Промисловий переворот.Наука

Промисловий переворот і головні технічні винаходи.Протягом ХІХ ст. високо розвинулася взаємодія науки і техніки з виробництвом. Розвиток промисловості і сільського господарства підштовхував науку до вивчення нових проблем, а в свою чергу на основі наукових відкриттів створювалися нові засоби виробництва.

З особливою силою такий взаємовплив виявився в ході промислового перевороту. Його початковим моментом прийнято вважати винахід і широке застосування робочих машин у текстильному виробництві, що практично співпало за часом зі створенням англійським інженером Джеймсом Уаттом універсальної парової машини. Незабаром парові машини стали масово застосовуватися й у всіх галузях виробництва.

Справжній переворот у промисловості настав тоді, коли виник паровий молот і точні універсальні металорізальні верстати, тобто коли машини стали виробляти машини, виникло машинне виробництво. У зв'язку з цим різко зріс попит на метал і необхідне для його виробництва вугілля. Незабаром деревне вугілля у виробництві металу було замінене кам'яним. Недаремно ХІХ сторіччя пізніше назвали “віком пари, вугілля і металу”, хоч в кінці його вже почалося промислове застосування електрики.

Застосування парових машин на транспорті значно збільшило можливості зв'язку і комунікацій, спілкування людей. Американський винахідник Р.Фултон в 1807 р. побудував перше річкове судно з паровим двигуном, яке розвивало швидкість близько 9-10 км на годину. Вже в 40-х роках ХІХ ст. стали будувати кораблі із залізним корпусом. Між Європою й Америкою, Англією та Індією, Австралією встановлюється регулярне океанське пароплавне сполучення, яке прискорилося після будівництва Суецького каналу (1869 р.). Шлях з Європи в Америку, який вимагав на початку століття цілого місяця, в кінці його скоротився до 7-8 днів.

Англійський інженер Дж.Стефенсон в 1829 р. створив паровоз із символічною назвою “Ракета”. Він набирав швидкість до 38 км на годину і пересував вагони вагою до 90 т. Конструкція “Ракети” була настільки вдалою, що принципово не мінялася аж до середини ХХ ст., коли паровози поступилися місцем тепловозам й електровозам.

Паралельно з масовим транспортом (залізничним, морським, річковим, міським - трамваєм, метро) з'явився і транспорт індивідуального користування. У середині століття з'явився велосипед з педалями, а після введення у практику в 80-і роки ХІХ ст. пневматичних гумових шин він набув майже сучасного вигляду. Винахід же двигуна внутрішнього згоряння привів до виникнення принципово нового виду транспорту - автомобільного. У 1885-1886 рр. німецькі інженери Г.Даймлер і К.Бенц сконструювали перші зразки автомобілів, а вже в 90-і роки в ряді країн Європи й Америки почалося їх промислове виробництво. Попит на автомобілі стрімко зростав, тому не дивно, що саме на автомобільних заводах Генрі Форда в США був застосований конвеєр.

На рубежі XIX і ХХ ст. здійснилася мрія людини про політ над Землею. Спочатку з'явилися літальні апарати легші за повітря - дирижаблі, але незабаром вони були витіснені літаками (аеропланами). У 1903 р. американські авіаконструктори брати Уїлбер і Орвілл Райт встановили на літаку легкий і компактний бензиновий двигун і здійснили перший в світі повітряний політ тривалістю 59 секунд.

Застосування двигунів внутрішнього згоряння й електрики зробило реальністю ще одну фантастичну ідею - підводне плавання. Підводні човни стали будувати в останні роки XIX ст., передусім в Німеччині з військовою метою.

Крім розвитку транспорту, який зблизив людей, країни і континенти, корінним чином змінилися і засоби зв'язку та інформації.

У середині ХІХ ст. телеграф уже з'єднував дротяним зв'язком Європу з Америкою та Азією, забезпечуючи небувалу раніше швидкість передачі інформації. У кінці 70-х років А.Беллом було винайдено, а Т.Едісоном вдосконалено телефон. Завдання створення безкабельного зв'язку (радіо) було вирішено російським вченим О.С.Поповим, який у травні 1895 р. продемонстрував перший у світі радіоприймач. У 1897 р. італієць Г.Марконі отримав патент на винахід аналогічного радіоприймача. Історія цієї суперечки про пріоритет винаходу цікава і з точки зору того, що багато відкриттів робилися в різних країнах одночасно або майже одночасно. Ще один яскравий приклад майже одночасного відкриття – так звані “Х-промені”, які сьогодні називають рентгенівськими, близько 1895 р. паралельно відкрили видатні фізики - український І.Пулюй та німецький В.Рентген і навіть в кінці ХХ ст. в західній пресі точиться суперечка про пріоритет цього відкриття, а в англомовному світі уникають назви “рентгенівський”, називаючи виялені промені X-ray.

Поява друкарських і набірних машин у поліграфії абсолютно змінила роль і становище періодичної преси в суспільстві. Саме в ХIХ ст. газета, яка виникла в ХVII ст., із засобу задоволення цікавості придворних кіл стала засобом масової інформації, пульсом часу і віддзеркаленням громадської думки. Але тоді ж виразно виявилася залежність друку від влади. Хрестоматійним прикладом стали заголовки паризьких газет, які повідомляли про просування Наполеона до Парижа під час його повторного приходу до влади після втечі з острова Ельба: “Корсиканське чудовисько зірвалося з ланцюга і висадилося в бухті Жуан”; - “Людоїд іде до Грасса”, “Узурпатор увійшов до Гренобля”, “Бонапарт зайняв Ліон”, “Наполеон наближається до Фонтенбло”, нарешті, “Сьогодні Його Імператорська Величність прибуде в свій вірний Париж”.

Міжнародне наукове співробітництво. Збільшення можливостей і прискорення обміну різного роду інформацією, нарівні з розвитком промислового виробництва і створенням матеріального фундамента прикладних наук, вельми сприятливо позначилося на формуванні єдиної світової науки з експериментальною базою і теоретичними узагальненнями. У ХІХ ст. вперше виникла особлива система обміну інформацією і взаємодії вчених різних країн.

Крім державних національних академій створюються численні незалежні наукові товариства й установи. Вони часто випускали періодичні видання, наукові записки, які надавали свої сторінки найбільш видатним вченим різних держав. Вчені стали збиратися для обміну думками і результатами наукових досліджень на міжнародні з'їзди, симпозіуми і конгреси. Останні часто приурочувалися до міжнародних промислових виставок, які стали також однією з найважливіших подій культурного життя. Їх метою було пожвавлення торгівлі, промисловості, але в той же час вони ставали оглядом розвитку світової науки, досягнень техніки, мистецтва і культури.

Почали здійснюватися міжнародні наукові проекти. Наприклад, на астрономічному конгресі 1887 р. було прийнято рішення про складання каталогу зірок. У цій роботі взяли участь 18 астрофізичних обсерваторій різних країн. У результаті було зареєстровано біля двох мільйонів зірок.

Практика концентрації матеріальних ресурсів у міжнародному масштабі застосовувалася не раз: у Англії при Кембріджському університеті була організована фізична лабораторія імені Г. Кавендіша, славетний “розсадник геніїв”, яку послідовно очолювали Д.Максвелл, Дж.Томпсон, Е.Резерфорд, Радієвий інститут у Франції, інститут Рентгена у Мюнхені, Імперський фізико-технічний інститут в Берліні.

Надзвичайно важливим моментом стало повсюдне поширення єдиної системи мір і ваг, думка про необхідність якої виникла ще під час Французької революції. Система базувалася на десятичному принципі. В основу її було покладено нову одиницю довжини - метр (від грецького “метрон” - міра). За одиницю площі приймався ар, рівний 100 м², рідкі і сипучі тіла стали вимірюватися у літрах (1 дм³), вага - в кілограмах (вага 1 л води). У 1872 р. у Севрі, поблизу Парижу, було створене Міжнародне бюро мір та ваги. Цією системою зараз користується абсолютна більшість країн і народів світу.

Основні наукові відкриття. Наука у XIX ст. продовжує сприйматися як класична система знань, як єдина система наук, основні ідеї і принципи якої вважаються остаточно встановленими і непорушними. Відбувається диференціація окремих галузей наукових знань на більш вузькі спеціальні галузі (наприклад, у самостійні науки виділяються експериментальна психологія, соціологія, культурологія) і в той же час - інтеграція наук (саме в цей час виникає астрофізика, біохімія, фізична хімія, геохімія), оформляється і нова галузь знань - технічні науки.

Протягом сторіччя було зроблено нечувану раніше кількість відкриттів, а на основі накопиченого експериментального, аналітичного матеріалу розроблено узагальнюючі теорії.

У рамках класичної фізики з'явилися нові галузі - термодинаміка і вчення про електрику, покликані до життя розвитком техніки. Французький фізик С.Карно вивчив закономірності перетворення теплової енергії в механічну, заклавши тим самим основи теплотехніки. А згодом німецький дослідник Ю.Майєр, англієць Дж.Джоуль і німець Г. Гельмгольц завершили обґрунтування закону збереження і перетворення енергії (термін “енергія” ввів у 60-і рр. XIX ст. У.Томпсон). Отже, було встановлено, що всі види енергії - механічна, теплова, електрична і магнітна - переходять одна в одну.

Відкриття в 1831 р. англійцем М.Фарадеєм явища електромагнітної індукції, яке спиралося на дослідження датського фізика Х.Ерстеда і француза А.Ампера, дозволило згодом створити магнітоелектричні генератори й електродвигуни. Їх праці заклали основи майбутньої електротехніки.

Великим досягненням науки XIX ст. була висунута англійським вченим Д.Максвеллом електромагнітна теорія світла (1865 р.), яка узагальнила досліди і теоретичні висновки багатьох фізиків різних країн у галузях електромагнетизму, термодинаміки й оптики. Д.Максвелл прийшов до думки про єдність і взаємозв'язок електричних і магнітних полів, створив на цій основі теорію електромагнітного поля, згідно з якою, виникнувши в будь-якій частині простору, електромагнітне поле поширюватиметься в ньому з швидкістю, яка дорівнює швидкості світла. Таким чином він встановив зв'язок світлових явищ з електромагнетизмом. Уперше на практиці спостерігати поширення електромагнітних хвиль вдалося німецькому фізику Г. Герцу. Парадоксально, але він вважав, що електромагнітні хвилі не будуть мати практичного застосування. А вже через декілька років О.С.Попов застосував їх для передачі першої в світі радіограми. Вона складалася всього з двох слів: “Генріх Герц”.

Подальшим кроком у вивченні будови матерії стало відкриття першої елементарної частки - електрона. У 1878 р. голландський фізик Г. Лоренц почав розробляти електронну теорію речовини і надав теорії електромагнетизму довершеного математичного вигляду.

Узагальненням усього попереднього розвитку хімії стало відкриття російським вченим Д.І.Менделєєвим періодичного закону хімічних елементів. Він довів, що властивості елементів і простих і складних сполук, що утворюються ними, стоять у періодичній залежності від їх атомної ваги. Періодичний закон вказував шлях до планомірних пошуків ще невідкритих хімічних елементів.

XIX ст. стало часом торжества еволюційної теорії. Ч.Дарвін, узагальнивши ідеї Ж.Ламарка про залежність еволюції організмів від пристосованості їх до навколишнього середовища, Ч.Лайєля про утворення земних шарів в залежності від діяльності сил природи, клітинну теорію Т.Шванна і М.Шлейдена і власні багаторічні дослідження, у 1859 р. видав працю “Походження видів шляхом природного відбору”, у якій виклав висновки про те, що види рослин і тварин не постійні, а мінливі, що сучасний тваринний світ сформувався внаслідок тривалого процесу розвитку. Правда, про причини мінливості видів Дарвін, з його слів, висунув лише “здогадливі” припущення. Ці причини вдалося розгадати австрійському досліднику Г. Менделю, який сформулював закони спадковості. У 1871 р. Дарвін випустив книгу “Походження людини і статевий відбір”, де висунув і обґрунтував гіпотезу про походження людини від мавпоподібного предка. Вчення Дарвіна справило приголомшуюче враження на суспільну свідомість.

У XIX ст. публікуються також численні узагальнюючі праці із всесвітньої історії, історії країн і народів, історії мистецтва та історії філософії. Такі мислителі, як Гегель, Конт, Спенсер, Маркс і Енгельс, намагаються побудувати всеосяжні філософські і соціальні системи.

Про зміну характеру взаємовідносин науки і практики також яскраво свідчить історія всесвітньо відомого Пастерівського інституту в Парижі. Все почалося з того, що на замовлення французьких виноробів, які зазнавали великих збитків від хвороб вина, молодий блискучий вчений Луї Пастер (дві докторські дисертації з фізики і хімії) почав вивчати процеси бродіння. Незабаром він довів, що бродіння є результатом життєдіяльності мікробів. Пастер став основоположником нової науки - мікробіології, зробив революцію у медицині. Він виявив збудників багатьох інфекційних захворювань, дав пояснення імунітету і розробив метод застосування запобіжного щеплення. Його відкриття були настільки важливі, що на кошти, зібрані за міжнародною підпискою, був створений інститут.

На кінець XIX ст. в суспільній свідомості складається переконання, що картина світу в загальних рисах вже досить ясно встановлена наукою, що подальший розвиток наукового знання покликаний лише уточнювати контури цієї картини і розкривати нечисленні “білі плями”, які залишилися в ній. Коли в 1889 р. майбутній геніальний фізик-теоретик, основоположник квантової фізики, Макс Планк вирішив працювати у галузі теоретичної фізики, його вчитель сказав йому: “Юначе, навіщо ви губите своє майбутнє? Адже теоретична фізика закінчена. Можна лише обчислювати окремі випадки. Але чи варто віддавати такій справі своє життя?” Насправді ж класична наука XIX ст. стала не вінцем пізнання, а підмурівком нового революційного прориву.

У 1895 р. німецький вчений В.Рентген відкрив промені, які зараз носять його ім'я. Услід за ним французькі вчені А.Беккерель, Пьєр і Марія Кюрі відкрили явище радіоактивного розпаду, а англійський фізик Е.Резерфорд встановив, що при розпаді радіоактивних елементів виділяються альфа, бета і гамма-промені, а потім він разом з Содді запропонував загальну теорію радіоактивності. Світ був приголомшений: неподільності атома прийшов кінець, залишилося лише заглянути у нього й уявити собі його будову. Незабаром тим же Резерфордом була запропонована, а датчанином Н.Бором уточнена “планетарна” модель атома.

І, нарешті, класичні уявлення людства про час і простір були зруйновані теорією відносності Альберта Ейнштейна.

Такі ж прориви на рубежі віків сталися і в пізнанні людиною самої себе. Американський біолог Т.Морган, спираючись на забуті праці Г. Менделя, сформулював закони спадковості. Працями Г. Менделя і Т.Моргана були закладені основи науки генетики, яка нині тріумфально крокує по країнах і континентах.

Найбільші досягнення у галузі фізіології пов'язані з ім'ям І.П.Павлова, який спирався у своїй науковій діяльності на праці І.М.Сєченова. У 1903 р. на конгресі медиків у Мадриді він робить своє перше повідомлення про теорію умовних рефлексів. Його дослідження вищої нервової діяльності (другої сигнальної системи, типів нервової системи, локалізації функцій, системності роботи великих півкуль кори головного мозку та ін.) зіграли велику роль у розвитку фізіології, медицини, психології й педагогіки.