История науки и техники - Курс лекций (Орлов П.О.)
2. развитие естествознания и технический прогресс в «эпоху
науки».
В ХIХ в. метафизическое понимание мира
уступило место познанию материального единства мира. Идея всеобщей связи
явлений природы превратила естествознание в единую науку о природе, где воедино
связаны механика, астрономия, физика, химия и биология. Произвольная
дифференциация естествознания уступила место научной дифференциации исходя из
особенностей отдельных явлений природы.
Однако, «взрыв научного творчества» - являлся
не следствием случая или случайной цепи исследований и открытий, а
результатом необходимости решения технических и экономических задач в
промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве. В ХIХв. наука впервые
стала рассматриваться как производительная сила.
В свою очередь промышленный переворот и
научно-техническая революция выдвинули перед обществом необходимость
дальнейшего глубокого изучения экономических законов. Следствием
многомерного подхода к экономическому анализу явился интерес научной и
обывательской общественности к гуманитарным областям науки.
Таким образом, процесс фундаментальных
открытий и поистине революционных преобразований охватил всю систему наук, т.е.
в области естествознания, техники и обществознания.
Математика. Новые математические исследования
возникли в силу внутренней логики развития математики как науки и в результате
непосредственных практических запросов данного времени. Многие из
математических идей впоследствии получили практическое применение к задачам
физики, химии, астрономии, строительного дела, баллистики и т.д.
Наиболее важные достижения математической
науки
Важнейшие достижения
и открытия. Ученые.
|
Труды, значение и практическое
применение
|
Создание векторного анализа
(Г.Грасман , У.Р.Гамильтон)
|
Развитие математической физики и приложение
математики к задачам механики.
|
Дальнейшее развитие теории вероятностей
(далее ТВ). Разработан ряд теорем ТВ. (П.С.Лаплас, А.Лежандр, С.Пуассон,
К.Ф.Гаусс)
|
Теоремы ТВ указывают на условия
возникновения тех или иных закономерностей в результате действия большого
числа случайных факторов.
Применение – возможность прогнозирования.
Совокупное действие большого числа фактов приводит при некоторых условиях к
результату почти независимому от случая, т.е. к практически достоверным
событиям.
|
Оформление новых направлений в геометрии:
- дифференциальная геометрия;
- начертательная геометрия(Г.Монж)
|
Составление чертежей машинного оборудования,
зданий и сооружений промышленного, транспортного и бытового характера.
|
Дальнейшая разработка неэвклидовой
геометрической системы: математическое учение о пространстве (Г.Риман)
|
«О гипотезах, лежащих в основании
геометрии». Применение – в точных науках. Только после достижений в изучении
микромира, в астрономии, создания теории относительности – идеи Лобачевского
и Римана были применены к изучению реального физического пространства.
|
Оформление новой отрасли математики теория
функций действительного переменного и развитие численных методов анализа
(Г.Кантор, Дж.Адамс, К.Штернер, К.Рунге и др.)
|
Физика. В связи с развитием промышленности и
транспорта большое развитие получила теоретическая и прикладная механика.
Конструкторы машинных и инженерных сооружений были поставлены перед
необходимостью учета так называемых динамических нагрузок, которые вызывают
значительные силы инерции. Т.о., дальнейшее развитие получили проблемы
динамики, кинематики, теория упругости тел, учение о сопротивлении материалов,
гидромеханика, гидравлика. К началу второй пол. XIX в. физики уже обладали
богатым запасом знаний по электричеству, магнетизму и оптики, владели способами
количественного расчета этих явлений и способами их измерений. Т.о. была
подготовлена теоретическая и экспериментальная база для будущих открытий и
обобщений.
Наиболее важные достижения физической науки
Важнейшие достижения
и открытия. Ученые.
|
Труды, значение и практическое
применение
|
Механика
|
|
Разработка теории механики как науки
Ж.-Л.Лагранж
|
Зарождение и развитие самостоятельной теории
машин и механизмов в конце ХУШ в. (Ш.О.Кулон, Г.Монж) дополнилось трудами
Ж.В.Понселе
|
«Курс механики в применении к машинам» и
«Введение в промышленную, физическую и экспериментальную механику».
|
Термодинамика
|
«Размышления о движущей силе огня»
|
Физический и математический анализ тепловых
процессов, допускающий существование теплорода (Сади Карно)
|
Оформление теории превращения механического
движения в теплоту, обоснование
и экспериментальное доказательство закона
сохранения и превращения энергии (Юлиус-Роберт Майер).
|
Учение об электричестве и магнетизме.
|
Впервые устанавливался факт существования
вокруг проводника с током определенного магнитного поля.
|
Открытие влияния тока на магнитную стрелку
(Х.К.Эрстед)
|
Открытие явления взаимодействия между токами
(А.М.Ампер)
|
Положено начало новому направлению в науке –
электродинамике.
|
Открытие явления термоэлектричества
(Т.И.Зеебек)
|
Открытие по сей день не дает покоя ученым пытающимся
осуществить идею непосредственного превращения тепловой энергии в
электрическую
|
Открытие знаменитого «закона Ома» (Георг
Симон Ом)
|
Найдено соотношение между силой тока,
электродвижущей силой источника тока и величинами характеризующими проводник,
по которому проходит ток. Это открытие позволило внести ясность и точность во
все расчеты электрических цепей.
|
Открытие явления электромагнитной индукции
(Майкл Фарадей, создатель учения об
электромагнитном поле)
|
Алгоритм рассуждений М.Фарадея выглядел
следующим образом: если электрический ток в проводнике способен образовывать
в окружающем его пространстве магнитное поле, то должно существовать и
обратное явление когда наличие магнитного поля обусловливает появление
электрического тока. Это открытие сделало возможным создание новых
магнитоэлектрических генераторов и электродвигателей.
|
Переворот в учении о свете
|
В результате работ Т.Юнга (Англия) и
О.Ж.Френеля (Франция) ньютоновская корпускулярная теория света была
отвергнута. На основе нового физико-математического истолкования возродилась
теория Гюйгенса, толкующая свет как волновое движение эфира.
|
Разработана электромагнитная теория света.
Разработана теория электромагнитного поля,
представленная средствами математики как «система уравнений Максвелла».
( Д.К.Максвелл)
|
Рассматривающая световые волны как волны
электромагнитные.
Эти уравнения характеризовали структуру
электромагнитного поля, доказывали существование электромагнитных волн,
распространяющихся со скоростью света и устанавливали связь световых
явлений с электромагнитными (Скор.св.= 299 792 458 м/с). Это было
важнейшим открытием, но теория Максвелла не могла дать исчерпывающее и
правильное понимание всех электромагнитных явлений
|
Химия. В XIX в., пожалуй, с наибольшей
полнотой и эффективностью проявилось развитие химической науки и её
практическое применение. «Новая» химическая наука создавалась в процессе
преодоления традиционных представлений флогистиков (ученых химиков, считающих,
что флогистон есть «начало горючести»: гипотетически составная часть веществ,
которую они якобы теряют при горении и обжиге).
Наиболее важные достижения химической науки
Важнейшие достижения
и открытия. Ученые.
|
Труды, значение и практическое
применение
|
Обоснован закон сохранения массы вещества
(А.Лавуазье)
|
Во многом опроверг постулаты флогистиков.
Разработал химическую номенклатуру веществ,
ввел в научный оборот термины «кислород», «водород», «азот» и др.
|
Разработано учения о
молекулярно-атомистическом строении вещества ( Дж.Дальтон, И.Я.Берцелиус)
|
Ими была составлена таблица атомных весов
(46 элементов) и открыты новые элементы: цезий, селен, торий
|
Открыт закон кратных объемов для химических
взаимодействий газов (Дальтон, Гей-Люсак, Берцелиус)
|
|
Открыт Закон о том, что в одинаковых
условиях одинаковые объемы всех газов содержат одно и то же число молекул
(Ш.Жерар, С.Канницарро).
|
Позволил правильно определять число атомов
каждого из элементов, входящих в состав молекул
|
Обнаружено явление изометрия (Ю.Либих,
Ф.Велер)
|
т.е. существование веществ, имеющих
одинаковый состав и молекулярный вес, но различных по химическим и физическим
свойствам
|
Введение понятия валентности
|
т.е. способности атома данного химического
элемента вступать в соединение с другими атомами в строго определенных
соотношениях.
|
Биология. Крупнейшим достижением биологической
науки Х1Хв. было возникновение клеточной теории. Клеточная теория явилась
одним из общебиологических обобщений, на которой в дальнейшем основывалось
эволюционное учение
Наиболее важные достижения биологической науки
Важнейшие достижения
и открытия. Ученые.
|
Труды, значение и практическое
применение
|
Возникновение клеточной теории (Т. Шванн и
М. Шлейден)
|
Установлено, что в основе строения и
развития животных и растительных организмов лежит клетка – одна из форм организации
живого вещества. Значение клеточной теории состоит в том, что она установила
единство принципа строения и развития всех многоклеточных организмов и тем
самым стала основой для учения о развитии живой единой природы.
|
Возникновение эмбриологии - учения о
зародышах живых существ (К.Ф.Вольф и И.Ф.Меккель)
|
Возникновение микробиологии и иммунологии.
(Луи Пастор)
|
опроверг теорию «самозарождения»
микроорганизмов, раскрыл роль микроорганизмов в инфекционных заболеваниях
человека и животных и разработал специальные прививки, предупреждающие
инфекционные заболевания (создание иммунитета).
|
Создание эволюционного учения
(Чарлз Роберт Дарвин)
|
«Происхождение видов путем естественного
отбора или сохранения благоприятствующих пород в борьбе за жизнь». Основы
его учения состоят в следующем:
-Растительному и животному миру свойственна
изменчивость. Изменчивость есть первое звено эволюции, его основа.
-Наследственность есть фактор, посредством
которого признаки и свойства организмов могут передаваться последующим поколениям.
-Естественный отбор, в отличие от
искусственного отбора «открывает дорогу» наиболее приспособленным к внешней
среде организмам и освобождает живую природу от неприспособленных
организмов.
|
Открыты основные закономерности
наследственности. (Г.Мендель)
|
Закономерности распределения в потомстве
наследственных факторов, названных в последствии генами включают: закон
единообразия гибридов первого поколения; закон расщепления гибридов второго
поколения; закон независимого комбинирования признаков. Законы Менделя позже
получили полное подтверждение на основе хромосомной теории наследственности.
|
Медицина. Благодаря успехам в естествознании и
применению новых приборов стала подлинной наукой в XIX в.
Наиболее важные достижения медицинской науки
Важнейшие достижения
и открытия. Ученые.
|
Труды, значение и практическое
применение
|
Разработан метод антисептики (Л.Пастер и
англ. Дж.Листер).
|
Показал истинную роль патогенных
(болезненных) микробов в заболеваниях. Введены в практику различные средства
(карболовая кислота, борная кислота, йодоформ и др.) борьбы с гнойной
инфекцией.
|
Разработан метод асептики
|
Безгнилостный метод лечения ран и
профилактика уничтожения микроорганизмов (стерилизация)
|
География. Географические исследования Х1Х в.
обогатили науку огромным количеством нового фактического материала. Возникали
географические общества, начали собираться международные географические
конгрессы.
К началу Х1Хв. у географов
сложились в основном правильные представления о форме и размерах материков, но
внутри континенты и океанские районы были изучены недостаточно.
Наиболее значимые экспедиции и их значение:
Экспедиции в Антарктиду
|
англ.Дж. Уэддела, Дж. Росса, франц. Ж.Дю
Мон-Дюрвиля
|
Экспедиции в Африку
|
англ. Д.Ливингстона и Г.М. Стэнли
|
Исследование Австралии Дж.Стюартом (1862г.);
|
Экспедиции Южной Америки
|
Немец. естествоиспытатель А. Гумбольдт,
основоположник физической географии, как науки, установил закономерности в
климатологии и географии растений.
|
Техника. Технические науки принято называть
прикладным естествознанием. В истории технических наук ХIХ в. можно выделить
несколько групп научных идей, вокруг которых концентрировались усилия ученых и
инженеров.
Наиболее важные и интересные достижения
технической мысли.
|
Важнейшие достижения Ученые и изобретатели
|
Значение и практическое
применение
|
|
Электротехника. Изобретение
электромагнитного генератора (Э.В.Сименс) и динамо-машины
|
Получение и выработка электрического тока
Превращение электрической энергии в
механическую.
С 90-х годов начинается промышленное
производство автомобилей.
|
|
Создание трансформатора для передачи
электроэнергии по проводам на значительные расстояния (Т.Эдисон)
|
Возможность размещать промышленные
предприятия вдали от энергетических баз (электростанций).
|
|
Создание двигателя внутреннего сгорания,
собраны первые автомобили (Г.Даймлер, К.Бенц, Р.Дизель).
|
Двигатель внутреннего сгорания с большим
коэффициентом полезного действия получил широкое применение во всех отраслях
промышленности и транспорта.
|
|
Изобретение вакуумной лампы накаливания с
угольной нитью(Т.Эдисон), Изобретение телефона (А.Белл)
|
Построены первые телефонные станции в США;
1879г. – в Париже, 1881г. в Берлине, Париже, Москве, Одессе, Риге и Варшаве.
|
|
Изобретена электронно-лучевая трубка
(К.Ф.Браун).
|
Положено начало радиолокации, телевидению,
компьютерам.
|
Металлургия. Изобретена печь для получения
литой стали, электролитический способ получения алюминия (Г.Бессемер,
П.Мартен)
|
Изобретенные новые методы составили основу
современного сталелитейного производства.
|
Химическая технология. Опытным путем был
получен ряд искусственных материалов, волокон; разработан метод получения
жидкого горючего из угля
|
Внедрение химических методов обработки сырья
практически во все отрасли производства привело к широкому использованию
химии синтетических волокон.
|
Транспорт. Совершенствовались и
разрабатывались новые виды средств сообщения и транспорта: введены
автоматические тормоза, разработана конструкция автоматической сцепки и
электрической тяги.
|
Первая линия электрического городского
трамвая открылась в Германии в 1881г. В 90-е гг. в ряде стран стали
появляться пригородные и междугородные электрички.
|
Строительство.
|
«Эру стальных мостов» открыл арочный мост,
построенный в США (Дж.Идс).
|
Судостроение. Приступили к строительству
судов с двигателями внутреннего сгорания.
|
В Западной Европе строительство теплоходов
началось в 1912г.
|
Воздушный транспорт. Стали применяться
двигатели внутреннего сгорания, работавшие на жидком топливе (Г.Зельферт).
|
В 1903г. в США братья Уилберт и Орвилл Райт
совершили четыре полета на самолете с двигателем внутреннего сгорания,
самолеты стали использовать в военном деле и для перевозки пассажиров.
|
Военная техника. Автоматизация стрелкового
оружия, автоматизация артиллерии, производство взрывчатых в веществ,
создание крупных надводных кораблей-броненосцев, дредноутов.
|
Появились станковые пулеметы американского
инженера Х.Максима. Сконструированы новые скорострельные орудия. Появилась
зенитная артиллерия. Изобретен бездымный порох. С 1915г. самолеты стали
вооружать пулеметами. Появились самолеты бомбардировщики. С конца Х1Хв. стало
реальностью подводное плавание.
|
|
|
|
|
|