Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:История науки и техники. Конспект лекций
.pdf
Основы заложены Н. Макиавелли в XVI–XVII вв.
Гуго Гроций (1583–1645) — основатель классической теории естественно-
го права, основанного на человеческом разуме; выдвинул идею общественного договора о создании государства — «совершенного союза людей, заключенного ради соблюдения права и общей пользы».
Шарль Луи Монтескье (1689–1755) разработал развернутую политическую доктрину; придавал большое значение законам в жизни
считал законодательство искусством, которому следует учиться; считал
необходимым разделение властей на законодательную, исполнительную и
судебную, впоследствии ставшее классической формой конституциона-
лизма.
Жан-Жак Руссо (1712–1778) сформулировал радикальные тенденции в по-
литологии; изложил собственное, не имеющее аналогов учение о происхождении неравенства; развил теорию общественного договора.
Политические учения
Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770–1831) — представитель
кой классической философии; рассматривал реальный мир как проявление
идеи, духа; идеалом разумного государства считал буржуазную конституционную монархию; видел в идее права три ступени развития: абстрактное
право, мораль и нравственность
общества —
немец-
В период становления и развития классической науки особенно велика роль образования, которое радикально влияло на содержательную
структуру науки: введена дисциплинарная систематизация знания. В
университетах появляются соответствующие кафедры, учебники и начинается воспроизведение специалистов. Началом «нового» образования было создание инженерных школ — Школа мостов и дорог, Школа
военных инженеров (Мезьер); в
системе научно-технического образования главное место занимает Парижская политехническая школа, там
разработана лекционно-учебная литература по математике, механике,
математической физике; научные центры в Германии были основаны
в Кенигсберге и Геттингене (сначала им руководил К. Гаусс, затем —
Б. Риман); в Британии центр начал формироваться в 40–50-е годы в
Кембридже с
участием У. Томсона, Дж. Максвелла и других ученых.
Общая характеристика развития науки и техники в XVIII–XIX вв:
• Взаимосвязь и взаимообусловленность социального, научного и
промышленно-технического развития положили начало европейской,
а затем и мировой промышленной цивилизации.
• Происходит упрочение места науки в обществе, возрастание ее
роли и усиление воздействия на развитие техники и материального
производства.
111
• Выделилась основная схема дисциплин. В научном развитии: физи-
ка — химия — биология; в техническом развитии: транспорт — связь —
технологии машинного производства (позднее — электроника).
• Возрастает роль образования — принципиально новой социальной и содержательной системы.
• Переворот в промышленности стал возможен благодаря научнотехническому прогрессу, т. е. взаимному стимулированию развития
науки и техники и
• Рост технических изобретений к концу периода привел к созданию нового уровня «второй природы», институализации технического знания и технического образования, уравнял их в правах с аналогичными структурами естествознания.
• Технические знания приобретают теоретический характер, окончательно формируется научное техническое знание, совершенствуются его средства и обобщения
• Промышленный переворот означал резкий скачок в развитии
производительных сил, заключавшемся в переходе от мануфактуры к
машинному производству в эпоху разложения и крушения феодальнокрепостнических и утверждения капиталистических производственных отношений.
• Существенной частью технического прогресса стало развитие
средств и способов производства, технологических операций, накопление и
• Постепенное вытеснение ручных операций, создание разнообразных машин привели к возникновению машинного производства.
• «Двигателями технического прогресса» стали изобретатели.
комбинирование элементов, повышающих эффективность.
ускорению темпов развития.
в форме научной теории.
Лекция 9
НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ НА РУБЕЖЕ XIX–XX вв.
И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ XX в.
Научную революцию конца XIX — начала XX в. ученые относят
к глобальным революциям, она представляла собой «цепную реакцию революционных перемен в различных областях знания».
Глобальные революции
XVII в.
XVII–
XIX в.
XIX–
XX в.
XX в.
Научная революция XVII в. ознаменовала появление классического естествознания, определила основания развития науки на
следующие два века
Научная революция конца первой половины XIX в. привела к
дисциплинарной организации науки и ее дальнейшей дифференциации
Научная революция конца XIX — начала ХХ в. представляет собой «цепную реакцию революционных перемен в различных областях знания»
Научная революция конца ХХ в. внедрила в жизнь информационные технологии, явилась предвестником глобальной четвертой
научной революции
Этот период (конец XIX — начало XX в.) — один из важнейших
в развитии современного естествознания, период революционных
открытий в различных областях естественных наук и ломки старых
представлений о мире. Естественные науки развиваются
и в это время на основе обширного практического опыта, обогащая его со своей стороны светом новых научных открытий. Именно в этот период
происходит переход к синтетической стадии естественно-научного
исследования, хотя — нельзя не отметить — на этом фоне усиливает-
113
ся дифференциация естественных наук и их интеграция, происходит
дальнейшая специализация науки, появляются новые специальные
отрасли науки, начинается взаимодействие ранее обособленных и
самостоятельно развивавшихся отраслей, образующих новые, «пограничные» науки: на границе физики и химии возникает как самостоятельная область науки физическая химия, на границе химии и
биологии — биохимия.
Открыты теория относительности и квантовая механика
Пересмотрены исходные представления о пространстве, времени и движении (в космологии возникла концепция нестационарности Вселенной, в химии — квантовая химия, в биологии произошло становление генетики, возникли кибернетика и теория
систем)
Фундаментальная научная
Классическое естествознание заключает
Приобрела характер научно-технической революции — проникая
в промышленность, технику и технологии благодаря компьюте-
революция XX в. характеризуется
ризации и автоматизации
в себе весь опыт чело-
вечества; классическую механику, на основе которой выросло все
классическое естествознание, невозможно ни отменить, ни заменить.
Классическое естествознание осталось в рамках механических представлений: со времен Ньютона и на протяжении более чем двух столетий механические представления давали ключ к пониманию большинства проблем естествознания и
распространяли свое влияние на
мировоззрение в целом.
Эти концепции проявляются в трех функционирующих с высокой
степенью автономности мировых реальностях, идея существования
которых принадлежит выдающемуся русскому ученому В. И. Вернадскому.
МЕГАМИР (космос): образуют планеты, звезды, галактики, скопления галактик — это вся Вселенная в целом;
114
Равенство скорости света в любой инерциальной системе отсче-
та и как следствие зависимость пространственных координат и
времени от скорости движения (определяемая преобразования-
Корпускулярно-волновой дуализм вещества
Статистическое понимание физических законов
от классических
и вероятностное понимание макро- и микромира
ми Лоренца)
Инертность энергии
Признание эволюционного характера развития Вселенной
в XX в., и отличают современные концепции
Важнейшие черты естествознания, приобретенные
Признание полевой формы существования материи
и самоорганизации материи
МИКРОМИР — линейные размеры объектов микромира не превышают 10 (-8) м, их массы составляют не более 10 (-10) кг. Микромир
представлен элементарными частицами, ядрами атомов, атомами и молекулами;
МАКРОМИР (включает биосферу и человека). Макротела имеют
линейные размеры в диапазоне 10 (-8) — 10 (7) м и массу 10 (-10) —
10 (20) кг. Макромир представлен веществами в различных агрегатных состояниях, живыми организмами,
человек и продукты его жиз-
недеятельности тоже представляют макромир.
Для каждого из этих уровней структурной организации материи
можно указать характерные размеры и массы объектов как наиболее
естественные признаки данного уровня, однако они будут условными: невозможно категорически оценить принадлежность объекта к
тому или иному уровню (ни шкалы размеров, масс, объемов не
дают
таких сведений категорически), но есть универсальность современных естественно-научных концепций.
Характерным примером в этом отношении является теория отно-
сительности, законы которой проявляются и в микромире, и в мегами-
115
ре. Концепции развивающейся Вселенной (мегамира) базируются во
многом на представлениях о микромире.
Таким образом, условность границ в естествознании проявляется:
• в единстве классического и современного естествознания;
• в размытости границ микромира, макромира и мегамира;
• в универсальности законов современного естествознания, прояв-
ляющихся на всех уровнях организации материи.
На рубеже XIX–XX вв. возникли такие
проблемы, в решении которых классическая наука оказалась бессильна. Решение этих проблем
сопровождалось расширением рамок классических представлений, и
именно этот период можно считать началом перехода от классического естествознания к современным концепциям.
Сформулировал закон распределения интенсивности тепло-
Вильгельм Вин
(1864–1928)
…бессмертной заслугой Вили Вина остается то, что он довел физику
ственно до ворот квантовой физики, а уже следующий шаг, который предпринял
Планк, провел ее через эти ворота.
Макс Планк
(1858–1947)
Александр
Григорьевич
Столетов
(1839–1896)
Артур Комптон
(1892–1962)
вого излучения черного тела, который имел большое значение, поскольку был справедлив для сравнительно коротких
длин волн (в невидимой части спектра). Присуждена Нобелевская премия по физике за 1911 г. за открытие этого закона
непосред-
М. Лауэ
Решая проблему «ультрафиолетовой катастрофы», нашел
эмпирическую формулу и обосновал ее теоретически, используя представление о дискретных порциях энергии —
квантах — для объяснения процессов поглощения и излучения энергии. Присуждена Нобелевская
1918 г. за открытие кванта действия
Разработал метод измерения электрических и магнитных
величин, позволивший вычислить значение скорости света.
Сформулировал феноменологическое описание закономерностей фотоэффекта
Открыл эффект Комптона (1922 г.) и комбинаторное рассеяние («красное» и «фиолетовое» смещение) — необходимое
условие развития квантовой теории
премия по физике за
Теория относительности разработана Альбертом Эйнштейном —
в его работе 1905 г. «К электродинамике движущихся тел» практически в законченном виде содержится обоснование новой механики,
116
отличной от механики Ньютона, названной впоследствии специальной
теорией относительности (СТО).
В основе СТО лежат два постулата:
первый — все законы физики
имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. Для всех
Для всех координатных
систем, для которых
справедливы уравнения
механики, справедливы одни
и те же электродинамические
и оптические законы.
А. Эйнштейн
координатных систем, для которых
справедливы уравнения механики,
справедливы одни и те же электродинамические и оптические законы;
второй — скорость света
постоянна во всех инерциальных систе-
мах отсчета.
Десятью годами позднее Эйнштейн ввел в общую картину пространства-времени до этого произвольную и таинственную силу тяготения, но для того чтобы это сделать, ему пришлось отойти не только
от механики Ньютона, но и от еще более прочно обоснованной геометрии Евклида.
Гендрик
Антон Лоренц
(1853–1928)
Петр
Николаевич
Лебедев
(1866–1912)
Христиан
Допплер
(1803–1853)
Герман
Минковский
(1864–1909)
Выдвинул гипотезу о сокращении длины движущихся тел в направлении своего движения («лоренцово сокращение»). А. Эйнштейн использовал в своей теории формальный математический
аппарат из математических выкладок, сделанных ученым («преобразования Лоренца»)
Опытным путем доказал, что падающий свет оказывает давление
на черное тело с определенной
дева А. Эйнштейн доказал универсальность уравнения и его справедливость для любых видов энергии
Изучая движение тел, испускающих свет или звук, установил, что
при приближении источника к наблюдателю длина волны излучения или звука представляется наблюдателю меньшей — «эффект
Допплера»
Ввел понятие «
мулировку специальной теории относительности. Однако Эйнштейн воспользовался неевклидовой «римановской» геометрией
пространство — время», предложил изящную фор-
силой. С учетом вычислений Лебе-
Отправным пунктом в новой теории, которая была названа автором «общей теорией относительности», стал принцип эквивалентности — Эйнштейн сформулировал его так: «…в поле тяготения
(малой пространственной протяженности) все происходит так, как в
117
Свет распространяется
в пустоте с постоянной
скоростью по всем
направлениям независимо от
движения источника света
и наблюдателя.
А. Эйнштейн
пространстве без тяготения, если в
нем вместо инерциальной системы
отсчета ввести систему, ускоренную
относительно нее».
В соответствии с теорией относительности Эйнштейна наша, Евклидова, геометрия применима только
к пустым пространствам, так как
вблизи тяжелых тел пространство является изогнутым. Джордж Бернал говорит, что «Эйнштейн показал, что новый метод дает результа
ты, более соответствующие выводам эксперимента». Действительно,
общая теория относительности А. Эйнштейна смогла объяснить видимое перемещение звезд вблизи Солнца отклонением их лучей изогнутым пространством, разъяснить неравномерность передвижения
планеты Меркурий. Более того, Ньютонова теория солнечной системы оказалась частным случаем более общей теории, созданной Эйнштейном.
Специальная теория относительности и
общая теория относительности имеют веские экспериментальные подтверждения, однако не все
ученые однозначно приняли теорию А. Эйнштейна. Из этих двух «супертеорий» выросли новые науки — ядерная физика, физика твердого тела,
лазерная оптика, квантовая химия и другие науки. Поражает воображение и их техническая реализация.
Квантовая теория охватывала более широкую область эксперимен
тов, чем классические теоретические исследования XIX в. Первые
представления о сложном строении атомов возникли после открытия
электрона — отрицательно заряженной микрочастицы.
-
-
Вильям
Гитторф
(1844–1915)
Уильм Крукс
(1832–1919)
Исследуя «катодные лучи», обнаружил явление флуоресценции
Показал прямолинейное распространение «катодных лучей»,
их механическое воздействие и отклонение магнитным полем.
Считал, что катодные лучи представляют собой лучистую материю — некоторое четвертое состояние вещества
118
Жак Перрен
(1870–1942)
Джозеф Джон
Томсон
(1856–1940)
Чарльз
Вильсон
(1869–1935)
Вильям
Конрад
Рентген
(1845–1923)
Макс
Лауэ
(1879–1959)
Эрнест
Резерфорд
(1871–1937)
Хантаро
Нагаока
(1865–1950)
По модели атома Резерфорда — Нагаоки положительный заряд сосредоточен
в малом объеме — ядре, которое имеет значительно меньшие размеры, чем атом.
Электроны вращаются вокруг ядра по орбитам, как планеты вокруг Солнца.
Ядро атома водорода, вокруг которого вращается один электрон, получило название протона
Ван ден
Брейк
(1870–1926)
Генри Мозли
(1887–1915)
Джеймс
Чедвик
(1891–1974)
Доказал, что катодные лучи — это отрицательные электрические
заряды. 1895 г. — год проведения Перреном опыта — считается
годом рождения электроники
Изменив опыт Перрена, добился искривления катодных лучей;
смещалось флуоресцентное пятно на стенке трубки — т. е. заряд
оказался неотделимым от катодных лучей
Открыл, что в воздухе, перенасыщенном водяным паром
ион становится центром конденсации пара. Обнаружить и проследить траектории движения заряженных частиц возможно по
капелькам воды, которые возникают при конденсации пара
В экспериментах с разрядными трубками получил рентгеновские
лучи (1895 г.). Природа рентгеновских лучей была выявлена через
15 лет после открытия
Предложил использовать оптические кристаллы, представляю
щие собой упорядоченные пространственные структуры, для получения дифракции рентгеновского излучения. Присуждена первая Нобелевская премия по физике (1901 г.)
Исследования сыграли большую роль в понимании строения атома. Пришел к планетарной модели атома, качественное описание
которой было дано раньше его опытов.
Качественно описал планетарную модель атома
опытов Резерфордом
Заметил, что данные
няются моделью Резерфорда — Нагаоки, если предположить, что
ядерный заряд равен номеру элемента в Периодической системе
Д. Менделеева
Исследуя частоту спектральных линий ряда атомов периодической системы, разработал идею Ван ден Брейка о ядерных зарядах
Впервые точно измерил ядерные заряды некоторых элементов по
отклонению альфа-частиц, подтвердив теорию Ван ден Брейка
по рассеянию альфа-частиц полнее объяс-
, каждый
до проведения
-
Квантовая теория атомов была создана Нильсом Бором и объясняла структуру всех атомов и молекул. Позже оказалось, что с формой
квантовой теории что-то было не в порядке: не могли быть простыми
ни электрон, ни теория его движения. Для преодоления этих трудностей в 1913 г. Нильсом Бором была создана квантовая теория
. Нильс
119
Бор соприкоснулся с самыми передовыми теориями атома того времени и включился в исследования проблем квантового подхода к проблеме строения атома. Н. Бор оставил «Памятную записку», в которой
указывал на необходимость квантового подхода к проблеме строения
атома. Он сформулировал в виде постулатов подход к планетарной
модели. Сегодня эти постулаты широко
известны и противоречат
классическим представлениям, однако они оказались правильными.
За создание первой квантовой модели атома Бору была присуждена
Нобелевская премия по физике за 1922 г.
Анри
Беккрель
(1852–1908)
Мария
Склодовская-
Кюри
(1867–1934)
Пьер Кюри
(1859–1906)
Поль Вильяр
(1869–1934)
Эрнест
Резерфорд
(1871–1937)
Фредерик
Содди
(1877–1956)
Френсис
Уильям Астон
(1877–1945)
Джеймс
Чедвик
(1891–1974)
Исследуя явление фосфоресценции, открыл явление радиоактивности; установил, что интенсивность излучения зависит от
количественного содержания урана в препарате
Обнаружила излучение тория, подобное открытому Беккрелем излучению урана. Систематические наблюдения минералов
позволили ученым найти более активный элемент, названный
полонием (в честь родины Марии — Польши). Для обозначения свойства
«радиоактивность». Обнаружили еще более радиоактивный элемент — радий (т. е. лучистый)
Обнаружил гамма-излучение
Установил сложный состав радиоактивного излучения. В опытах совместно с Ф. Содди сделан окончательный вывод о превращении радиоактивных элементов. Уд о с т о е н Нобелевской
премии по химии
В опытах совместно с Э. Резерфордом сделан окончательный
вывод о превращении радиоактивных элементов. Показал, что
одну клетку периодической системы могут занимать элементы, обладающие разной массой, но имеющие одинаковый заряд
ядра и одинаковые свойства, которые он назвал изотопами. Уд о стоен Нобелевской премии по химии за 1921 г.
Создал «масс-регистратор» — устройство для исследования частиц; достиг выдающихся результатов в исследовании изотопов.
Уд о с т о е н Нобелевской премии по химии за 1922 г.
Обнаружил электрически нейтральные частицы с массой протона, названные им нейтронами (предсказаны Э. Резерфордом
в 1921 г.). За открытие нейтрона удостоен Нобелевской премии
по физике за 1935
испускать «лучи Беккреля» супруги ввели термин
за 1908 г.
г.
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]