WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |

Другое крупное направление физики 19 в. состояло в теорети ческой обработке тепловых явлений. Работа Жана Батиста Жозе фа Фурье (1768—1830) «Аналитическая теория тепла» содержала математическую теорию теплопроводности. В ней Фурье приме нил разложение функции в тригонометрический ряд, что оказало существенное влияние на развитие математической физики (ряды и интеграл Фурье). Сади Карно (1796—1832) разрабатывает осно вы термодинамики и вводит в нее метод циклов. Рассматривая ра бочий цикл идеальной тепловой машины, он заключает, что ее ко эффициент полезного действия не зависит от рабочего вещества, а зависит лишь от температуры нагревателя и холодильника. В сво их исследованиях Карно вплотную при близился к открытию зако на сохранения и превращения энергии, который независимо сфор мулировали врач Юлиус Роберт Майер (1814—1878), пивовар Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889) и врач Герман Гельмгольц (1821—1894). Его смысл сводится к тому, что в изолированной сис теме энергия может превращаться из одной формы в другую, но ее количество всегда остается постоянным. Эти ученые использовали разные подходы: Карно, отказавшись от гипотезы о теплороде, приходит к выводу, что теплота есть результат движения; Майер рассматривал цепь энергетических превращений от космоса до живого организма; Джоуль точно измерил количественное соотно шение теплоты и механической работы; Гельмгольц связывал за кон с исследованиями в области механики, в частности с обоснова нием невозможности существования вечного двигателя. Прогресс теплотехники не только стимулировал открытие закона сохране ния и превращения энергии, но и стимулировал теоретическое изучение тепловых явлений. Рудольф Клаузиус (1822—1888) фор мулирует второй закон термодинамики: «переход теплоты от более холодного тела к более теплому не может иметь место без компен сации». Клаузиус вводит понятие энтропии. Энтропия характери зует ту часть полной энергии системы, которая не может быть ис пользована для производства работы. Используя это понятие, вто рой закон термодинамики можно представить в виде положения:

«Энтропия Вселенной стремится к максимуму». Отсюда следует идея «тепловой смерти» Вселенной. Процесс мирового развития идет в направлении превращения других форм энергии в тепло ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) вую. Теплота равномерно рассеивается в пространстве, и этот про цесс необратим. Когда все виды энергии со временем превратятся в тепло, то и вся Вселенная придет в самое простое состояние хаоса – термодинамического равновесия с температурой на несколько градусов выше абсолютного нуля. Из хаоса, как утверждали древние греки, родилась Вселенная, в хаос же, по мнению классической термодинамики, и возвратится. Однако, как стало ясно в 20 в., законы термодинамики нельзя применять к незамкнутым системам, к которым, по видимому, относится Вселенная.

В 1800—1860 гг. возникает химическая атомистика и откры ваются количественные законы химии. Джон Дальтон (1766—1844) использовал атомное учение для объяснения законо мерностей состава вещества. Он привел свидетельства в пользу того, что атомы различных химических элементов имеют различ ные веса, и, комбинируясь в определенных пропорциях, образуют соединения. Он составил первые во многом неточные таблицы атомных и молекулярных весов относительно массы водородного атома. Йенс Якоб Берцелиус (1779—1848) положил теорию Даль тона в основу своих исследований. Он экспериментально опреде лил атомные массы 45 элементов, проанализировал и рассчитал процентный состав 2000 соединений. Берцелиус так же ввел систе му символов элементов, запись химических формул и реакций.

Жозеф Луи Гей Люссак (1778—1850) показал, что объемы всту пающих между собой в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам продуктов как простые целые числа (закон объёмных от ношений). Исследования Гей Люссака служили важным подтвер ждением атомистической теории Дальтона. Однако, они свиде тельствовали о том, что газы состоят не из атомов, а из более слож ных частиц. Это заставило химиков осознать принципиальное раз личие между атомом и молекулой. Амедео Авогадро (1776 – 1856) предположил, что как сложные, так и простые вещества образова ны молекулами, состоящими из двух или большего числа атомов.

Согласно сформулированному им закону, в равных объемах раз личных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул. Хотя молекулярная гипотеза Авогадро являлась дальнейшим развитием атомистики Дальтона, широкое призна ние она получила только после первого международного химического конгресса, собравшегося в 1860 г. в Карлсруэ. На нем ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) химики пришли к единству в определении понятий «атом» и «мо лекула». Основная заслуга в этом принадлежит Станислао Канниццаро (1826—1910). Он дал строгие определения этим основным химическим понятиям.

В 1868—1871 гг. Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907) работал над составлением для студентов кафедры химии Петер бургского университета курса «Основы химии». В процессе работы над учебником он открыл перио дический закон химических эле ментов (17 февраля 1869 г.): физические и химические свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомных весов (в современной формулировке – от величины за ряда ядра). Все известные в то время элементы Менделеев располо жил в таблице в соответствии с закономерными изменениями свойств элементов как по горизонтали, так и по вертикали. Место элемента в системе определяла его атомная масса. Это позволило периодическому закону и периодической системе стать основой для предсказания свойств еще не открытых элементов, для кото рых Менделеев оставил в таблице пустые места. Эти элементы он назвал экабор, экаалюминий и экасили ций. Впоследствии дейст вительно были открыты им соответствующие скандий (Л. Ниль сон,1879), галлий (П. Э. Лекок де Буабодран, 1875) и германий (К. Винклер, 1886). Последующее развитие периодической табли цы связано с открытием инертных газов, помещенных в 8 группу;

лантаноидов и актиноидов, составивших замкнутые интерперио дические группы, помещенные в соответствующие большие клетки. Периодический закон явился теоретической основой для всей неорганической химии.

В первой половине 19 в. изучение органических веществ при водит к первым попыткам описания их состава и строения (теория сложных радикалов Я. Берцелиуса, Ю. Либиха, Ф. Велера, тео рия замещения Ж. Дюма, учение о гомологии и учение о химиче ских типах Ш. Жерара). Возникает учение о валентности; А. Ке куле обосновывает четырехвалентность углерода. К середине 19 в.

органическая химия располагала широким набором соединений, системати зированным по различным классам. Элементный ана лиз позволил установить состав органических соединений, выра жавшийся в эмпириче ских формулах. Проблема взаимосвязи свойств веществ с их составом и строением получила свое разреше ние в теории строения органических веществ Александра Михай ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) ловича Бутлерова (1829—1886). В 1861 г. в своем основополагаю щем докладе «О химическом строении веществ» на Международ ном съезде естествоиспытателей и врачей в Шпейере А. М. Бутле ров высказывает идеи, смысл которых сводится к следующему. В молекулах атомы соединены друг с другом в определенной после довательности согласно их валентностям. Порядок соединения атомов выражается в структурной формуле молекулы. Свойства вещества зависят не только от его атомного состава, но и от поряд ка соединения атомов в молекуле. Атомы, или группы атомов, об разовавшие молекулу, взаимно влияют друг на друга, от чего зави сит реакционная способность молекулы. Создание теории химиче ского строения коренным образом изменило ситуацию в органиче ской химии. Стало возможен научный прогноз, основанный на знании превращений исходных веществ в конечные продукты. На основе теории химического строения возникает учение о простран ственном строении химиче ских соединений – стереохимия. В 1874 г. Якоб Генрих Вант Гофф (1852—1911) объяснил существо вание молекул с одинаковой структурной формулой различным положением их атомов в пространстве и ввел в употребление пространственные формулы. Успехи органического синтеза привели к тому, что в 60 х гг. 19 в. в Германии, Англии и Франции были построены первые фабрики искусственных (анилиновых) красителей, и к небывалому росту химической промышленности в целом.

Взгляды на сущность и причины эволюции впервые в система тической форме изложил Жан Батист Ламарк (1744—1829) в ра боте «Философия зоологии», вышедшей в 1809 г.. Эволюционное учение Ламарка включает раз работку следующих проблем: естест венная система жи вотного мира; движущие силы эволюции; при чины изменяемости организмов в природе; представление о виде.

В естественной системе Ламарка все живые организмы (от инфузо рий до млекопитающих) помещены в 14 классов. 14 классов объе динены в 6 ступеней. Каждая более высокая ступень обладает бо лее сложной нервной и кровеносной системой. Таким об разом, на блюдается сту пенчатое повышение организации – градация. Ана логичная градация существует и в растительном мире, начинается с простейших и кончается наиболее сложно устроенными расте ниями. Такой порядок сложился в результате длительного истори ческого развития органических форм, то есть в результате эволю ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) ции от простых форм к сложным. Идея эволюции у Ламарка выво дится из характера естественной системы. Движущими силами эволюции являются, во первых, постоянное стремление к услож нению и совершенствованию организации. Это стремление не за висит от воздействия условий жизни, изначально присуще каждо му организму. Вторая сила состоит в воздействии условий жизни, факторов среды. Она нарушают градацию. Приспособительная из меняемость видов связана с воздействием факторов среды. На рас тения фак торы среды действуют непосредственно, через темпера туру, влагу, свет, питание. На животных факторы среды действу ют через нервную систему. В этом случае наблюдается следующая последовательность событий: изменение условий изменение по требностей изменение действий новые привычки упражне ние одних органов, неупражнение других изменение органов под действием упражнения или неупражнения (так называемый «I закон Ламарка»). Измененные признаки, приобретенные в ре зультате прямого приспособления или упражнения органов пере даются потомству («II закон Ламарка»). Для Ламарка изменение всегда тождественно приспособлению. Приспособление – это адек ватный ответ на внешнее воздействие. В связи с этим вымирание видов невозможно. Свои взгляды Ламарк иллюстрирует многочис ленными примерами. У беззубых млекопитающих (китов и му равьедов) редукция зубов связана с тем, что их предки начали про глатывать пищу, не пережевывая ее. У животных, обитающих под землей, происходила редукция глаз в результате неупотребления органов (маленькие глаза крота, их отсутствие у слепыша). Плава тельные перепонки у водоплавающих птиц образовались благода ря раздвиганию пальцев и растягиванию кожи между ними. Ла марк считал, что каждый организм или соответствующая группа организмов образуют независимую эволюционную линию, возник шую в результате самозарождения и последующего стремления к совершенствованию. Одновременное существование животных, принадлежащих к высшим и низшим ступеням его системы, Ла марк объяснял через частые акты спонтанного возникновения живого в природе. Ламарк считал, что виды – это абстракции, созданные человеком, реальны только особи (номиналистическая концепция вида). К заслугам Ламарка следует отнести то, что он впервые превратил проблему эволюции в предмет специального изучения и подчеркнул приспособительный характер эволюции. К ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) его ошибкам следует отнести представления о том, что организмам свойственно внутренне стремление к прогрессу; организмы передают по наследству приобретенные (в смысле Ламарка, путем упражнения неупражнения органов, или прямого приспособле ния) признаки; любое изменение – это приспособление.

На рубеже 18 и 19 вв. как самостоятельная наука возникает па лео нтология. Ее основателем был Жорж Кювье (1769—1832). Ис следуя остатки вымерших жи вотных и изучая их рас положение в последовательных геоло гиче ских напластованиях, он установил, что во време ни про исходит смена фаун от одного геологического горизонта к другому; чем моло же гео логический пласт, тем более сходны ископаемые фауны с современными; чем мо ложе пласт, тем выше уровень организации ископаемых форм. Кювье объяс нял смену фаун теорией катастроф: фауна данной страны уничтожается стихийным бедствием и затем заселяется животными другой страны.

Чарльз Лайель (1797—1875) в «Основах геологии» (1830—1833) выдвинул принципы униформизма и актуализма.

Согласно принципу униформизма медленные постепенные изме нения под действием естественных агентов (климат, вода, вулка нические силы) приводят к масштабным изменениям земной коры. В связи с этим для объяснения крупных геологических из менений в прошлом нет никакой нужды прибегать к теории ката строф. Принцип актуализма заключается в том, что изучение со временных гео логических процессов позво ляет понять процессы в прошлых геологических эпохах. Оба принципа впоследствии Дарвин применил в биологии.

Благодаря работам Христиана Ивановича Пандера (1794— 1865) и особенно Карла Максимовича Бэра (1792—1876) возникает эмбриология, как наука о развитии зародыша. Наряду со сравне нием отдельных стадий, был введен метод прослеживания всего процесса развития зародыша на всех его стадиях, начиная с яйца.

Свои наблюдения Бэр обобщил в виде нескольких положений, из вестных как закон Бэра: зародыши всех позвоночных животных сходны на ранних этапах развития; в процессе развития отличия зародышей увеличиваются; в развитии зародыша сначала прояв ляются черты более крупных систематических групп, потом более мелких; зародыши высших классов проходят стадии развития ТРИУМФ КЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ (XIX в.) зародышей низших классов, а не стадии взрослых форм низших животных.

На рубеже 30 х и 40 х гг. 19 в. формулируется фундаменталь ное обобщение, известное как клеточная теория: все живые орга низмы состоят из клеток; рост и развитие организма – это процесс образования и дифференциации клеток. Авторами этой теории были Теодор Шванн (1810—1882) и Маттиас Шлейден (1804— 1881). Развивающий эту теорию тезис «всякая клетка от клетки» сформулирован Рудольфом Вирховым (1821—1902) во второй по ловине 19 в. Проблему образования клеток в статье «Целлюлярная патология» (1855) он решает через размножение делением.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.