В XVIII в. механика
была одной из ведущих наук. Постепенно она
превращалась из раздела физики в раздел
математики. Многие физические проблемы
стали математическими, т. е. их можно было решить
аналитическим способом. Одним из наиболее
известных ученых в области математики и
математической физики был швейцарец Леонард
Эйлер. Он разработал вариационное
исчисление, ставшее мощным орудием при решении
задач высокой сложности. Французские ученые Жан Лерон Д'Аламбер
и Жозеф Луи Лагранж
полностью "математизировали" механику,
превратив ее в систему, требующую не
доказательств, а лишь математических расчетов.
Окончательное
доказательство верности учения Ньютона
представил Пьер-Симон, маркиз
Лаплас. Он систематизировал все
достижения звездной механики своего времени.
В XVIII в. в
химии была выявлена роль воздуха и газов при
протекании химических реакций. Об этом
догадывались ученые еще в XVII в.,
но полностью всех убедили классические
эксперименты Джозефа Блейка
с карбонатом магния в 1750 г. Это
послужило поводом для интенсивного изучения
свойств воздуха. Химики открыли большое
количество новых газов и стали изучать их
характерные свойства.
Революция в химии была
скорее революцией метода, а не концепции. Так
например, Антуан Лоран Лавуазье
утверждал,что количественные методы, основанные
на точных измерениях, позволяли производить
исследования с большой точностью, и это было
основным принципом современной химии. И только
при рассмотрении тел с точки зрения составляющих
их компонентов допускалось классифицировать их
и их свойства на основании логических
умозаключений.
В XVIII в.
считалось, что тепло, электричество и магнитная
энергия характеризуются наличием частиц, на
которые действуют силы притяжения и
отталкивания. В 1780 г. Шарль
Огюстен де Кулон смог измерить
электрические и магнитные силы, используя
чувствительные динамовесы собственного
изобретения. Он пришел к выводу, что эти силы
подчиняются закону Ньютона о всемирном
тяготении. Только тепло и свет не
подчинялись действию никаких универсальных сил
и не желали существовать в согласии с законами
механики.
И для промышленников, и
для исследователей XVIII в. были
характерны внимательное наблюдение и точное
обобщение результатов с целью их дальнейшего
практического использования. Известен один
пример совместной работы того времени. Джон Уатт, ранее
занимавшийся изготовлением научных приборов,
заинтересовался тепловой машиной Ньюкомена.
У него появилась мысль дополнить ее конструкцию
конденсатором, который превратил паровую
машину в эффективный промышленный источник
энергии. В целом промышленная революция
совершалась без непосредственного участия
науки, но потенциальное влияние последней имело
решающее значение.
В XVIII в.
наука вселила надежду, что внимательное
наблюдение и экспериментальные работы позволят
значительно повысить производительность труда в
промышленности. Для некоторых отраслей это
оказалось справедливым. Гончар Джошуа
Веджвуд в основу своего знаменитого
производства положил тщательное изучение
свойств стекла и глин, а также использование
такого нового инструмента, как пирометр
для ускорения и управления процессами. Но только во второй половине XIX в. наука смогла
оказать действительно существенную помощь
промышленности. Именно в то время металлургическая
наука нашла способы производить
металлические сплавы в соответствии с
требованиями промышленности. Химики создавали
новые вещества, например, анилиновые
красители, использование которых имело огромное
значение для текстильной промышленности. Электричество
и магнитная энергия использовались в
электродвигателях и динамомашинах. Изобретение парового
двигателя привело к созданию
термодинамики. Промышленность требовала
создания сложных и совершенных машин,
машиностроительная промышленность старалась их
дать - создавалась и развивалась базf для
производства очень точных и чувствительных приборов
для науки. По мере внедрения науки в мир атомов и
молекул, электрического тока и магнитных полей,
микробов и вирусов, туманностей и галактик
использование специальных приборов
стало единственным способом изучения этих
процессов. Огромный рефракционный телескоп,
в конструкции которого был использован сложный
часовой механизм, был таким же изделием тяжелой
промышленности XIX в., как паровоз
и пароход.
Перспектива
использования научных достижений в
промышленности создавала предпосылки для
всесторонней общественной поддержки
науки. Правительства разных стран в различной
мере и степени оказывали прямую поддержку науке
посредством материальных вознаграждений ученым,
создания исследовательских институтов,
присуждения званий крупным ученым и назначений
их на ответственные посты. К концу XIX
в. натурфилософы, преследующие свои частные
интересы, уступили место профессиональным
ученым, полноценно участвующим в жизни общества.
Дальнейшее развитие
науки связано с именем немецкого философа Иммануила Канта. Кант
оспаривал утверждение Ньютона о том, что ученый
должен оперировать непосредственно объектами,
находящимися вне сферы восприятия органов
чувств человека, такими как атомы, корпускулы
света или электричества. Напротив, утверждал он,
все, что должен осознать человеческий ум, это силы.
Эта гносеологическая аксиома освободила Канта
от необходимости признавать, что силы заключены
в каких-то особых, неизменных частицах. После
такого утверждения особое значение стало
предаваться пространству между
частицами.
Романтики или философы
природы, как они сами себя называли, смогли
увидеть то, что было скрыто от их коллег,
сторонников учения Ньютона. Наиболее ярко это
видно в работах Ханса Кристиана
Эрстеда. Он считал, что все силы,
действующие в природе, обязательно должны быть взаимосвязаны.
В 1820 г. он доказал взаимосвязь
электричества и магнитных свойств на опыте, в
ходе которого пропущенный по проводу
электрический ток воздействовал на
расположенный рядом магнитный стержень. Это
фундаментальное открытие было изучено и
использовано Майклом Фарадеем,
который все свою научную карьеру посвятил
изучению преобразования одной силы в другую и
заложил основу теории полей.
Кроме того, Фарадей
сформулировал два правила электролиза.
Вслед за этим вышли работы Джеймса
Прескотта Джоуля, Роберта Майера и Германа фон Гельмгольца,
каждый из которых самостоятельно сформулировал
один из основных научных законов - закон
сохранения энергии.
Корпускулярная теория
света Ньютона уступила место теории волн Огюстена Жана Фреснела,
основанной на математических расчетах.
Электричество и магнитные свойства были изучены
математическим путем Уильямом
Томсоном (лордом Кельвином) и Джеймсом Кларком Максвеллом.
К концу века благодаря закону сохранения
энергии и второму закону термодинамики
физический мир стал полностью доступен
пониманию в виде сложных, но точных формул,
описывающих различные механические
преобразования, имеющие место в невидимом мире.
В XIX столетии
расширились границы познания микроскопического
мира атомов. После гениального предположения Джона Дальтона о том, что
виды атомов отличаются друг от друга по своему
весу, химики получили возможность распознать
большое количество химических элементов и
определить законы их взаимодействия. Элементы
были систематизированы на основании их атомных
весов и типов реакций, в которые они вступают.
Венцом стала периодическая таблица
элементов, разработанная Дмитрием
Менделеевым, доказавшая, что строение
атомов вещества определяет свойства этого
вещества.
Изучение живой материи
значительно отставало от прогресса в области
физики и химии. Отчасти это объясняется тем, что
организмы представляют собой гораздо более
сложные структуры, нежели неживые объекты и силы.
Гарвей доказал, что
живая материя также может изучаться
экспериментальным путем, но его достижения
оставались непревзойденными в течение двух
веков. На тот момент ученые, работавшие в данной
области, довольствовались классификацией живых
форм и выявлением и изучением отдельных аспектов
живых систем.
Появление огромного
количества новых образцов растительного и
животного мира обусловило потребность в их систематизации.
Шведский ученый Карл фон Линней
разработал рациональную, но несколько
искусственную систему на основе бинарной
номенклатуры. Именно искусственность
системы Линнея,
сфокусированная вокруг нескольких ключевых
структур, спровоцировала волну критики и попыток
разработки более совершенных систем. Организм
стал рассматриваться в целом, при этом
становилось все более очевидным, что для видов
характерна между собой родственная связь.
Эта идея впервые получила научное выражение в
трудах Жана Батиста Ламарка.
Система Ламарка
не получила всемирного признания потому, что она
основывалась на устаревших теориях в области
химических веществ и утверждении о том, что со
стороны организмов существует осознанное
стремление к совершенству. Против этой теории
выступал один из крупнейших палеонтологов и
специалистов в области сравнительной анатомии
своего времени Жорж Кювье.
Но все же теория Ламарка оставалась
жизнеспособной, а Чарльз Дарвин
развил ее и поднял на научную высоту.
Работа Дарвина
"О происхождении видов посредством
естественного отбора, или Сохранение отдельных
видов в борьбе за выживание" (1859)
внесла порядок в мир живых организмов.
Аналогичная унификация микроскопического мира
была произведена на основании теории клетки
(разработана Теодором Шванном
и Маттиасом Шлейденом в 1838 г.) и объявившей клетку основой
структуры всех живых организмов. Настоящей
революцией в биологии XIX в.
стала теория микробов как возбудителей
заболеваний, основателями которой стали француз Луи Пастер и немец Роберт Кох. Пастер
разработал иммунологические методы,
при помощи которых ряд самых страшных недугов
человечества был взят под контроль.
Постоянное усовершенствование микроскопов
в XIX в. позволило увидеть строение
клетки, а прогресс в области биохимии, сделал
возможным более глубокое изучение физиологии
клеток. В конце века сложилась такая
ситуация, когда физика и химия уже достигли
уровня, позволяющего дать описание всем
жизненным функциям.