phát hiện ra tính phóng xạ và sự biến đổi phóng xạ của các nguyên tố nặng. Năm 1934 Cặp đôi vật lý người Pháp Irene(con gái của P. Curie và M. Sklodowska-Curie) và Frederic Joliot-Curie(1900 - 1958) phát hiện ra chất phóng xạ nhân tạo. Khám phá của nhà vật lý người Anh James Chadwick(1891 - 1974) vào năm 1932 neutron đã dẫn đến những ý tưởng proton-neutron hiện đại về cấu trúc của hạt nhân nguyên tử.
Sự phát triển của vật lý hạt nhân và nghiên cứu các phản ứng hạt nhân được hỗ trợ rất nhiều nhờ việc tạo ra các máy gia tốc hạt tích điện. Số lượng hạt cơ bản đã biết đã tăng lên nhiều lần. Nhiều người trong số họ chỉ có thể tồn tại trong một thời gian không đáng kể. Hóa ra các hạt cơ bản có thể trải qua những biến đổi lẫn nhau, chúng không hề cơ bản chút nào. Theo một so sánh thành công của nhà vật lý nổi tiếng Liên Xô V.L. Ginzburg, mọi thứ diễn ra như thể chúng ta đang đối mặt với một “con búp bê làm tổ vô hạn”: bạn phát hiện ra một hạt cơ bản, và đằng sau nó là “một hạt thậm chí còn cơ bản hơn”, v.v. Có lẽ có thể nói rằng hầu hết các nhà vật lý hiện đại đều thừa nhận sự tồn tại của các hạt cơ bản đặc biệt - quark và phản hạt tương ứng - phản quark. Người ta cho rằng các quark có điện tích một phần. Quark chưa được phát hiện bằng thực nghiệm, nhưng có lẽ vì chúng không thể tồn tại ở trạng thái tự do, không bị ràng buộc.
Không thể không ghi nhận tác động to lớn của vật lý đối với các ngành khoa học khác và sự phát triển của công nghệ. Do chủ đề này thực sự là vô tận, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến những ngành khoa học mà chính cái tên của chúng đã chỉ ra ảnh hưởng của vật lý: thiên văn, địa lý và sinh lý học, hóa học vật lý và một số ngành khác.
Sự phát triển nhanh chóng của vật lý hạt nhân đã khiến điều đó trở nên khả thi vào những năm 1939 - 1945. thực hiện những bước quyết định trong việc giải phóng năng lượng hạt nhân. Lúc đầu, khám phá khoa học nổi bật này được sử dụng cho mục đích quân sự để tạo ra vũ khí hạt nhân và nhiệt hạch, sau đó là cho mục đích hòa bình: nhà máy điện hạt nhân đầu tiên được xây dựng ở Liên Xô và bắt đầu hoạt động vào năm 1954. Sau đó, hàng chục nhà máy điện hạt nhân mạnh được xây dựng ở nhiều nước trên thế giới, nơi sản xuất ra một lượng điện đáng kể.
Dựa trên tính chất vật lý của tinh thể, lý thuyết về chất bán dẫn, có ý nghĩa thực tiễn to lớn, phân tích nhiễu xạ tia X, cũng như kính hiển vi điện tử và phương pháp gắn thẻ nguyên tử, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nhiều lĩnh vực công nghệ , và có lẽ, đặc biệt là luyện kim, đã được tạo ra. Vật lý và những thành tựu của nó phụ thuộc rất nhiều vào điện tử - khoa học về sự tương tác của điện tử với trường điện từ và các phương pháp tạo ra các thiết bị điện tử, do đó, có tầm quan trọng quyết định đối với nhiều lĩnh vực công nghệ, đặc biệt là máy tính điện tử.
Albert Einstein. Thuyết tương đối
Thí nghiệm của nhà vật lý người Mỹ Albert Abraham Michelson(1852 - 1931) bằng việc xác định tốc độ ánh sáng (trong đó có “thí nghiệm Michelson nổi tiếng”) cho thấy nó độc lập với chuyển động của Trái đất. Hóa ra tốc độ ánh sáng trong không gian trống rỗng luôn không đổi và thoạt nhìn có vẻ kỳ lạ, nó không phụ thuộc vào chuyển động của nguồn hoặc thiết bị thu ánh sáng.
Khám phá của Michelson không thể giải thích được từ quan điểm của các lý thuyết vật lý tồn tại vào thời điểm đó. Thứ nhất, từ nguyên lý tương đối của Galileo, ta suy ra rằng nếu hai hệ tọa độ chuyển động tương đối với nhau theo đường thẳng và đều, tức là theo ngôn ngữ của cơ học cổ điển, các hệ tọa độ đều quán tính, thì mọi định luật tự nhiên đối với chúng sẽ giống nhau. Hơn nữa, cho dù có bao nhiêu hệ thống như vậy (hai hoặc nhiều hơn), không có cách nào để xác định tốc độ nào trong số chúng có thể được coi là tuyệt đối. Thứ hai, theo cơ học cổ điển, vận tốc của hệ quán tính có thể biến đổi tương đối với vận tốc khác, tức là biết vận tốc của một vật (điểm vật chất) trong một hệ quán tính này thì người ta có thể xác định được vận tốc của vật này trong một hệ quán tính khác. và các giá trị vận tốc của vật này trong các hệ tọa độ quán tính khác nhau là khác nhau.
Rõ ràng, quan điểm thứ hai mâu thuẫn với thí nghiệm của Michelson, theo đó, chúng tôi nhắc lại, ánh sáng có tốc độ không đổi bất kể chuyển động của nguồn hoặc máy thu ánh sáng, tức là, bất kể việc đếm được thực hiện trong hệ tọa độ quán tính nào.
Mâu thuẫn này đã được giải quyết với sự trợ giúp của thuyết tương đối - một lý thuyết vật lý, các định luật cơ bản được A. Einstein thiết lập vào năm 1905 (thuyết tương đối riêng hoặc đặc biệt) và vào năm 1907-1916. (thuyết tương đối tổng quát).
Nhà vật lý lý thuyết vĩ đại Albert Einstein(1879 - 1955) sinh tại Đức (Ulm). Từ năm 14 tuổi anh sống ở Thụy Sĩ cùng gia đình. Ông học tại Học viện Bách khoa Zurich và tốt nghiệp năm 1900, giảng dạy tại các trường học ở thành phố Schafhausen và Winterthur. Năm 1902, ông giành được vị trí chuyên gia tại Văn phòng Bằng sáng chế Liên bang ở Bern, nơi phù hợp với ông hơn về mặt tài chính. Những năm làm việc tại văn phòng (từ 1902 đến 1909) là những năm hoạt động khoa học rất hiệu quả của Einstein. Trong thời gian này, ông đã tạo ra thuyết tương đối đặc biệt, đưa ra lý thuyết toán học về chuyển động Brown, nhân tiện, lý thuyết này vẫn chưa được giải thích trong khoảng 80 năm, phát triển khái niệm lượng tử về ánh sáng, ông tiến hành nghiên cứu về vật lý thống kê và một số của các tác phẩm khác.
Chỉ đến năm 1909, những thành tựu khoa học vốn đã to lớn của Einstein mới được biết đến rộng rãi, được đánh giá cao (chưa phải là hoàn toàn) và ông được bầu làm giáo sư tại Đại học Zurich, và vào năm 1911 - tại Đại học Đức ở Praha. Năm 1912, Einstein được bầu làm trưởng khoa tại Viện Bách khoa Zurich và trở về Zurich. Năm 1913, Einstein được bầu làm thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Phổ và Bavaria, rồi ông chuyển đến Berlin, nơi ông sống cho đến năm 1933, giữ chức vụ giám đốc Viện Vật lý và là giáo sư tại Đại học Berlin. Trong khoảng thời gian này, ông đã tạo ra thuyết tương đối rộng (rất có thể đã hoàn thành kể từ khi ông bắt đầu nghiên cứu nó vào năm 1907), phát triển lý thuyết lượng tử về ánh sáng và thực hiện một số nghiên cứu khác. Năm 1921, Einstein được trao giải Nobel cho công trình nghiên cứu của ông trong lĩnh vực vật lý lý thuyết, đặc biệt là khám phá các định luật về hiệu ứng quang điện (một hiện tượng liên quan đến sự giải phóng electron từ chất rắn hoặc chất lỏng do tác dụng của bức xạ điện từ).
Năm 1933, do bị các nhà tư tưởng của chủ nghĩa phát xít Đức tấn công với tư cách là một nhân vật của công chúng - một người chiến đấu chống chiến tranh và một người Do Thái, Einstein đã rời Đức, và sau đó, như một dấu hiệu phản đối chủ nghĩa phát xít, ông đã từ chối trở thành thành viên của Học viện Khoa học Đức. Khoa học. Einstein dành toàn bộ phần cuối đời của mình ở Princeton (Mỹ), làm việc tại Viện Nghiên cứu Cơ bản Princeton.
Lý thuyết tương đối dựa trên thực tế là các khái niệm về không gian và thời gian, trái ngược với cơ học Newton, là không tuyệt đối. Theo Einstein, không gian và thời gian có mối liên hệ hữu cơ với vật chất và với nhau. Chúng ta có thể nói rằng nhiệm vụ của thuyết tương đối là xác định các định luật của không gian bốn chiều, ba tọa độ trong đó là tọa độ của một thể tích ba chiều (x, y, z) và tọa độ thứ tư là thời gian. (t).
Tính không đổi của tốc độ ánh sáng, được chứng minh bằng kinh nghiệm, buộc chúng ta phải từ bỏ khái niệm thời gian tuyệt đối.
Tốc độ ánh sáng, như chúng ta biết, tương đương với một giá trị khổng lồ - 300 nghìn km/s, là giới hạn. Tốc độ của bất kỳ vật thể nào không thể cao hơn.
Năm 1905, Einstein kết hợp các khái niệm về không gian và thời gian. Mười một năm sau, ông đã có thể chứng minh rằng lực hấp dẫn Newton là một biểu hiện của sự thống nhất táo bạo này theo nghĩa là lực hấp dẫn Newton có nghĩa là sự hiện diện của độ cong trong một đa tạp không-thời gian duy nhất.
Einstein đi đến kết luận rằng không gian thực là phi Euclide, rằng khi có các vật thể tạo ra trường hấp dẫn, các đặc tính định lượng của không gian và thời gian trở nên khác so với khi không có các vật thể và trường mà chúng tạo ra. Vì vậy, ví dụ, tổng các góc của một tam giác lớn hơn π, thời gian trôi chậm hơn. Einstein đã đưa ra cách giải thích vật lý về lý thuyết của N.I. Lobachevsky. Nền tảng của thuyết tương đối rộng được thể hiện trong phương trình trường hấp dẫn mà Einstein thu được.
Nếu thuyết tương đối đặc biệt không chỉ được xác nhận bằng thực nghiệm, trong quá trình tạo ra và vận hành máy gia tốc vi hạt và lò phản ứng hạt nhân, mà đã trở thành một công cụ cần thiết cho các phép tính tương ứng, thì tình huống với thuyết tương đối rộng lại khác.
Độ trễ trong lĩnh vực xác minh thực nghiệm của thuyết tương đối rộng là do cả sự nhỏ bé của các hiệu ứng có thể quan sát được trên Trái đất và trong Hệ Mặt trời, cũng như sự thiếu chính xác so sánh của các phương pháp thiên văn tương ứng.
Người sáng lập thuyết lượng tử là nhà vật lý nổi tiếng người Đức, thành viên Viện Hàn lâm Khoa học Berlin, Thành viên danh dự Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Max Planck (1858-1947). Planck học tại Đại học Munich và Berlin, nghe các bài giảng của Helmholtz, Kirchhoff và các nhà khoa học lỗi lạc khác. Anh ấy làm việc chủ yếu ở Kiel và Berlin. Các công trình chính của Planck, đã ghi tên ông vào lịch sử khoa học, đều liên quan đến lý thuyết bức xạ nhiệt.
Bước quyết định được Planck thực hiện vào năm 1900, khi ông đề xuất một cách tiếp cận mới (hoàn toàn không phù hợp với các ý tưởng cổ điển): coi năng lượng của bức xạ điện từ là một giá trị rời rạc chỉ có thể được truyền đi theo từng phần (lượng tử) riêng biệt, mặc dù nhỏ. . Là một phần năng lượng (lượng tử) như vậy, Planck đề xuất giá trị E = hv, erg - phần (lượng tử) năng lượng của bức xạ điện từ, sec -1 - tần số của bức xạ, h=6,62*10 -27 erg*sec - một hằng số, sau này được gọi là hằng số Planck hoặc lượng tử tác dụng Planck.
Dự đoán của Planck hóa ra lại cực kỳ thành công, hay đúng hơn là xuất sắc. Planck không chỉ tìm được phương trình bức xạ nhiệt tương ứng với kinh nghiệm mà ý tưởng của ông còn trở thành nền tảng của lý thuyết lượng tử - một trong những lý thuyết vật lý toàn diện nhất, hiện nay bao gồm cơ học lượng tử, thống kê lượng tử và lý thuyết trường lượng tử.
Cấu trúc của vật chất. Lý thuyết lượng tử
Vật lý nguyên tử như một ngành khoa học độc lập phát sinh trên cơ sở khám phá ra electron và bức xạ phóng xạ. Electron - một vi hạt mang điện tích âm có khối lượng chỉ khoảng 9*10 -28 g - một trong những thành phần cấu tạo chính của vật chất - được phát hiện bởi nhà vật lý nổi tiếng người Anh Joseph John Thomson (1856 - 1940), Ủy viên (1884) và
Chủ tịch (1915 - 1920) của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, thành viên danh dự nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô.
Năm 1896, các nhà vật lý người Pháp Pierre Curie, Marie Sklodowska-Curie và A. Becquerel lần đầu tiên phát hiện ra tính phóng xạ của muối uranium. Hiện tượng phóng xạ, cuối cùng đã bác bỏ ý tưởng về tính không thể phân chia (không thể biến đổi) của nguyên tử, bao gồm sự biến đổi tự phát của hạt nhân nguyên tử không ổn định thành hạt nhân của các nguyên tố khác (nguyên tử khác), xảy ra do kết quả của bức xạ hạt nhân. Hóa ra (điều này cực kỳ quan trọng đối với y học) là các tia do Becquerel phát hiện có thể xuyên sâu vào vật chất và do đó là phương tiện để thu được những bức ảnh, chẳng hạn như các cơ quan nội tạng của con người.
Pierre Curie và vợ Marie Skłodowska-Curie cũng giải quyết các vấn đề về phóng xạ và các nguyên tố khác. Họ phát hiện ra các nguyên tố mới vào năm 1898: polonium và radium. Người ta phát hiện ra rằng bức xạ phóng xạ có thể có hai loại: hạt nhân của nguyên tố phóng xạ phát ra hạt alpha (hạt nhân của nguyên tử helium có điện tích dương 2e) hoặc hạt beta (electron có điện tích âm -e) . Trong cả hai trường hợp, một nguyên tử của nguyên tố phóng xạ biến thành nguyên tử của nguyên tố khác (điều này phụ thuộc cả vào chất phóng xạ ban đầu và loại bức xạ).
Trong nghiên cứu phóng xạ, công trình chung của nhà vật lý nổi tiếng người Anh Ernest Rutherford và nhà hóa học nổi tiếng người Anh có tầm quan trọng rất lớn. Frederica Soddy (1877 - 1956), thực hiện năm 1899-1907. Họ sử dụng uranium, thorium và Actinium làm nguyên tố phóng xạ ban đầu. Cái gọi là đồng vị đã được phát hiện, tức là các dạng của cùng một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học và chiếm cùng một vị trí trong bảng tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev, nhưng khác nhau về khối lượng nguyên tử.
E. Rutherford, thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, thành viên danh dự của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, sinh năm 1871 tại New Zealand trong một gia đình nông dân nhỏ, là con thứ tư trong gia đình có 12 người con. Tốt nghiệp Đại học New Zealand (Christchurch). Năm 1894, ông chuyển đến Anh và được nhận vào Phòng thí nghiệm Cavendish của Đại học Cambridge, nơi ông bắt đầu nghiên cứu dưới sự chỉ đạo của J. J. Thomson. Rutherford dành phần lớn cuộc đời mình (có một số thời gian nghỉ ngơi khi làm việc tại Đại học Montreal và Manchester) ở Cambridge, làm giám đốc Phòng thí nghiệm Cavendish từ năm 1919. Ông đã đào tạo một số lượng lớn các nhà vật lý có trình độ cao.
Dựa trên các thí nghiệm, Rutherford đi đến kết luận rằng nguyên tử chứa các vi hạt tích điện dương, kích thước của chúng (khoảng 10 -12 cm) là rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử (khoảng 10 -8 cm), nhưng khối lượng của chúng là rất nhỏ. một nguyên tử gần như tập trung hoàn toàn ở lõi của nó,
Một hạt α đột ngột thay đổi hướng chuyển động của nó khi chạm vào một hạt nhân.
Việc phát hiện ra hạt nhân nguyên tử là một sự kiện rất quan trọng trong sự phát triển của vật lý nguyên tử. Nhưng mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford hóa ra không tương thích với điện động lực học của Maxwell.
Mô hình nguyên tử tiếp theo của Bohr dựa trên lý thuyết lượng tử. Một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất thế kỷ 20. - Đan Mạch Niels Bohr(1885 - 1962) sinh ra và tốt nghiệp Đại học Copenhagen. Ông làm việc tại Đại học Cambridge dưới sự lãnh đạo của J. J. Thomson và tại Đại học Manchester dưới sự lãnh đạo của Rutherford. Năm 1916, ông được bầu làm trưởng khoa vật lý lý thuyết tại Đại học Copenhagen, từ năm 1920 và cho đến cuối đời, ông đứng đầu Viện Vật lý lý thuyết do ông thành lập ở Copenhagen, hiện mang tên ông. Năm 1943, trong thời kỳ Đức Quốc xã chiếm đóng Đan Mạch, Bohr nhận thấy các cuộc trả thù đang được chuẩn bị chống lại mình, với sự giúp đỡ của tổ chức Kháng chiến, Bohr đã di chuyển bằng thuyền đến Thụy Điển, rồi chuyển đến Hoa Kỳ. Sau khi chiến tranh kết thúc, ông trở về Copenhagen.
Mô hình nguyên tử do Bohr tạo ra dựa trên mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford và lý thuyết lượng tử về cấu trúc nguyên tử do chính ông phát triển vào năm 1913.
Năm 1924, một trong những sự kiện vĩ đại nhất trong lịch sử vật lý đã xảy ra: nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie(1892 – 1983) đưa ra ý tưởng về tính chất sóng của vật chất, từ đó đặt nền móng cho cơ học lượng tử. Ông lập luận rằng các đặc tính sóng, cùng với các đặc tính hạt, vốn có trong mọi loại vật chất: electron, proton, phân tử và thậm chí cả các vật thể vĩ mô.
Sự phát triển hơn nữa của cơ học lượng tử - hướng đi mới có hiệu quả bất thường này - chủ yếu đạt được vào cuối những năm 20 - đầu những năm 30 thông qua công trình của các nhà vật lý nổi tiếng - Max Sinh (Đức, 1882 - 1970), Werner Heisenberg (Đức, 1901 - 1976), trường Dirac (Anh, sinh năm 1902), Erwin Schrödinger (Áo, 1887 - 1961), cũng như Wolfgang Pauli (Thụy Sĩ, 1900 - 1958), Enrico Fermi (Ý, 1901 - 1954), Vladimir Alexandrovich Fok (1898 - 1974) và nhiều người khác.
Các phần riêng biệt của cơ học lượng tử bao gồm vật lý nguyên tử, lý thuyết bức xạ, lý thuyết cấu trúc phân tử (đôi khi được gọi là hóa học lượng tử), lý thuyết chất rắn, lý thuyết tương tác của các hạt cơ bản, lý thuyết cấu trúc của các hạt cơ bản. hạt nhân nguyên tử, v.v.
Trong cơ học lượng tử có cái gọi là mối quan hệ bất định do Heisenberg thiết lập. Biểu thức toán học của mối quan hệ không chắc chắn rất đơn giản:
trong đó Δx là độ thiếu chính xác trong việc xác định tọa độ electron; Δp - độ chính xác trong việc xác định động lượng của electron; h là hằng số Planck.
Từ biểu thức này, rõ ràng là không thể xác định đồng thời vị trí của một electron trong không gian và động lượng của nó. Thật vậy, nếu Δx rất nhỏ, tức là vị trí của electron trong không gian được biết với độ chính xác cao, khi đó Δp tương đối lớn và do đó, độ lớn của động lượng có thể được tính với độ chính xác thấp đến mức trong thực tế nó phải được coi là một số lượng chưa biết. Và ngược lại, nếu Δp nhỏ và do đó đã biết động lượng của electron thì Δx lớn; và do đó, vị trí của electron trong không gian là không xác định. Tất nhiên, nguyên lý bất định có hiệu lực đối với bất kỳ hạt nào, không chỉ riêng electron.
Theo quan điểm của cơ học cổ điển, hệ thức bất định là vô lý. Từ quan điểm của “lẽ thường”, ít nhất nó có vẻ rất kỳ lạ và không thể tưởng tượng được tất cả những điều này có thể “thực sự” như thế nào.
Nhưng chúng ta không được quên rằng chúng ta đang sống trong thế giới vĩ mô, trong thế giới của những vật thể to lớn mà chúng ta nhìn thấy bằng chính mắt mình (hoặc thậm chí với sự trợ giúp của kính hiển vi) và có thể đo được kích thước, khối lượng, tốc độ chuyển động của chúng, v.v. Ngược lại, thế giới vi mô là vô hình đối với chúng ta; chúng ta không thể đo trực tiếp kích thước của electron hoặc năng lượng của nó. Để hình dung rõ hơn các hiện tượng của thế giới vi mô, chúng tôi luôn muốn xây dựng một mô hình cơ học phù hợp và điều này đôi khi có thể thực hiện được. Ví dụ, hãy nhớ lại mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford. Ở một mức độ nào đó, nó tương tự như Hệ mặt trời, trong trường hợp này là một mô hình cơ học đối với chúng ta. Do đó, mô hình hành tinh của nguyên tử có thể dễ dàng được nhận biết.
Nhưng đối với hầu hết các vật thể và hiện tượng của thế giới vi mô thì không thể xây dựng được một mô hình cơ học, và do đó các quy định của cơ học lượng tử thường được nhận thức rất khó khăn. Ví dụ, hãy thử xây dựng một mô hình cơ học của một electron có đặc tính sóng hạt, hoặc một mô hình cơ học giải thích tại sao không thể xác định đồng thời khối lượng và động lượng của nó đối với một electron. Đó là lý do tại sao trong những trường hợp này, cần nhấn mạnh vào “hiểu” chứ không phải “tưởng tượng”.
Một trong những nhà vật lý hàng đầu của Liên Xô đã nói rất hay về vấn đề này Lev Davidovich Landau(1908 - 1968): “Thành tựu vĩ đại nhất của thiên tài loài người là con người có thể hiểu được những điều mà mình không thể tưởng tượng nổi”.
Với những gì đã nói, chúng ta có thể nói thêm rằng nguyên lý bất định (quan hệ bất định) là một quan điểm cơ bản của cơ học lượng tử.
Nhà vật lý nổi tiếng người Anh, sinh viên trường Rutherford James Chadwickđã phát hiện ra neutron, một hạt trung tính đi vào hạt nhân nguyên tử cùng với proton và đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các phương pháp sử dụng năng lượng hạt nhân.
Sau khi phát hiện ra electron, proton, photon và cuối cùng là neutron vào năm 1932, sự tồn tại của một số lượng lớn các hạt cơ bản mới đã được xác lập - tổng cộng có khoảng 350. Trong số đó: positron, là phản hạt của điện tử; meson - các vi hạt không ổn định (bao gồm meson μ, meson π ± -meson và meson π 0 nặng hơn); các loại hyperon khác nhau - các vi hạt không ổn định có khối lượng lớn hơn khối lượng của neutron; các hạt cộng hưởng có tuổi thọ cực ngắn (khoảng 10 -22 ... 10 -24 giây); một hạt không tích điện, ổn định neutrino, dường như có khối lượng nghỉ bằng không, có độ thấm gần như đáng kinh ngạc; phản neutrino - phản hạt của neutrino, khác với neutrino ở dấu của điện tích lepton, v.v.
Hiện nay, các hạt cơ bản được hiểu là “khối xây dựng” của Vũ trụ, từ đó mọi thứ mà chúng ta biết trong tự nhiên đều có thể được xây dựng nên. Thế giới của các hạt cơ bản rất phức tạp và lý thuyết về các hạt cơ bản đang ở giai đoạn đầu phát triển. Có lẽ những năm tới sẽ mang lại nhiều điều mới mẻ trong đó.
Hoá học
Hóa học thuộc về khoa học tự nhiên. Trong phạm vi của nó là sự biến đổi của các chất hóa học, là tập hợp các nguyên tử (nguyên tố) giống hệt nhau và các chất phức tạp hơn bao gồm các phân tử giống hệt nhau. Hóa học hiện đại có liên quan chặt chẽ với các ngành khoa học tự nhiên khác, chủ yếu là vật lý. Vì vậy, các ngành khoa học như hóa lý, hóa sinh, địa hóa học, v.v. đã xuất hiện và phát triển rộng rãi. Hóa học cũng được chia thành hóa học vô cơ, chủ đề của nó là các chất có phân tử không chứa carbon và hữu cơ, phạm vi của chúng bao gồm các chất có chứa. phân tử nhất thiết phải chứa cacbon.
Ngay từ những bước phát triển đầu tiên, hóa học đã gắn liền với sản xuất. Rất lâu trước kỷ nguyên mới, các quy trình như luyện kim, dệt nhuộm, xử lý da và các quy trình khác, từ lâu đã được coi là hóa học, đã phát sinh.
Trở lại nửa sau của thế kỷ 17. nhà vật lý và hóa học nổi tiếng người Anh R. Boyle có lẽ đã đưa ra định nghĩa khoa học đầu tiên về một nguyên tố hóa học, đặt nền móng cho phân tích hóa học và cho thấy sự mâu thuẫn của thuật giả kim.
Năm 1748 M. V. Lomonosov thực nghiệm đã phát hiện ra định luật bảo toàn khối lượng trong các phản ứng hóa học. Hơi muộn hơn một chút, nhưng độc lập với nó, quy luật tương tự đã được thiết lập A. Lavoisier - một trong những người sáng lập hóa học.
Vai trò cực kỳ quan trọng trong sự phát triển của hóa học thuộc về nhà khoa học người Anh John Dalton (1766 - 1844) - người sáng tạo ra nguyên tử hóa học, như người ta thường nói ngày nay. Năm 1803, ông thiết lập định luật đa tỷ lệ, đưa ra khái niệm “trọng lượng nguyên tử” và xác định giá trị của nó đối với một số nguyên tố, lấy trọng lượng nguyên tử của nguyên tố nhẹ nhất, hydro, làm một. nhà khoa học người Ý Amadeo Avogadro(1776 - 1856) là nhà khoa học người Pháp Andre Marie Ampere(1775 - 1836) vào đầu thế kỷ 19. đưa ra ý tưởng về một phân tử gồm các nguyên tử liên kết với nhau bằng lực hóa học. Sau đó nhà khoa học Thụy Điển Jens Jacob Berzelius(1779 - 1848), người đã làm rất nhiều việc với tư cách là một nhà hóa học thực nghiệm, đã biên soạn một bảng trọng lượng nguyên tử chính xác hơn Dalton đã làm được, bảng này đã bao gồm 46 nguyên tố và đưa ra dấu hiệu của các nguyên tố hiện đang được sử dụng. Ông đã khám phá ra những nguyên tố mới mà ông chưa biết đến: Caesium (Cs), selen (Se), thorium (Th). Berzelius cũng là người tạo ra lý thuyết điện hóa, trên cơ sở đó ông xây dựng nên sự phân loại các nguyên tố và hợp chất.
nhà hóa học người Pháp Charles Frederic Gerard(1816 - 1856) vào giữa thế kỷ 19. đề xuất cái gọi là lý thuyết về các loại, là một hệ thống phân loại các hợp chất hữu cơ, đồng thời đưa ra ý tưởng về dãy tương đồng - các nhóm hợp chất hữu cơ có liên quan, rất quan trọng trong việc phân loại không chỉ các hợp chất hữu cơ mà còn phản ứng vốn có của chúng.
Vào giữa thế kỷ 19. một khám phá quan trọng khác đã được thực hiện. nhà hóa học người Anh Edward Frankland(1825 - 1899) đưa ra khái niệm hóa trị - khả năng một nguyên tử của một nguyên tố hóa học nhất định kết hợp với các nguyên tử khác. Ông cũng đưa ra thuật ngữ “hóa trị”. Hóa ra các nguyên tử của một chất chỉ có thể kết hợp với các nguyên tử của các chất khác theo tỷ lệ được xác định chặt chẽ. Khả năng phản ứng (hóa trị) của hydro được lấy làm đơn vị hóa trị. Ví dụ, sự kết hợp của cacbon với hydro - metan 2CH 4 cho thấy cacbon có hóa trị bốn.
Nhà hóa học nổi tiếng người Nga Alexander Mikhailovich Butlerov(1828 - 1886) năm 1861 đã đưa ra lý thuyết về cấu trúc hóa học của vật chất. Theo lý thuyết này, tính chất hóa học của một chất được xác định bởi thành phần của nó và thứ tự (bản chất) liên kết của các nguyên tử trong phân tử của chất đó.
Như đã mô tả chi tiết ở trên, nhà hóa học xuất sắc người Nga D. I. Mendeleev vào năm 1869, ông đã khám phá ra định luật tuần hoàn của các nguyên tố hóa học và tạo ra Hệ tuần hoàn các nguyên tố hóa học - một bảng trong đó 63 nguyên tố hóa học được biết đến lúc bấy giờ được phân bổ thành các nhóm và chu kỳ theo tính chất của chúng (ông gắn một vai trò đặc biệt với trọng lượng nguyên tử và hóa trị). ). Cần đặc biệt lưu ý đến tính linh hoạt của Mendeleev với tư cách là một nhà khoa học (hơn 500 bài báo khoa học mà ông viết đề cập đến các vấn đề về lý thuyết giải pháp, công nghệ hóa học, vật lý, đo lường, khí tượng học, nông nghiệp, kinh tế và nhiều vấn đề khác) và sự quan tâm thường xuyên của ông đến các vấn đề công nghiệp, chủ yếu là hóa chất. Tên tuổi của D.I. Mendeleev đã có chỗ đứng vững chắc trong lịch sử khoa học.
Tên tiếng Đức Ivanovich Hess (1802 - 1850), nhà khoa học người Nga gốc Đức, nổi tiếng với công trình nghiên cứu về lĩnh vực nhiệt hóa học - một ngành khoa học nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt đi kèm với các phản ứng hóa học. Hess đã thiết lập định luật mang tên ông, từ đó suy ra rằng khi thực hiện một quá trình hóa học tuần hoàn, khi các chất phản ứng - tham gia phản ứng ở cuối quá trình đều có thành phần ban đầu thì tổng hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng không.
Nghiên cứu của Hess trong lĩnh vực nhiệt hóa được nhà khoa học người Pháp tiếp tục Pierre Eugene Marcelin Berthelot(1827 - 1907), người cũng nghiên cứu về các vấn đề hóa học hữu cơ, động học hóa học và một số vấn đề khác, nhà hóa học người Đan Mạch Hans Peter Thomsen(1826 - 1909) và các nhà khoa học Nga Nikolai Nikolaevich Beketov(1827 - 1911), người cũng làm việc trong lĩnh vực hóa học kim loại.
Nửa sau thế kỷ 19. được đánh dấu bằng công việc trong lĩnh vực điện hóa học, nhờ đó nhà hóa học vật lý người Thụy Điển Svanet của August Arrhenius(1859 - 1927) lý thuyết về sự phân ly điện phân được hình thành. Đồng thời, học thuyết về dung dịch - hỗn hợp của hai hoặc nhiều chất phân bố đều trong dung môi dưới dạng nguyên tử, ion hoặc phân tử - được phát triển hơn nữa. Hầu như tất cả các chất lỏng đều là dung dịch. Nhân tiện, đây chính là “bí mật” của cái gọi là “chất lỏng từ tính”. Về vấn đề này, cần phải nhắc đến tên D.. I. Mendeleev, nhà hóa học vật lý người Hà Lan Van't Hoffe, nhà hóa học vật lý người Nga N. S. Kurnkov.
Vào thế kỷ 19 Tác dụng của chất xúc tác, rất quan trọng đối với thực hành - những chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng cuối cùng lại không tham gia vào phản ứng, đã được làm rõ. Vào cuối thế kỷ 19. K. Guldberg Và P. Tiền lươngđịnh luật tác dụng khối lượng đã được phát hiện, theo đó tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với nồng độ của các chất liên quan đến công suất bằng với số lượng cân bằng hóa học của chúng trong phương trình phản ứng đang đề cập. Từ định luật tác dụng khối lượng, suy ra rằng các phản ứng luôn xảy ra theo cả hai hướng (từ trái sang phải và từ phải sang trái). Khi đạt đến trạng thái cân bằng hóa học, phản ứng tiếp tục nhưng thành phần của hỗn hợp phản ứng vẫn không thay đổi (đối với nhiệt độ nhất định). Do đó, trạng thái cân bằng hóa học có tính chất động.
Cho thế kỷ 20 Đặc biệt là tốc độ phát triển cao của khoa học hóa học, gắn liền với những thành tựu lớn của vật lý và sự phát triển nhanh chóng của ngành hóa chất.
Người ta phát hiện ra rằng số nguyên tử của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, như đã đề cập ở trên, bằng điện tích của hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó, hoặc, tương tự, với số electron trong lớp vỏ của nguyên tố đó. nguyên tử. Do đó, khi số nguyên tử của một nguyên tố tăng lên, số lượng electron bên ngoài trong nguyên tử cũng tăng lên và điều này xảy ra với sự lặp lại định kỳ của các cấu trúc điện tử bên ngoài tương tự. Điều này giải thích tính tuần hoàn do Mendeleev thiết lập trong hóa học cũng như nhiều tính chất vật lý của các nguyên tố.
Sự phát triển của cơ học lượng tử đã giúp xác lập bản chất của liên kết hóa học - sự tương tác của các nguyên tử, quyết định sự kết hợp của chúng thành phân tử và tinh thể. Nhìn chung, có thể nói rằng sự phát triển của hóa học trong thế kỷ 20. dựa trên những thành tựu của vật lý, đặc biệt là trong lĩnh vực cấu trúc của vật chất.
Trong thế kỷ 20 Ngành công nghiệp hóa chất phát triển với tốc độ chưa từng có. Lúc đầu, công nghệ hóa học chủ yếu dựa trên việc phân lập các chất đơn giản hơn cần thiết cho mục đích sử dụng thực tế từ các chất tự nhiên phức tạp. Ví dụ, kim loại từ quặng, các loại muối khác nhau từ các hợp chất phức tạp hơn. Việc sản xuất cái gọi là chất trung gian (axit sunfuric, hydrochloric và nitric, amoniac, kiềm, soda, v.v.) để sản xuất các sản phẩm hóa học cuối cùng đã và đang được sử dụng rộng rãi. Sau đó, việc tổng hợp các sản phẩm hóa học phức tạp, bao gồm cả những sản phẩm không có chất tương tự trong tự nhiên, như siêu tinh khiết, siêu mạnh, chịu nhiệt, chịu nhiệt, chất bán dẫn, v.v., ngày càng được sử dụng nhiều. chúng đòi hỏi phải tạo ra nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, áp suất cao, điện trường và từ trường và các điều kiện khắc nghiệt khác, như chúng thường được gọi là.
Việc sản xuất và sử dụng polyme - những chất có phân tử bao gồm một số lượng rất lớn các cấu trúc lặp lại - đã trở nên phổ biến; Trọng lượng phân tử của polyme có thể lên tới hàng triệu. Polyme được chia thành tự nhiên (polyme sinh học: protein, axit nucleic, v.v.), từ đó tế bào của các sinh vật sống được tạo ra và tổng hợp, ví dụ như polyetylen, polyamit, nhựa epoxy, v.v. Polyme là cơ sở để sản xuất nhựa , sợi hóa học và nhiều vật liệu quan trọng khác. Cần lưu ý rằng nghiên cứu về lĩnh vực phản ứng dây chuyền của nhà hóa học và vật lý học xuất sắc Liên Xô có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển của hóa học polyme (cũng như đối với nhiều ngành khác của ngành hóa chất). N. N. Semenova và nhà khoa học nổi tiếng người Mỹ S. Hinshelwood.
Cả công nghệ hóa học vô cơ, đặc biệt là sản xuất phân bón hóa học cho nông nghiệp và công nghệ hóa học hữu cơ, như lọc dầu, khí tự nhiên và than đá, sản xuất thuốc nhuộm và thuốc, cũng như sản xuất polyme tổng hợp nêu trên, đã nhận được sự phát triển rộng rãi.
Mặc dù các sản phẩm polyme đầu tiên (phenoplast - nhựa dùng làm vật liệu kết cấu chống ăn mòn và các chất giống cao su) đã ra đời vào cuối thế kỷ 19, nhưng những ý tưởng cơ bản về bản chất và tính chất của polyme đã được hình thành cách đây không lâu - khoảng đầu những năm 4020 V. Đến thời điểm này, ý tưởng tổng hợp các chất polyme cũng được hình thành. Rõ ràng rằng một trong những điều kiện chính để sản xuất thành công polyme là độ tinh khiết rất cao của các chất ban đầu (monome), vì sự hiện diện của một lượng rất nhỏ các phân tử lạ (chất gây ô nhiễm) có thể làm gián đoạn quá trình trùng hợp và dừng lại. sự phát triển của các phân tử polyme.
Đến đầu những năm 40 của thế kỷ 20. Tất cả các vật liệu polyme chính đã được tạo ra (polystyrene, polyvinyl clorua, polyamit và polyester, polyacrylat và thủy tinh hữu cơ), việc sản xuất chúng trong những năm tiếp theo đã đạt quy mô rất lớn. Sau đó, vào những năm 30, dưới sự lãnh đạo của học giả Sergei Vasilievich Lebedev(1874 - 1934) sản xuất cao su tổng hợp quy mô lớn đã được tạo ra. Cùng khoảng thời gian đó, các polyme organosilicon được phát hiện, một đặc tính quan trọng của nó là đặc tính điện môi tốt và công nghệ sản xuất chúng đã được phát triển; công lao chính cho việc này thuộc về học giả Kuzma Andrianovich Andrianov(1904 - 1978). Sự phát triển của N.N. Lý thuyết phản ứng dây chuyền của Semenov gắn liền với cơ chế trùng hợp gốc tự do. Gốc tự do trong hóa học được hiểu là các hạt (nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử) rất độc lập về mặt động học với các electron độc thân, ví dụ H, CH 3, C 6 H 5.
Sau đó người ta phát hiện ra rằng các tính chất của polyme không chỉ được xác định bởi thành phần hóa học và kích thước của các phân tử mà còn ở mức độ lớn bởi cấu trúc của chuỗi phân tử. Ví dụ, hóa ra sự khác biệt giữa các tính chất của cao su tổng hợp và cao su tự nhiên được xác định không phải bởi thành phần hóa học và kích thước của các phân tử mà bởi cấu trúc của chúng. Nhân dịp này, nhà hóa học nổi tiếng Liên Xô Valentin Alekseevich Kargin(1907 - 1969) viết: “Nếu trong thời kỳ đầu phát triển hóa học polyme, người ta chú ý chủ yếu đến kích thước và thành phần hóa học của các phân tử thu được, thì theo thời gian, cấu trúc của chuỗi phân tử bắt đầu ngày càng thu hút sự quan tâm. Rốt cuộc, các nhóm phân tử có trong nó có thể được sắp xếp theo những cách khác nhau so với nhau, tạo thành một số lượng lớn các dạng đồng phân. Vì vậy, ví dụ, nếu bất kỳ nhóm bên nào được gắn vào chuỗi hóa trị chính, thì chúng có thể nằm đều đặn hoặc không đều, trên một hoặc ở các phía khác nhau của phân tử chuỗi và có thể tạo thành các cấu hình khác nhau. Do đó, với cùng một thành phần, cấu trúc hóa học của chuỗi có thể rất khác nhau và điều này ảnh hưởng lớn đến tính chất của polyme.”
Ngoài các polyme cần thiết cho sử dụng thực tế với số lượng rất lớn, chẳng hạn như nhựa, sợi, màng, cao su và cao su, hiện được sản xuất trên quy mô lớn, các polyme có những đặc tính độc đáo, đôi khi hoàn toàn bất ngờ, cũng trở nên cực kỳ quan trọng, ví dụ: khả năng tồn tại ở nhiệt độ cao, trong khi vẫn duy trì độ bền cần thiết, có đặc tính bán dẫn hoặc dẫn điện, độ nhạy sáng, hoạt động sinh lý, v.v. Triển vọng rộng lớn mới đang mở ra, chẳng hạn như thu được máu nhân tạo dựa trên các polyme hoạt tính sinh lý, thu được thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện giải và nhiều loại khác.
Như có thể thấy ở trên, việc sản xuất và sử dụng rộng rãi các polyme có tính chất đa dạng là một trong những thành tựu lớn nhất của hóa học giữa thế kỷ 20.
Sinh vật học
Thuật ngữ “sinh học” được giới thiệu vào năm 1802. J.B. Lamarck Và G. R. Treviranusđộc lập với nhau.
Những nghiên cứu đầu tiên có thể được coi là nguồn gốc của sinh học hiện đại có từ thời cổ đại. Được biết, nhà khoa học và bác sĩ Hy Lạp cổ đại Hippocrates, sống ở thế kỷ thứ 5 - thứ 4. BC, được coi là bác sĩ nổi tiếng của Hy Lạp cổ đại, cha đẻ của y học khoa học và đồng thời là người quan sát nhạy bén các hiện tượng sinh học. Một nhà khoa học Hy Lạp cổ đại sống muộn hơn nửa thế kỷ Aristote, người có mối quan tâm bao trùm tất cả các nhánh kiến thức tồn tại trong thời đại của ông, có lẽ, theo thuật ngữ hiện đại, hầu hết đều liên quan đến các vấn đề sinh học. Trong mọi trường hợp, ông tỏ ra rất quan tâm đến sinh học mô tả, nghiên cứu về thực vật và động vật, hệ thống, sinh lý học và phôi học của chúng.
Nhà khoa học và bác sĩ La Mã cổ đại xuất sắc Galen(khoảng 130 - 200) chủ yếu được biết đến như một bác sĩ xuất sắc. Trong tác phẩm kinh điển “Về các bộ phận của cơ thể con người”, lần đầu tiên một mô tả giải phẫu và sinh lý của cơ thể con người nói chung đã được đưa ra. Galen đã tóm tắt những ý tưởng về cơ thể con người đã được hình thành trước ông, đặt nền móng cho việc chẩn đoán và điều trị bệnh tật, đồng thời đưa các thí nghiệm trên động vật vào thực tế.
Trong sự phát triển hơn nữa của sinh học, người ta đã chú ý nhiều đến các loại dược liệu khác nhau. Như có thể thấy ở trên, vào buổi bình minh của quá trình phát triển, sinh học có mối liên hệ đặc biệt chặt chẽ với y học. Vào thế kỷ 16 và nửa đầu thế kỷ 17. các tác phẩm nhiều tập đã xuất hiện, đặc biệt là bộ bách khoa toàn thư về động vật học: nhà khoa học Thụy Sĩ K. Gesner“Lịch sử các loài động vật” gồm năm tập, một bộ chuyên khảo (mười ba tập) của một nhà động vật học người Ý U. Aldrovani và nhiều người khác.
Trong thời kỳ Phục hưng, đã có những tiến bộ to lớn trong lĩnh vực giải phẫu cơ thể con người. Về vấn đề này, cần ghi nhận thành tựu của nhà khoa học tự nhiên người Flemish A. Vesalius, một trong những người đầu tiên bắt đầu nghiên cứu cơ thể con người thông qua giải phẫu và đã bị nhà thờ bắt bớ vì điều này. Năm 1543, Vesalius xuất bản tác phẩm “Về cấu trúc của cơ thể con người”, trong đó, đặc biệt, ông cho thấy sự mâu thuẫn trong quan điểm của Galen trong lĩnh vực tuần hoàn máu và tiến gần đến kết luận về sự tồn tại của tuần hoàn phổi. Vinh dự phát hiện ra điều này thuộc về nhà khoa học Tây Ban Nha Miguel Servet(1509 hoặc 1511 - 1553) và độc lập với ông đối với nhà khoa học người Ý R. Columbus(1559).
Nhà khoa học, bác sĩ nổi tiếng người Anh William Harvey(1578 - 1657) là người sáng lập ngành sinh lý học và phôi học hiện đại, người đã đưa ra mô tả về tuần hoàn hệ thống và phổi, đồng thời trong tác phẩm “Nghiên cứu giải phẫu về chuyển động của tim và máu ở động vật” (1628) đã phác thảo học thuyết chung tuần hoàn máu ở động vật.
Sáng tạo vào thế kỷ 17. kính hiển vi giúp thiết lập cấu trúc tế bào của động vật và thực vật, quan sát thế giới vi khuẩn, tế bào hồng cầu (hồng cầu - tế bào không có hạt nhân mang oxy từ phổi đến các mô và carbon dioxide từ mô đến cơ thể). cơ quan hô hấp), sự chuyển động của máu trong mao mạch và nhiều hơn nữa.
Ở trên chúng ta đã nói chi tiết về sự sáng tạo vào nửa đầu thế kỷ 18. nhà khoa học Thụy Điển K. Linnaeus cái gọi là hệ thống phân loại nhị phân (có tên kép - theo chi và loài) của thế giới động vật và thực vật. Mặc dù Linnaeus thừa nhận tính bất biến của thế giới nhưng hệ thống của ông vẫn đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của sinh học. Cũng cần lưu ý nghiên cứu của nhà khoa học người Pháp Georges Louis Leclerc Buffon(1707 - 1788), người đã tạo ra “Lịch sử tự nhiên”, gồm 36 tập trong đó mô tả về động vật, con người, khoáng chất và lịch sử của Trái đất cũng được phác thảo. Ý tưởng của Buffon về lịch sử Trái đất chứa đựng một giả định về mối quan hệ họ hàng của các dạng động vật tương tự.
nhà khoa học duy vật người Anh Joseph Priestley (1733 - 1804), người đã tiến hành thí nghiệm với thực vật, cho thấy cây xanh thải ra khí cần thiết cho quá trình hô hấp và ngược lại, hấp thụ khí cản trở quá trình hô hấp. Thực vật, theo Priestley, dường như điều chỉnh không khí bị hư hỏng do hơi thở. các nhà khoa học Pháp A. Lavoisier, P. Laplace Và A. Seguin xác định tính chất của oxy và vai trò của nó trong quá trình đốt cháy và hô hấp. bác sĩ Hà Lan J. Ingenhouse và các nhà khoa học Thụy Sĩ J. Senebier Và N. Saussure vào cuối thế kỷ 18 - đầu thế kỷ 19. đã xác định được vai trò của ánh sáng mặt trời trong quá trình giải phóng oxy của lá xanh.
Jean Baptiste Lamarck tin rằng bậc thang của chúng sinh là hệ quả của quá trình tiến hóa của các sinh vật sống từ thấp lên cao. Ông tin rằng nguyên nhân của sự tiến hóa là thuộc tính vốn có của các sinh vật sống - khát vọng hoàn thiện. Đối với môi trường bên ngoài và tác động của nó đối với các sinh vật sống, thì theo Lamarck, tác động đó tồn tại và nó xảy ra thông qua ảnh hưởng trực tiếp của môi trường, đặc trưng của thực vật và sinh vật bậc thấp, hoặc thông qua cường độ cao, hoặc ngược lại, hoạt động rất yếu của một số cơ quan, trong trường hợp này là động vật bậc cao.
Vào thời điểm Lamarck sống và làm việc, quan điểm của ông về sự phát triển của hệ thực vật và động vật rất tiến bộ. Về việc biện minh cho sự tiến hóa, tiết lộ những nguyên nhân dẫn đến nó, Lamarck không đưa ra lời giải thích cho điều này, mà chỉ giới hạn bản thân trong việc đề cập đến mong muốn cải thiện không thể hiểu được (và về cơ bản là duy tâm) của các sinh vật.
Nhà khoa học kiệt xuất người Pháp Louis Pasteur (1822-1895) được coi là người sáng lập vi sinh học, miễn dịch học và hóa học lập thể hiện đại. Ông bác bỏ lý thuyết về sự phát sinh tự phát của vi sinh vật và phát hiện ra bản chất của quá trình lên men (một quá trình xảy ra mà không có không khí tiếp cận dưới tác động của vi sinh vật). Nhưng công trình của Pasteur trong lĩnh vực y học cũng như nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm là nổi tiếng nhất.
Pasteur đã phát hiện ra vai trò của vi sinh vật trong các bệnh truyền nhiễm ở động vật và con người, đã phát triển các loại vắc xin đặc biệt vừa ngăn ngừa loại bệnh truyền nhiễm này (tạo ra khả năng miễn dịch) vừa nhằm giúp cơ thể chống lại bệnh truyền nhiễm.
Bản chất của vấn đề, tóm lại, tóm tắt như sau. Ở động vật có vú, đặc biệt là động vật máu nóng, khả năng miễn dịch có thể biểu hiện theo hai cách. Trong một trường hợp, cái gọi là kháng thể được hình thành trong máu chống lại các protein có hại, lạ - kháng nguyên. Để đáp lại sự xuất hiện của kháng nguyên (chúng không chỉ có thể là protein lạ mà còn có các phân tử lớn khác), sau một thời gian (một đến hai tuần) trong máu xuất hiện kháng thể - các protein đặc biệt thuộc nhóm globulin miễn dịch, có khả năng liên kết đặc biệt. chỉ với kháng nguyên gây ra sự xuất hiện của chúng. Mỗi phân tử kháng thể có hai trung tâm hoạt động giống hệt nhau, cho phép chúng liên kết hai phân tử kháng nguyên. Các kháng thể được tổng hợp trong tế bào lympho B và khả năng hình thành một loại kháng thể (miễn dịch) nhất định sẽ tồn tại trong cơ thể trong nhiều năm, thường là suốt cuộc đời. Trong một trường hợp khác, xảy ra sự không tương thích giữa các tế bào của một sinh vật (vật chủ nhận) và tế bào của sinh vật khác (người cho). Nhân tiện, chính sự không tương thích giữa các tế bào của hai sinh vật khác nhau thường là nguyên nhân gây ra các biến chứng và thất bại của quá trình cấy ghép - việc cấy ghép các cơ quan và mô từ động vật hoặc người này sang động vật hoặc người khác. Như vậy, đặc tính có lợi của cơ thể - khả năng tạo miễn dịch (chống lại tác động của các tác nhân gây hại) trong trường hợp cấy ghép gây khó khăn lớn.
Nhà sinh lý học thực vật và vi trùng học người Nga Dmitry Iosifovich Ivanovsky(1864-1920), người đầu tiên phát hiện ra virus khảm thuốc lá, là người sáng lập ra virus học - một ngành khoa học nghiên cứu cấu trúc và tính chất của virus, chẩn đoán và điều trị các bệnh do chúng gây ra.
Trong kiệt tác của ông, Về nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc tự nhiên (1859) Charles Robert Darwin(1809 - 1882) đưa ra ba yếu tố chính quyết định sự tiến hóa của sự sống trên Trái đất: tính biến đổi, tính di truyền và chọn lọc tự nhiên. Lý thuyết của Darwin, dựa trên ba yếu tố này, có vẻ rất thuyết phục và không thể bác bỏ khi bạn đọc cuốn sách của ông ấy đến nỗi có vẻ lạ lùng khi chưa có ai nói điều đó trước đây. Bạn vô tình nhớ lại những lời trên của nhà triết học và nhà văn Hy Lạp cổ đại Plutarch về những lời giải thích rõ ràng và dễ hiểu của Archimedes, và khi đó bạn sẽ thấy rõ rằng tính không thể chối cãi và tính thuyết phục trong các lập luận của Darwin không gì khác hơn là hệ quả của thiên tài và công trình to lớn của họ. tác giả.
Nhà khoa học nổi tiếng thế giới, người Anh Charles Robert Darwin sinh ra ở Anh tại thị trấn nhỏ Shrewsbury gần London trong một gia đình bác sĩ. Chính Darwin đã nói điều này về tiểu sử của mình: “Tôi đã học, sau đó đi du lịch vòng quanh thế giới, rồi lại học: đây là cuốn tự truyện của tôi”.
Darwin bắt đầu quan tâm đến thực vật học và động vật học, cũng như hóa học, từ thời thơ ấu, nhưng số phận lại quyết định khác: đầu tiên ông theo học tại Đại học Cambridge với tư cách là một bác sĩ, và sau đó, không cảm thấy hứng thú với việc hành nghề y, dưới áp lực từ chính ông. Cha ông chuyển sang Khoa Thần học cùng trường đại học. Năm 1831, Darwin tốt nghiệp Đại học Cambridge, nhận bằng cử nhân và tất cả những gì còn lại là được thụ phong linh mục.
Nhưng vào thời điểm này, bạn của Darwin tại Cambridge, Giáo sư Sinh học Henslow, đã nhận được sự đồng ý của Darwin, đã tiến cử ông làm nhà tự nhiên học trên con tàu Beagle, con tàu dưới sự chỉ huy của Thuyền trưởng R. Fitzroy, chủ yếu đi vòng quanh thế giới vì mục đích địa lý. .
Đây có lẽ là bước ngoặt chính trong cuộc đời anh. Cuộc hành trình kéo dài từ năm 1831 đến năm 1836. Nó được mô tả rất hay trong cuốn sách “Chuyến hành trình vòng quanh thế giới trên con Beagle của một nhà tự nhiên học” của Darwin.
Tuyến đường của Beagle, bắt đầu ở Devonport vào ngày 27 tháng 12 năm 1831, băng qua Đại Tây Dương đến tận thành phố Bahia, nằm ở Nam bán cầu, trên bờ biển phía đông Brazil. Ở đây Beagle ở lại cho đến ngày 12 tháng 3 năm 1832, sau đó di chuyển về phía nam dọc theo bờ biển Đại Tây Dương. Vào ngày 26 tháng 7 năm 1832, đoàn thám hiểm đến thủ đô Montevideo của Uruguay và cho đến tháng 5 năm 1834, tức là gần hai năm, nó đã tiến hành công việc ở bờ biển phía đông Nam Mỹ. Trong thời gian này, Tierra del Fuego đã được viếng thăm hai lần và Quần đảo Falkland hai lần. Darwin cũng thực hiện các cuộc thám hiểm trên đất liền. Vào ngày 12 tháng 5 năm 1834, Beagle tiến về phía nam, đi qua eo biển Magellan và cuối tháng 6 năm 1834 đến bờ biển phía tây Nam Mỹ. Đoàn thám hiểm vẫn ở trên bờ biển Thái Bình Dương của Nam Mỹ cho đến tháng 9 năm 1835, tức là hơn một năm, trong thời gian đó Darwin đã thực hiện các chuyến thám hiểm trên đất liền, đặc biệt là vượt qua Cordillera. Vào tháng 9 năm 1835, Beagle rời Nam Mỹ, hướng đến Quần đảo Galapagos. Sau đó, đoàn thám hiểm di chuyển về phía tây nam, đến Quần đảo Đối tác, sau đó là Quần đảo Hữu nghị, và vào ngày 20 tháng 12 năm 1835, thả neo ở Vịnh Đảo ngoài khơi hòn đảo phía bắc của New Zealand. Lộ trình của đoàn thám hiểm nằm xa hơn về phía Úc, bờ biển phía nam của quốc gia này chạy vòng qua Sydney, qua Tasmania, đến Vịnh King George ở phía tây nam. Từ đó đoàn thám hiểm đi về phía tây bắc và đến Quần đảo Cocos. Sau đó, Beagle thay đổi lộ trình, hướng đến đảo Mauritius, vòng qua Mũi Hảo Vọng, thăm đảo St. Helena và vào ngày 1 tháng 8 năm 1836 thả neo ở Bahia, hoàn thành chuyến đi vòng quanh. Vào tháng 10 năm 1836, Beagle quay trở lại Anh.
Những tài liệu mà Darwin mang về từ chuyến đi vòng quanh thế giới kéo dài 5 năm của ông rất khổng lồ và đa dạng. Có các phòng mẫu và bộ sưu tập, một số lượng lớn các hồ sơ khác nhau và nhiều hơn thế nữa.
23 năm đã trôi qua kể từ khi Darwin trở về sau chuyến đi vòng quanh thế giới cho đến khi xuất bản cuốn sách “Nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc tự nhiên, hay Bảo tồn các chủng tộc được ưa chuộng trong cuộc đấu tranh giành sự sống”. Trong khi đó, vào năm 1839, công trình khoa học đầu tiên của Darwin, “Nhật ký nghiên cứu” được xuất bản, năm 1842, ông công bố một công trình về cấu trúc và sự phân bố của các rạn san hô, trong đó Darwin đã chứng minh một cách thuyết phục rằng nền tảng của các rạn san hô không phải là những ngọn núi lửa đã tắt từ thời cổ đại. , như đã nghĩ trước đây, và các trầm tích san hô nằm dưới nước do sự sụt lún của đáy biển. Năm 1842-1844. Darwin đã xuất bản thuyết tiến hóa cơ bản trong các bài tiểu luận của mình.
Sau khi trở về sau chuyến đi vòng quanh thế giới, Darwin chuyển từ London đến thị trấn Down gần London, nơi ông mua một bất động sản nhỏ, nơi ông sống cho đến cuối ngày. Darwin kết hôn trước khi chuyển đi và gia đình ông có nhiều con cái.
Vì vậy, tác phẩm chính của Darwin, “Nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc tự nhiên, hay Bảo tồn các giống được ưa chuộng trong cuộc đấu tranh giành sự sống” (ngắn gọn là “Nguồn gốc các loài”), được xuất bản vào tháng 11 năm 1859. Cuốn sách một cách thuyết phục, với một số lượng lớn các ví dụ, đưa ra ý tưởng của tác giả, đảo ngược hoàn toàn những ý tưởng hiện có trước đây về tính bất biến của các dạng sống thực vật và động vật trên Trái đất. Ngay cả trước khi cuốn sách được xuất bản, Darwin đã viết: “Tôi dần dần nhận ra rằng Cựu Ước, với sự gán cho Chúa về cảm giác của một bạo chúa báo thù, không đáng tin cậy hơn những cuốn sách thiêng liêng của người Hindu hay niềm tin của những người theo đạo Hindu. một kẻ man rợ nào đó... Dần dần nó len lỏi vào trong tâm hồn tôi một sự hoài nghi, và cuối cùng tôi trở thành một người hoàn toàn không tin tưởng.”
Trước hết, ông tin rằng thế giới thực vật và động vật được đặc trưng bởi tính biến đổi, tức là nhiều đặc điểm và tính chất khác nhau ở từng sinh vật và những thay đổi về những đặc điểm và tính chất này vì nhiều lý do. Do đó, sự biến đổi là cơ sở của sự tiến hóa, là mắt xích đầu tiên của quá trình tiến hóa. Thứ hai, ông tin rằng di truyền là yếu tố qua đó các đặc điểm và đặc tính của sinh vật (bao gồm cả sinh vật mới) có thể được truyền lại cho các thế hệ tiếp theo. Và cuối cùng, thứ ba, sự chọn lọc tự nhiên đó mở đường cho những sinh vật thích nghi tốt nhất với điều kiện sống, môi trường bên ngoài và ngược lại, “vứt bỏ” những sinh vật không thích nghi.
Vì vậy, ba trụ cột tạo nên nền tảng cho sự tiến hóa của các sinh vật thực vật và động vật trên Trái đất: tính biến đổi, tính di truyền và chọn lọc tự nhiên.
Thuyết tiến hóa duy vật của Darwin, chủ nghĩa Darwin, là một bước tiến mang tính cách mạng trong sự phát triển của khoa học.
Việc xuất bản cuốn sách Nguồn gốc các loài của Darwin đã nhận được sự quan tâm lớn. Tất cả 1.250 bản của ấn bản đầu tiên đã được bán hết trong một ngày. Ấn bản thứ hai - 3.000 bản - cũng bán hết ngay lập tức.
Gửi tác phẩm tốt của bạn tới cơ sở kiến thức thật dễ dàng. Sử dụng mẫu dưới đây
Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng kiến thức trong học tập và công việc sẽ rất biết ơn các bạn.
Tài liệu tương tự
kiểm tra, thêm vào 10/12/2011
Lý thuyết tiến bộ với tư cách là tổ tiên của triết học khoa học, các giai đoạn và đặc điểm hình thành của nó. Nguồn gốc và bản chất của công nghệ, mối quan hệ của khoa học với sự cải tiến của nó. Những vấn đề chính của sự hình thành triết học khoa học. Ôn tập vấn đề gây tranh cãi triết lý công nghệ.
tóm tắt, được thêm vào ngày 03/05/2014
Sự phát triển của khoa học. Cấu trúc và chức năng của khoa học. Cơ bản và ứng dụng trong khoa học. Chức năng của khoa học. Ảnh hưởng của khoa học tới mặt vật chấtđời sống của xã hội. Khoa học và công nghệ. Ảnh hưởng của khoa học đến lĩnh vực tinh thần của xã hội. Khoa học và phát triển con người.
tóm tắt, thêm vào ngày 01/12/2006
Vai trò và ý nghĩa của khoa học đối với xã hội và xã hội phát triển văn hóa nhân loại. Ảnh hưởng của khoa học đến thế giới quan người hiện đại, ý tưởng của họ về Chúa và mối quan hệ của Ngài với thế giới. Sự phát triển của một phong cách tư duy cụ thể được tạo ra bởi những đặc thù của thế kỷ 20.
trình bày, được thêm vào ngày 24/06/2015
Những đặc điểm chính của khoa học giúp phân biệt nó với các loại hoạt động vật chất và tinh thần khác của con người. Thiếu sự tương tác giữa khoa học và thực tiễn và tác động bất lợi của nó đối với sự phát triển của khoa học cổ đại. Tư tưởng triết học là nền tảng cơ bản của khoa học thời cổ đại.
tóm tắt, thêm vào ngày 01/11/2011
Khoa học và công nghệ là một loại hoạt động và tổ chức xã hội. Vai trò của khoa học trong việc định hình bức tranh thế giới. Khái niệm về công nghệ, logic phát triển của nó. Khoa học và công nghệ. Ý nghĩa văn hóa xã hội của hiện đại cuộc cách mạng khoa học và công nghệ. Con người và Thế giới công nghệ.
tóm tắt, được thêm vào ngày 27/01/2014
Chiều kích nhân văn của khoa học trong lịch sử. Mô hình cơ học và chiều kích con người. Vật lý như một môn khoa học mẫu mực của thế kỷ 20 và các chiều kích của con người. Khoa học với tư cách là một loại hoạt động chủ quan. Thế giới ảo, ranh giới và khía cạnh con người của khoa học.
tóm tắt, thêm vào ngày 02/11/2007
Những vấn đề của triết học khoa học, những đặc điểm của nó ở những khía cạnh khác nhau thời đại lịch sử. Tiêu chí khoa học và kiến thức khoa học. Những cuộc cách mạng khoa học như một sự tái cơ cấu các nền tảng của khoa học. Nước hoa sân khấu hiện đại sự phát triển của khoa học. Các hình thức thể chế của hoạt động khoa học.