§ 5. Наука: создание научной картины мира

Какой вклад в представления современников о мире и человеке внесли Николай Коперник, Джордано Бруно, Галилео Галилей? Какие научные открытия, сделанные учёными XVI—XVIII вв., послужили фундаментом для развития науки в XIX в ?

 

События и участники Физика и химия

1831 г. – английский физик и химик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Благодаря этому открытию стало возможным создание электродвигателя.

1865 г. – английский физик Джеймс Кларк Максвелл разработал электромагнитную теорию света, в соответствии с которой свет является электромагнитной волной.

1869 г. – русский химик Д.И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов.

1888 г. – немецкий инженер Генрих Герц доказал существование электромагнитных волн, теоретически описанных Максвеллом.

1895 г. – немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл названные впоследствии его именем лучи, позволяющие просветить и зафиксировать внутреннее строение предметов, а также человеческое тело. Вильгельм Рентген – первый обладатель Нобелевской премии по физике.

1896 г. – французский физик Антуан Беккерель открыл явление радиоактивности, которое объяснило механизм действия рентгеновских лучей.

1898 г. – французские учёные Пьер и Мария Кюри открыли радиоактивный металл радий. Открытия Беккереля, Кюри, а также Эрнеста Резерфорда и Нильса Бора стали прологом восторжествовавшей в XX веке физики атомного ядра.

Биология и медицина

1859 г. – английский учёный-натуралист Чарльз Дарвин опубликовал работу «Происхождение видов», ставшую революционной в естествознании. Дарвин научно обосновал учение об эволюции и изложил теорию естественного отбора. Учёный пришёл к выводу, что живая природа и человек не сотворены Богом, а сформировались в результате длительного процесса эволюции. Также Дарвин доказал, что у человека и обезьяны общие предки.

1864 г. – французский биолог и химик Луи Пастер открыл микробы, являющиеся возбудителями инфекционных заболеваний. Это открытие стало началом новой науки – микробиологии. Благодаря открытиям Пастера были разработаны технологии стерилизации и пастеризации, позволяющие дольше сохранять от порчи продукты питания.

1882 г. – немецкий микробиолог Роберт Кох открыл возбудителя туберкулёза, «бациллу Коха», и разработал профилактические меры против эпидемий.

Общественные науки

1848 г. – немецкий экономист и философ Карл Маркс опубликовал «Манифест коммунистической партии», в котором провозгласил скорую гибель капитализма. В своих работах Маркс разработал теорию классовой борьбы и теорию смены общественно-экономических формаций; показал, что строй жизни людей определяется способом организации материального производства.

Причины быстрого развития физики и других естественных наук. XIX в. — особое время в развитии науки. Великие открытия следуют одно за другим. Казалось, какой-то невидимый волшебник отдёрнул занавес, скрывающий тайны природы и человека. Но этим волшебником был человеческий разум.

Новые открытия разрушают представление о том, что природа подчиняется точным законам механики.

Мы расскажем только о некоторых из них. О многом вы узнаете на уроках математики, физики, химии, биологии и др. А здесь речь пойдёт о тех открытиях в области физики и естественных наук, без которых невозможно было бы развитие индустриального общества.

Сама жизнь требовала познать законы механики и электричества, свойства используемых в производстве материалов и веществ, найти способы измерения скорости, давления и т. д. В то же время технический прогресс позволил создавать необходимые для научных исследований приборы.

Главная особенность естественно-научных открытий второй половины XIX в. заключалась в том, что они коренным образом меняли представление о строении материи, пространстве, времени, движении, развитии живой природы, о месте человека в природе, происхождении жизни на Земле.

«Повелитель молний». В ряду великих открытий стоит открытие электромагнетизма Майклом Фарадеем (1791—1867).

В Лондоне прохожие могли увидеть мальчишку, пробиравшегося по улицам между грохочущими экипажами и прижимавшего к груди стопку аккуратно подрезанных книг. Это был ученик переплётчика из книжной лавки

Майкл Фарадей

Рибо Майкл Фарадей — будущий основатель науки об электричестве, подаривший жизнь всем генераторам и динамо-машинам мира, о котором много лет спустя замечательный русский физик А. Г. Столетов напишет:

«Никогда со времён Галилея свет не видал столько поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея».

Фарадей ходил на лекции учёных, читал их книги, добился места лаборанта в Королевском институте. Из застенчивого юноши постепенно сформировался пытливый наблюдатель.

В 1831 г. Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Он заметил, что, если медная проволока пересекает магнитные силовые линии, в ней появляется электрический ток. Это открытие позволило приступить к созданию электродвигателя. «Повелителем молний» называли Фарадея современники. Учёный стал членом Королевского общества, многие академии, в том числе и Петербургская, избрали его своим членом.

Сенсации продолжаются. Сенсацией стало открытие английского физика Джеймса Кларка Максвелла (1831—1879). В 1865 г. он разработал электромагнитную теорию света, обобщившую результаты опытов и теоретических построений многих физиков различных стран в области электромагнетизма, термодинамики и света. Согласно его теории, в природе существуют невидимые электромагнитные волны, которые передают электричество в пространстве. В этой теории уже существует представление о немеханическом движении. Свет выступает у Максвелла как разновидность электромагнитных колебаний.

Теория Максвелла была изложена им в 1873 г., а в 1883 г. немецкий инженер Генрих Герц (1857—1894) подтвердил существование электромагнитных волн (получил их в лабораторных условиях) и доказал, что ни один материальный предмет не может помешать их распространению. Он также установил, что электромагнитные волны (названные «волнами Герца») распространяются со скоростью 300 тыс. км/с. Именно на основе этих открытий создали беспроволочный телеграф Маркони и Попов. В марте 1897 г. А. С. Попов передал первую телеграмму без проводов. Она состояла всего из двух слов: «Генрих Герц». А открытия продолжались. Ещё в 1878 г. голландский физик Хендрик Антон Лоренц (1853—1928), продолжая разрабатывать электромагнитную теорию Максвелла, попытался объяснить её с точки зрения атомного строения вещества, а англичанин Дж.Стоней в 1891 г. ввёл для обозначения атома электричества термин «электрон». Но вскоре оказалось, что неделимым атом не является и электрон — его составная часть.

Так наука опровергала прежние знания (учение о неделимости атома) и раскрывала тайны природы. И это было началом новой физики. Совершался переворот в естественно-научных представлениях человечества, формировалась новая картина мира, которая существует и сегодня.

В конце 1895 г. ректор Вюрцбургского университета (Германия) Вильгельм Конрад Рентген (1845—1923), исходя из теории Максвелла об электромагнитных волнах, открыл невидимые лучи, названные им Х-лучами. Лучи эти обладали удивительными свойствами: оставаясь невидимыми, они пронизывают различные предметы в различной степени, с их помощью можно не только увидеть то, что скрыто от глаз слоем какого-либо вещества (например, скелет живого человека), но и запечатлеть это на фотоплёнке.

Великое открытие, сразу же получившее практическое применение в медицине (на его основе был создан рентгеновский аппарат), вызвало широчайший интерес. Теперь врачи могли увидеть внутренние повреждения больного, переломы костей. Рентгену, первому среди физиков, была присуждена Нобелевская премия.

Пьер Кюри и Мария Складовская-Кюри в лаборатории

Открытие Рентгена нуждалось в объяснении.

Целая группа учёных — Анри Беккерель, Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри, Эрнест Резерфорд, Нильс Бор — изучила явление радиоактивности и создала учение о сложном строении атома.

Пытаясь объяснить природу изменения урана, Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри провели многочисленные эксперименты.

Мария Склодовская (1867—1934) стала первой женщиной в Европе доктором наук, первой женщиной, получившей Нобелевскую премию; первым человеком, получившим эту премию дважды; первой женщиной, преподававшей в Сорбонне и избранной во Французскую академию медицины.

Открытие радиоактивности, за которое супруги Кюри совместно с А. Беккерелем получили в 1903 г. Нобелевскую премию по физике, проложило дорогу в «странный мир микрочастиц». Какая-то энергия таилась внутри атома, она высвобождалась в процессе распада атомного ядра, и вместе с тем совершалось превращение атома радиоактивного вещества в атом другого вещества.

Стало ясно, что атом не мельчайшая неделимая частица, что он сам имеет сложное строение.

«Я старался по мере сил…» Переворот в естествознании произвела книга великого английского учёного-натуралиста Чарлза Дарвина (1809—1882) «Происхождение видов». На основании обобщения огромного ботанического и зоологического материала, накопленного во время пятилетнего кругосветного путешествия, учёный пришёл к заключению, что вся живая природа не была сотворена Богом, а постепенно формировалась в процессе длительного развития.

«Знаю, — писал Дарвин, — сколько упрёков я навлеку на себя этим заключением, но я… честно и обдуманно пришёл к нему». Ещё большую ярость у сторонников религиозного мировоззрения вызвала его последняя книга — «Происхождение человека», в которой доказывалось, что далёкие предки людей — обезьяноподобные существа.

Дарвин писал: «Я старался по мере сил доказать мою теорию, и мне кажется, мы должны признать, что человек со всеми его благородными качествами, с его божественным умом, который постиг движение и устройство Солнечной системы… всё-таки носит в своём физическом строении неизгладимую печать низкого происхождения». Передовые учёные во всех странах поддерживали учение Дарвина1.

Чарлз Дарвин

Луи Пастер

Новая наука — микробиология. Возможно, вы не знаете, что было время, когда укус бешеной собаки приводил к гибели человека. И вот в 1885 г. учёный спас жизнь юноше, которого четырнадцать раз укусила бешеная собака. Этим учёным был Луи Пастер (1822—1895). Сначала он долго проводил опыты на собаках и кроликах, а затем применил полученную сыворотку для спасения человека. Прививки от бешенства — итог его работы. Пастер подарил миру новую науку — микробиологию. Опыты Пастера имели большое значение для создания методов стерилизации и пастеризации различных продуктов. Он разработал методы предохранительных прививок против заразных болезней и против бешенства. Его исследования послужили основой для учения об иммунитете. Пастер объяснял хирургам необходимость дезинфекции рук и инструментов.

Успехи медицины. В конце XVIII в. английский врач Дженнер заметил, что доярки не болеют оспой. Вы знаете, что в те времена эта страшная болезнь уносила сотни тысяч жизней. Дженнер совершенно правильно объяснил это тем, что доярки в слабой форме заражаются оспой от коров, что и создаёт у них иммунитет (невосприимчивость) к этой болезни. Он предложил делать предохранительные прививки против оспы. Материал для прививок получался от коров и назывался вакциной («вакка» по-латыни — «корова»). Открытие Дженнера спасало и спасает людей от страшной болезни.

Мы привыкли, что врач «прослушивает» больного специальным прибором — стетоскопом. А как было раньше?

В начале XIX в. Жан Корвизар «прослушивал» своих пациентов при помощи специальной палочки. Практически он «простукивал» их, по звуку определяя состояние лёгких и сердца.

1 В XX в. в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций достижений других наук (генетики, палеонтологии, молекулярной биологии и др.) возникла современная эволюционная теория — Синтетическая теория эволюции (СТЭ).

Рене Лаэннек, ученик Корвизара, установил, что твёрдые тела по-разному проводят звуки. Он сконструировал трубку из буковой древесины — стетоскоп. Один конец прикладывался к груди больного, другой — к уху врача. Это позволяло выявлять такую страшную болезнь, как туберкулёз, на ранней стадии заболевания.

Открытия в области химии помогали медицине. Освоение промышленного способа получения мыла, его применение в больницах, особенно хирургами, снизило инфекционную опасность при операциях. Врачи стали пользоваться стерильными инструментами и перчатками.

Огромный вклад в борьбу с инфекционными болезнями внёс Роберт Кох (1843—1910), открывший возбудитель туберкулёза — «бациллу Коха» (1882), разработавший профилактические меры против эпидемий и создавший лекарства. Оригинальное учение о защите организмов от микробов создал русский учёный, нобелевский лауреат Илья Ильич Мечников (1845—1916).

Развитие образования. Бурное развитие индустриализации и распространение демократических идей потребовали новой организации школьного образования, его большей доступности, светского характера обучения. Грамотность необходимо было сделать достоянием всех слоёв населения. Человек, научившийся читать, имеет доступ к газете, книге, получает возможность продолжить своё образование.

В большинстве германских государств обязательное начальное образование было введено ещё в эпоху Просвещения, в XVIII в. Но католическая церковь стремилась держать школу под своим влиянием.

Уже в XVIII в. стало обязательным начальное образование в немецкоязычной части Австрийской империи, а также в Швеции (1842) и в Швейцарии (1848).

В последней трети XIX в. европейские государства и США встали на путь проведения существенных реформ в деле школьного образования. В разных странах эти реформы проводились по-разному — в соответствии со сложившимися прежде традициями. Кроме того, многое зависело от степени влияния в обществе либеральных идей.

В Англии решающий шаг был сделан в 1870 г., когда либеральный кабинет У. Гладстона провёл в парламенте закон о всеобщем обязательном начальном образовании. Если раньше существование школ зависело целиком от усилий церкви, то теперь школы создавались государством, которое их содержало. Вопрос о плате за обучение и об обязательном посещении занятий решали школьные советы. Полностью бесплатное и обязательное начальное образование вводилось только законами 1880 и 1891 гг.

Влияние духовенства в государственных школах было сведено к минимуму, но уроки Закона Божьего сохранялись.

Законами 1881 и 1882 гг. бесплатное и обязательное обучение детей от 6 до 13 лет вводилось во Франции, в школах отменялось преподавание Закона Божьего, но для религиозного обучения освобождался один день в неделю (в этот день занятия проводились для желающих, но не в стенах школы).

Бесплатное, хотя и необязательное обучение существовало почти во всех штатах США. В XIX в. в этой стране учеников переводили из класса в класс в зависимости от того, как они умели читать вслух. В американском обществе укоренилось представление, что ораторское искусство есть опора и поддержка демократии. Уже в первой четверти XIX в. государство занималось проблемой создания средних школ, перед которыми ставилась задача учить молодых людей не только академическим предметам, но и «практике жизни». Первая государственная средняя школа была открыта в Бостоне в 1821 г. Целью этой «английской средней школы для мальчиков в возрасте от двенадцати до пятнадцати лет, для поступления в которую необходимо было сдать экзамены, была подготовка их к коммерческой и технической деятельности». В стране даже развернулось движение за создание средних школ.

Практические потребности развивающейся науки влияли и на образование, росло количество высших учебных заведений. В 1826 г. был открыт первый лондонский университетский колледж. В отличие от Оксфордского и Кембриджского его задачей было готовить не гуманитариев, а инженеров и врачей. В 1836 г. колледж был преобразован в университет, куда принимали также и студентов неангликанского вероисповедования. Ещё двенадцать лет спустя университет открыл двери перед женщинами, а с 1850-х гг. начал проводить вечерние занятия для работающих лондонцев. По количеству вузов лидировали США, где остро стояла проблема квалифицированных кадров. Многие университеты создавались на пожертвования богатых людей.

Увеличивалось число библиотек.

Ускоренное развитие индустриальной революции требовало использования научных знаний, производственный процесс нуждался в теоретическом обосновании. Это привело к началу научной революции. В огромном комплексе исследовательских работ определились три направления: исследование строения вещества, изучение проблемы энергии и создание новой физической картины мира. Расширились контакты между учёными различ

ных стран, выросла грамотность населения, менялись представления о человеке и Вселенной. Развивающаяся научная революция привела к резкому повышению престижа учёных. Росло число интеллигенции, занятой преподаванием в университетах, работой в лабораториях, научно-исследовательских институтах. Появились и научные лаборатории в промышленных фирмах, так как практическое применение результатов исследований стало приносить прямую коммерческую выгоду.

1. Объясните причины быстрого развития физики и других естественных наук в XIX в. 2. Заполните в тетради таблицу «Важнейшие научные открытия в XIX – начале XX в.». Графы таблицы: научная область, год открытия, фамилия учёного, содержание и значение открытия. 3. Подготовьте сообщение о каком-либо открытии. Используйте также текст документа. Какими, по вашему мнению, качествами должен обладать учёный? 4. Охарактеризуйте успехи медицины на рубеже XIX— XX вв. Подумайте, в чём причины этих успехов.

1. Обсудите с одноклассниками, существует ли связь между научными открытиями и повседневной жизнью человека. Свою позицию подтвердите фактами. 2. Используя содержание учебника, произведения художественной литературы, интернет-ресурсы, сравните развитие школьного образования в различных странах, выделите общие черты и различия. 3. Обсудите с одноклассниками и родителями, какое образование в школе могло соответствовать интересам учащихся и их родителей в конце XIX в. Какой должна быть школа в современном обществе? 4. Сравните, как представляли себе естественно-физическую картину мира люди в XVII—XVIII вв. и как они представляли её на рубеже XIX-XX вв.

А. Эйнштейн о Марии Кюри

Сила её характера, чистота помыслов, требовательность к себе, объективность, неподкупность суждений – все эти качества редко совмещаются в одном человеке. Она в любой момент чувствовала, что служит обществу. Её большая скромность не оставляла места для самолюбования … Наиболее выдающийся подвиг всей её жизни – доказательство существования радиоактивных элементов и их получение — обязан своим осуществлением не только смелой интуиции, но и преданности делу, упорству в выполнении работы при самых невероятных трудностях…

Какое значение для человечества имеют открытия Марии Складовской-Кюри? Какими свойствами характера должен обладать настоящий учёный?

Джои Дьюи: «Образование — это уже жизнь, а не подготовка к ней»

Большое влияние на формирование средней школы оказал Джон Дьюи, ставший наиболее известным американским педагогом и философом конца XIX — начала XX в. Он считал, что школьные программы должны исходить из интересов ребёнка и именно подросток должен быть в центре внимания школы. «Образование, — полагал Дьюи, — это уже жизнь, а не подготовка к ней». Дьюи создал школу-лабораторию при Чикагском университете, где во главу угла ставился труд. Вместо пересказывания заученных материалов дети изучали камни и насекомых, мастерили всякие поделки с помощью молотка и пилы, разговаривали, обсуждали разные темы и спорили. Великой целью Дьюи было развитие, развитие каждого гражданина, а труд, с его точки зрения, — средством развития.