Российская наука в ХIХ веке

Развитие науки в XVIII – XIX вв.

Эпоха XVIII – начала XIX веков была расцветом классической науки. Формирование её принципов завершил И. Ньютон. Особенностями классической науки были:

- стремление к завершенной системе знаний, фиксирующей истину в

окончательном виде;

-ориентация на классическую механику, считавшуюся универсальным

методом познания окружающих явлений, представляющую мир в виде

гигантского механизма, четко функционирующего на основе вечных и

неизменных законов;

-однозначность в истолковании событий, исключение из результатов познания случайности и вероятности, которые расценивались как показатели неполноты знания;

-исключение из контекста науки характеристик исследователя, отказ от учета

особенностей (способов, средств, условий) проведения наблюдения и

эксперимента;

-оценка имеющегося научного знания как абсолютно достоверного и

истинного;

-осмысление природы познавательной деятельности как зеркального

отражения действительности;

-рассмотрение природы как из века в век неизменного, всегда тождественного самому себе, неразвивающегося целого;

-абсолютная предсказуемость мира, всеобщий и полный детерминизм

(следствием из этого было мнение, что ученые в своих экспериментах смогут

повторить любое явление природы);

-вытеснение наукой религии в качестве интеллектуального авторитета.

С классической наукой была тесно связана философия Просвещения. Эта

философия фактически произвела идеологическую революцию, утвердив

представления о том, что человеком могут быть осмыслены не только законы

природы, но и законы общественного развития. Философы–просветители

полагали, что миром правит разум, верили в прогресс (как технический, так и

социальный), считали, что каждый человек обладает естественными правами на жизнь и свободу.

Назовём основные научные достижения XVIII века:

- физика – под влиянием работ И. Ньютона формируется классическая

механика, теория движения газов (аэродинамика) и теория движения

жидкостей. Б. Франклином (1706-1790) проводятся исследования в области

атмосферного электричества;

- химия – в 1748 году М.В. Ломоносов (1711-1765) открывает закон

сохранения вещества. К сожалению, это важнейшее открытие не привлекло

внимания учёных Западной Европы, полагавших, что российские учёные не

могут дать ничего ценного для развития общемировой науки. Вновь этот

фундаментальный химический закон был переоткрыт французским химиком

А.Л. Лавуазье в 1789 году;

- астрономия – концепция И. Канта (1724-1804) и П. Лапласа (1749-1827) о возникновении Земли и Солнечной системы в целом из газопылевой

туманности и о влиянии фаз Луны на приливы и отливы;

- математика – дальнейшая разработка теории переменных величин и графического изображения функций (работы немецкого математика К. Гаусса (1777-1855); введение французским математиком П. Лапласом (1749 –1827) принципа «Железного детерминизма», означавшего, что равные действия в равных условиях всегда приводят к одинаковым результатам; отсюда следовало, что ученые в своих опытах и экспериментах всегда смогут повторить любое явление природы.

Развитие науки в России

В России развитие науки в XVIII веке шло в контексте проводимой государством политики модернизации. Огромное влияние на её развитие оказали реформы Петра I(1682-1725) и особенно процесс европеизации культуры. В результате роста культурных контактов стали доступны достижения европейской науки. Итогом этого процесса стало создание в 1725 г. Императорской академии наук и художеств. Учитывая фактическое отсутствие на тот момент отечественных ученых, в Российскую Академию было приглашено большое количество европейских ученых, сыгравших важную роль в становлении российской науки.

Особо следует отметить швейцарского математика и логика Л. Эйлера, итальянского физика А. Бернулли, немецкого физика и химика Г. Крафта, географа Мессершмита, историка и архивариуса Г. Миллера. Академией регулярно публиковались сборники научных трудов, издавался, правда, нерегулярно, журнал Академии Наук. При этом деятельность ученых полностью финансировало государство. Все это способствовало постепенному формированию отечественных научных кадров.

Благодаря реформам Петра I и практическим потребностям государства в 1-й четверти XVIII в. происходит организационное оформление отечественной

науки. При этом активно использовались опыт и знания ведущих европейских ученых. Однако в целом российская наука находилась в процессе своего становления и существенно отставала от европейской науки.

Дальнейшему институциональному развитию науки способствовало

открытие в 1755 г. Московского университета, ставшего вскоре главным

научным центром страны (особо следует отметить роль П.И. Шувалова и М.В. Ломоносова как основателей университета). Появление в России университета позволяло решать задачу подготовки собственных научных кадров.

Развитие естественных наук в России было связано, прежде всего, с деятельностью выдающегося ученого-энциклопедиста М.В. Ломоносова (1711 – 1765), совершившего открытия в области физики, химии, астрономии (закон сохранения энергии, молекулярная теория строения вещества, «эфирная» теория атмосферного электричества). Кроме того, талант Ломоносова проявился в области литературы и истории.

Значительного развития достигла геология и минералогия, связанные с

практическими нуждами государства. В этой связи следует отметить деятельность В. Татищева и Г. Геннина, составивших подробные описания

минералов, найденных на территории России (особенно на Урале и в Сибири). Необходимость в освоении новых пространств, привела к дальнейшему расширению географических знаний, чему способствовали многочисленные географические экспедиции.

В XIX веке постепенно накапливаются знания, изменившие принципы классической науки, особенно её представления о неизменности мира.

Важнейшим открытием XIX в. было учение о клетке. Германский естествоиспытатель, врач и ботаник Матиас Шлейден (1804-1851) выступил в 1838 г. с учением о клетке, которое объясняло происхождение растительных тканей. Теодор Шванн (1810-1882) распространил эту клеточную теорию и на животный мир. Учение о клетке, о её развитии путём размножения дало объяснение возникновения и роста организма.

Огромное значение имел открытый в 1842 г. немецким учёным Робертом

Майером (1814-1878) и английским физиком Джеймсом Джоулем (1818-1889)закон о сохранении и превращении энергии.

Новый важнейший удар представлениям о неподвижности и постоянстве природы нанесли открытия Чарльза Дарвинa (1809-1882). Огромным событием для всей мировой науки явился выход в свет его книги «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение избранных рас в борьбе за существование» (1859). Это был плод более чем двадцатилетних трудов, начавшихся с научного путешествия, совершенного Ч. Дарвином на корабле «Бигль» к берегам Огненной земли в 30-х годах XIX века. Дарвин долго изучал вопрос об изменении животных и растений и в результате опытов и теоретической работы пришел к выводам:

1) все богатство животных видов является результатом развития и усложнения простейших клеточных организмов (эволюционная теория);

2) в борьбе за существование случайные, но благоприятные для вида изменения сохраняются путем наследственности и развиваются далее (естественный отбор);

3) можно искусственным путем изменить признаки животных и выращивать новые их породы (теория искусственного отбора).

Дарвин опроверг не только старые религиозные представления о сотворении видов животных и растений, но и более новые представления классической науки об их неизменяемости.

Разрушение старого представления о природе содействовало успехам химии, особенно после работ английского учёного Джона Дальтона (1766-1844), разработавшего атомную теорию, которую выдвинули ещё древнегреческие философы-материалисты.

Основателями органической химии считаются Юстус Либих (1803-1873)

и Фридрих Велер (1800-1882). В 1822 г. Велеру впервые удалось получить из неорганических веществ органические. Таким образом, была опровергнута концепция «витализма», утверждавшая, что химические вещества живой природы синтезируются только с помощью особой «жизненной силы».

Французский химик Пьер Бертло (1827-1907) открыл возможность искусственного получения органических соединений, т. е. веществ, встречающихся в организмах и растительном мире. Наиболее крупным событием в истории химии в 50—60-х годах было открытие периодической системы элементов Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834—1907). В своей работе «Основы химии» (1862) профессор Петербургского университета Д. И. Менделеев показал, что если химические элементы расположить в порядке возрастания их атомных весов, то наблюдается закономерное изменение свойств элементов. Эта закономерность носит название периодической системы элементов или закона Менделеева. Труды Менделеева имели значение для дальнейшей разработки теоретических основ химии и физики.

Естественные и точные науки после открытий Дарвина и Менделеева подвергались радикальной перестройке. Научные открытия подрывали основы прежних традиционных представлений.

Развитие техники было тесно связано с развитием естествознания, способствовало его успехам и в свою очередь зависело от них.

Проведение исследований в области естественных и технических наук предполагало наличие и дальнейшее совершенствование специальных приборов, аппаратов и инструментов. Особенно это сказалось в период революционных открытий в различных областях естественных наук. Развитие приборостроения способствовало дальнейшей дифференциации и специализации наук, появлению новых отраслей на стыке наук или в результате применения теорий и принципов одних дисциплин в смежных областях. Новейшие достижения естествознания успешно использовались в приборостроении.

Успехи электротехники были связаны с созданием новых измерительных и контролирующих устройств. Большую роль в разработке электротехнических

приборов сыграл английский физик У. Томсон (1824-1907).

Он изобрел сифонметчик, игравший роль приемника при кабельном телеграфировании, внес усовершенствования в такие приборы, как глубиномер, компас, гальванометр и др.

К концу XIX в. больших успехов достигло оптическое приборостроение. В 1899 г. П. Н. Лебедев разработал прибор для изучения светового давления. Исследования русского ученого позволили установить, что свет обладает не

только энергией, но и массой.

После открытия в 1887 г. Г. Герцем явления внешнего фотоэффекта в 1888 г. Александр Григорьевич Столетов (1839-1896) в России создал первый в мире

газонаполненный фотоэлемент, основанный на явлении внешнего фотоэлектрического эффекта.

Важной проблемой физики конца XIX в. было определение скорости света.

В 1880—90-х гг. американские ученые А. Э. Майклсон (1852— 1931) и Э. У.

Морли (1838—1923) с помощью интерференционной установки (интерферометр был изобретен Майклсоном) экспериментально доказали, что скорость светового сигнала не зависит от скорости движения его источника. Этот вывод сыграл исключительно важную роль в разработке теории относительности.

В 1897 г. англичанин Дж. Дж. Томсон (1856—1940) сконструировал электронно-лучевую трубку, с помощью которой, он исследовал отклонение катодных лучей в магнитном и электрическом полях и установил, что они представляют собой поток электронов. В 1907 г. Томсон разработал масс спектрометр для определения и точного измерения массы ионизированных атомов или молекул газов посредством разделения ионов с различным отношением масс к заряду при прохождении, ионизированных частиц в электромагнитном поле. Масс-спектрометры стали широко применяться в химическом анализе для определения относительного содержания в веществе различных компонентов.

После того, как в 1895 г. немецкий физик В. - К. Рентген (1845— 1923)открыл лучи, в дальнейшем получившие его имя («рентгеновские лучи»), он создал тип рентгеновской трубки с вогнутым катодом и платиновым антикатодом, которая нашла широкое применение в медицине, химии, физике, металлургии и т. д.

Подчеркнём, что потребность во всё более сложных вычислениях привела к развитию счётных приборов. В Швеции в 1866 г. появился счетный прибор Арцберга, русский математик В. Я. Буняковский в 1867 г. создал самосчеты, в Германии в 1878 г. Лейнер сконструировал свой стержень для сложения, а в 1885 г. инженер Патетин во Франции предложил свой прибор для сложения.

Около 1876 г. русский математик Пафнутий Львович Чебышев (1821—1894) создал суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков. В 1881 г. он же сконструировал к нему приставку для умножения и деления.

В 1873 г. шведско-русский инженер В. Т. Однер (1845-1903) построил арифмометр, в котором использовал зубчатую передачу с переменным числом зубцов. Начиная с 90-х гг. «Однер - машины» стали создаваться во многих странах мира («Брунович», «Триумфатор» и др.). В 1885 г. американский инженер У. С. Барроуз запатентовал, а в 1890 г. сконструировал суммирующую «листинговую машину». Это был впоследствии весьма популярный конторский записывающий калькулятор, в котором рычажный набор чисел, существовавший до этого во всех вычислительных машинах, впервые был заменен на клавишный. Машина Барроуза нашла спрос на рынке и начала применяться для коммерческих расчетов.

В 1880-х гг. американский инженер и предприниматель Герман Холлерит (1860-1929) сконструировал вычислительную машину («Табулятор»), автоматизировавшую процесс обработки данных, используя в качестве носителей информации перфокарты. Вычислительные машины Г. Холлерита

оказали большую помощь в обработке информации, полученной в ходе переписи населения США в 1890 г. В основе «Табулятора» Холлерита лежало соединение принципов механического счета с возможностью некоторого автоматического сопоставления и анализа данных. В 1896 г. Г. Холлерит основал фирму по выпуску вычислительной техники и перфокарт. В 1924 г. она была преобразована в фирму IBM («International Business Maschines»).

Вычислительные машины Холлерита широко использовались не только в США, но и в Австрии, Канаде и других странах. В 1897 г. они применялись для обработки результатов переписи населения в России.

Дальнейшее совершенствование счетных клавишных машин связано с именами американских инженеров Е. Фельта и Р. Таррана, которые в 1896 г. создали калькулятор, производивший четыре арифметических действия, а при последующем усовершенствовании обеспечивавший отпечатки всех

производимых операций.

В 1904 г. в России Алексей Николаевич Крылов (1863-1945) предложил конструкцию машины для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. В 1912 году такая машина была построена.

Вплоть до конца XIX в. все вычислительные машины были механическими, а в конце XIX в. в вычислительных машинах стали использовать электрический привод, причем он был приспособлен и для старых типов машин. Опытный вычислитель, вооруженный такой техникой, мог за рабочий день выполнить не более 1500—2000 арифметических операций. С этого момента начался электромеханический период в развитии вычислительной техники, который продолжался до 40-х гг. XX в., когда появились ЭВМ.

Российская наука в ХIХ веке

В XIX веке российская наука вышла на новый уровень, не только став проводником знаний, выработанных европейцами, но и самостоятельно совершая новые открытия, внося свой вклад в мировую науку.

Мировую известность в области математической статистики и теории вероятностей получили работы отечественных математиков: Виктора Яковлевича Буняковского (1804-1889), Михаила Васильевича Остроградского (1801-1861).

Существенным вкладом в развитие математики было создание Николаем Ивановичем Лобачевским (1792-1856) так называемой неэвклидовой геометрии.

Успешно работали в области электричества русские физики. Василий Владимирович Петров(1761-1834) открыл электрическую дугу (1802), имевшую большое практическое значение, занимался проблемами электролиза. Работы Эмилия Христиановича Ленца (1804-1865) были посвящены вопросам превращения тепловой энергии в электрическую, Павел Львович Шиллинг (1786-1837) явился создателем электромагнитного телеграфа. Впоследствии, в 1839 г., другой русский физик Борис Семёнович Якоби (18101-1874) соединил подземным кабелем столицу с Царским Селом. Якоби также много и успешно работал над созданием электрического двигателя, лодка с таким двигателем прошла испытание на р. Неве. Другое его открытие — гальванопластика, получение точных металлических копий методом электролитического осаждения металла на металлическом или неметаллическом оригинале. Над изучением структуры металлов и производством высококачественных сталей трудился металлург Павел Петрович Аносов (1799-1851). Химик Николай Николаевич Зинин (1812-1880) сумел получить синтетическим путем анилиновые красители, что представляло огромную практическую ценность.