трусики женские украина

На головну

Найважливіші досягнення природознавства 19 віку - Біологія

Вступ

Наука ніколи не стоїть на місці, наукове пізнання постійно розвивається. Проте, XIX повік не можна не виділити в історії розвитку природознавства. XIX повік був віком перелому. У ньому культура, що йде, світогляд, що йде, що носив метафізичний характер, тісно переплетені з тим, що йде на зміну. Недаремно цей час називають не тільки «віком дворянства», що йде, але і віком промислової революції, докорінно що змінила всю систему людських цінностей.

Даний історичний період в розвитку характеризується стихійним проникненням діалектики в природознавство. Розвиток суспільства характеризується перемогою капіталістичного способу виробничих відносин. Бурхливий розвиток промисловості, машинобудування, хімічної промисловості, металургії, гірництва, электро- і теплотехніки, будівництво залізниць і т.д. - це все стимулювало розвиток науки, нових форм її організації. Різко зростають потреби суспільства в енергії і як наслідок особливо розвиваються фізика і хімія, науки, що вивчає взаємне перетворення форм енергії і речовин.

Соціально - економічні і політичні умови розвитку науки в XIX віці в різних країнах не були однаковими.

Відомий історик науки Дж. Мерц, характеризуючи специфіку розвитку науки цього періоду, зазначав, що «найбільше число довершених за формою і змістом трудів, що стали класичними для всіх часів, виконано, ймовірно, у Франції; найбільша кількість наукових робіт була, ймовірно, виконана в Німеччині; найбільша частка ідей, які запліднювали науку протягом віку, належить, ймовірно, Англії».[1] Але спільною для всіх країн характерною рисою розвитку науки в XIX віці можна вважати посилення її взаємодії з технікою і економікою.

Взагалі, в XIX віці було зроблене колосальне число відкриттів, які як би заклали підмурівок для подальших (вже в XX віці) корінних змін в науці.

Наука вийшла на новий етап: тепер увага приділялася і теоретичній стороні, і експерименту, вчені зрозуміли, що одне неможливе без іншого. Друга половина XIX віку відмічається важливими змінами в організації підготовки вчених. У цей час спочатку в Європі, а потім в Америці створюються лабораторії. У деяких з лабораторій зароджуються наукові школи.

Без відкриттів і досягнень XIX віку що склався картина світу була б зовсім іншою.

У своєму рефераті я розкажу лише про найважливіші і самих значні досягнення природознавства XIX віку.

Основні концепції фізики XIX віку

Фізика XIX віку вважається класичною. Закони класичної механіки і методи математичного аналізу демонстрували свою ефективність. Фізичний експеримент, спираючись на вимірювальну техніку, забезпечував небувалу раніше точність. Фізичне знання все в більшій мірі ставало основою промислової технології і техніки. У фізиці ізольовані раніше світло, електрика, магнетизм і теплота виявилися об'єднаними в електромагнітну теорію. І хоч природа тяжіння залишалася не з'ясованою, його дії можна було розрахувати. Затвердилася концепція механистического детермінізму Лапласа, що виходила з можливості однозначно визначити поведінку системи в будь-який момент часу, якщо відомі початкові умови. Складалося враження, що знання фізики близько до свого повного завершення - так могутню силу демонстрував підмурівок класичної фізики, незважаючи на те, що в її окремих областях гніздилися залишки старих метафізичних концепцій. Але поступово останні здають свої позиції: сходять з арени теорія флюїдів, теорія теплорода і т.д. Проникнення фізичних знань в промисловість, техніку приводить до появи прикладної фізики, а дослідження в її області значно розширювали фактичний матеріал, що вимагав теоретичної інтерпретації. Зрештою нездатність класичної теорії пояснити нові факти приводить на рубежі XIX і XX віків до наукової революції в фізиці.

Хвильова концепція світла О. Френеля

що Сформувалися в попереднє сторіччя корпускулярная і хвильова концепція світла в XIX віці продовжили запеклу боротьбу. Перша спиралася на авторитет Ньютона, друга - на авторитет Гука, Гюйгенса, Ейлера, Ломоносова. Прихильники корпускулярной концепції сподівалися пояснити з її позицій ускладнення з поясненням явищ дифракції і інтерференції. Т.Юнг дав це пояснення з позицій хвильової концепції. Юнг зробив висновок про те, що світло, що випромінюється складається з хвилеподібних рухів світлоносного ефіру. Це дало можливість всю різноманітність кольорів звести до коливальних рухів ефіру, а відмінність кольорів пояснити відмінністю частот коливань ефіру, а також сформулювати принцип інтерференції.

Прямолінійне поширення світла було найбільш важливим аргументом на користь корпускулярной теорії. Огюст Френель зробив новий істотний крок в розвитку хвильової теорії. (Ідея інтерференції взагалі виявилася так плідною, що при зустрічі з невідомим виглядом випромінювання завжди стараються отримати інтерференцію. І якщо це вдається, то тим самим доводиться його хвильовий характер).[2]

Зв'язавши принцип Гюйгенса, (згідно з яким молекули тіла, приведені в коливання падаючим світлом стають центрами випущення нових хвиль) з принципом інтерференції, (згідно з яким хвилі, що накладаються, в протилежність корпускулярным променям, не обов'язково посилюються, а можуть і ослаблятися до повного знищення), Френель дав пояснення прямолінійному поширенню світла, показавши, що промені, поляризовані перпендикулярно один до одного, не интерферируются. У дослідах по дифракції світла він встановив, що дифракційні смуги з'являються внаслідок інтерференції променів. Принцип інтерференції дозволив Френелю закони відображення і заломлення пояснити взаємним погашенням світлових коливань у всіх напрямах, за винятком тих. які задовольняють закону відображення. Френелю вдалося експериментально довести, що світлові промені можуть впливати один на одну, ослаблятися і навіть майже повністю гаситися у разах згідних коливань, що і дозволило йому дати пояснення явищу дифракції. Френель довів, що світло є поперечним хвильовим рухом. Він пояснив явище поляризації світла в експериментальних дослідженнях відображення і заломлення світла від поверхні прозорих речовин. Їм було встановлено, що відображення плоско-поляризованого світла від поверхні прозорого тіла супроводиться поворотом площини поляризації в тих випадках, коли ця площина не співпадає з площиною падіння або не перпендикулярна до неї. Розвиваючи ідеї Гюйгенса про поширення хвиль в кристалах, Френель заклав основи кристаллооптики.

Таким чином, боротьба хвильової і корпускулярной концепції світла в першій половині XIX віку завершується перемогою хвильової концепції - було встановлено, що світло є поперечним хвильовим рухом. Вирішальним внеском в цю перемогу і з'явилося пояснення за допомогою хвильової концепції явищ дифракції і інтерференції світла.

Концепції класичної електродинаміки

Класична електродинаміка, що являє собою теорію електромагнітних процесів в різних середовищах і вакуумі, охоплює величезну сукупність явищ, в яких головна роль належить взаємодіям між зарядженими частинками, які здійснюються за допомогою електромагнітного поля. Розділом електродинаміки, що вивчає взаємодії і електричні поля електричних зарядів, що покояться, є електростатика.

Успіхи в області електростатики, що виразилися у встановленні кількісного закону електричних взаємодій, сприяли не тільки накопиченню експериментальних даних в області електростатичних явищ і вдосконаленню електростатичних машин, але і створенню математичної теорії электро- і магнитостатистических взаємодій. Відкриття Л.Гальвані "тваринної електрики", створення А.Вольта першого генератора електричного струму ( "вольтова стовпа"), здійснення першого опису замкненого ланцюга електричного струму, відкриття В.В.Петровим електричної дуги, відкриття Г.Деві і М.Фарадея хімічної дії електричного струму, теоретичні роботи по электро- і магнитостатике С.Пуассона і Д.Гріна були завершальними успіхами в області концепції електричної рідини, що вважалася на початку XIX століття основою електростатики, подібно тому, як концепція магнітної рідини вважалася основою магнитостатики. Надалі головним напрямом в даній області стає електромагнетизм.

У 1820 р. Х.Ерстедом було відкрито магнітна дія електричного струму - навколо дроту з електричним струмом було виявлене магнітне поле. Таким чином, був доведений зв'язок електрики і магнетизму. Негайно пішов новий каскад відкриттів: в 1821 році М.Фарадей винайшов перший електродвигун, в тому ж році Зеєбек винайшов термоелемент, а в 1827 році Ом опублікував свій закон: «ампераж прямо пропорційний напруженню між кінцями провідника». А.Ампер, засновуючись на єдності електричних і магнітних явищ, розробив першу теорію магнетизму, заклавши тим самим основи електродинаміки. Він розрізнював поняття електричного струму і електричного напруження. Основними поняттями його концепції були електричний струм, "електричний ланцюг". Під електричним струмом Ампер розумів невпинно процеси з'єднання, що чергуються всередині провідника і розділення протилежно заряджених частинок електрики. (Найменування одиниці амперажу носить ім'я Ампера.) Ним обгрунтований напрям руху струму - напрям позитивного заряду електрики, а також встановлений закон механічної взаємодії двох струмів, поточних в малих відрізках провідників, що знаходяться на деякій відстані один від одного. З даного закону слідувало, що паралельні провідники з струмами, поточними в одному напрямі, притягуються, а в протилежних напрямах - відштовхуються. З уявлення про магніт як про сукупність електричних струмів, розташованих в площинах, перпендикулярних лінії, що з'єднує полюсы магніта, витікав природний висновок про те, що соленоїд еквівалентний магніту. Революційне значення цього висновку було очевидне: для пояснення явища магнетизму більше не було потрібен наявності "магнітної рідини" - все явище магнетизму виявилося можливим звести до електродинамічних взаємодій.

Наступним кроком в розвитку електродинаміки було відкриття М.Фарадеєм явища електромагнітною індукції - збудження змінним магнітним полем електрорухомої сили в провідниках, - основою електротехніки, що стала. Важливим результатом його досліджень з'явилося також обгрунтування того, що окремі види електрики тотожні за своєю природою, незалежно від їх джерела. Намагаючись пояснити явище електромагнітною індукції на основі концепції дальнодействия, але зустрівшись з ускладненнями, він висловив припущення про здійснення електромагнітних взаємодій по засобом електромагнітного поля, тобто на основі концепції близкодействия. Це поклало початок формуванню концепції електромагнітного поля, оформленій Д.Максвеллом.

Електромагнітне поле Максвелла і ефір

Теорія Ньютона успішно пояснила рух планет навколо Сонця під впливом сили тяжіння, але не змогла вірно пояснити рух електрично заряджених частинок, які взаємодіють один з одним через пустий простір під впливом електричних і магнітних. Разом з тим між гравітаційними і електромагнітними силами є відмінності: електричний заряд має лише деякі частинки, а гравітацією володіють всі форми речовини і енергії; електричні сили бувають позитивними і негативними (причому частинки з різним зарядом притягуються, а з однаковим - відштовхуються), а тяжіючі об'єкти тільки притягуються; при малих масштабах (наприклад, в атомі) різко переважають електромагнітні сили, а при великих масштабах (наприклад, при масштабах Землі) - гравітаційні. Д.К.Максвелл вивів систему рівнянь, що описують взаємозв'язок руху заряджених частинок і поведінка електромагнітних сил. Центральним поняттям теорії Максвелла було поняття поля, яке позбавило від ускладнень, пов'язаних з ньютоновским дією на відстані. У XIX в. поле описувалося аналогічно з рухомою рідиною. Опис же поля як рідини передбачає середу, що передає дію від одного заряду до іншого. Таку гіпотетичну рідину назвали ефіром. Електромагнітні поля представлялися у вигляді натягнень в ефірі. Заряджені частинки породжували в ефірі хвилі натягнень, швидкість поширення яких, як і показали розрахунки, виявилася біля 300000 км/з. Світло стало розглядатися у вигляді електромагнітних хвиль, які викликалися рухами заряджених частинок і які розповсюджувалися в просторі як коливання ефіру. З відкриттям електромагнітних хвиль (радіохвилі, надвисокочастотні, теплові (інфрачервоні), ультрафіолетові, рентгенівські хвилі, гамма-випромінювання) з'явилася можливість перевірки ньютоновской теорії простору і часу.

Якщо Фарадей здійснив новий підхід до вивчення електричних і магнітних явищ, створивши концепцію поля, яке описувалося за допомогою силових ліній, то Максвелл, ввівши точне поняття електромагнітного поля, сформулював його закони.

З концепції Френеля про поперечні світлові хвилі неминуче витікали питання про те, в якому ж середовищі розповсюджуються хвилі, чому немає подовжніх світлових хвиль, як діє ефір на рухомі в йому тіла і т.д. Була висловлена безліч самих різноманітних гіпотез відносно поперечности світлових хвиль (наприклад, гіпотеза абсолютно нестискуваного ефіру, гіпотеза нерухомого ефіру, гіпотеза ефіру, що частково принаджується за собою рухомими в йому тілами і т.д.). Тобто існування самого ефіру сумніву не зазнавало, бо поширення хвиль вимагало відповідної середи. Максвелл створює електромагнітну теорію світла, встановивши рівняння, що пояснювали всі відомі до того часу факти з єдиної точки зору. У них встановлювався зв'язок між змінами магнітного поля і виникненням електрорухомої сили. Свою головну задачу Максвелл убачав в тому, щоб привести електричні явища до області динаміки. Він виходив з того, що електричний струм не можна розглядати інакше як дії не розташування, а поширення, що протікають у часі. Причина електричних струмів була ним названа електрорухомою силою.

Стан електромагнітного поля в теорії Максвелла задається напруженістю електричного поля і магнітною індукцією. Досліджувавши зв'язки між електричними і магнітними полями, Максвелл з того, що електричне поле, що змінюється створює магнітне поле, яке саме створює електричне поле, і кількісного аналізу цих співвідношень прийшов до висновку про поширення даного процесу в просторі. Інакшими словами, змінне електричне поле в одній точці створює магнітне поле по сусідству з нею, яке в свою чергу викликає електричне поле трохи далі. Оскільки цей процес відбувається знов і знов, виникає колеблющееся електромагнітне поле, що безперервно розширяється в просторі. При цьому електричне або магнітне поле розповсюджується незалежно від способів їх виникнення (будь те коливання зарядів або поява магнітів). Обчислення швидкості поширення поля, виявили, що вона рівна швидкості світла. І хоч Максвелл в своїх обчисленнях використав вимірювання електричних струмів і магнітних полів, тобто явищ, здавалося б, що не мають зі світлом нічого спільного, він з цих вимірювань зробив висновок про те, що колеблющееся електричне поле розповсюджується у вигляді хвиль з швидкістю світла. Цим був встановлений зв'язок між оптикою і електрикою - областями, які раніше представлялися не пов'язаними один з одним. Оптика стала розділом електродинаміки.

Таким чином, світло виявилося не чим інакшим, як поширенням електромагнітних хвиль. Експериментальне їх виявлення Г.Герцем в 1880 р. означало перемогу електромагнітної концепції, хоч вона в свідомості вчених затвердилася не відразу (концепції Ньютона знадобилося для свого затвердження половина віку, концепції Максвелла знадобилася для цього чверть віку). Герц встановив, що електромагнітні хвилі мають властивість, аналогічні світловим: заломлення, відображення, інтерференцію, дифракцію, поляризацію, ту ж швидкість поширення. Концепція Максвелла з'явилася новим кроком в розумінні природи електричних і магнітних явищ, радіо, що обумовило можливість появи, радіолокації, телебачення і т.д. Вона дала відповідь на питання про природу світлових хвиль: світлова хвиля є хвиля електромагнітного поля, що розповсюджується в просторі. Відкриття Максвелла прийнято порівнювати по мірі важливості з відкриттям Ньютоном закону всесвітнього тяжіння. Якщо Ньютон ввів поняття загального поля тяжіння, то Максвелл ввів поняття електромагнітного поля і встановив закони його поширення.

Розвитком концепції Максвелла було вимірювання П.Н. Лебедевим тиску світла, передбаченого Максвеллом, а також використання електромагнітних хвиль для бездротового зв'язку А.С.Поповим і Г.Марконі.

Концепції класичної термодинаміки

Виникнення термодинаміки. Термодинаміка - це фізична наука, яка досліджує причини теплових явищ. Теплові явища відрізняються від механічних і електромагнітних тим, що теплові процеси мимовільно йдуть лише в одному напрямі і що теплові процеси здійснюються лише в макроскопічних масштабах, а тому ті, що використовуються для опису теплових процесів поняття і величини (температура, кількість теплоти і т.д.) також мають тільки макроскопічне значення (про температуру, наприклад, можна говорити застосовно до макроскопічного тіла, але не до молекули або атома). Разом з тим знання будови речовини необхідне для розуміння законів теплових явищ.

Історично термодинаміка виникла як наука, що вивчає перехід теплоти в механічну роботу, і являла собою теорію теплових машин.

Теоретичною основою термодинаміки служить молекулярно-кінетична теорія. У її основі лежать наступні положення:

1) будь-яке тіло складається з великого числа малих твердих частинок - молекул і атомів;

2) молекули будь-якої речовини знаходяться в безладному, або хаотичному, русі;

3) молекули взаємодіють один з одним, швидкість руху молекул залежить від температури речовини.

Тіло, що розглядається з термодинамічної позиції, є нерухомим, що не володіє механічною енергією; але воно володіє внутрішньою енергією. Це внутрішня енергія може збільшуватися або меншати. Передача енергії може здійснюватися шляхом передачі від одного тіла до іншого при здійсненні над ними роботи і шляхом теплообміну. У другому випадку внутрішня енергія переходить від більш нагрітого тіла до менш нагрітого без здійснення роботи. Передану енергію називають кількістю теплоти, а передачу енергії - теплопередачею. У загальному випадку обидва процеси можуть здійснюватися одночасно, коли тіло при втраті внутрішньої енергії може здійснювати роботу і передавати теплоту іншому тілу. До розуміння цього вчені прийшли не відразу. Для XVIII і першій половині XIX вв. було характерно розуміти теплоту як невагому рідину. Таку рідину називали теплородом. Згідно з цією концепцією теплота переходить від одного тіла до іншого, зберігаючи свою загальну кількість, подібно рідині, що переливається з однієї судини в інший. Також вважали, що теплород перетекает по тілу як вода по трубах. Однак існували факти, які не укладалися в теорію теплорода: було виявлено, що у разі механічного переміщення і супроводжуючого його тертя кількість тепла, що виділяється не залежить від об'єму речовини, але залежить від швидкості переміщення і сили тертя. Це явище укладалося в концепцію теплоти як заходи руху. Таким чином, в суперечність теорії теплорода цьому факту зажадало створення інакшої теорії теплових явищ.

Виникнення власне термодинаміки починається з роботи Саджай Карно. Досліджуючи практичну задачу отримання руху з тепла застосовно до парових машин, він зрозумів, що принцип отримання руху з тепла необхідно розглядати не тільки по відношенню до парових машин, але до будь-яких мислимих теплових машин. Так був сформульований загальний метод рішення задачі - термодинамічний, що заклав основу термодинаміки. Визначаючи коефіцієнт корисної дії теплових машин, Карно ввів свій славнозвісний цикл, що складається з двох ізотермічних (що відбуваються при постійній температурі) і двох адіабатичних (без притоки і віддачі тепла) процесів. КПД циклу Карно не залежить від робочої речовини, а залежить лише від температури нагрівника і холодильника. КПД будь-якої теплової машини не може бути при тих же температурах теплоотдатчика і теплоприемника вище за КПД циклу Карно.

Карно першим розкрив зв'язок теплоти з роботою. Але він виходив з концепції теплорода. Разом з тим Карно вже зрозумів, що робота парової машини визначається загальним законом переходу тепла від більш високих до більш низьких температур, тобто що не може бути безмежного відтворення рушійної сили без витрат теплорода. Таким чином, робота представлялася як результат перепаду теплорода з вищого рівня на нижчі. Інакше говорячи, теплота може створювати роботу лише при наявності різниці температур. По своєму значенню це складає зміст другого початку термодинаміки. Усвідомлюючи нестачі теорії теплорода, Карно зрештою відмовляється від визнання теплоти незмінною по кількості субстанцією і дає значення механічного еквівалента теплоти. Карно заклав основи термодинаміки як розділу фізики, що вивчає найбільш загальні властивості макроскопічних систем, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги, і процеси переходу між цими станами. Термодинаміка стала розвиватися на основі фундаментальних принципів або початків, що є узагальненням результатів численних спостережень і експериментів.

Перший початок термодинаміки. Перший початок термодинаміки - це закон збереження енергії в застосуванні до термодинамічних процесів. Воно свідчить: «при повідомленні термодинамічній системі певної кількості теплоти в загальному випадку відбувається при прирості внутрішньої енергії системи і вона здійснює роботу проти зовнішніх сил». Ідея про те, що теплота - не субстанція, а сила (енергія), однієї з форм якої і є теплота, причому ця сила, в залежності від умов, виступає у вигляді руху, електрики, світла, магнетизму, теплоти, які можуть перетворюватися один в одну, існувала в розумах дослідників. Для перетворення цієї ідеї в ясне і точне поняття, необхідно було визначити загальну міру цієї сили. Це зробили, незалежно один від одного, Р. Майер, Д. Джоуль і Г. Гельмгольц - першовідкривачі закону збереження енергії.

Р. Майер першим сформулював закон еквівалентності механічної роботи і теплоти і розрахував механічний еквівалент теплоти (1842 р.). Д. Джоуль експериментально підтвердив припущення про те, що теплота є формою енергії і визначила міру перетворення механічної роботи в теплоту. Г. Гельмгольц в 1847 р. математично обгрунтував закон збереження енергії, показавши його загальний характер. Підхід всіх трьох авторів закону збереження енергії був різним. Майер відштовхувався більше від загальних положень, пов'язаних з аналогією між "живою силою" (енергією), яку придбавали тіла при своєму падінні згідно із законом всесвітнього тяжіння, і теплотою, яку віддавали стислі гази. Джоуль йшов від експериментів по виявленню можливості використання електричного двигуна як практичного джерела енергії (ця обставина і примушувало його задуматися над питанням про кількісну еквівалентність роботи і теплоти). Г. Гельмгольц прийшов до відкриття закону збереження енергії, намагаючись застосувати концепцію руху Ньютона до руху великого числа тіл, які перебувають під впливом взаємного тяжіння. Його висновок про те, що сума сили і напруження (тобто кінетичною і потенційною енергією) залишається постійною, є формулюванням закону збереження енергії в його найбільш загальній формі. Цей закон - найбільше відкриття XIX віку. З нього слідує, що механічна робота, електрика і теплота - різні форми енергії, а також неможливість створення вічного двигуна I роду. Д.Бернал так охарактеризував його значення: "Він об'єднав багато наук і знаходився у винятковій гармонії з тенденціями часу. Енергія стала універсальною валютою фізики - так би мовити, золотим стандартом змін, що відбувалися у Всесвіті. Те, що було встановлено, являло собою твердий валютний курс для обміну між валютами різних видів енергії: між калоріями теплоти, килограмметрами роботи і кіловат-годинами електрики. Вся людська діяльність загалом - промисловість, транспорт, освітлення і, зрештою, живлення і саме життя - розглядалася з точки зору залежності від цього одного загального терміну - енергія".[3]

Другий початок термодинаміки. Це закон зростання ентропії: «в замкненій (тобто ізольованої в тепловому і механічному відношенні) системі ентропія або залишається незмінною (якщо в системі протікають оборотні, рівноважні процеси), або зростає (при нерівновагий процесах) і в стані рівноваги досягає максимума». Існують і інші еквівалентні формулювання другого початку термодинаміки, належні різним вченим: неможливий перехід теплоти від тіла більш холодного до тіла, більш нагрітого, без яких-небудь інших змін в системі або навколишньому середовищі (Р. Клаузіус); неможливо створити періодично діючу, тобто що здійснює який-небудь термодинамічний цикл, машину, вся робота якої зводилася б до підняття деякого вантажу (механічній роботі) і відповідного охолоджування теплового резервуара (В. Томсон, М. Планк); неможливо побудувати вічний двигун другого роду, тобто теплову машину, яка внаслідок здійснення кругового процесу (циклу) повністю перетворює теплоту, що отримується від якого-небудь одного "невичерпного" джерела (океану, атмосфери і т.д.) в роботу (В. Оствальд).

В.Томсон, сформулювавши принцип неможливості створення вічного двигуна другого роду, в 1852 році прийшов до формування концепції теплової смерті Вселеної. Згідно з цією гіпотезою, ентропія Всесвіту прагне до максимума. З цього слідує, що у Всесвіті зрештою всі види енергії повинні перейти в енергію теплового руху, яка рівномірно розподілиться по речовині Всесвіту. Після цього в ній припиняться всі макроскопічні процеси, або наступить «теплова смерть». Таким чином, поняття теплової смерті означає термодинамічну рівновагу або подібність температури злодій всіх точках Всесвіту. Якщо це станеться, то ніякі зміни, ніяка робота виявляться неможливими, оскільки вони існують завдяки різниці температур.

Через 20 років Клаузіус приходить до того ж висновку, сформулювавши другий початок термодинаміки у вигляді: ентропія Всесвіту прагне до максимума. (Під ентропією він розумів величину, що являє собою суму всіх перетворень, які повинні були мати місце, щоб привести систему в її нинішній стан).

Для поширення другого початку термодинаміки на інші безповоротні процеси було введене поняття ентропії як міри безладдя. Для ізольованих систем (не проникних тепло) другий початок термодинаміки можна виразити таким чином: ентропія системи ніколи не меншає. Система, що знаходиться в стані рівноваги, має максимальну ентропію.

Говорячи про другий початок, не можна не згадати ім'я Людвіга Больцмана, що зробив спробу пояснити, чому порядок поступається місцем безладдю. У 1871 році Больцман указав, що другий закон термодинаміки може бути виведений з класичної механіки тільки за допомогою теорії імовірності. Вчений показав, що ентропія термодинамічного стану пропорційна імовірності цього стану і що імовірності станів можуть бути розраховані на основі відносин між чисельними характеристиками відповідних цим станам розподілів молекул. Це так звана «Н(аш)-теорема» стала вершиною вчення Больцмана про світобудову. Своєю Н-теоремою Л.Больцман заявив, що «теплова смерть - блеф. Ніякого кінця світу не передбачається. Другий початок треба застосовувати по відношенню до окремих атомів і молекул».[4] З теореми слідував висновок про те, що ентропія може тільки зростати - така поведінка термодинамічних систем у часі.

Навколо Н-теореми вмить розгорілися дискусії. Суть полягає в тому, що з допомогою однією заснованою на механіці Ньютона молекулярної теорії довести постійне зростання ентропії замкненої системи не можна, оскільки ньютоновская механіка симетрична у часі будь-який рух атомів, заснований на законах ньютоновской механіки, може бути представлений як таке, що відбувається в зворотному напрямі. Так як асиметрію не можна вивести з симетрії, то теорема Больцмана (яка на основі лише однієї механіки Ньютона затверджує, що зростання ентропії асиметричне у часі) не може бути вірною - для доказу необхідно було до законів механіки додати і асиметрію. Так що чисто механічна інтерпретація закону зростання ентропії виявлялася неспроможною. Н-теорема Больцмана описує механізм переходу газу з стану з низькою ентропією в рівноважне, але не пояснює, чому це відбувається в одному і тому ж напрямі у часі, а саме з минулого в майбутнє. А раз це так, то больцмановская модель позбавляється тимчасовій асиметрії.

Але тимчасова асиметрія - це реальний факт. Впорядкованість реальних систем може виникати за рахунок зовнішніх впливів, а не за рахунок внутрішніх безладних. У реальності всі системи формуються під впливом навколишнього середовища. У реальному світі больцмановских систем немає.

Таким чином, дискусія з приводу другого початку термодинаміки сприяла з'ясуванню того, що другий початок термодинаміки є законом статистичним, тобто має межі своєї застосовності: воно не застосовне до руху окремої молекули.

Третій початок термодинаміки (теорема Нернста). Третій початок термодинаміки свідчить: «ентропія фізичної системи при прагненні температури до абсолютного нуля приймає значення, яке не залежить від параметрів системи і залишається незмінною. Таке значення можна покласти рівним нулю». Інші формулювання теореми: при прагненні температури до абсолютного нуля всі зміни стану системи не змінюють її ентропії; за допомогою кінцевої послідовності термодинамічних процесів не можна досягнути температури абсолютного нуля. М.Планк доповнив теорему гіпотезою, згідно з якою ентропія всіх тіл при абсолютному нулі температури рівна нулю. З теореми витікають важливі слідства про властивості речовин при температурах, близьких до абсолютного нуля: придбавають нульове значення питома теплоємність при постійних об'ємі і тиску, термічний коефіцієнт розширення і тиску. Крім того, з теореми слідує недосяжність абсолютного нуля температури при кінцевій послідовності термодинамічних процесів.

Якщо перший початок термодинаміки затверджує, що теплота є форма енергії, що вимірюється механічною мірою, і неможливість вічного двигуна першого роду, то другий початок термодинаміки оголошує неможливим створення вічного двигуна другого роду. Перший початок ввів функцію стану - енергію, другий початок ввів функцію стану - ентропію. Якщо енергія закритої системи залишається незмінною, то ентропія цієї системи, що складається з ентропій її частин, при кожній зміні збільшується - зменшення ентропії вважається перечачим законам природи. Співіснування таких незалежних один від одного функцій стану, як енергія і ентропія, дає можливість робити висловлювання про теплову поведінку тіл на основі математичного аналізу. Оскільки обидві функції стану обчислювалися лише по відношенню до довільно вибраного початкового стану, визначення енергії і ентропії не були довершеними. Третій початок термодинаміки дозволив усунути цей недолік. Важливе значення для розвитку термодинаміки мали встановлені Ж.Л.Гей-Люссаком закони - закон теплового розширення і закон об'ємних відносин. Б.Клапейрон встановив залежність між фізичними величинами, що визначають стан ідеального газу (тиском, об'ємом і температурою), узагальненого Д.І.Менделеєвим.

Таким чином, концепції класичної термодинаміки описують стану теплової рівноваги і рівноважні (що протікають нескінченно повільно, тому час в основні рівняння не входить) процеси. Термодинаміка нерівновагий процесів виникає пізніше - в 30-х рр. ХХ віку.

електромагнітний біологія електродинаміка фізика

Виникнення передумов атомної і ядерної фізики

Концепції атомної і ядерної фізики будуть розгортатися в ХХ сторіччі, але події, що дали ним поштовх, сталися в кінці XIX сторіччя. На стику XIX і ХХ вв. в науці здійснилися відкриття, що примусили заколиватися що склався картину світу. Представленням, заснованим на класичній механіці, призначено було поступитися місцем новій, не завершеній картині світу, що залишається досі багато в чому. Події, що поклали початок процесу зміни картини світу, пов'язані з відкриттям рентгенівських променів і радіоактивності (1895-1896гг.), відкриттям електрона (1897 р.), структури кристала (1912 р.), нейтрона (1932 р.), ділення ядра атома (1938 р.) і т.д., а також з теоретичними роботами: квантовою теорією М.Планка (1900 р.), спеціальною теорією відносності А.Ейнштейна (1905 р.), атомною теорією Резерфорда - Н.Бора (1913 р.), загальною теорією відносності А.Ейнштейна (1916 р.), хвильової механіки Л.де Бройля і Е.Шредінгера (1923-1926гг.) і т.д. Оскільки в основу викладу розвитку фізичних концепцій був встановлений і хронологічний принцип, то і наукові відкриття, сторіччя (хоч головні події, подальші за ними, будуть відбуватися вже в ХХ сторіччі), що відбулися в кінці XIX, доцільно розглянути в руслі розвитку фізики кінця XIX сторіччя.

Кінець XIX віку демонстрував наявність теорії, що задовольняє практичним потребам. Явища електромагнетизм використовувалися в освітлювальних і силових пристроях. Термодинамічні концепції привели до створення двигуна внутрішнього згоряння і хімічних установок. Електромагнітна теорія викликала до життя радіо. Ці досягнення були практичною реалізацією наукових знань, що затвердилися, від яких важко було чекати чогось принципово нового. Так що радикальні зсуви потрібно було чекати в тих областях фізики, які досі знаходилися в тіні і в яких спостерігалися якісь явища, що не укладалися в існуючі фізичні концепції. Область фізики, що займалася вивченням електричних розрядів, виявилася саме такою. Однак досліди, що проводилися з електричними розрядами у вакуумі привели до цікавих результатів, а електротехнічна промисловість виявила потребу у вдосконаленні вакуумної техніки. Все це посилило інтерес до досліджень в цій області фізики.

Першим результатом посилення цього інтересу було відкриття У. Круксом катодних променів, які він назвав променистою формою матерії. Д. Стоней назвав катодні промені електронами, Ж. Перрен виявив у них негативний заряд, а Д. Томсон виміряв їх швидкість. Наступним кроком було довершене непередбачене відкриття К.Рентгеном - виявлення Х-променів (рентгенівських, що отримали назву ), що виходили з катодно-променевої розрядної трубки. Це відкриття, крім практичних перспектив, мало важливе значення для інших областей фізики. Д.Томсон встановив, що не тільки електрони, які ударялися об яку-небудь речовину, породжували рентгенівські промені, але і останні при ударі об речовину породжують електрони. Це явище, як було встановлено згодом, було зумовлене фотоелектричним ефектом. Той факт, що електрони могли витягуватися з різних речовин, свідчило про приналежність їх до електричної матерії. Оскільки вона складалася з окремих частинок (атомів), то це спонукало Д. Томсона звернутися до розкриття внутрішньої структури атома. Існування електрона - зарядженої частинки з масою, яка менше маси атома і яка з'являється з речовини при певних умовах, наводила на думку про те, що ця частинка є структурним елементом атома. А якщо атом електрично нейтральний, то повинен бути структурний елемент і з позитивним зарядом.

Перша модель атома, запропонована В. Томсоном і потім Д. Томсоном, включала кулясту хмару позитивного заряду, всередині якої знаходяться електрони, розташовані в цій хмарі концентричними кільцями. Дана модель проіснувала недовго. Але це був перший крок в розкритті структури атома. Наступні моделі атома з'явилися вже в ХХ віці (модель Е.Резерфорда і модель Н.Бора).

Відкриття рентгенівських променів було випадковим. Відкриття радіоактивності, що пішло услід за відкриттям рентгенівських променів, також виявилося випадковим. А.Беккерель намагався встановити, чи не випромінюються подібні промені іншими тілами. З різних речовин, якими він мав в своєму розпорядженні, Беккерель випадково обрав солі урану. промені, вихідні з урану, були радіоактивними, причому виходили без яких-небудь пристроїв - вони випускалися самою радіоактивною речовиною. Пьер і Марія Кюрі виділили ще більш сильні радіоактивні елементи - полоній і радій. Е. Резерфорд, вивчаючи характер радіоактивного випромінювання, відкрив альфу-промені і бету-промені і пояснив їх природу. М. Планк встановив, що атоми віддають енергію не безперервно, а порціями, тобто існування граничної кількості дії, що контролювала кількісно всі енергетичні обміни в атомних системах. К. Лоренц створив електронну теорію, що синтезувала ідеї теорії поля атомної теорії. І хоч спочатку він не вживав терміну "електрон", а говорив про позитивно і негативно заряджених частинках речовини, відкриття радіоактивності і перетворення атомів похитнуло фізичні і хімічні представлення XIX віку. Це торкалося закону незмінних елементів, встановленого Лавуазье. Мимовільний радіоактивний розпад в умовах відсутності досвідчених даних про синтез нових атомів міг витлумачуватися як односторонній процес поступового руйнування речовини у Всесвіті. Відкриття першої субатомной частинки - електрона - виглядало аргументом на користь знехтуваних уявлень про електричну субстанцію. Здавалося, що був поставлений під сумнів і закон збереження енергії. Виникла ситуація свідчила про те, що нові експериментальні факти не укладаються в фізичну парадигму, що існувала.

Таким чином, визначилися джерела революційних перетворень в фізичних концепціях. Перший етап цих перетворень почався в кінці XIX століття. Подальші етапи розгорталися вже в XX віці.

Хімія XIX сторіччя

Атоми

XIX повік характеризується розвитком хімічної атомістика. Хімічна атомістика народилася із злиття старої натурфилософской ідеї про атоми з досвідченими аналітичними даними про хімічний кількісний склад речовин. Великий внесок в розвиток атомістика внесли Жозеф Луї Пруст, Джон Дальтон, Ж.Л. Гей-Люссак, Амедео Авогадро і інш.

Пруст встановив, що постійність співвідношень компонентів спостерігається в багатьох з'єднаннях. Він сформулював загальне правило, згідно з яким всі з'єднання містять елементи в суворо певних пропорціях незалежно від умови отримання цих з'єднань. Це правило називається законом постійності складу або іноді законом Пруста.

Джон Дальтон - першовідкривач закону кратних відносин і творець основ атомної теорії. Він виявив, що два елементи можуть сполучатися один з одним в різних співвідношеннях, але при цьому кожна нова комбінація елементів являє собою нове з'єднання.

У 1803 році Дальтон узагальнив результати своїх спостережень і сформулював найважливіший закон хімії - закон кратних відносин. Цей закон повністю відповідає атомістичним уявленням. Дальтон також створив нову версію атомістичної теорії, що спиралася на закони постійності складу і закон кратних відносин. Ця теорія нанесла останній удар по ще уявленнях, що існували про можливості взаємних переходів елементів-стихій.

Головною заслугою Гей-Люссака у встановленні хімічних закономірностей і особливо в створенні атомно - молекулярних уявлень було відкриття законів простих об'ємних відносин при взаємодії газів(якщо гази утворять з'єднання, співвідношення їх об'ємів завжди являє собою співвідношення кратних чисел). А.Авогадро належить заслуга пояснення об'ємних законів Гей-Люссака за допомогою гіпотези, згідно якою однакові об'єми всіх газів містять одне і те ж число найдрібніших частинок - молекул. При цьому Авогадро вдалося суворо розмежувати поняття про молекули від уявлення про атоми.

Роботи цих вчених внесли істотний внесок в розвиток хімічної атомістика. Вони показали, що встановлення основних хімічних закономірностей вимагає не тільки якісних, але і кількісних досліджень.[5]

Ваги і символи. Поворотний етап в історії розвитку хімічної атомістика пов'язаний з ім'ям шведського хіміка Йенса Якоба Берцеліуса. Він услід за Дальтоном вніс особливо великий внесок в створення атомістичної теорії.

Після того, як атомістична теорія була прийнята, стало можливим зображати речовини у вигляді молекул, вмісних постійне число атомів різних елементів. Берцелиус вирішив, що для зображення елементів досить лише початкових букв назв. Він запропонував, щоб кожному елементу відповідав особливий знак, який був би одночасно і символом елемента, і символом одиночного атома цього елемента, і з якості такого знака запропонував використати початкову букву латинської назви елемента. Так з'явилися хімічні символи, якими користуються і понині.

Електроліз. Вивчаючи вплив електричного струму на хімічні речовини, вчені змогли виділити ряд нових елементів. Дуже часто невідкриті елементи входили в склад оксидов. Щоб виділити елемент, сполучений з киснем, останній необхідно було видалити. Під впливом якого-небудь іншого елемента, що володіє більш сильною спорідненістю до кисня, атом(ы) кисня може покинути перший елемент і приєднатися до другого. Цей метод виявився ефективним.

Англійський хімік Гемфрі Деві вирішив, що якщо речовину не можна розікласти хімічним шляхом, то, можливо, це вдасться здійснити під дією електричного струму: адже таким способом вдалося розікласти навіть молекулу води. Дэви сконструював батарею; пропускаючи струм, який давала ця батарея, через розчини з'єднань, він намагався виділити невідомі елементи, але розіклав тільки воду.

Необхідно було раніше видалити воду. Однак через тверді речовини йому навіть не вдалося пропустити струм. Нарешті, Деві здогадався розплавити з'єднання і пропустити струм через розплав. Це виявилося дійовим. Електролізом Деві отримав калій, натрій, магній, стронцій, барій, кальцій.

Роботи Деві по електролізу продовжив його помічник і учень Майкл Фарадей. Ряд електрохімічних термінів, введених Фарадеєм, використовується і до цього дня(електроліз, електроліт, електроди, анод, катод, анионы, катионы).

У 1832 році Фарадей встановив, що електрохімічні процеси характеризуються певними кількісними співвідношеннями, і сформулював наступні два закони електролізу:

Вага речовини, що виділилася на електроді під час електролізу, пропорційна кількості електрики, пропущеної через розчин.

Вага металу, виділеного даною кількістю електрики, пропорційна еквівалентній вазі цього металу.

Органічна хімія

Крах віталізму. У 1807 році Берцеліус запропонував речовини, які типові для живої природи, називати органічними, а речовини, характерні для неживої природи -неорганічними. XIX повік був часом панування віталізму - вчення, що розглядає життя як особливе явище, що підкоряється впливу особливих життєвих сил. Прихильники віталізму затверджували, що для перетворення неорганічних речовин в органічні потрібно якийсь особливий вплив, який виявляється тільки всередині живої тканини.

У 1828 році Фрідріх Велер, нагріваючи цианат амоній, виявив утворення кристалів, схожих на мочевину. Тим самим він отримав з неорганічної речовини органічне.

Відкриття Велера сприяло скиненню віталізму і натхнуло хіміків на спроби синтезу органічної речовини.

У 1845 році Адольф Вільгельм Герман Кольбе успішно синтезував оцтову кислоту; в 50-е роки XIX віку Пьер Ежен Марселен Бертло синтезував метиловий і етиловий спирти, метан, бензол, ацетилен; в 1812 році Кирхгофу вдалося отримати глюкозу; в 1820 році Анрі Браконно отримав глицин - першу амінокислоту; в 1809 Мішель Ежен Шеврель виділив жирні кислоти.

У 1854 році Бертло, нагріваючи гліцерин зі стеариновой кислотою, отримав тристеарин, який виявився ідентичним тристеарину, отриманому з природних жирів. Він був самим складним з синтезованих до того часу аналогів природних продуктів.

Бертло зробив ще більш важливий крок. Замість стеариновой кислоти він взяв кислоти, схожі на неї, але отримані не з природних жирів, і також нагрів їх з гліцерином. У результаті Бертло отримав з'єднання, дуже схожі на звичайні жири, але трохи відмінні від будь-якого з природних жирів.

Цей синтез показав, що хімік не тільки здатний синтезувати аналоги природних продуктів, він спроможний зробити більше. Саме з синтезом аналогів природних продуктів пов'язані самі великі досягнення органічної хімії другої половини XIX віку.

До середини XIX віку стало непопулярним прираховувати те або інакше з'єднання до органічних або неорганічних, виходячи лише з того, є або не є воно продуктом живої тканини. Проте ділення з'єднань на органічні і неорганічні мало значення. Властивості з'єднань цих класів настільки розрізнюються, що навіть прийоми роботи химика-органика і хімік-неорганіка абсолютно різні.

Німецький хімік Фрідріх Серпень Кекуле фон Страдонітц зробив вірний висновок. У підручнику, опублікованому в 1861 році Кекуле визначив органічну хімію як хімію з'єднань вуглеводу. Правда, декілька з'єднань вуглеводу швидше потрібно вважати неорганічними.

Ізомери і радикали. У перші десятиріччя XIX віку вважалося, що для кожного з'єднання характерна своя власна емпірична формула і що у двох різних з'єднань вона не може бути однаковою.

У органічних сполук в той час було неможливо встановити точну емпіричну формулу. Однак основоположники органічного аналізу (Ю.Лібіх, Ж.Б.А. Дюма, Ф.Велер) в процесі своїх досліджень отримали такі результати, які похитнули віру у важливість емпіричної формули. Либих і Велер вивчали фульминат і цианат срібла відповідно; і хоч емпіричні формули цих речовин однакові, їх властивості різні. Невдовзі Берцеліус відкрив виноградну і винну кислоти, які володіють різними властивостями, але описуються однією і тією ж емпіричною формулою. Оскільки співвідношення елементів в цих різних з'єднаннях було однаковим, Берцеліус запропонував назвати такі з'єднання ізомерами.

Здавалося очевидним, що, якщо дві молекули побудовані з однакового числа одних і тих же атомів і все ж володіють різними властивостями, відмінність корінити в способі розташування атомів всередині молекули. При великій кількості атомів число можливих варіантів розташування зростає настільки, що важко стає вирішити, якому з'єднанню відповідає яке розташування.

Тому проблему будови молекул можна було б майже відразу відкинути як що невирішується, якби не з'явилася можливість спростити її.

Гей-Люссак і Тенар, працюючи над цианидом водня, виявили, сто група CN (цианидная група) може перейти від з'єднання до з'єднання, не розкладаючись на окремі атоми вуглеводу і азоту. Група з двох або більше за атоми, здатна перейти без зміни з однієї молекули в іншу, була названа радикалом.

Коротше говорячи, ставало ясно, що відкрити таємницю будови великих молекул можна, лише встановивши будову певного числа різних радикалів. Тоді не складе труднощів великого побудувати з радикалів молекули.

Будова молекул

В 1852 році англійський хімік Едуард Франкланд висунув теорію, яка пізніше стала відома як теорія валентності, згідно якою кожний атом володіє певною здібністю до насичення(або валентністю). Передусім з введенням поняття «валентність» вдалося уясняти відмінність між атомною вагою і еквівалентною вагою елементів. Навіть в середині XIX століття багато які хіміки ще плутали ці поняття.

Еквівалентна вага атома рівна його атомній вазі, діленій на його валентність.

Теорія валентності зіграла найважливішу роль в розвитку теорії хімії і в органічній хімії особливо. Після того, як була побудована перша органічна молекула, стало абсолютно ясно, чому органічні молекули, як правило, значно більше і складніше, ніж неорганічні.

Згідно з уявленнями Кекуле, вуглецеві атоми можуть сполучатися один з одним з допомогою однією або декількох з чотирьох своїх валентних зв'язків, утворюючи довгі ланцюги. Мабуть, ніякі інші атоми не володіють цією чудовою здатністю в тій мірі, в якій володіє нею вуглевод.

Корисність структурних формул була настільки очевидною, що багато які хіміки-органіки прийняли їх відразу. Вони визнали повністю застарілими всі спроби зображати органічні молекули як структури, побудовані з радикалів. У результаті було визнано необхідним, записуючи формулу з'єднання, показувати його атомну структуру.

Російський хімік Олександр Михайлович Бутлеров використав цю нову систему структурних формул в розробленій ним теорії будови органічних сполук. У 60-х роках XIX сторіччя він показав, як за допомогою структурних формул можна наочно пояснити причини існування ізомерів.

Основні ідеї теорії хімічної будови Бутлеров виклав в доповіді «Про хімічну будову речовини», прочитану в хімічної секції З'їзду німецьких дослідників і лікарів в Шпейере (вересень, 1861). Основи цієї теорії сформульовані таким чином:

1) Атоми в молекулах сполучені один з одним в певній послідовності згідно з їх валентностями. Послідовність міжатомних зв'язків в молекулі називається її хімічною будовою і відбивається однією структурною формулою (формулою будови).

2) Хімічну будову можна встановлювати хімічними методами. (У цей час використовуються також сучасні фізичні методи).

3) Властивості речовин залежать від їх хімічної будови.

4) По властивостях даної речовини можна визначити будову його молекули, а по будові молекули - передбачувати властивості.

5) Атоми і групи атомів в молекулі впливають взаємний чином один на одну.

Основою теорії Бутлерова є ідея про порядок хімічної взаємодії атомів в молекулі. Цей порядок хімічної взаємодії не включає уявлення про механізм хімічного зв'язку і фізичному розташуванні атомів. Ця важлива особливість теорії хімічної будови дозволяє завжди спиратися на неї при побудові фізичної моделі молекули.

Встановивши поняття хімічної будови, А. М. Бутлеров дав нове визначення природи речовини: «хімічна натура складної частинки визначається натурою елементарних складових частин, кількістю їх і хімічною будовою».

Таким чином, А. М. Бутлеров перший встановив, що кожна молекула має певну хімічну будову, що будова визначає властивості речовини і що вивчаючи хімічні перетворення речовини, можна встановити його будову.

Погляди А. М. Бутлерова на значення хімічних структурних формул витікають з основних положень його теорії. Бутлеров вважав, що ці формули повинні бути не «типовими», «реакційними», а конституційними. У цьому значенні для кожної речовини можлива лише одна раціональна формула, на основі якої можна судити про хімічні властивості.

Бутлеров уперше пояснив явище изомерии тим, що ізомери - це з'єднання, що володіють однаковим елементарним складом, але різною хімічною будовою. У свою чергу, залежність властивостей ізомерів і взагалі органічних сполук від їх хімічної будови пояснюється існуванням в них взаємного впливу атомів», що передається вдовж зв'язків «, внаслідок якого атоми в залежності від їх структурного оточення придбавають різне «хімічне значення». Самим Бутлеровим і особливо його учнями В. В. Марковниковим і А. Н. Поповим це загальне положення було конкретизовано у вигляді численних «правил». Вже в XX в. ці правила, як і вся концепція взаємного впливу атомів, отримали електронну інтерпретацію.

Таким чином Бутлеров відкрив шлях до планомірного створення органічних сполук, слідуючи якому органічна хімія починає брати одну перемогу за іншою в змаганні з природою за створення матеріальних цінностей для задоволення потреб людей.

До важливих досягнень в будові молекул можна віднести відкриття оптичних ізомерів Пастером і прийняття трьохмірної моделі молекули.

Періодична таблиця

В історії розвитку органічної і неорганічної хімії XIX сторіччя спостерігається цікава паралель. У перші десятиріччя число знову відкритих органічних сполук, а також елементів збільшувалося ошеломляюще швидко. У третій чверті сторіччя органічні сполуки були певною мірою систематизовані завдяки введенню структурних формул. До деякої міри впорядковані були і елементи; однак на початку сторіччя панувало безладдя.

До 1830 року було відкрито 55 різних елементів і таке різке збільшення списку елементів, які, додатково, сильно відрізнялися по властивостях, спантеличило хіміків.

Заманливо було спробувати якось упорядити список вже відомих елементів.

Головна заслуга в упорядкуванні елементів належить нашому співвітчизнику Дмитру Івановичу Менделеєву. Відкритий ним в 1869 році Періодичний закон став самим значною подією XIX віку. У основу Періодичного закону Д.І. Менделеєв поклав атомну масу (раніше - атомні ваги) і хімічні властивості елементів. Розташувавши 63 відомих в той час елемента в порядку зростання їх атомної маси, Д.І. Менделеєв отримав природний (природний) ряд хімічних елементів, в якому він виявив періодичну повторюваність хімічних властивостей. Періодичний закон в формулюванні Д.І. Менделеєва звучав так: «Властивості простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від величини атомної ваги елементів». На його основі він склав таблицю, озаглавлену «Досвід системи елементів, заснованої на їх атомній вазі і хімічній схожості». Засновуючись на збільшенні і зменшенні валентності, Менделеєв розбив елементи на періоди. Для того, щоб виконувалася вимога, згідно з якою в стовпцях повинні знаходиться елементи з однаковою валентністю, Менделеєв в одному або двох випадках був вимушений вмістити елемент з декілька великою вагою перед елементом з декілька меншою вагою. Оскільки цього виявилося недостатньо, Менделеєв полічив також необхідним залишити в своїй таблиці пусті місця, які згодом повинні були заповнитися новими елементами.

Менделеев був настільки упевнений в своїй правоті, що прийшов до висновку про існування відповідних цим кліткам елементів і детально описав їх властивості. Він назвав їх экабор, экаалюминий, экакремний. Ніхто з попередників Менделеєва не ризикнув передбачати існування і властивості невідкритих елементів. І все ж частина хіміків була настроєна скептично і їх недовір'я не вдалося б подолати, якби сміливі ідеї Менделеєва не підтвердилися так блискуче.

Періодичний закон Д.І.Менделеєва і Періодична система хімічних елементів стали основою сучасної хімії, проклавши шлях до прогнозів і планомірних пошуків ще не відкритих хімічних елементів і нових хімічних сполук.

Фізична хімія

Відкриття, що відбувалися в фізиці XIX сторіччя, зокрема, в термодинаміці, не могли не вплинути на розвиток хімії. Адже в кінцевому результаті основними джерелами теплоти в XIX віці (крім Сонця) були хімічні реакції: горіння дерева, вугілля, нафти. Хімікам було також відомо, що практично всі хімічні реакції супроводяться тим або інакшим тепловим(а іноді і світловим) ефектом.

У 1840 році після опублікування робіт російського хіміка Германа Івановича Гесса межа між миром фізики і хімії була зруйнована. Гесс показав, що кількість теплоти, що отримується або що поглинається при переході від однієї речовини до іншого, завжди однакова і не залежить від того, за допомогою якої реакції або скількома етапами здійснювався перехід. Завдяки цьому узагальненню (закон Гесса) Гесса вважають фундатором термохимии. Виходячи із закону Гесса, закон збереження енергії одинаково застосуємо і до хімічних, і до фізичних процесів.

У 1850 році Уїльямсон ретельно вивчив оборотні хімічні реакції. Робота Уїльямсона ознаменувала початок вивчення хімічної кінетики - області хімії, що вивчає швидкості хімічних реакцій. Уильямсон ясно показав, що мимовільний характер хімічної реакції в ряді випадків визначає не просто виділення теплоти, а щось більше.

У 1863 році Като Гульдберг і Петер Вааге знайшли константу хімічної рівноваги, а також закон дії маси. Вони вважали, що напрям реакції визначається не просто масою окремих речовин, а швидше масою окремих речовин, реагуючої суміші, що доводиться на даний об'єм, іншими словами - концентрацією речовин.

Тим часом американський фізик Джозайя Гиббс Уїллард почав систематичне вивчення термодинаміки хімічних реакцій. Він ввів поняття вільна енергія, і пояснив суть закону дії маси. Швидкість, з якою міняється вільна енергія при зміні концентрації окремої речовини, називається хімічним потенціалом системи, і Гиббсу вдалося показати, що саме хімічний потенціал є «рушійною силою» хімічних реакцій. Хімічна реакція йде мимовільно від точки з високим хімічним потенціалом, подібно тому як теплота мимовільно передається від точки з високою температурою до точки з низькою температурою. Роботи Гиббса склали підмурівок сучасної хімічної термодинаміки. Причому Гиббс зробив так багато, що його послідовники по суті лише розвивали його ідеї.

Каталіз. Видатний німецький вчений Фрідріх Вільгельм Оствальд займався вивченням каталізу. Каталізатор, затверджував він, утворить з початковою речовиною проміжне з'єднання, яке розпадається на кінцеві продукти реакції. При розпаді проміжного з'єднання каталізатор вивільняється. Таким чином, каталізатор прискорює реакцію, але сам при цьому не витрачається. Крім того, оскільки молекули каталізатора використовуються знов і знов, для прискорення реакції великої кількості речовин досить невеликої кількості каталізатора.

Цей погляд на каталіз зберігається і сьогодні. Він допоміг пояснити механізм дії ферментів, керуючих хімічними реакціями в живих тканинах.

У 1888 році А. Ле Шателье відкрив правило, що отримало назву принципу Ле Шателье. Згідно з цим правилом, будь-яке зміщення системи в такому напрямі, який зменшує первинну зміну. Як виявилося, хімічна термодинаміка Гиббса чітко пояснювала принцип Ле Шателье.

Нові дослідження в області фізичної хімії показали, що хімічні реакції пов'язані не тільки з теплом, як таким, а швидше з енергією взагалі.

У XIX віці починає розвиватися фотохімія - область хімії, що вивчає реакції, що індукуються світлом. Серед її досягнень винахід фотографії, використання світла як каталізатора і подальші фотохімічні ланцюгові реакції і т.д.

Іонна дисоціація. Найбільшим физико - хіміком на рубежі XIX XX вв. поряд з Вант-Гоффом і Оствальдом був шведський вчений Сванте Серпень Арреніус. Ще будучи студентом, він зацікавився електролітами, тобто розчинами, здатними пропускати електричний струм. Аррениус прийшов до думки, що при розчиненні в розчинниках, подібних воді, певна частина молекул розпадається на окремі атоми. Більш того оскільки ці молекули, що розпалися проводять електричний струм, Арреніус передбачив, що молекули розпадаються не на звичайні атоми, а на атоми, несучі електричний заряд. Це склало основу теорії іонної диссоциации. За допомогою цієї теорії іонної диссоциации Арреніус пояснив багато які электро- хімічні явища. У 1889 році Арреніус висунув іншу плідну ідею. Він указав, що молекули, стикаючись, не реагують, якщо не володіють певним мінімумом енергії, інакше говорячи, енергією активації. При малій енергії активації реакції проходять швидко і безперешкодно, при високій енергії активації реакція може протікати з нескінченно малою швидкістю.

Синтетична органічна хімія

Перша половина XIX віку ознаменувалася розвитком нової області хімії - синтетичної органічної хімії. Хіміки почали з'єднувати в ланцюгу органічні молекули. Уильям Генрі Перкин намагався отримати хінін - цінний лікарський засіб проти малярії. Одного разу обробивши анілін бихроматом калію, розчарований результатом Перкин вже зібрався викинути отриману масу, як раптом помітив, що вона придбала пурпурний відтінок. Перкин додав спирт і витяг з реакційної суміші речовину, що забарвила спирт в прекрасний пурпурний колір.

Перкин зрозумів, що у нього в руках барвник. Згодом він першим організував промислове виробництво синтетичного барвника і швидко розбагатів.

Декілька років опісля після разючого успіху Перкина хіміки познайомилися зі структурними формулами органічних сполук. Ці формули могли допомогти підібрати методи, що дозволяють синтезувати нові органічні сполуки не випадково, а вже цілеспрямовано. Так в 1867 р. Адольф Байер синтезував індиго, в 1868 р. Карл Гребе синтезував важливий природний барвник - алізарін.

Услід за Перкином хіміки почали синтезувати з'єднання все зростаючої складності. Синтез звичайно дозволяв встановити молекулярну будову, що завжди представляло величезний теоретичний, а іноді і практичний інтерес.

Ці і подібні ним досягнення заклали основи теорії і технології прикладної хімії, завдяки успіхам якої наше життя перетворилося так значним образом і продовжує перетворюватися в ще більш прискореному темпі.

Шотландський хімік Томас Грехем вивчав дифузію, зокрема дифузію розчинених речовин. Він виявив, що розчини речовин, подібних солі, цукру проходять через розділяючу перегородку з пергаментного паперу. З'єднання, здатні пройти через пори пергаменту Грехем назвав кристаллоидами. З'єднання іншої групи, не здатні пройти через пори пергаменту, він назвав колоїдами. Наука про гігантські молекули стала згодом важливим розділом колоїдної хімії, якої Грехем поклав початок.

Вибухові речовини. Молекули-гіганти не уникли перетворюючої руки хіміка. У 1845 році Х.Ф.Шенбайн, випадково перетворив целюлозу в нитроцеллюлозу. Нитрогруппы послужили внутрішнім джерелом кисня, і при нагріванні целюлоза відразу ж повністю окислилася.

Шенбайн зрозумів важливість зробленого ним відкриття. На основі нитроцеллюлозы (нитроклетчатки) можна було отримати «бездимний порох».

Однак налагодити виробництво нитроклетчатки для військових цілей довгий час не вдавалося: фабрики, як правило, вибухали. Тільки в 1891 р. Дьюару і англійському хіміку Фредеріку Аугустусу Абелю вдалося отримати безпечну суміш, назвавши її кордитом.

У склад кордита крім нитроклетчатки входить також нітрогліцерин (могутня вибухова речовина), який був отриманий в 1847 р. італійським хіміком Аськаніо Собреро.

Виробництвом нитроглицерина зайнялося сімейство шведського винахідника Альфреда Бернарда Нобеля (1833-1896). Коли внаслідок вибуху загинув брат Нобеля, він зосередив свої зусилля на «утихомиренні» цієї вибухової речовини. У 1866 р. Нобель виявив, що кизельгур може вбирати значні кількості нитроглицерина. Нитроглицерином кизельгур, що Просочився можна було формувати в брикети. Такі брикети були абсолютно безпечні в звертанні, хоч просочуючий кизельгур нитроглицерин зберігав свою руйнівну силу. Нобель назвав отриману ним суміш динамітом.

Отримання нових і більш могутніх в порівнянні з чорним порохом вибухових речовин в кінці XIX в. поклало початок гонці озброєнь. Його застосування для військових цілей, як і розробка отруйних газів під час першої світової війни, виразно продемонструвало, що задачі науки можна перекрутити і примусити її служити цілям руйнування. Наука, яка до кінця XIX в. здавалася засобом створення на землі утопії, стала служити знищенню.

Однак існує багато напрямів, що дозволяють використати молекули-гіганти в мирних цілях. Так, якщо повністю нитрованная целюлоза - це вибухова речовина і може застосовуватися тільки як таке, то частково нитрованная целюлоза (піроксилін) більш безпечна в звертанні, і її можна застосовувати не тільки у військових цілях (виробництво пластмас, різних волокон).

Одним з головних джерел основних органічних сполук, необхідних для виробництва нових синтетичних продуктів, є нафта. Ця рідина відома з античних часів, але щоб використати її у великих кількостях, необхідно було відкрити спосіб викачування нафти з обширних підземних родовищ. Американський винахідник Едвін Лаурентін Дрейк першим в 1859 році почав бурити нафтові свердловини.

Неорганічна хімія

Нова металургія. Хоч може показатися, що XIX повік, особливо його друга половина, був віком органічної хімії, неорганічна хімія продовжувала розвиватися. Самі великі успіхи в області прикладної неорганічної хімії пов'язані з отриманням металів і передусім стали, виробництво якої було і залишається найбільш важливою статтею економіки будь-якої промислово розвиненої країни.

Сталь почали отримувати і широко використати ще три тисячоліття назад, але тільки в середині XIX століття був розроблений спосіб, який забезпечував масове виробництво сталі, що ллється. Велика заслуга в цьому належить Генрі Бессемеру.

Бессемер знайшов спосіб видалити надлишковий вуглевод з чавуна - пропустити через розплавлений метал струмінь повітря. Метал при цьому не охлаждаться і не затвердівав; навпаки, внаслідок реакції вуглеводу з киснем виділялося тепло, і температура розплаву підвищувалася. Припиняючи у відповідний момент подачу повітря, Бессемер зміг отримати сталь.

У 1856 р. Бессемер опублікував повідомлення про винайдений ним конвертер. У результаті сталь стала дешевою, і залізний вік звільнив дорогою віку стальному. Значення стали важко переоцінити. Сталь - це сучасні хмарочоси і підвісні мости, сталь - це рейки для поїздів, сталь - це могутні бойові кораблі і всесокрушающая артилерія.

Згодом металурги намагалися поліпшити властивості стали, додаючи в неї різні компоненти. Англійський металург Роберт Еббот Хедфілд ввів в сталь марганець(12%) і її стала набагато твердіше, ніж початковий метал. Хэдфилд запатентував марганцеву сталь в 1882 році і з цього моменту почався переможний хід легованих сталей.

Додаючи в сталь хром, молібден, ванадій, вольфрам і ніобій, металурги отримали багатий спектр легованих сталей, що володіють самими різними властивостями.

У цей же час почали знаходити застосування і нові метали, зокрема алюміній - самий поширений метал. Однак в природних з'єднаннях він міцно пов'язаний з іншими елементами. Лише в 1855 р. французький хімік Анрі Етьен Сен-Клер Де-вілль розробив прийнятний спосіб отримання достатніх кількостей досить чистого алюмінію. Однак і після цього вартість його набагато перевищувала вартість стали; так, досить сказати, що з алюмінію були зроблені такі «престижні» предмети, як брязкальце сину Наполеона III і головний убір статуї Вашингтона.

У 1886 р. молодий американський студент-хімік Чарльз Мартін Хол відкрив, що оксид алюмінію (глинозем) можна розчинити в розплавленому мінералі криолите. А отримавши розчин оксиду, можна шляхом електролізу виділити і сам алюміній. У тому ж році французький металург Поль Луї Туссен Еру (1863-1914) розробив по суті той же метод отримання алюмінію. Метод Холу -Еру зробив алюміній настільки дешевим, що з нього стали виготовляти навіть кухонний посуд.

Найбільш цінна властивість алюмінію - його легкість (алюміній в 3 рази легше стали). Саме з цієї причини він так широко використовується в авіаційній промисловості. У цих же цілях споживаються і великі кількості магнію, циркония і титана, оскільки перспективи їх використання вельми великі.

Досягнення біології XIX віку

Найбільш значущими подіями першої половини XIX віку стали становлення палеонтології і біологічних основ стратиграфии, виникнення клітинної теорії, формування порівняльної анатомії і порівняльної эмбриологии. Центральними подіями другої половини XIX віку стали публікація «Походження видів» Чарлза Дарвіна і поширення еволюційного підходу в багатьох біологічних дисциплінах.

Клітинна теорія

Клітинна теорія була сформульована в 1839 р. німецьким зоологом і фізіологом Т. Шванном. Згідно з цією теорією, всім організмам властива клітинна будова. Клітинна теорія затверджувала єдність тварини і рослинного миру, наявність єдиного елемента тіла живого організму - клітки. Як і всяке велике наукове узагальнення, клітинна теорія не виникла раптово: їй передували окремі відкриття різних дослідників.

На початку XIX в. робилися спроби вивчення внутрішнього вмісту клітки. У 1825 р. чеський вчений Я. Пуркине відкрив ядро в яйцеклетке птахів. У 1831 р. англійський ботанік Р. Броун уперше описав ядро в клітках рослин, а в 1833 р. він прийшов до висновку, що ядро є обов'язковою частиною рослинної клітки. Таким чином, в цей час міняється уявлення про будову клітки: головним в її організації стали вважати не клітинну стінку, а вміст.

Найбільш близько до формулювання клітинної теорії підійшов німецький ботанік М. Шлейден, який встановив, що тіло рослин складається з кліток.

Численні спостереження відносно будови клітки, узагальнення накопичених даних дозволили Т. Шванну в 1839 р. зробити ряд висновків, які згодом назвали клітинною теорією. Вчений показав, що всі живі організми складаються з кліток, що клітки рослин і тварин принципово схожі між собою.

Клітинна теорія включає наступні основні положення:

1) Клітка - елементарна одиниця живого, здатна до самообновлению, саморегулювання і самовоспроизведению і що є одиницею будови, функціонування і розвитку всіх живих організмів.

2) Клітки всіх живих організмів схожі по будові, хімічному складу і основним виявам життєдіяльності.

3) Розмноження кліток відбувається шляхом ділення початкової материнської клітки.

4) У багатоклітинному організмі клітки спеціалізуються по функціях і утворять тканини, з яких побудовані органи і їх системи, пов'язані між собою міжклітинними, гуморальными і нервовими формами регуляции.

Створення клітинної теорії стало найважливішою подією в біології, однією з вирішальних доказів єдності живої природи. Клітинна теорія вплинула значний чином на розвиток біології як науки, послужила підмурівком для розвитку таких дисциплін, як ембріологією, гістологія і фізіологія. Вона дозволила створити основи для розуміння життя, індивідуального розвитку організмів, для пояснення еволюційного зв'язку між ними. Основні положення клітинної теорії зберегли своє значення і сьогодні, хоч більш ніж за сто п'ятдесят років були отримані нові відомості про структуру, життєдіяльність і розвиток клітки.

Еволюційна теорія Ч. Дарвіна

Переворот в науці зробила книга великого англійського вченого-натураліста Чарльза Дарвіна «Походження видів», написана в 1859 році. Узагальнивши емпіричний матеріал сучасної йому біології і селекційної практики, використавши результати власних спостережень під час подорожей, він розкрив основні чинники еволюції органічного світу. У книзі «Зміна домашніх тварин і культурних рослин» (1868) він виклав додатковий фактичний матеріал до основного труда. У книзі «Походження людини і статевий відбір» (1871) висунув гіпотезу походження людини від мавпоподібного предка.

Суть дарвиновской концепції еволюції зводиться до ряду логічних, що перевіряються в експерименті і підтверджених величезною кількістю фактичних даних положень:

1) У межах кожного вигляду живих організмів існує величезний розмах індивідуальної спадкової мінливості по морфологічних, фізіологічних, поведенческим і будь-яким інших ознаках. Ця мінливість може мати безперервний, кількісний, або переривистий якісний характер, але вона існує завжди.

2) Всі живі організми розмножуються в геометричній прогресії.

3) Життєві ресурси для будь-якого вигляду живих організмів обмежені, і тому повинна виникати боротьба за існування або між особнями одного вигляду, або між особнями різних видів, або з природними умовами. У поняття «боротьба за існування» Дарвін включив не тільки власне боротьбу особня за життя, але і боротьбу за успіх в розмноженні.

4) У умовах боротьби за існування виживають і дають потомство найбільш пристосовані особні, що мають ті відхилення, які випадково виявилися адаптивними до даних умов середи. Це принципово важливий момент в аргументації Дарвіна. Відхилення виникають не направлено - у відповідь на дію середи, а випадково. Небагато з них виявляються корисними в конкретних умовах. Нащадки особня, що вижив, які успадковують корисне відхилення, що дозволило вижити їх предку, виявляються більш пристосованими до даної середи, чим інші представники популяції.

5) Виживання і переважне розмноження пристосованих особнів Дарвін назвав природним відбором.

6) Природний відбір окремих ізольованих різновидів в різних умовах існування поступово веде до дивергенції (розходженню) ознак цих різновидів і, зрештою, до видообразованию.

У основі теорії Дарвіна - властивість організмів повторювати серед поколінь схожі типи обміну речовин і індивідуального розвитку загалом - властивість спадковості. Спадковість разом з мінливістю забезпечує постійність і різноманіття форм життя і лежить в основі еволюції живої природи. Одне з основних понять своєї теорії еволюції - поняття "боротьба за існування" - Дарвін вживав для позначення відносин між організмами, а також відносин між організмами і абиотическими умовами, що приводять до загибелі менш пристосованих і виживанню більш пристосованих особнів.

Дарвин виділив дві основні форми мінливості:

● певну мінливість - здатність всіх особнів одного і того ж вигляду в певних умовах зовнішньої середи однаковим образом реагувати на ці умови (клімат, грунт);

● невизначену мінливість, характер якої не відповідає змінам зовнішніх умов.

У сучасній термінології невизначена мінливість називається мутацією. Мутація - невизначена мінливість на відміну від визначеної носить спадковий характер. По Дарвіну, незначні зміни в першому поколінні посилюються в подальших. Дарвин підкреслював, що вирішальну роль в еволюції грає саме невизначена мінливість. Вона пов'язана звичайно з шкідливими і нейтральними мутаціями, але можливі і такі мутації, які виявляються перспективними. Неминучим результатом боротьби за існування і спадкової мінливості організмів, по Дарвіну, є процес виживання і відтворення організмів, найбільш пристосованого до умов середи, і загибелі в ході еволюції непристосованих - природний відбір.

Механізм природного відбору в природі діє аналогічно селекціонерам, тобто складає незначні і невизначені індивідуальні відмінності і формує з них у організмів необхідні пристосування, а також міжвидові відмінності. Цей механізм выбраковывает непотрібні форми і утворює нові види.[6]

Теза про природний відбір нарівні з принципами боротьби за існування, спадковість і мінливість - основа дарвиновской теорії еволюції.

Клітинна теорія і вчення Дарвіна про еволюцію - це самі значні досягнення біології XIX віку. Але я думаю, що потрібно згадати і про інші досить важливі відкриття.

З розвитком фізики і хімії відбуваються і зміни в медицині. З течією часу областей застосування електрики стає все більше. Його використання в медицині поклало початок электро- і ионофорезу. Відкриття Х-променів Рентгеном викликало особливий інтерес у лікарів. Фізичні лабораторії, де створювалася апаратура, що використовується Рентгеном для отримання Х-променів, атакувалися лікарями і їх пацієнтами, що підозрювали, що в них знаходяться колись проковтнені голки, гудзики і т.д. Історія медицини до цього не знала так швидкої реалізації відкриттів в області електрики, як це трапилося з новим діагностичним засобом - рентгенівськими променями.

З кінця XIX віку починаються досліди на тваринах для визначення порогових - небезпечних - значень струму і напруження. Визначення цих значень викликалося необхідністю створення захисних заходів.

Немало важливим відкриттям в області медицини і біології стало відкриття вітамінів. Ще в 1820 році наш співвітчизник П. Вішневський уперше висловив припущення про існування в противоцинготных продуктах деякої речовини, яке сприяє правильній життєдіяльності організму. Власне відкриття вітамінів належить Н. Луніну, що довів в 1880 році, що до складу їжі входять деякі життєво важливі елементи. Термін "вітаміни" освічений від латинського коріння: "виється" - життя і "амин" - з'єднання азоту.

У XIX віці починається боротьба з інфекційними захворюваннями. Англійський лікар Дженнер винайшов вакцину, Роберт Кох відкрив збуджувач туберкульозу - паличку Коха, а також розробив профілактичні заходи проти епідемій і створив ліки.

Мікробіологія

Луї Пастер подарував миру нову науку - мікробіологію.

Ця людина, що зробила ряд найяскравіших відкриттів, повинна був все життя відстоювати свої істини в некорисних спорах. Дослідники всього світу вели спори про те, існує чи ні «самозародження» живих організмів. Пастер не сперечався, Пастер працював. Чому бродить вино? Чому скисає молоко? Пастер встановив, що процес бродіння - процес біологічний, що викликається мікробами.

У лабораторії Пастера досі стоїть колба дивної форми - крихка споруда з химерно вигненим носиком. Більше за 100 років тому в неї влили молоде вино. Воно не скисло і до цього дня - секрет форми береже його від мікробів бродіння.

Досліди Пастера мали велике значення для створення методів стерилізації і пастеризації (нагрівання рідини до 80оС, щоб убити мікроорганізми, і подальше швидке її охолоджування) різних продуктів. Він розробив методи запобіжного щеплення проти заразливих хвороб. Його дослідження послужили основою для вчень про імунітет.

Генетика

В 1865 році були опубліковані результати робіт по гибридизации сортів гороху, де були відкриті найважливіші закони спадковості. Автор цих робіт - чеський дослідник Грегор Мендель показав, що ознаки організмів визначаються дискретними спадковими чинниками. Однак ці роботи залишалися практично невідомими майже 35 років - з 1865 по 1900.

Висновок

XIX повік став переломним для всього людства. Жодна нація, жодну державу не могли ігнорувати процес, що все прискорюється, який назвуть згодом "науково-технічним прогресом". Відкриття в області фізики, хімії, біології, медицина перевернула уявлення людини про мир. Зрозуміло, що так значні відкриття і нововведення вплинули не тільки на зміну світогляду декількох поколінь, але і на весь уклад їх життя.

XIX повік по праву можна назвати віком видатних наукових відкриттів. Створення еволюційної теорії Дарвіна привнесло і в біологію, також як в механіку і фізику, ідеї руху і розвитку.

XIX повік - це вік ймовірностний бачення Природи, що еволюціонує миру, поміченого Больцманом і Дарвіном. Революційні зміни в природознавстві не обмежилися цими відкриттями. Всесвіт Ньютона - Всесвіт твердої матерії, що складається з атомів, неподільних частинок. Славнозвісні експерименти Фарадея, теоретичні роботи Максвелла по електромагнетизм привели до обгрунтування польової форми матеріального світу, де матерія не має чітких меж, контурів.

Саме в цей час, безумовно, збільшується роль науки, без неї став неможливий розвиток виробництва. Наукові відкриття впроваджуються в промисловість і сільське господарство. Залізниці, електричне освітлення, телефон, телеграф і багато що інше корінним образом міняють життя людини. Людина встає на принципово новий рівень життя.

Список літератури

1) Кудрявцев П.С. «Курс історії фізики». М.:Освіта, 1971 р.

2) Дорфман Я.Г. «Всесвітня історія фізики з початку XIX до середини XX вв.». М.:Наука, 1979 р.

3) Лауе М. «Історія фізики». М.:1956 р.

4) Бернал Дж. «Наука в історії суспільства». М.:1956 р.

5) Азімов А. «Коротка історія хімії». М.:Мир, 1983 р.

6) Больцман Л. «Лекції по теорії газів». М.:Гостехиздат, 1953 р.

7) «Дарвінізм: історія і сучасність». М.:Наука, 1985 р.

8) Азімов А. «Коротка історія біології». М.:1967 р.

9) Карпенков С.Х. «Основні концепції природознавства». М.: Академічний проект, 2002 р.

10) Леонов В.Е. «Концепції сучасного природознавства». М.: Вектор, 2007 р.

[1] Дорфман Я.Г. Всемірная історія фізики з початку XIX до середини XX вв. М., Наука, 1979

[2] Лауе М. Історія фізики. М., 1956

[3] Бернал Дж. Наука в історії суспільства. М., 1956

[4] Больцман Л. Лекциї по теорії газів. М., Гостехиздат, 1953

[5] Азімов А. Краткая історія хімії. М., Мир, 1983

[6] Дарвінізм: історія і сучасність. М., Наука, 1985

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка