Научные открытия XIX века. Важнейшие технические изобретения XIX века Открытия конца 19 начала 20 века таблица

Девятнадцатый век стал эпохой прорывов человечества в науке. Этот век создал основу для научных прорывов века двадцатого.
Прорывы девятнадцатого столетия были сделаны во многих областях науки и оказали огромное влияние на дальнейшее развитие человечества.
Одно из главных открытий (изобретений) того века было изобретение электричества и лампочки. Ощутив все преимущества использования электроэнергии, человечество так и не смогло от неё отказаться.
Именно достижение в такой отрасли науки как физика сделали возможным появление электрического света. Изучением такого явления как электромагнитные волны занимались ещё в конце восемнадцатого столетия, тот же М. Ломоносов.
Термин электричество означает физическое явление, при котором двинуться и взаимодействуют между собой электрические заряды. Термин введён английским учёным-испытателем Уильямом Гилбертом ещё в шестнадцатом веке.
В эпоху девятнадцатого века, изучением электричества занимались: Томас Эдисон, Дж. Генри, Александр Ладыгин.
Учёный и изобретатель Майкл Фарадей во время эксперимента определил, что медная проволока находящиеся в магнитном поле пересекает силовые линии, тогда в ней начинает возникать электрический ток.
Наконец в тысяча восемьсот семьдесят третьем А. Лодыгин, - русский электротехник и физик продемонстрировал своё изобретение. Электрическая лампочка (лампа). Изобретение Лодыгина, это немного вытянутую колбу, внутри которой на двух медных проволоках, укреплен маленький стержень из ретортного угля. Электрический ток проходил непосредственно через оправу, таким образом лампа давала свет.
Но изобретение не могло работать дольше 40 минут в день. После России, - Франция, Германия, Англия, тоже занялись проектированием ламп подобного типа. Уже в 90-е годы девятнадцатого столетия германскими учёными был создан образец, - лампа которая может работать несколько часов. В это же время Эдисон сделал тоже самое в Соединенных штатах. В России к сожалению по началу к этому изобретению отнеслись с недоверием. Поэтому западные страны в развитии науки электричества продвинулся более вперёд России.
Именно благодаря электричеству стало возможным изобретение телефона Дж. Белла во второй половине 70-х годов, в Англии. И изобретение радио, русским ученым Поповым. Кстати историки и учёные до сих пор спорят, кто же первый изобрёл радио? Маркони или Попов. Именно радио и телеграф широко применялись на полях Первой, а затем Второй мировой войн.
На рубеже девятнадцатого и двадцатого века, европейские страны готовились к грядущей войне. За пол столетия (девятнадцатого века) предшествующие войне, человечество изобретает новое вооружение массового поражения, пулемёты, пушки большого калибра, автоматические винтовки. Поэтому научные прорывы касались не только созидания, но и разрушения и уничтожения людей. Поэт А. Ахматова, писала в дневнике «двадцатый век начался с 1914 года», то есть с началом войны мир (Европа) очнулась от дремоты. И сразу человечество попало в кошмар первой мировой. После Первой мировой через 21 год, последовала Вторая, - ещё более жестокая и кровавая.
Только после двух страшных мировых войн человечество осознало до какой степени опасны «мировые военные конфликты».
Именно прорыв в науке электричества сделал возможным прорывы в других науках (связанных с физикой) в двадцатом столетии.

Изобретения 19 века. От благодарных потомков

Изобретения 19 века заложили научный и практический фундамент открытий и изобретений 20 века. Девятнадцатый век стал трамплином для рывка цивилизации. В этой статье я расскажу о самых значимых и выдающихся научных достижениях девятнадцатого века. Десятки тысяч изобретений, новые технологии, фундаментальные научные открытия. Автомобили, авиация, выход в космическое пространство, электроника… Можно долго заниматься перечислением. Все это стало возможным в 20-ом веке благодаря научным и техническим изобретениям века девятнадцатого.

К сожалению, в одной статье невозможно подробно рассказать о каждом изобретении, созданном в позапрошлом веке. Поэтому в этой статье, обо всех изобретениях будет рассказано настолько коротко, насколько это возможно.

Изобретения 19 века. Эпоха пара. Рельсы

Девятнадцатый век стал золотым для паровых машин. Изобретенная в восемнадцатом столетии, она всё больше совершенствовалась, и к середине века девятнадцатого использовалась практически везде. Заводы, фабрики, мельницы…
А еще в 1804 году англичанин Ричард Тревитик установил паровую машину на колеса. А колеса опирались на металлические рельсы. Получился первый паровоз. Разумеется, он был очень несовершенен и использовался в качестве занятной игрушки. Мощности паровой машины хватало лишь на передвижение самого паровоза, да небольшой тележки с пассажирами. О практическом использовании этой конструкции речи не шло.

Но ведь паровую машину можно поставить и помощнее. Тогда и грузов паровоз сможет перевозить больше. Конечно, железо дорого и создание железной дороги влетит в копеечку. Но хозяева угольных шахт и рудников умели считать деньги. И с середины тридцатых годов позапрошлого века по равнинам Метрополии, шипя паром и распугивая лошадей и коров, пошли первые паровозы.

Такие вот неуклюжие конструкции позволили резко увеличить грузооборот. От шахты к порту, от порта к сталеплавильной печи. Появилась возможность выплавлять больше железа, а из него создавать больше машин. Так паровоз и потащил за собой технический прогресс вперед.

Изобретения 19 века. Эпоха пара. Реки и моря

А первый пароход, готовый к практическому использованию, а не являющийся очередной игрушкой, зашлепал по Гудзону гребными колесами в 1807 году. Его изобретатель, Роберт Фултон, установил паровую машину на небольшое речное судно. Мощность двигателя была невелика, но всё-же пароход делал до пяти узлов в час без помощи ветра. Пароход был пассажирским, но поначалу мало кто отваживался ступить на борт столь необычной конструкции. Но постепенно дело наладилось. Ведь пароходы меньше зависели от капризов природы.

В 1819 году Саванна, судно с парусной оснасткой и вспомогательной паровой машиной, впервые пересекло Атлантический океан. Большую часть пути моряки использовали попутный ветер, а паровой двигатель использовали во время штиля. А спустя 19 лет пароход Сириус совершил переход через Атлантику только с помощью пара.

В 1838 году англичанин Френсис Смит установил вместо громоздких гребных колес винт, который обладал гораздо меньшими размерами и позволял кораблю развивать большую скорость. С внедрением винтовых пароходов пришел конец многовековой эпохе красавцев парусников.

Изобретения 19 века. Электричество

В девятнадцатом веке опыты с электричеством привели к созданию множества приборов и механизмов. Ученые и изобретатели проводили множество экспериментов, вывели основополагающие формулы и понятия, используемые и в нашем, 21 веке.

В 1800 году итальянский изобретатель Алессандро Вольта собирает первый гальванический элемент – прообраз современной батарейки. Диск из меди, затем тряпочка, смоченная в кислоте, далее кусочек цинка. Такой бутерброд создает электрическое напряжение. А если соединять такие элементы между собой, получается батарея. Её напряжение и мощность напрямую зависят от количества гальванических элементов.

1802 год, русский ученый Василий Петров, сконструировав батарею из нескольких тысяч элементов, получает Вольтову дугу, прообраз современной сварки и источник света.

В 1831 году Майклом Фарадеем изобретен первый электрический генератор, который может превращать механическую энергию в электрическую. Теперь нет надобности обжигаться кислотой и собирать воедино бесчисленные металлические кружки. На базе этого генератора Фарадей создает электрический двигатель. Пока это еще демонстрационные модели, наглядно показывающие законы электромагнитной индукции.

В 1834 году русский ученый Б. С. Якоби конструирует первый электродвигатель с вращающимся якорем. Этот мотор уже может найти практическое применение. Лодка, приводимая в движение этим электромотором, идет против течения по Неве, везя 14 пассажиров.

Изобретения 19 века. Электрическая лампочка

Начиная с сороковых годов девятнадцатого века, идут эксперименты по созданию ламп накаливания. Ток, пропущенный через тонкую металлическую проволоку разогревает её до яркого свечения. К сожалению, металлический волосок очень быстро перегорает, и изобретатели бьются над увеличением срока службы лампочки. В ход идут различные металлы и материалы. Наконец, в девяностых годах девятнадцатого века русский ученый Александр Николаевич Лодыгин представляет ту электрическую лампочку, к которой мы привыкли. Это стеклянная колба, из которой выкачан воздух, в качестве нити накаливания используется спираль из тугоплавкого вольфрама.

Изобретения 19 века. Телефон

В 1876 году американец Александр Белл патентует «говорящий телеграф», прообраз современного телефона. Этот аппарат еще несовершенен, качество и дальность связи оставляют желать лучшего. Отсутствует привычный всем звонок и для вызова абонента нужно свистеть в трубку специальным свистком.
Буквально через год Томас Эдисон совершенствует телефон, устанавливая угольный микрофон. Теперь абонентам не надо истошно вопить в трубку. Дальность связи увеличивается, появляется привычная телефонная трубка и звонок.

Изобретения 19 века. Телеграф

Телеграф тоже был изобретен в начале девятнадцатого века. Первые образцы были очень несовершенны, но затем произошел качественный скачек. Использование электромагнита позволило быстрее отправлять и принимать сообщения. А вот существующая легенда об изобретателе телеграфной азбуки Семуэле Морзе не совсем верна. Морзе изобрел сам принцип кодирования — сочетание коротких и длительных импульсов. Но саму азбуку, числовую и буквенную, создал Альфред Вейл. Телеграфные линии со временем опутали всю Землю. Появились подводные кабели, связавшие Америку и Европу. Огромная скорость передачи данных тоже внесла существенную лепту в развитие науки.

Изобретения 19 века. Радио

Радио тоже появилось в девятнадцатом веке, в самом его конце. Принято считать, что первый радиоприемник изобрел Маркони. Хотя его открытию предшествовали работы и других ученых, и во многих странах первенство этого изобретателя часто ставят под сомнение.

К примеру, в России изобретателем радио считают Александра Степановича Попова. В 1895 году он представил свой прибор, названный грозоотметчиком. Молния во время грозы вызывала электромагнитный импульс. С антенны этот импульс поступал в когерер – стеклянную колбу с металлическими опилками. Электрическое сопротивление резко уменьшалось, ток шёл через проволочную обмотку электромагнита звонка, раздавался сигнал. Затем Попов неоднократно модернизировал своё изобретение. Приемопередатчики были установлены на боевых кораблях Российского Военного Флота, дальность связи достигала двадцати километров. Первое радио даже спасло жизни рыбаков, отколовшихся на льдине в Финском заливе.

Изобретения 19 века. Автомобиль

История автомобиля тоже берет свое начало в девятнадцатом веке. Конечно, знатоки истории могут вспомнить и паровой автомобиль француза Кюньо, первый выезд которой состоялся в 1770 году, кстати, первый выезд закончился и первым ДТП, паровая телега врезалась в стену. Изобретение Кюньо нельзя считать настоящим автомобилем, это больше технический курьез.
Изобретателем же настоящего автомобиля, который подходит для повседневного практического применения, с большой долей уверенности можно считать Даймлера Бенца.

Первый выезд на своем автомобиле Бенц совершил в 1885 году. Это был трехколесный экипаж, с бензиновым мотором, простейшим карбюратором, электрическим зажиганием и водяным охлаждением. Был даже дифференциал! Мощность двигателя составляла чуть менее одной лошадиной силы. Моторный экипаж разгонялся до 16 километров в час, чего при рессорной подвеске и простейшем рулевом управлении, вполне хватало.

Конечно, автомобилю Бенца предшествовали и другие изобретения. Так, бензиновый, а точнее газовый, двигатель был создан в 1860 году. Это был двухтактный мотор, в качестве горючего использовавший смесь светильного газа и воздуха. Зажигание было искровым. По своей конструкции он напоминал паровую машину, но был легче и не требовал времени для розжига топки. Мощность двигателя составляла порядка 12 лошадиных сил.
В 1876 году немецкий инженер и изобретатель, Николаус Отто, сконструировал уже четырехтактный газовый двигатель. Он получился более экономичным и тихим, хотя и более сложным. В теории двигателей внутреннего сгорания даже есть термин «Цикл Отто», названный в честь создателя этой силовой установки.
В 1885 году два инженера, Даймлер и Майбах конструируют легкий и компактный карбюраторный двигатель, работающий на бензине. Этот агрегат устанавливает на свой трехколесный экипаж Бенц.

В 1897 году Рудольф Дизель собирает двигатель, в котором воспламенение смеси воздуха и топлива происходит от сильного сжатия, а не от искры. В теории такой двигатель должен оказаться экономичней карбюраторного. Наконец двигатель собран и теория подтверждается. Теперь грузовики и суда используют двигатели, именуемые дизелями.
Конечно, изобретаются еще десятки и сотни автомобильных мелочей, вроде катушки зажигания, рулевого управления, фар, и многого другого, сделавшего автомобиль удобным и безопасным.

Изобретения 19 века. Фотография

В 19 веке появилось еще одно изобретение, без которого сейчас, кажется, немыслимо существование. Это фотография.
Камера – обскура, ящик с отверстием в передней стенке, известна еще с давних времен. Еще китайские ученые заметили, что если комната плотно задрапирована шторами, и на шторе есть маленькое отверстие, то в яркий солнечный день на противоположной стене появляется изображение пейзажа за окном, хотя и перевернутое. Этим феноменом часто пользовались фокусники и нерадивые художники.

Но только в 1826 году француз Жозеф Ньепс нашел более практичное применение ящику, собирающему свет. На лист стекла Жозеф нанес тонкий слой асфальтового лака. Затем первую фотопластинку установили в аппарат и… Для того, чтобы получилось изображение, нужно было ждать около двадцати минут. И если для пейзажей это не считалось критичным, то желающие запечатлеть себя в вечности должны были постараться. Ведь малейшее движение приводило к испорченному, размытому кадру. Да и процесс получения изображения не походил еще на ставший привычным в двадцатом веке, а стоимость такой «фотки» была очень велика.

Спустя несколько лет появились более чувствительные к свету химические реактивы, теперь не нужно было сидеть, уставившись в одну точку и бояться чихнуть. В 1870-х годах появилась фотобумага, а спустя десять лет на смену тяжелым и хрупким стеклянным пластинкам пришла фотопленка.

История фотографии настолько интересна, что мы обязательно посвятим ей отдельную большую статью.

Изобретения 19 века. Грамофон

А вот устройство, позволяющее записывать и воспроизводить звук, появилось почти на рубеже веков. В конце ноября 1877 года изобретатель Томас Эдисон представил свое очередное изобретение. Это был ящик с пружинным механизмом внутри, длинным цилиндром, покрытым фольгой и рупором снаружи. Когда механизм был запущен, многим показалось, что произошло чудо. Из металлического раструба доносились, пусть тихо и неразборчиво, звуки детской песенки про девочку, приведшую в школу своего ягненка. Причем песенку исполнял сам изобретатель.
Вскоре Эдисон усовершенствовал сой прибор, назвав его фонографом. Вместо фольги стали использоваться цилиндрики из воска. Качество записи и воспроизведения улучшилось.

Если вместо воскового цилиндрика использовать диск из прочного материала, то громкость и длительность звучания увеличатся. Впервые диск из шеллка использовал в 1887 году Эмиль Берлиннер. Аппарат, названный граммофоном, завоевал большую популярность, ведь штамповать пластинки с записями оказалось намного быстрее и дешевле, чем записывать музыку на цилиндрики из мягкого воска.

А вскоре появились и первые звукозаписывающие компании. Но это уже история двадцатого века.

Изобретения 19 века. Военное дело

Ну и конечно, технический прогресс не обошел и военных. Из наиболее значимых военных изобретений девятнадцатого века можно отметить массовый переход с дульнозарядных гладкоствольных ружей на нарезное огнестрельное оружие. Появились патроны, в которых порох и пуля составляли единое целое. На ружьях появился затвор. Теперь солдату не надо было отдельно засыпать в ствол порох, затем вставлять пыж, потом заталкивать пулю и снова пыж, орудуя при каждой операции шомполом. Скорострельность выросла в несколько раз.

Царица полей, артиллерия, тоже претерпела похожие изменения. Со второй половины девятнадцатого века стволы орудий стали нарезными, резко повысив точность и дальность стрельбы. Заряжение теперь происходило с казенной части, а вместо ядер стали использовать цилиндрические снаряды. Стволы орудий отливались теперь не из чугуна, а из более прочной стали.

Появился пироксилиновый бездымный порох, был изобретен нитроглицерин – маслянистая жидкость, взрывающаяся при небольшом толчке или ударе, а затем и динамит – всё тот – же нитроглицерин, смешанный со связующими веществами.
Девятнадцатый век подарил генералам и адмиралам первый пулемет, первую подводную лодку, морские мины, неуправляемые ракеты и бронированные стальные корабли, торпеды, солдаты получили взамен красных и синих мундиров, годных только для парадов, удобную и незаметную на поле боя форму. Для связи стал использоваться электрический телеграф, а изобретение консервов сильно упростило обеспечение армий продовольствием. Многим раненым спасла жизнь изобретенная в 1842 году анестезия.

Изобретения 19 века. Спичка

В девятнадцатом веке было придумано очень много вещей, подчас незаметных в быту. Были изобретены спички, самая вроде бы простая и обычная вещь, но для появления этой маленькой деревянной палочки понадобились открытия химиков и конструкторов. Были созданы специальные станки для массового производства спичек.

1830г. — Томас МакКолл из Шотландии изобретает двухколесный велосипед

1860г. — Пьер Мишо из Франции модернизирует велосипед, добавив к нему педали

1870г. — Джеймс Старли из Франции создает модификацию велосипеда с большим колесом

1885г. — Джон Кемп из Австралии делает велосипед более безопасным

1960г. в США появляется гоночный велосипед

В середине 1970-х годов в США появляется горный велосипед.

Изобретения 19 века. Стетоскоп

Вспомните поход к врачу – терапевту. Холодное прикосновение к телу металлического кругляша, команды «Дышите — не дышите». Это стетоскоп. Он появился в 1819 году из-за нежелания французского врача Рене Лаэннека приставлять ухо к телу пациента. Сначала эскулап использовал трубочки из бумаги, потом из дерева, ну а потом стетоскоп был усовершенствован, стал еще удобней, и современные приборы используют те –же принципы действия, сто и первые бумажные трубки.

Изобретения 19 века. Метроном

Для обучения начинающих музыкантов, для получения чувства ритма в девятнадцатом веке изобрели метроном, несложный механический прибор, который равномерно издавал щелчки. Частота звуков регулировалась перемещением специального грузика по шкале маятника.

Изобретения 19 века. Металлические перья

Девятнадцатый век принес облегчение и спасителям Рима – гусям. В 1830 – х годах появились металлические перья, теперь не было нужды бегать за этими гордыми птицами, с целью одолжить перо, да и править стальные перья не было нужды. Кстати, перочинный нож использовался первоначально для постоянной заточки птичьих перьев.

Изобретения 19 века. Азбука для слепых

Будучи еще малышом, изобретатель азбуки для слепых, Луи Брайль ослеп сам. Это не помешало ему выучиться, стать педагогом, и изобрести специальный метод обьемной печати, теперь буквы можно было осязать пальцами. Азбука Брайля используется и поныне, благодаря ей люди, потерявшие зрение или слепые с рождения, смогли получить знания, устроиться на интеллектуальную работу.

В 1836 году на одном из безкрайних пшеничных полей Калифорнии появилась занятная конструкция. Несколько лошадей тянули повозку, которая шумела, скрипела, взвизгивала, пугала ворон и добропорядочных фермеров. На повозке вразнобой вертелись зыбчатые колеса, грохотали цепи и сверкали лезвия ножей. Этот механический монстр пожирал пшеницу и выплевывал никому не нужную солому. А пшеница скапливалась во чреве чудовища. Это был первый зерноуборочный комбайн. Позднее комбайны стали еще более производительны, но и требовали всё больше тяговой силы, до сорока лошадей или волов тянули по полям механических монстров. Под конец девятнадцатого века паровая машина пришла на помощь лошадкам.

Джеймс Кларк Максвелл (1831–1879)

Важнейшим фактором изменений облика мира является расширение горизонтов научных знаний. Ключевой особенностью в развитии науки этого периода времени является широкое применение электричества во всех отраслях производства. И люди уже не могли отказаться от использования электричества, ощутив его существенные преимущества. В это время ученые начали плотно изучать электромагнитные волны и их влияние на различные материалы.

Большим достижением науки XIX в. была выдвинутая английским ученым Д. Максвеллом электромагнитная теория света (1865 г.), которая обобщила исследования и теоретические выводы многих физиков разных стран в отраслях электромагнетизма, термодинамики и оптики.

Максвелл хорошо известен тем, что сформулировал четыре уравнения, которые явились выражением основных законов электричества и магнетизма. Эти две области широко исследовались до Максвелла на протяжении многих лет, и было хорошо известно, что они взаимосвязаны. Однако хотя уже были открыты различные законы электричества и они были истинными для специфических условий, до Максвелла не существовало ни одной общей и единообразной теории.

Д. Максвелл пришел к мысли о единстве и взаимосвязь электрических и магнитных полей, создал на этой основе теорию электромагнитного поля, согласно которой, возникнув в любой точке пространства, электромагнитное поле распространяться в нем со скоростью, равной скорости света. Таким образом он установил связь световых явлений с электромагнетизмом.

В своих четырех уравнениях, коротких, но довольно сложных, Максвелл сумел точно описать поведение и взаимодействие электрических и магнитных полей. Тем самым он трансформировал это сложное явление в единую, доступную для понимания теорию. Уравнения Максвелла находили широкое применение в прошлом веке как в теоретических, так и прикладных науках. Главным достоинством уравнений Максвелла было то, что они являются общими уравнениями, употребимыми при всех обстоятельствах. Все известные прежде законы электричества и магнетизма можно вывести из уравнений Максвелла, равно как и многие другие прежде неизвестные результаты.

Наиболее важные из этих результатов были выведены самим Максвеллом. Из его уравнений можно сделать вывод, что существует периодическое колебание электромагнитного поля. Начавшись, такие колебания, названные электромагнитными волнами, будут распространяться в пространстве. Из своих уравнений Максвелл сумел вывести, что скорость таких электромагнитных волн составила бы приблизительно 300000 километров (186000 миль) в секунду Максвелл увидел, что эта скорость равняется скорости света. Из этого он сделал правильный вывод о том, что свет сам состоит из электромагнитных волн. Таким образом, уравнения Максвелла являются не только основными законами электричества и магнетизма, они являются основными законами оптики. И действительно, все ранее известные законы оптики можно вывести из его уравнений, точно так же, как неизвестные ранее результаты и взаимосвязи. Видимый свет является не только возможным видом электромагнитного излучения.

Уравнения Максвелла показали, что могут существовать другие электромагнитные волны, отличающиеся от видимого света по длине волн и частоте. Эти теоретические выводы были впоследствии наглядно подтверждены Генрихом Герцем, который сумел как создавать, так и выпрямлять невидимые волны, существование которых предсказал Максвелл.

Впервые на практике наблюдать распространения электромагнитных волн удалось немецкому физику Г. Герцу (1883). Он также определил, что скорость их распространения - 300 тыс. км/сек. Парадоксально, но он считал, что электромагнитные волны не будут иметь практического применения. А уже через несколько лет, на основе этого открытия А. С. Попов применил их для передачи первой в мире радиограммы. Она состояла всего из двух слов: «Генрих Герц».

Сегодня мы с успехом используем их для телевидения. Рентгеновские лучи, гамма-лучи, инфракрасные лучи, ультрафиолетовые лучи являются еще одним примером электромагнитного излучения. Все это можно изучить посредством уравнений Максвелла. Хотя Максвелл добился признания главным образом благодаря его эффектному вкладу в электромагнетизм и оптику, он сделал также вклад в другие области науки, включая астрономическую теорию и термодинамику (изучение тепла). Предметом особого его интереса была кинетическая теория газов. Максвелл понял, что не все молекулы газа движутся с одинаковой скоростью. Одни молекулы движутся медленнее, другие быстрее, а некоторые движутся с очень высокой скоростью. Максвелл вывел формулу, которая определяет, какая частица молекулы данного газа будет двигаться при любой установленной скорости. Эта формула, получившая название «распределение Максвелла», широко используется в научных уравнениях и находит значительное применение во многих областях физики.

Это изобретение стало основой для современных технологий беспроводной передачи информации, радио и телевидения, в том числе всех видов мобильной связи, в основе работы которых лежит принцип передачи данных посредствам электромагнитных волн. После экспериментального подтверждения реальности электромагнитного поля было сделано фундаментальное научное открытие: существуют различные виды материи, и каждому из них присущи свои законы, не сводимые к законам механики Ньютона.

О роли Максвелла в развитии науки превосходно сказал американский физик Р. Фейнман: «В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем, через десять тысяч лет) самым значительным событием девятнадцатого столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электродинамики. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Америке в том же десятилетии будет выглядеть провинциальным происшествием».

Чарльз Дарвин (1809 – 1882)

XIX век стал временем торжества эволюционной теории. Чарльз Дарвин одним из первых осознал и наглядно продемонстрировал, что все виды живых организмов эволюционируют во времени от общих предков.

Обобщив идеи Ж. Ламарка о зависимости эволюции организмов от приспособленности их к окружающей среде, Ч. Лайеля об образовании земных слоев в зависимости от деятельности сил природы, клеточную теорию Т. Шванна и М. Шлейдена и собственные многолетние исследования, Дарвин в 1859 издал труд «Происхождение видов» (полное название: «Происхождение видов методом естественного отбора, или выживание благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»), в которой изложил выводы о том, что виды растений и животных не постоянны, а изменчивы, что современный животный мир сформировался в результате длительного процесса развития.

Основной движущей силой эволюции Дарвин назвал естественный отбор и неопределённую изменчивость. Правда, о причинах изменчивости видов Дарвин, по его словам, выдвинул лишь «догадливые» предположение. Эти причины удалось разгадать австрийскому исследователю Г. Менделю, который сформулировал законы наследственности.

Дарвин приводит множество доказательств повышения приспособленности организмов к условиям среды, обусловленной естественным отбором. Это, например, широкое распространение среди животных покровительственной окраски, делающей их менее заметными в местах обитания: ночные бабочки имеют окраску тела, соответствующую поверхности, на которой они проводят день; самки открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик) имеют окраску оперения, почти не отличимую от окружающего фона; на Крайнем Севере многие животные окрашены в белый цвет (куропатки, медведи) и т.д. Многие животные, имеющие специальные защитные приспособления от поедания их другими животными, имеют, кроме того, предупреждающую окраску (например, ядовитые или несъедобные виды). У некоторых животных распространена угрожающая окраска в виде ярких отпугивающих пятен (например, у хомяка брюшко имеет яркую окраску). Многие животные, не имеющие специальных средств защиты, по форме тела и окраске подражают защищенным (мимикрия). У многих из них имеются иглы, колючки, хитиновый покров, панцирь, раковина, чешуя и т.п. У животных большую роль в качестве приспособлений играют различного рода инстинкты (инстинкт заботы о потомстве, инстинкты, связанные с добыванием пищи, и т.д.). Среди растений широко распространены самые разнообразные приспособления к перекрестному опылению, рассеиванию плодов и семян. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, обеспечивая существование вида в определенных условиях.

Вместе с тем Дарвин отмечает, что приспособленность организмов к среде обитания (их целесообразность), наряду с совершенством, носит относительный характер. Это означает, что при изменении условий полезные признаки могут оказаться бесполезными или даже вредными. Например, у водных растений, поглощающих воду и растворенные в ней вещества всей поверхностью тела, слабо развита корневая система, но хорошо развиты поверхность побега и воздухоносная ткань - аэренхима, образованная системой межклетников, пронизывающих все тело растения. Это увеличивает поверхность соприкосновения с окружающей средой, обеспечивая лучший газообмен, и позволяет растениям полнее использовать свет и поглощать углекислый газ. Но при пересыхании водоема такие растения очень быстро погибнут. Все их приспособительные признаки, обеспечивающие их процветание в водной среде, оказываются бесполезными вне ее.

Другой важный результат эволюции - нарастание многообразия видов естественных групп, т.е. систематическая дифференцировка видов. Общее нарастание многообразия органических форм весьма усложняет те взаимоотношения, которые возникают между организмами в природе. Поэтому в ходе исторического развития наибольшее преимущество получают, как правило, высокоорганизованные формы, в результате чего осуществляется поступательное развитие органического мира на Земле от низших форм к высшим. Вместе с тем, констатируя факт прогрессивной эволюции, Дарвин не отрицает морфофизиологического регресса (т.е. эволюции форм, приспособление которых к условиям среды идет через упрощение организации), а также такого направления эволюции, которое не вызывает ни усложнения, ни упрощения организации живых форм. Сочетание различных направлений эволюции приводит к одновременному существованию форм, различающихся по уровню организации.

Сущность эволюционного учения заключается в следующих основных положениях:

Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы.

Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.

В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как наследственность и изменчивость, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование.

Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.

Дарвиновская концепция эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений:

1. В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда.

2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.

3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.

4. В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно - в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции.

5. Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.

6. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.

На этих постулатах, безупречных с точки зрения логики и подкрепленных огромным количеством фактов, была создана современная теория эволюции.

Главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания, что влечет за собой совершенствование их организации. В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками.

Главная заслуга Дарвина в том, что он установил механизм эволюции, объясняющий как многообразие живых существ, так и их изумительную целесообразность, приспособленность к условиям существования. Этот механизм - постепенный естественный отбор случайных ненаправленных наследственных изменений.

В 1871 выходит его книга «Происхождение человека и половой отбор», где выдвинул и обосновал гипотезу о происхождении человека от обезьяноподобных предков. Учение Дарвина произвело ошеломляющее впечатление на общественное сознание.

Существование эволюции было признано большинством учёных. Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение об историческом развитии органического мира. Она охватывает широкий круг проблем, важнейшими из которых являются доказательства эволюции, выявление движущих сил эволюции, определение путей и закономерностей эволюционного процесса и др. Идеи и открытия Дарвина в переработанном виде формируют фундамент современной синтетической теории эволюции и составляют основу биологии, как обеспечивающие логическое объяснение биоразнообразия.

Пьер-Симон Лаплас (1749-1827)

Научная деятельность Лапласа была чрезвычайно разнообразной. Научное наследие Лапласа относится к области небесной механики, математики и математической физики.

Его перу принадлежат фундаментальные работы по дифференциальным уравнениям, в частности по интегрированию методом «каскадов» уравнений с частными производными. Он ввел в математику шаровые функции, которые применяются для нахождения общего решения уравнения Лапласа и при решении задач математической физики для областей, ограниченных сферическими поверхностями.

В алгебре Лапласу принадлежит важная теорема о представлении определителей суммой произведений дополнительных миноров.

Лаплас является одним из создателей теории вероятностей; развил и систематизировал результаты, полученные другими математиками, упростил методы доказательства. Для разработки созданной им математической теории вероятностей Лаплас ввёл так называемые производящие функции и широко применял преобразование, носящее его имя (преобразование Лапласа). Теория вероятностей явилась основой для изучения всевозможных статистических закономерностей, в особенности в области естествознания.

Доказал теорему об отклонении частоты появления события от его вероятности, которая теперь называется предельной теоремой Муавра-Лапласа.

Развил теорию ошибок. Ввел теоремы сложения и умножения вероятностей, понятия производящих функций и математического ожидания.

Наибольшее количество исследований Лапласа относится к небесной механике. Он стремился все видимые движения небесных тел объяснить, опираясь на закон всемирного тяготения Ньютона, и это ему удалось. Лаплас доказал устойчивость Солнечной системы; показал, что средняя скорость движения Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, а тот в свою очередь меняется под действием притяжения планет. Лаплас доказал, что это движение долгопериодическое и что через некоторое время Луна станет двигаться замедленно. Он определил величину сжатия Земли у полюсов. В 1780г. Лаплас предложил новый способ вычисления орбит небесных тел. Пришел к выводу, что кольцо Сатурна не может быть сплошным, иначе оно было бы неустойчивым. Предсказал сжатие Сатурна у полюсов; установил законы движения спутников Юпитера. Полученные результаты были опубликованы Лапласом в его пятитомном классическом сочинении «Трактат о небесной механике» (1798-1825гг.)

В физике Лаплас вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе, создал ледяной колориметр. Получил барометрическую формулу для вычисления изменения плотности воздуха с высотой, учитывающего его влажность, выполнил ряд работ по теории капиллярности и установил закон (носящий его имя), который позволяет определить величину капиллярного давления и тем самым записать условие механического равновесия для подвижных (жидких) поверхностей раздела.

Недавно ученые имели возможность еще раз оценить прозорливость Лапласа. В «Изложении системы мира» приводится доказательство того, что «сила притяжения небесного тела могла бы быть столь велика, что от него не будет исходить свет». Это произойдет, если у тела будет та же плотность, что и у Земли, а диаметр равен 250 диаметрам Солнца. Другими словами, первая космическая скорость в поле тяготения этого тела превышает скорость света. Таким образом, Лаплас был первым, кто обратил внимание на возможность существования «черных дыр». Жизнь Лапласа в значительной степени отражает сложность эпохи, в которую он жил. Однако через всю своею жизнь он про нес верность науке, ни при каких обстоятельствах не прерывая занятий. Роль Лапласа в истории науки трудно переоценить. «... Лаплас был рожден для того, чтобы все углублять, отодвигать все границы, чтобы решать то, что казалось неразрешимым. Он кончил бы науку о небе, если бы эта наука могла быть окончена».

Джон Дальтон (1766 - 1844)

Наука XIX в. ознаменована и революцией в химии. В развитии химии XIX века проблема химического состава веществ была главной, т.к. в это время мануфактурное производство сменилось машинным, а для последнего была необходима широкая сырьевая база. В промышленном производстве стала преобладать переработка огромных масс вещества растительного и животного происхождения. В производстве стали участвовать вещества с различными (часто противоположными) качествами, состоящие лишь из нескольких химических элементов органического происхождения: углерод, водород, кислород, сера, фосфор. Объяснение этому широкому разнообразию органических соединений, возникших на базе ограниченного числа химических элементов, ученые стали искать не только в составе, но и в структуре соединения этих элементов. Кроме того, многочисленные лабораторные эксперименты и опыты убедительно доказывали, что свойства полученных в результате химических реакций веществ зависят не только от элементов, но и от взаимосвязи и взаимодействия элементов в процессе реакции. Поэтому химики стали все больше обращаться к проблеме структуры вещества и взаимодействию составных элементов вещества.

Первым ученым, который добился значительных успехов в новом направлении развития химии, стал английский химик Джон Дальтон, который вошел в историю химии как первооткрыватель закона кратных отношений и создатель основ атомной теории. Дж. Далтон показал, что каждый элемент природы составляет совокупность атомов, строго одинаковых между собой и обладающих единым атомным весом. Благодаря этой теории в химию проникли идеи системного развития процессов.

Все свои теоретические выводы он получил на основе сделанного им самим открытия, что два элемента могут соединяться друг с другом в разных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов представляет собой новое соединение. Подобно древним атомистам, Дальтон исходил из положения о корпускулярном строении материи, но, основываясь на сформулированном Лавуазье понятии химического элемента, полагал, что все атомы каждого отдельного элемента одинаковы и характеризуются тем, что обладают определенным весом, который он назвал атомным весом. Таким образом, каждый элемент обладает своим атомным весом, но этот вес относителен, так как абсолютный вес атомов определить невозможно. В качестве условной единицы атомного веса элементов Дальтон принимает атомный вес самого легкого из всех элементов - водорода, и сопоставляет с ним вес других элементов. Для экспериментального подтверждения этой идеи необходимо, чтобы элемент соединился с водородом, образуя определенное соединение. Если этого не происходит, то необходимо, чтобы данный элемент соединялся с другим элементом, о котором известно, что он способен соединяться с водородом. Зная вес этого другого элемента относительно водорода, можно всегда найти отношение веса данного элемента к принятому за единицу веса водорода.

Рассуждая таким образом, Дальтон составил первую таблицу относительных атомных весов водорода, азота, углерода, серы и фосфора, приняв за единицу атомную массу водорода. Эта таблица и была самой важной работой Дальтона.

Дальтон так убедительно представил свою теорию, что за двадцать лет ее приняло большинство ученых. Более того, химики стали следовать программе, предложенной в книге: точное определение относительных атомных весов, анализ химических соединений по весу, определение точных комбинаций атомов, которые составляют каждый вид молекул. Успех этой программы, конечно, был ошеломляющим. Трудно переоценить важность гипотезы существования атомов. Это основное понятие в современной химии. К тому же это еще стали неоценимым прологом к многим направлениям современной физики.

Ученые 19 века – создатели великих инноваций, открытий и изобретений. XIX век дал нам много известных людей, которые полностью изменили мир. 19 век принес нам технологическую революцию, электрификацию и большие достижения в медицине. Ниже представлен список некоторых из наиболее важных изобретателей и их изобретения, которые сделали огромное влияние на человечество которым мы пользуемся даже сегодня.

Никола Тесла – переменный ток, электродвигатель, технологию радио, пульт дистанционного управления

Если начать исследовать наследие Николы Тесла, то можно понять, что он был одним из величайших изобретателей XIX и начала XX века и по праву заслуживает первое место в этом списке. Он родился 10 июля 1856, в Смильян, Австрийская империя в семье священника Милутина Теслы сербской православной церкви. Отец как сербский православный священник первоначально привил интерес Николы к науке. Он достаточно разбирался в механических устройствах того времени.

Никола Тесла получил гимназическое образование и позже поступил в политехнический университет в Граце, Австрия. Он бросил обучение и отправился в Будапешт, где работал в компании на телеграфе и затем стал главным электриком в Будапеште на АТС. В 1884 начал работать на Эдисона, где получил вознаграждение 50 000 долларов за усовершенствование двигателей. Затем Тесла создал свою собственную лабораторию, где мог экспериментировать. Он обнаружил электрон, рентгеновские лучи, вращающеся магнитное поле, электрический резонанс, космические радиоволны и изобрел беспроводный пульт дистанционного управления, технологию радио, электродвигатель и много других вещей, которые изменили мир.

Сегодня он является самым известным ученым 19 века за его вклад в строительство электростанции на Ниагарском водопаде и за его открытие и применение переменного тока, который стал стандартом и используется по сей день. Он умер 7 января 1943 года, в Нью-Йорке, США.

19-й век заложил основы для развития науки 20-го столетия и создал предпосылки для многих будущих изобретений и технологических нововведений, которыми мы пользуемся в настоящее время. Научные открытия 19 века были сделаны во многих областях и оказали большое влияние на дальнейшее развитие. Технический прогресс неудержимо продвигался. Кому же мы благодарны за те комфортные условия, в которых сейчас живет современное человечество?

Научные открытия 19 века: Физика и электротехника

Джеймс Кларк Максвелл

Ключевой особенностью в развитии науки этого периода времени является широкое применение электричества во всех отраслях производства. И люди уже не могли отказаться от использования электричества, ощутив его существенные преимущества. Много научных открытий 19 века было совершено в этой области физики. В то время ученые начали плотно изучать электромагнитные волны и их влияние на различные материалы. Началось внедрение электричества в медицину.

В 19-м веке в сфере электротехники работали такие известные ученые, как француз Андре-Мари Ампер, два англичанина Майкл Фарадей и Джеймс Кларк Максвелл, американцы Джозеф Генри и Томас Эдисон.

В 1831 году Майкл Фарадей заметил, что если медная проволока движется в магнитном поле, пересекая силовые линии, то в ней возникает электрический ток . Так появилось понятие электромагнитной индукции. Это открытие создало почву для изобретения электродвигателей.

В 1865 году Джеймс Кларк Максвелл разработал электромагнитную теорию света. Он предположил существование электромагнитных волн, посредством которых передается электрическая энергия в пространстве. В 1883 году Генрих Герц доказал существование этих волн. Он также определил, что скорость их распространения — 300 тыс. км/сек. На основе этого открытия Гульельмо Маркони и А. С. Попов создали беспроводный телеграф — радио. Это изобретение стало основой для современных технологий беспроводной передачи информации, радио и телевидения, в том числе всех видов мобильной связи, в основе работы которых лежит принцип передачи данных посредствам электромагнитных волн.

Химия

Д.И. Менделев — учёный, который сделал много научных открытий 19 века

В области химии в 19 веке самым значительным было открытие Д.И. Менделеевым Периодического закона . На основе этого открытия была разработана таблица химических элементов, которую Менделеев увидел во сне. В соответствии с этой таблицей он предположил, что существуют еще неизвестные тогда химические элементы. Предсказанные химические элементы скандий, галлий и германий впоследствии были открыты в период с 1875 по 1886 гг.

Астрономия

ХІХ ст. было веком становления и стремительного развития еще одной области науки — астрофизики . Астрофизика — это раздел астрономии, который изучает свойства небесных тел. Этот термин появился в середине 60-х годов 19-го века. У истоков ее стоял немецкий профессор Лейпцигского университета астроном Иоганн Карл Фридрих Цёлльнер. Главные методы исследования, используемые в астрофизике — это фотометрия, фотография и спектральный анализ. Одним из изобретателей спектрального анализа является Кирхгоф. Он проводил первые исследования спектра Солнца. В результате этих исследований в 1859 г. ему удалось получить рисунок солнечного спектра и более точно определить химический состав Солнца.

Медицина и Биология

С приходом 19 века наука начинает развиваться с невиданной доселе скоростью . Научных открытий совершается столько, что трудно детально их отследить. Медицина и биология в этом не отстают. Самый значительный вклад в этой области сделали немецкий микробиолог Роберт Кох, французы медик Клод Берна́р и химик-микробиолог Луи Пастер.

Бернар заложил основы эндокринологии — науки о функциях и строении желез внутренней секреции. Луи Пастер стал одним из основоположников иммунологии и микробиологии. В честь этого ученого названа технология пастеризации - это способ термической обработки в основном жидких продуктов. Эта технология применяется для уничтожения вегетативных форм микроорганизмов для увеличения срока хранения пищевых продуктов, например пива и молока.

Роберт Кох открыл возбудителя туберкулёза, бациллу сибирской язвы и холерный вибрион . За открытие туберкулезной палочки он был награжден Нобелевской премией.

Компьютеры

Хотя считается, что первый компьютер появился в 20 веке, но уже в XIX веке были построены первые прообразы современных станков с числовым программным управлением. Жозеф Мари Жаккар, французский изобретатель, в 1804 году придумал способ программирования работы ткацкого станка. Суть изобретения состояла в том, что нитью можно было управлять, используя перфокарты с отверстиями в определенных местах, в которых предполагалось нанести нить на ткань.

Машиностроение и промышленность

Уже в начале 19-го века начался постепенный переворот в машиностроении. Оливер Эванс был одним из первых, кто в 1804 году в Филадельфии (США) продемонстрировал автомобиль с паровым двигателем.

В конце 18-го столетия появились и первые токарные станки. Их разрабатывал английский механик Генри Модсли.

С помощью таких станков удалось заменить ручной труд, когда было необходимо производить обработку металла с большой точностью.

В 19 веке был открыт принцип работы теплового двигателя и изобретен двигатель внутреннего сгорания, что послужило толчком к развитию более скоростных средств передвижения : паровозов, пароходов и самоходных машин, которые мы сейчас называем автомобилями.

Также начали развиваться железные дороги. В 1825 году в Англии Георг Стефенсон простроил первую железную дорогу. Она обеспечивала железнодорожную связь городов Стоктон и Дарлингтон. В 1829 проложили ветку, которая связала Ливерпуль и Манчестер . Если в 1840 году общая протяженность железных дорог составляла 7700 км, то к концу 19-го века это уже было 1 080 000 км.

19-й век — это век промышленной революции, век электричества, век железных дорог. Он оказал существенное влияние на культуру и мировоззрение человечества, в корне изменил систему ценностей человека. Появление первых электродвигателей, изобретение телефона и телеграфа, радио и нагревательных приборов, а также лампы накаливания — все эти научные открытия 19 века перевернули жизнь людей того времени.