Благодаря росту производительных сил и повышению потребностей общества в этот период были сделаны важнейшие открытия в таких отраслях, как транспорт, электричество, строительство, металлургия, машиностроение и т. д.
В результате увеличения протяженности железных дорог во всем мире произошли большие перемены в паровозостроении. Вместо простых и маломощных паровых машин были созданы двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Электрические двигатели вначале использовались в транспорте. С 1895 года в крупнейших городах Англии и США стали пользоваться трамваем. Были проведены опыты по электрификации железных дорог. В кораблестроении все больше стали использовать сталь.
Электричество
Государства, в которых была развита электротехническая промышленность, испытывали экономический подъем.
Развитие промышленности год за годом увеличивало потребность фабрик, заводов, торговых предприятий и контор в искусственном освещении.
В 1876 году русский изобретатель П.Н. Яблочков сконструировал промышленный образец электрической лампы, названной электрической свечой. Знаменитый американский изобретатель Т. Эдисон создал новый вид лампы накаливания с угольной нитью и высоким устойчивым вакуумом. Первая тепловая электростанция, открытая Эдисоном в Нью-Йорке, обеспечивала энергией сотни потребителей.
Использование металла и стекла в строительстве
В сфере строительства произошли большие перемены. Начали широко использовать металл и стекло, благодаря чему стали строиться здания нового типа - банки, фабрики, рынки, торговые ряды, вокзалы, жилые дома, крупные гостиницы и т. д.
Большое значение в строительстве приобрел цемент. В этот период появился новый материал - железобетон, который принято считать изобретением французского садовника Моне. Он изготавливал из железобетона большие цветочные горшки.
Широкое использование новых материалов - железобетонных каркасных конструкций и стекла повлияло на архитектуру зданий.
в 1889 году французский инженер Эйфель для Всемирной выставки построил в Париже ставшую символом технических достижений того времени стальную решетчатую башню высотою 300 метров, при возведении которой был применен ряд прогрессивных для того времени методов монтажа строительных конструкций. Его изобретение использовали в дальнейшем американцы при строительстве зданий-небоскребов высотою 400 метров.
Очень изменилась и техника строения железнодорожных тоннелей и возведения железнодорожных мостов. В 1880 году в Альпийских горах на знаменитом перевале Сен-Готард был построен тоннель длиною 15 км.
К этому времени резко изменилась и техника гидростроительства. В 1914 году было завершено строительство Панамского канала, соединяющего Атлантический океан с Тихим океаном.
Металлургия
Конечно, без развития металлургической отрасли невозможно было возведение вышеназванных строительных сооружений. Совершенствовалась выплавка металла. Немецкий ученый Р. Кирхгоф ввел автоматизацию в металлургию. Увеличилась емкость печей. Была решена проблема превращения чугуна в сталь. Появились новые технологии производства сульфатной кислоты, необходимой для промышленности. Был внедрен аммиачный метод получения искусственной соды.
В 1886 году электролитным методом был произведен алюминий. В начале XX века JI. Бакеланд (Бельгия) предложил первые полностью синтетические пластмассы.
В это время стремительно развивалось машиностроение. Основоположником науки о резке металлов является русский ученый И. А. Тиме. В 1867 году впервые был применен американским электротехником Томсоном метод электросварки.
Переработка нефти
В конце XIX - начале XX века возникла одна из важнейших отраслей экономики - переработка нефти. С совершенствованием двигателя внутреннего сгорания возникла проблема получения бензина.
В области создания легкого двигателя, работающего на бензине, больших успехов добился немецкий ученый Г. Даймлер. Он создал двигатели, устанавливаемые на автомобиле, моторной лодке, мотоцикле. Мощность первого двухцилиндрового двигателя Даймлера равнялась 34 лошадиным силам.
В 1887 году Р. Дизель изобрел двигатель, работающий по принципу самовоспламенения топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха.
Русский изобретатель А.Ф. Можайский, английский конструктор Г. Филиппе и французский изобретатель К. Адер внесли огромный вклад в создание первых аэропланов.
В 1903 году братья Уилбур и Орвил Райт совершили полет на аэроплане. Чарльзом Бэббиджем (Англия) была создана автоматическая вычислительная машинка, Джозефом Мари Джаккардом - программирование швейных машин, JI. Сперри (США) - автоматическое управление самолетами, Н.И. Кибальчичем разработан проект ракетоплана (Россия).
Радоитехника
Одним из величайших открытий в сфере техники было изобретение радио. Немецкий ученый Г. Герц впервые в мире на опыте доказал существование электромагнитных волн.
Русский ученый А. Попов разработал метод передачи и приема электромагнитных волн для беспроволочной связи и создал «прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний». Таким образом была создана классическая схема приемника. В Англии Г. Маркони изобрел беспроволочный телеграф.
В конце XIX века стало быстро развиваться новейшее достижение техники - телефон. Инженер-техник А. Белл, родившийся в Шотландии и проживавший в Америке, первым получил патент на телефонный аппарат. Телефон, в отличие от других новых изобретений, очень быстро вошел в обиход во всех странах. Первая городская телефонная станция была запущена в США. Впоследствии телефонные станции открылись в Париже и Берлине.
Т. Эдисон создал аппарат записи, сохранения и воспроизведения речи и музыки - фонограф. На основе фонографа были изобретены граммофон, патефон и устройства звукозаписи и звуковоспроизведения.
Военная сфера
Начиная с конца XIX века в связи с началом борьбы за передел мира усиливается связь между военной сферой и экономикой. Машинизированная индустрия дала возможность осуществить несколько очень важных военно-технических новшеств.
К этому времени во всех развитых странах росла численность полевых войск и полевой техники. Это стало причиной роста количества и качества производства оружия для пехоты и артиллерии. Было изобретено скорострельное ружье с пороховницей. Однако использование дымного пороха снижало боевые качества ружья. Во время быстрой стрельбы из ружья с пороховницей дым не успевал рассеяться, и это мешало стрелкам видеть цель. Таким образом, практика военного дела поставила задачу изобретения бездымного пороха.
В 1884 году французский ученый Ж. Въеле достиг успеха в создании пироксилинового пороха без дыма. В России Д. И. Менделеев самостоятельно от французов открыл «секрет» бездымного пороха. Во многих странах было налажено производство бездымного пороха.
Вместе с совершенствованием ружья и улучшением пороха появились и боевые армии, хорошо вооруженные, противостоящие натиску многочисленных войск. Появление во Франции скорострельных самоходных пушек, а также взрывчатых веществ поднято боевое качество армии на новый уровень.
Шведский инженер А. Нобель сделал сенсационное открытие в области изготовления нового взрывчатого вещества. В 1888 году он создал динамит, благодаря чему очень разбогател.
Накануне Первой мировой войны были значительно усовершенствованы огнестрельное оружие и артиллерия. Во время войны наряду со станковым пулеметом был изобретен легкий ручной пулемет. Увеличилось расстояние досягаемости цели. Появились пушки, стрелявшие на большие расстояния. Танк, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, гусеничными траками, броней и пушкой, впервые был использован 15 сентября 1916 года англичанами в бою у реки Сомма. Танк превратился в страшное боевое оружие.
В начале XX века были построены самолеты, летающие со скоростью до 220 километров в час на высоте до 7000 метров, дальность их полета достигала 900 километров.
Таким образом, этот период характеризуется быстрым развитием науки и техники.
Развитие науки и техники в материальном производстве в конце XIX-начале XX века Обновлено: Январь 27, 2017 Автором: admin
Развитие мировых производительных сил, особенно в конце 19 в., происходило необычайно высокими темпами. Так, суммарная выплавка стали с 1870 по 1900 гг. возросла в 20 раз. Вследствие этого увеличился объем промышленного производства. Количественные изменения сопровождались бурным развитием техники, новшества которой охватывали различные сферы производства, транспорта, быта. Радикальные изменения произошли в организации промышленного производства, его технологии. Возникло много новых отраслей промышленности, которых мир ранее не знал. Произошли существенные сдвиги в размещении производительных сил как между странами, так и внутри отдельных государств.
Такой скачок в развитии мирового промышленного потенциала связан с произошедшей в рассматриваемый период научно-технической революцией .
19 век был полон весьма важных фундаментальных событий, коренным образом изменивших мировую цивилизацию. Это был период завершения буржуазных революций во Франции и Германии. Сформировалось ядро мощных государств, которые и по настоящее время удерживают лидирующие позиции в мире, во многом даже определяют судьбы всей планеты.
Это был период формирования индустриальной цивилизации, период создания крупного машинного производства в промышленности и других отраслях хозяйства. Промышленность заняла ведущее положение в общем объеме производства. Появились новые отрасли экономики - металлургия, машиностроение, транспорт, электроэнергетика, химия и другие. Тяжелая промышленность стала преобладающей. Значительно повысилась производительность труда, темпы роста производства, возросло городское население.
Наряду с широким использованием паровых машин были созданы новые, более эффективные типы двигателей - водяные и паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания. Грандиозное железнодорожное строительство и развитие пароходства позволили связать сетью дорог и путей огромные хозяйственные территории. К концу века появилось автомобилестроение.
Расширению коммуникаций способствовало изобретение радио, телеграфа, телефона. Подлинной революцией стало развитие электроэнергетики. Важнейшие изобретения были сделаны и в военном деле: бездымный порох, дальнобойная артиллерия, паровые и дизельные бронированные корабли и многое другое.
Накопленный к 70 - 90 гг. 19 века колоссальный опыт развития производства вылился во вторую научно-техническую революцию (первая - промышленный переворот).
7.2. Научная революция
К рубежу 19-20 вв. кардинально изменились основы научного мышления; переживает расцвет естествознание, идет создание единой системы наук. Этому способствовало открытие электрона и радиоактивности. Произошла новая научная революция, начавшаяся в физике и охватившая все основные отрасли науки. Ее представляют М. Планк , создавший квантовую теорию, иА. Эйнштейн , создавший теорию относительности, ознаменовавшие прорыв в область микромира.
В конце 19 - начале 20 вв. связь науки с производством приобрела более прочный и систематический характер. Устанавливается тесная взаимосвязь науки с техникой, обусловливающая постепенное превращение науки в непосредственную производительную силу общества. Если до конца 19 в. наука оставалась «малой» (в этой сфере было занято небольшое количество людей), то на рубеже 20 в. способ организации науки изменился - возникли крупные научные институты, лаборатории, оснащенные мощной технической базой. «Малая» наука превращается в «большую» - численность занятых в этой сфере увеличилась, возникли специальные звенья научно-исследовательской деятельности, задачей которых стало скорейшее доведение теоретических решений до технического воплощения, в их числе - опытно-конструкторские разработки, производственные исследования, технологические, опытно-экспериментальные и др.
Процесс революционных преобразований в области науки охватил затем технику и технологию.
Быстрыми темпами развивалась наука об электричестве и магнетизме. К началу 19 в. из области электричества физикам были известны только явления, связанные с электрическим разрядом, вызывающим световые, звуковые и физиологические эффекты, да еще ряд явлений, связанных с механическими взаимодействиями (притяжение и отталкивание) между наэлектризованными телами. Существовали уже теории электрических явлений - унитарная и дуалистическая, конкурировавшие между собой. Каждая из них имела свих сторонников и своих противников. Уже были известны некоторые законы взаимодействия наэлектризованных тел (законы Кулона), были известны некоторые приборы для количественной характеристики электрического состояния тел (электроскопы). Для получения электричества кроме примитивных способов (трение, удары) были изобретены уже электростатические машины разного рода. Для накопления электричества были уже изобретены лейденские банки. Было сделано разделение тел на проводники и непроводники электричества (изоляторы); установлено тождество между электрическими разрядами и явлением молнии и т.д. Но все имевшиеся сведения не удовлетворяли пытливые умы современников. Человеческий ум стремился познать сущность электричества. Во всех странах велись многочисленные работы по изучению электрических явлений. Они велись и у нас в России, главным образом в Петербургской академии наук.
Во второй половине 18 в. особенно замечательные работы в области изучения электрических явлений были выполнены академиками М.В. Ломоносовым, Г.В. Рихманом и Т.У. Эпинусом (1724 - 1803 гг.).
Сведения по электричеству были тогда весьма ограничены, но еще более ограничены были сведения по магнетизму. Они сводились, пожалуй, к знанию механических действий естественных и стальных искусственных магнитов (притяжение и отталкивание) и к знанию свойств магнитной стрелки, применяемой для компасов. Но и эти механические свойства были известны только качественно. Лишь в конце 18 в. (1785 г.) стал известен количественный закон взаимодействия между полюсами магнита. Еще не очень далеко было то время, когда ученый иезуит А. Кирхер (1734 г.) писал в своей книге, что магнит любит красный цвет и что, будучи завернутым в красную материю, он становится сильнее и лучше сохраняет свою способность притягивать железо. Ученый иезуит объясняет это свойство магнита тем соображением, что магнит - «царь камней» и, следовательно, ему свойственен пурпур. Наоборот, по сведениям, сообщаемым Кирхером, магнит не выносит чеснока: будучи натерт чесноком, он теряет значительную часть своей притягательной силы.
Таким образом, наши пионеры в изучении электрических и магнитных явлений в самую раннюю эпоху изучения высказывали мысли, которые получили общее признание многими десятилетиями позднее, после работЭрстеда, Ампера, Араго, Фарадея и др. Эти последние работы могли, однако, появиться лишь в последующую эпоху, после того как стало известно новое электрическое явление - явление электрического тока, т. е. после изобретения вольтова столба, который впервые дал возможность получать длящийся электрический ток.
Вольтов столб был изобретен итальянским физиком Алессандро Вольта в 1799 г. Он первый обнаружил появление электродвижущих сил при соприкосновении разнородных металлов. Он же установил различие между проводниками первого класса (металлами) и второго класса (электролитами) и нашел, что, составляя электрическую цепь из проводников обоих классов, можно получить в цепи электрический ток.
Вольтов «столб», «столбик» или«столбец» стал непременной принадлежностью всех лабораторий, где изучались физические и химические явления. Его применилГемфри Дэви (1778 - 1834) для своих разнообразных исследований, а такжеМайкл Фарадей для своих первых работ. Мощнейший «вольтов столб» построил для своих исследований и русский физик, профессор Медико-хирургической академии в Петербурге, впоследствии член Академии наук,Василий Владимирович Петров (1761-1834). Петрову мы обязаны открытием в 1802 г. того замечательного явления, которое затем получило название вольтовой дуги и которое позднее вновь наблюдалГ. Дэви. Это было первое электрическое явление, которое впоследствии полу-чило приложение на практике, и которое, следовательно, положило начало новому отделу технических знаний - электротехнике.
Первое практическое применение электрический ток нашел для взрывания мин и для освещения. Первыми электрическими лампами были лампы с электрической дугой. Уже сам Петров писал, что при помощи открытого им электрического светового явления «темный покой достаточно освещен быть может».
За открытием электрической дуги последовал ряд других величайших открытий , касающихся электрического тока. Были изучены свойства электрического тока, установлена связь между электрическими, магнитными, тепловыми и химическими явлениями, открыто явление термоэлектричества, обнаружено действие магнитного поля на световой луч, найдены законы механического взаимодействия токов между собою и взаимодействия токов и магнитов и, наконец, было открыто явление электромагнитной индукции. Все это было сделано в течение первой половины XIX в. Тогда же великими математиками той эпохи были приложены методы математического анализа к изучению электрических и магнитных явлений. Это привело к блестящим результатам. Теоретическое и экспериментальное изучение явлений магнитных и явлений электрического тока дало исключительно благоприятные результаты. К началу второй половины XIX в. физики обладали уже богатым запасом знаний по электричеству и магнетизму и, что оказалось особенно важным, владели способами количественного расчета этих явлений и способами их измерений. Серия важнейших открытий и изобретений началась с открытия в 1820 году датского физикаХанса Кристиана Эрстеда (1777-1851) влияния тока на магнитную стрелку. Явление, наблюденное им, было весьма просто. Эрстед установил только факт, что электрический ток, получаемый от вольтова столба, проходя по проводнику, оказывает механическое воздействие на находящуюся вблизи магнитную стрелку и стремится поставить ее перпендикулярно к проводнику. Но значение этого наблюдения было огромно: им впервые устанавливался факт существования вокруг проводника с током определенного магнитного поля.
Уже в том же 1820 г.французский ученыйДоминик Франсуа Араго (1786-1853) при помощи создаваемого электрическим током магнитного поля намагнитил кусок стали и построил, таким образом, первый электромагнит со стальным сердечником. Позже были построены электромагниты с сердечником из мягкого железа. В 1822 г. Фарадей установил, что проводник, по которому проходит электрический ток, стремится вращаться вокруг магнитного полюса. Это наблюдение Фарадея было в дальнейшем использовано изобретателями электродвигателей.
В 1820 г. Андре Мари Ампер (1775 - 1836) открыл явление взаимодействия между токами и в 1823 г. дал полную математическую обработку своих наблюдений, положив, таким образом, начало новому отделу науки об электричестве - электродинамике. В 1824 г. Араго наблюдал успокаивающее действие медной или иной пластинки из проводящею материала на качающуюся магнитную стрелку, которая как будто погружалась в вязкую среду. Араго сделал из этого наблюдения вывод, что если медная пластинка может задерживать колебания магнита, и что если эту пластинку оставить вращаться, то она увлечет за собой магнитную стрелку. Опыт подтвердил предположение Араго, и, таким образом, было открыто явление, названное «магнетизмом вращения».
Другие наблюдатели видоизменили опыт и, вращая магнит, заставляли вращаться помещенный над ним медный диск. Много лет позже это явление было использовано русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским (1861/62 - 1919) для создания электродвигателей с вращающимся магнитным полем. Причины явления, названного «магнетизмом вращения», были во время его открытия совершенно непонятны и были объяснены только после открытия Фарадеем в 1831 г. явления электромагнитной индукции.
В 1823 г. немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком (1770-1831) было открыто явление термоэлектричества, вызвавшее и вызывающее до сих пор ряд попыток осуществить заманчивую идею непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую.
В 1827 г. немецким физиком Георгом Симоном Омом (1787-1854) было найдено соотношение между силой тока, электродвижущей силой источника тока и величинами, характеризующими проводник, по которому проходит ток. Это был знаменитый «закон Ома». Только знакомясь с трудами в области электричества, появившимися до установления закона Ома, и введения понятия об «электрическом сопротивлении» проводников, можно понять, какое значение имело открытие этого закона, и какую ясность и точность этот закон позволил внести во все расчеты электрических цепей.
Последовавшее затем установление законов немецкого физика Густава Роберта Кирхгофа (1824 - 1887) для разветвленных цепей еще более облегчило понимание и расчеты явлений в сложных электрических цепях.
1831 год ознаменовался открытием Фарадеем явления электромагнитной индукции. По своему научному и практическому значению это открытие имеет мало себе равных. Открытие Фарадеем закона электромагнитной индукции не явилось делом случая. Наоборот, оно было следствием долгих размышлений и многолетних экспериментов. Если электрический ток в проводнике способен образовывать в окружающем его пространстве магнитное поле, то, несомненно, должно существовать и обратное явление, когда существование магнитного поля обусловливает появление электрического тока. Так рассуждалФарадей и уже в 1822 г. записал в своем дневнике: «Обратить магнетизм в электричество». Это задание он выполнил только в 1831 г. В 1833 г. Эмилий Христианович Ленц (1804 - 1865) сделал в Петербургской Академии наук доклад о своих исследованиях над взаимодействием токов и магнитов, результатом которых явилось установление закона, выражающего связь между направлениями токов и их электромагнитными и электродинамическими взаимодействиями. Закону этому, известному ныне под именем закона Ленца, сам Ленц дал название: «Правило, по которому происходит сведение магнитоэлектрических явлений в электромагнитные». В своих рабо-тах Ленц устанавливает, что каждому электромагнитному явлению соответствует некоторое магнитоэлектрическое явление. Установление закона Ленца имело чрезвычайно большое значение. Задолго до установления Гельмгольцем принципа сохранения энергии Ленц выразил ту же идею в своем законе: «приближая проводник с током к другому замкнутому проводнику, мы возбуждаем в этом последнем ток. Работа перемещения первого проводника превращается в электрическую энергию во втором проводнике, направление тока в котором должно быть таково, чтобы препятствовать перемещению первого проводника, т. е. чтобы проводники отталкивались».
В 1834 г. Фарадей устанавливает законы электролиза - явления, открытого еще в 1800 г., и, таким образом, находит способ установить количественные соотношения между явлениями электрическими и химическими.
В 1837 г. Фарадей выясняет роль диэлектриков в электрических явлениях. В 1845 г. он находит количественные соотношения между явлениями магнитными и световыми, открыв явления магнитного вращения плоскости поляризации светового луча и установив зависимость в определенных случаях угла вращения от величины магнитного поля. Это явление - влияние магнитного поля на световой луч - послужило базой для многих замечательнейших открытий.
В том же году Фарадей устанавливает разницу между парамагнитными и диамагнитными телами.
К 1843 г. Ленцем и Джоулем был установлен закон тепловых действий электрического тока (закон Ленца-Джоуля), связавший количественно электрические явления с тепловыми, и, через их посредство, с механическими. Было, таким образом, установлено понятие об электрической энергии и об ее количественной связи с механической энергией.
Несколько подробнее остановимся на двух ученых, внесших важнейший вклад в науку об электричестве - это великие английские ученые Майкл Фарадей (1791 - 1867) иДжеймс Клерк Максвелл (1831 - 1879). Оба они имели очень широкий круг научных интересов. Но самое значительное достижение каждого из них связано с исследованием электромагнитного поля. М. Фарадей считается создателем учения об электромагнитном поле. Руководимый идеей о единстве сил природы, он исследовал химическое действие электрического тока, раскрыл связи между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом. В 1830 году он был избран иностранным почетным членом Петербургской академии наук. В 1831 году им было открыто явление электромагнитной индукции, которое стало основой электротехники.
М. Фарадей был человеком не только на редкость талантливым, но чрезвычайно целеустремленным. До своего открытия он знал о выполненном в 1802 г. Эрстедом опыте: магнитная стрелка отклонялась при пропускании тока через рядом расположенный провод, и благодаря которому Эрстед открыл магнитное действие тока. Фарадей поставил себе целью решить обратную задачу - превратить магнетизм в электричество. Для этого он выполнил следующий опыт. Если в магнитном поле постоянного магнита движется проводник, пересекая силовые линии магнитного поля, то в проводнике возникает электродвижущая сила, а если проводник замкнут - в цепи появляется электрический ток. Это открытие означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также возможность приведения машин с помощью электрического тока.
В 1833 - 1834 гг. Фарадеем были открыты законы электролиза, названные его именем, пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Им была доказана тождественность различных видов электричества. Являясь блестящим экспериментатором, с помощью целой серии остроумных опытов Фарадей смог установить связь между такими физическими явлениями, как электричество, магнетизм, теплота и свет.
Хотя Фарадей был общепризнанным крупным ученым своего времени, а вклад его в науку исключительно велик, но тем не менее его научное мировоззрение, теоретические концепции в сущности отвергались современниками.
Создание теории электромагнитного поля и классической электродинамики принадлежит Максвеллу - также крупнейшему, общепризнанному и разностороннему ученому. Развивая идеи М. Фарадея, он не только создал теорию электромагнитного поля (уравнение Максвелла), но также ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света.
Основной работой Максвелла, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, был двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 г. В нем Максвелл использовал введенное им же ранее (1861 - 1862) понятие тока смещения - величины, пропорциональной скорости изменения переменного магнитного поля в вакууме или диэлектрике. Понятие тока смещения понадобилось Максвеллу потому, что по его теории, впоследствии подтвержденной опытом, магнитное поле создается не только движением электрических зарядов (т. е. током проводимости, или просто током), но и любым изменением во времени электрического поля. «Трактат об электричестве и магнетизме» представлял собой глубоко обоснованный, капитальный труд, в котором, кроме самой главной его части - уравнений, отображающих законы электромагнитного поля, были даны соответствующие методы измерения и описания измерительной аппаратуры, полный обзор существовавших к тому времени теорий электричества магнетизма, подробные математические обоснования полученных уравнений электромагнитного поля - уравнений Максвелла, как их вскоре стали называть.
Из уравнений Максвелла вытекает, что электромагнитное возмущение в пространстве распространяется посредством электромагнитных волн, позднее (уже после смерти Максвелла) экспериментально обнаруженных Генрихом Герцем. Максвелл установил также, что распространение электромагнитной волны происходит со скоростью, равной скорости света, и что свет имеет электромагнитную природу, т. е. представляет собой электромагнитную волну определенной длины. Из теории Максвелла следовало также, что электромагнитные волны, в том числе и световые, производят давление. И этот вывод теории был подтвержден на практике - русский физик П. Н. Лебедев (1866 - 1912) открыл и измерил давление света (1899).
По современным воззрениям, физическое поле представляет собой одно из фундаментальных понятий естествознания. Физическое поле есть не что иное, как особая форма существования материи.
Электромагнитное поле, открытие которого принадлежит М. Фарадею и Д. Максвеллу (хотя оба они предполагали существование мирового эфира), по современным взглядам, обладает, как и отдельные частицы, и механические системы, энергией, количеством движения (импульсом), моментом количества движения. Поле может обмениваться с частицами и макроскопическими телами энергией, количеством движения и моментом количества движения. В этом случае законы сохранения этих величин действуют для всей замкнутой системы, состоящей из поля, частиц и макроскопических тел.
Как уже говорилось, электромагнитное поле может с конечной скоростью распространяться в пространстве. Это явление именуется электромаг-
нитными волнами. Свет (видимый) представляет собой электромагнитные волны длиной приблизительно 0,1…1 микрометра. По длине волны различают следующие электромагнитные волны (рис. 1):
= километры … 510 -3 см - радиоволны;
= 510 -2 …10 -7 см - световые волны, в том числе= 510 -2 …810 -2 см - инфракрасные,= 810 -5 …410 -5 см - видимый свет,=410 -5 …10 -7 см - ультрафиолетовое излучение,= 210 -7 … 610 -10 см - рентгеновское излучение, = 210 -8 …510 -12 см - гамма-излучение.
В 30-х годах20 в. было открыто еще одно интересное свойство электромагнитного поля. Оказалось, что поле способно превращаться в «обычное» вещество с образованием электронных пар или (это явление было открыто в 50-х годах20 в.) с образованием протонных, мезонных и некоторых других пар. Было открыто также обратное явление - превращение вещества в поле, происходящее в результате аннигиляции пары частиц (например, электрон - позитрон). Аннигиляция происходит при столкновении частиц. Процесс, обратный аннигиляции, - рождение пар частиц.
Введение в науку понятия электромагнитного поля и математическое определение законов поля, данное в уравнениях Максвелла, является самым крупным событием в физике со времен Ньютона.
Фарадей и Максвелл были блестящими популяризаторами науки и очень любили этот род деятельности.
Фарадей регулярно выступал с популярными лекциями по разным вопросам естествознания. Мы очень советуем тем читателям, которые еще не прочли книжку Фарадея «История свечи», написанную по материалам популярных лекций, обязательно это сделать. Вы получите большое удовольствие. Ни возраст, ни образование при этом значения не имеют.
Максвелл также был талантливым популяризатором науки. Он, как и Фарадей, нередко читал доклады по физике для широкой аудитории. Его научно-популярные книги, переведенные на многие языки, в том числе и на русский, пользовались широкой известностью, например «Теория теплоты», «Материя и движение», «Электричество в элементарном изложении».
Русская научная мысль впервой половине XIX в. пробивала себе путь вперёд, преодолевая в борьбе многочисленные препятствия. В феодально-крепостнической России наука была у властей в загоне, царская казна отпускала для неё ничтожные средства. Некоторым признанием со стороны правящих кругов пользовалась только историческая наука в её официально-правительственной трактовке. Общественные науки в лице большинства своих университетских и академических представителей имели резко выраженный официально-дворянский характер. Но в то же время выступили и повели самоотверженную борьбу за передовые научные воззрения декабристы, Белинский, Герцен и другие революционные представители русской общественно-научной мысли. Стали заметно оживляться и крепнуть технические и естественные науки, как бы отражая тем самым общий подъём производительных сил и развитие новых явлений в экономике.
Ведущим направлением философской мысли России было материалистическое направление. Великие русские мыслители А. И. Герцен и В. Г. Белинский уже в 40-х годах своим философским творчеством в большой степени содействовали успешному преодолению идеалистических взглядов. Герцен и Белинский выработали самостоятельное философское мировоззрение. Герцен в своих классических философских трудах «Письма об изучении природы», «Дилетантизм в науке» первый дал правильное истолкование диалектики Гегеля как «алгебры революции». По словам Ленина, «Герцен вплотную подошел к диалектическому материализму и остановился перед - историческим материализмом» Белинский в своих философских статьях 40-х годов развернул перед русскими читателями мировоззрение революционного демократа и материалиста. Идеи Герцена и Белинского в сильнейшей степени содействовали вызреванию демократических и социалистических элементов в передовой русской национальной культуре.
В первой половине века возникло несколько новых научных обществ: Московское общество истории и древностей российских, Московское общество испытателей природы, Математическое общество, Общество любителей российской словесности, Минералогическое общество в Петербурге, Археографическая комиссия, Русское географическое общество, Русское археологическое общество и др.
Большие успехи в первой половине XIX в. сделали выдающиеся русские учёные в области математики (Лобачевский, Остроградский), физики и техники (Петров, Якоби, Ленц, Черепановы, Шиллинг, Аносов, Дубинины, Обухов), астрономии (Струве), химии (Зинин), педагогики (Ушинский), медицины (Пирогов), сельскохозяйственной науки (Павлов). Велики были достижения в области географических наук и открытий замечательных русских путешественников (Лазарев, Беллинсгаузен, Лисянский, Крузенштерн, Невельской и др.).
Великий русский математик Н. И. Лобачевский (1793- 1856 гг.), создатель новой геометрии,- один из величайших представителей математической науки XIX столетия. Он занялся проблемой, относящейся к теории параллельных линий, над которой в течение почти двух тысяч лет безуспешно работали математики всего мира. Лобачевский дал исчерпывающее решение вопроса, замечательная особенность которого заключалась в том, что была обнаружена возможность другой геометрии, совершенно отличной от классической, так называемой «эвклидовой». Лобачевский смело опубликовал свои идеи, имевшие глубоко революционный характер и получившие признание только после его смерти. Труды Лобачевского создали эпоху в истории геометрии, развивающейся в направлении построения новых геометрических систем ещё до настоящего времени. Несмотря на кажущуюся абстрактность его идей, Лобачевский стоял по существу на материалистической точке зрения: он не признавал никаких новых путей возникновения и построения геометрии, кроме совершенно конкретных процессов движения материальных тел, их соприкосновения и рассечения. Идеи Лобачевского получили приложение в различных вопросах естествознания, в частности в -последние десятилетия в теории относительности. Лобачевский работал в Казани, был шесть раз избран ректором Казанского университета и пользовался горячей любовью студенческой молодёжи.
М. В. Остроградский вписал своё имя в историю математической мысли человечества, создав замечательные работы по математической физике, аналитической и небесной механике. Остроградский смело шёл самостоятельным, творческим путём в науке, установив принцип наименьшего действия - один из важнейших законов механики. В 1840 г. Парижская академия объявила премию за решение проблем вариационного исчисления, между тем эти проблемы уже были решены Остроградским в труде, напечатанном ещё в 1834 г.
В первой половине XIX в. выступил ряд замечательных русских учёных и изобретателей, особенно в области электротехнику металлургии, прикладной химии. Профессор Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петров (1761 1834 гг.) ранее западноевропейских учёных открыл явление теплового и светового действия электрического тока, позже ставшее незаслуженно известным под именем «вольтовой дуги». Независимо от работ Карлейля и Никольсона Петров открыл электролиз в первые годы XIX в., он же впервые в истории науки установил важнейшие физические и химические действия гальванического тока. Труды Петрова заложили прочные основы для развития электрохимии и электрометаллургии. С полным правом Петров писал о себе: «Я надеюсь, что просвещённые и беспристрастные физики по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает». Академики Б. С Якоби (1801-1874 гг.) и Э. X. Ленц (1804-1865 гг.), избранный на место Петрова после смерти последнего, внесли значительный вклад в изучение электромагнитных явлений; Ленц открыл закон, определяющий направление индукционного тока. Открытия в этой области позволили неизмеримо расширить применение электричества для практических целей. Якоби сконструировал электродвигатель, установил его на судне и первый в мире в 1839 г. вместе с членами испытательной комиссии совершил плавание на электроходе, спущенном на воды Невы. Учёный-патриот Якоби, ходатайствуя перед правительством о получении средств для продолжения своих новаторских опытов, заботился, по его словам, о том, чтобы Россия, отечество, «не лишилась славы сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями».
Отец и сын Е. А. и М. Е. Черепановы, крепостные механики-инженеры Демидовых, построили в 1833-1834 гг. первую в России железную паровую дорогу на Нижне-Тагильском заводе (Южный Урал). Талантливые русские инженеры-металлурги П. Я. Аносов и П. М. Обухов много сделали для развития отечественной металлургии. Торный инженер Златоустовского завода на Урале, крупнейший металлург первой половины XIX в. Аносов первым в мире применил микроскоп для изучения строения металла и на основе колоссального числа опытов, длившихся около 30 лет, открыл способ получения знаменитой так называемой «булатной» стали. Открытия Аносова сделали этого русского учёного-инженера основоположником учения о стали, зачинателем высококачественной металлургии в России. Особое, выдающееся значение имеет открытие в 1859 г. способа проката стали замечательным русским изобретателем В. Пятовым. Обухов положил начало русскому сталелитейному делу; русская «обуховская сталь» не уступала прославленной немецкой «крупповской стали». В 1860 г. Обухов создал первую стальную пушку в России. Братья Дубинины, крестьяне графини Паниной, изобрели в начале 20-х годов способ очищения чёрной нефти; в 1823 г. они построили в Моздоке, на Северном Кавказе, первый в мире нефтеперегонный завод. Дубинины были первыми основателями керосинового производства. Но в царской, крепостнической, дореформенной России, разумеется, отсутствовали условия для углубления и практического применения изобретений и открытий замечательных русских людей. Изобретательская и техническая мысль русского народа весьма часто не получала ни заслуженного признания, ни практического применения в производстве. Царизм и господствующие классы, заражённые низкопоклонством перед иностранщиной, не могли и не желали признавать великие творческие возможности русского народа.
Существенный вклад в астрономическую науку сделал выдающийся русский астроном В. Я. Струве. Его наблюдения над так называемыми «двойными звёздами», микрометрические измерения более чем 3 тыс. звёзд, подавляющее большинство которых было открыто им самим, градусное измерение русско-скандинавской дуги меридиана явились крупнейшими трудами астрономической науки. Большой заслугой Струве было создание в 1839 г. Пулковской обсерватории под Петербургом, сыгравшей большую роль в развитии русской астрономии.
Значительным событием в развитии химии в России была разработка Соловьёвым, Щёголевым и Гессом русской химической номенклатуры. В 40-х годах усилиями гениального учёного Н. Н. Зинина (1812-1880 гг.) русская химия с честью продолжила дело, начатое Ломоносовым. Русский патриот Зинин сознательно стремился к созданию русской химической школы. «Довольно нам ходить на помочах у заграницы,- говорил он,- пора нам создавать свою науку». Зинин, несмотря на настояния великого немецкого учёного Либиха, желавшего оставить его в Германии, возвратился на родину и в бедной лаборатории Военно-медицинской академии в Петербурге приступил к своим замечательным опытам. В результате опытов им было сделано открытие мирового значения: найден способ получения анилина из бензола, и тем самым положено начало синтезу анилиновых красителей. Открытия Зинина легли в основу всего дальнейшего развития промышленности синтетических красителей. Ученик Зинина, выдающийся русский учёный химик А. М. Бутлеров заявил от лица всех передовых русских людей: «Имя Зинина будут всегда чтить те, которым дороги и близки к сердцу успехи и величие науки в России».
К числу знаменитых естествоиспытателей первой половины XIX в. относятся русские биологи К. Ф. Рулье и И. Е. Дядьковекий, философы-материалисты, борцы против витализма, имевшие большое влияние на передовое студенчество, славившиеся как лекторы и научные руководители молодёжи! И. Е. Дядьковский был близок А. И. Герцену, Н. П. Огарёву, В, Г. Белинскому, М. С. Щепкину. За атеистические воззрения он был в 1835 г. изгнан из Московского университета.
Большое значение для отечественной медицины имела деятельность М. Я. Мудрова, выдающегося клинициста, материалиста по воззрениям, развившего учение о значении внешней среды как фактора патологических состоянии.
Заслуженную славу русской медицине лринесли труды великого учёного Н. И. Пирогова (1810—1881 гг.), основателя военно-полевой хирургии. Он упорно боролся с господствовавшими в медицине реакционными натурфилософскими идеалистическими концепциями. Опыт, научный эксперимент, был положен Пироговым в основу его выводов. Свою научную работу Пирогов сочетал с общественной деятельностью, борясь против реакционной профессуры, царских казнокрадов и военных бюрократов. В 1856 г. он выступил со статьёй «Вопросы жизни» против старого воспитания, за создание из молодого поколения людей с твёрдым характером и честными демократическими убеждениями. Но Пирогов не остался до конца на передовых педагогических позициях. Ряд его отсталых требований подвергался острой критике со стороны демократов-просветителей, особенно Добролюбова.
Великий русский педагог, общественный деятель и учёный К. Д. Упганский (1824-1870 гг.), несмотря на травлю со стороны реакционно-правительственных кругов, завоевал признание своих идей в среде передовых педагогов, учёных и широких слоев русской интеллигенции. Ушинский отверг старые, схоластические методы преподавания, свойственные крепостной эпохе, заменил их новыми методическими приёмами, основанными на внимательном изучении детей школьного возраста, создал новые учебники. В своих знаменитых статьях и книгах («О пользе педагогической литературы», «О народности в общественном воспитании», «Человек, как предмет воспитания» (обширный исследовательский труд), книга для чтения «Родное слово», «Руководство к преподаванию по «Родному слову»») Ушинский развил новые идеи в педагогике. В основу своей педагогической системы Ушинский положил идею народности и требование научного обоснования педагогических положений. Он считал необходимым воспитывать в учащемся любовь к родине, уважение к фактам, уменье наблюдать действительность. Однако педагогическая система Ушинского проникнута мирным просветительским гуманизмом педагога-идеалиста, далёкого от идей борьбы и революции, в этом её слабая сторона.
Развитие науки в рассматриваемый период характеризовалось следующими чертами: шло интенсивное освоение европейского опыта, возникли новые научные центры в стране, усилилась специализация научных знаний, приоритетное развитие получили прикладные исследования.
Создание новых университетов в стране значительно изменило форму организации науки. До начала XIX а сосредоточением научной жизни империи была Петербургская академия наук. После того как в конце XVIII в. закрылся академический университет, а вслед за ним и академическая гимназия, академия специализировалась исключительно в области науки и ее популяризации.
Однако российские университеты очень скоро стали заявлять о своих научных изысканиях. Причем, в первой половине XIX в. обозначалась тенденция к созданию университетских научных школ. Академики не признавали внеакадемической науки. Антагонизм между академической и университетскими корпорациями трагично сказался на судьбе открытия математика Н.И.Лобачевского.
Математика. Н.И.Лобачевский, выпускник Казанского университета, начинал преподавательскую деятельность в 1811 г. с чтения лекций по небесной механике и теории чисел. В историю мировой науки казанский профессор вошел как создатель новой системы, так называемой «неэвклидовой геометрии», совершившей переворот во взглядах на современную математику. Однако члены академии В.Ч.Буняковский и М.В.Остроградский дали несправедливо резкие отзывы о ней. Академические математики, крупные ученые (В.Я.Буняковский был известен как автор теории неравенств, а М.В.Остроградский считался признанным авторитетом в математической физике) не смогли переступить через корпоративные интересы ради высокой науки.
При жизни Лобачевского его открытие так и не было признано. Почти 19 лет ученый возглавлял Казанский университет, много внимания уделял формированию университетской библиотеки.
Астрономия. Историки российской астрономической науки делят ее на два периода: до и после учреждения Пулковской обсерватории (1839). В начале первого периода астрономические работы велись преимущественно академическими астрономами. Но устарелая обсерватория Академии наук уже не соответствовала требованиям к точности измерений.
Вскоре лидирующее положение заняла обсерватория Дерптского университета. Именно в ней академиком В.Я.Струве и его учениками было основано новое направление в астрономии. Применяя новейшие математические и физические методы, они добились высокой точности в определении межзвездных расстояний. Работы Струве по астрометрии и изучению двойных звезд получили мировую известность.
Устроенная по замыслу Струве Николаевская Пулковская обсерватория, оборудованная новейшими приборами, стала основным центром астрономических исследований. Она предназначалась для производства постоянных наблюдений и кроме того обязана была содействовать практической астрономии.
Первым профессором астрономии Казанского университета был Литгров, который построил небольшую обсерваторию. Более известен в астрономии его ученик И.М.Симонов, участник путешествия к Антарктиде. Большинство его трудов посвящено изучению земного магнетизма. В течение ряда лет Симонов был ректором Казанского университета.
Физика. В центре внимания русских физиков в первой половине XIX в. было изучение свойств электричества и физических явлений природы.
В начале века лучшим физическим кабинетом в России была лаборатория в медико-хирургической академии. Оборудование для нее закупалось правительством в признанных европейских центрах. Проводя в ней многочисленные эксперименты, В.В.Петров открыл электрическую дугу, которая стала применяться в металлургии и при освещении. В дальнейшем ученый изучал химическое действие тока, электропроводность, люминесценцию, электрические явления в газах.
После открытия Дерптского университета в нем формируется одна из старейших российских физических школ. Немало тбму содействовал ректор университета, профессор физики Г.Ф.Паррот. Одним из его i.^o-славленных учеников был Э.Х.Ленц, создатель законов «Правило Ленца», «Закон Джоуля-Ленца».
В Дерптском же университете производил свои первые опыты по электромагнетизму академик Б.СЯкоби. В 1834 г. впервые опробовал его для привода судна. Якоби основал новое направление в физике - гальванотехнику. В 1840-1850-х гг. ученый занимался разработкой телеграфного аппарата и изобрел несколько его модификаций.
Химия. В Казанском университете в первой половине столетия стала складываться сильная химическая школа. Ее создание стимулировалось особой заботой правительства о преодолении технологического отставания страны. По университетской реформе 1835 г. предписывалось выделение специальных субсидий на устройство химических лабораторий в университетах. В конце 1830-х гг. профессора Казанского университета П.П.Зинин и К.К.Клаус основали химическую и технологическую лаборатории.
В них уже в 1842 г. Зинин сделал свое знаменитое открытие способа искусственного получения анилина и некоторых других ароматических оснований. Эти открытия стали основой для развития в стране производства синтетических красителей, душистых веществ и лекарственных препаратов. А в 1844 г. профессор Клаус открыл новый химический элемент - рутений.
Чуть позже, во второй половине 1840-х гг., сформировался второй российский центр химической науки - в Петербургском университете. Он дал таких известных химиков как профессор Н.Н.Бекетов, открытия которого в области химии металлов усовершенствовали российское металлургическое производство.
Становление медицинской науки связано с открытием петербургской медико-хирургической академии (1799) и медицинских факультетов при университетах. Профессором академии был знаменитый русски; рург Н.И.Пирогов, основоположник военно-полевой хирургии и анатомо-экспертного направления в науке. Он впервые произвел операцию под наркозом на поле боя (1847), ввел неподвижную гипсовую повязку, пред ложил ряд новых хирургических операций. Мировую известность получил атлас Пирогова - «Топографическая анатомия» (Т. 1-4, 1851-1854).
Медицина. Включение в состав Российской империи новых территорий способствовало интересу к географическим и этнографическим исследованиям. Их маршруты в первой половине XIX в. пролегали в просторы Урала, Сибири, Дальнего Востока и Аляски. Другим направлением рус-ских путешествий были южные степи и Среднеазиатские страны. Одновременно с изучением внутренних частей империи и пограничных с ней земель шли труды по описи морей и внутренних водных бассейнов. В результате были составлены карты, описание территории, собраны этнографические и статистические материалы.
География. В царствование Александра 1 русская географическая наука мощно заявила о себе в мире целым рядом кругосветных экспедиции и работ в Ледовитом океане. В 1803-1806 гг. состоялась первая такая экспедиция на двух кора***х «Надежда» и «Нева» под командованием И.Ф.Крузенштерна и Ю.Ф.Лисянского. После этого было совершено еще около 40 кругосветных путешествий.
Предпринятые в 1820-30-е гг. полярные экспедиции доказали суще ствование Северного морского пути между Тихим и Атлантическим океанами. Этим была опровергнута гипотеза о наличии перешейка между Азией и Америкой.
Русские мореплаватели Ф.Ф.Беллинсгаузен и М.П.Лазарев на военных судах «Восток» и «Мирный» предприняли экспедицию, цель которой заключалась в продолжении изысканий «до отдаленнейшей широты, какой только можно достигнуть». В январе 1821 г. она закончилась событием ве ка: открытием шестой части света Антарктиды.
Таким образом, первая половина XIX в. стала временем организационного оформления российской науки, складывания научных школ в ней Российскими учеными были совершены прорывы во многих областях знз ния, которые сделали Россию передовой в научном отношении страной Но задержка экономических и политических преобразований способств* вала тому, что наука развивалась в значительной степени в отрыве от об щественных потребностей, как бы опер, та их. Научные исследование редко субсидировались российскими прел ншимателями, как в Европе
Наука в России являла собой дитя правительства и потому очень зависела от власти, от правительственного отношения к ней.
К середине XIX в. завершился один из крупных этапов в истории русской культуры. Основным содержанием культурного процесса рассматриваемого времени было развитие национальной культуры.
Первая половина XIX в. - формирование и развитие русской литературы, а вместе с ней и театра. В рассматриваемый период произошло становление русского языка, определилась тесная связь русской литературы с развитием общественной мысли. Идет дальнейшее освоение жанров отечественной профессиональной музыки, появление новых приемов и средств музыкальной выразительности, освоение музыкального наследия народа. В этот период возникает музыкальная классика, создается национальная школа в русской музыке.
Для художественной культуры первой половины XIX в. были ларак-терны быстрая смена художественных направлений, одновременное сосуществование разных художественных стилей. В изобразительном искусстве были достигнуты большие успехи в освоении новых жанров, новых средств выразительности, в поиске новых тем.
Преемственность в развитии.(основа формирования культурного наследия общества) - одна из характерных черт культурного процесса России.
Для российской культуры была характерна способность воспринимать, аккумулировать все то, что было лучшего в европейской культуре, сохраняя при этом национальную самобытность.