Период классической науки

Возникновение классической науки (лат. classicus — образцовый) в Новое время определяется зарождением в середине XVIII в. промышленной цивилизации в Западной Европе. Она отличалась ростом урбанизации, интенсивной индустриализацией, научной революцией и укреплением позиций науки. В промышленное производство, заменяя физический труд человека, активно внедряются механические и паровые двигатели, машины и механизмы. В результате социальных революций происходят глубокие преобразования в обществе. На этом фоне наука приобретала современные черты, окончательно сформировались научные методы исследования, закладывалась структура естествознания, начали развиваться процессы дифференциации науки.

Практические потребности зарождающейся промышленности вызвали необходимость овладения новыми источниками энергии. Это привлекло особое внимание к физике тепловых явлений. Ее исследование начинается работами Эдме Мариотта (1620−1684), установившего зависимость между упругостью газа и его объемом; этот же закон был открыт на 17 лет раньше Робертом Бойлем, и обычно его называют законом Бойля-Мариотта. Свою завершенность теплофизика получила лишь в последней трети XIX в.

Особую лепту в становление классической науки внесла семья швейцарских ученых Бернулли. Братья, математик Якоб (1654−1708), механик и математик Иоганн (1667−1748), разработали и значительно развили основы математического анализа и теории вероятностей. Сын Иоганна, физик, механик и математик Даниил Бернулли (1700−1782) в своей работе «Гидродинамика» вывел уравнение стационарного течения несжимаемой жидкости, которое легло в основу динамики жидкостей и газов. Он первым выдвинул идею, что причиной давления газа является тепловое движение молекул. Д. Бернулли значительно развил кинетическую теорию газов, гидрои аэродинамику, теорию упругости и математическую физику, теорию вероятностей и теорию рядов. Ему принадлежат первые определения закона сохранения энергии и закона сохранения момента количества движения.

Значительный вклад в развитие науки этого периода внес швейцарский ученый, академик Российской академии наук, профессор СанктПетербургского университета, математик и механик Леонард Эйлер (1707- 1783). Изданные в России «Механика, или Наука о движении, изложенная аналитически», «Полный курс алгебры», «Оптика», фундаментальное «Интегральное исчисление», «Письма о разных физических и философических материях…», «Всеобщая сферическая тригонометрия» и другие работы внесли неоценимый вклад в развитие мировой и отечественной науки. Эйлер впервые увязал анализ, алгебру, геометрию, тригонометрию, теорию чисел и другие дисциплины в единую систему. Его творчеству принадлежит создание и ряда новых научных дисциплин: теория чисел, вариационное исчисление, теория комплексных функций, дифференциальная геометрия поверхностей, математическая физика, статистика и другие научные теории. Он также внес выдающийся вклад в развитие механики, оптики и гидродинамики. По сути, современные курсы математического анализа, высшей алгебры, механики и многих других разделов физики своей основой обязаны Эйлеру.

Французские математики и механики Жан Д’Аламбер (1717−1783) и Жозеф Лагранж (1736−1813) также внесли весомый вклад в развитие фундаментальных принципов современной механики и математики. Д’Аламбер, работая вместе с Дидро над изданием первой энциклопедии, практически провозгласил наступление эры естественных наук. Лагранж, наряду с Эйлером, завершил математизацию механики, развил основы математического анализа, теорию чисел и теорию вероятностей.

Успехи механики послужили толчком для развития других областей естествознания. В частности, в работах по термометрии французского естествоиспытателя Рене Реомюра (1683−1757), немецкого физика Габриеля Фаренгейта (1686−1736) и шведского ученого Андерса Цельсия (1701−1744) заложены основы молекулярно-кинетической теории, фундамент которой составляли атомистическая концепция и классическая механика.

Развитие биологии в XVIII в., находившейся на описательном уровне, отличалось стремлением к классификации и систематизации. Наиболее удачную классификацию более чем 1500 видов животных и растений, используемую и сегодня, создал шведский биолог Карл Линней (1707−1778). В работах «Система природы» и «Философия ботаники» он дал иерархическую классификацию живого мира, разделив его на царства, типы, классы, отряды, семейства, роды и виды.

Интересно отметить, что несмотря на успехи многих наук, на протяжении почти всего XVIII в. в химии господствовала ошибочная теория флогистона, представлявшая интерес для многих ученых того времени. Ее выдвинул немецкий химик Георг Шталь (1659−1734), который утверждал, что все вещества, способные гореть или изменяться при прокаливании, содержат особую воспламеняющую субстанцию — флогистон, которую отдают в процессе горения или обжига. Вместе с тем становление химико-аналитического метода исследований, начиная с выделения в 1735 г. шведским химиком Георгом Брандтом (1694−1768) кобальта, позволило до конца XVIII в. обнаружить еще полтора десятка новых химических элементов.

Наиболее прогрессивные идеи естествознания того времени связаны с именем выдающегося русского ученого мирового уровня Михаила Васильевича Ломоносова (1711−1765). В своих трудах «Элементы математической химии», «Размышления о причинах теплоты и холода», «Рассуждение о твердости и жидкости тел», «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» Ломоносов развил атомно-молекулярные представления о строении вещества и подверг критике теорию флогистона. Им был сформулирован принцип сохранения материи и движения, выдвинута идея вечности движения, заложены основы учения о природе цвета и атмосферном электричестве, создан ряд новых физических и оптических приборов. В своих произведениях «Введение в истинную физическую химию» и «Начало физической химии потребное молодым, желающим в ней совершенствоваться» он разработал первый в истории науки курс физической химии. В работах «Слово о рождении металлов от трясения Земли», «Первые основания металлургии или рудных дел» он описал строение Земли, выдвинул идеи о появлении многих минералов. Научные идеи Ломоносова значительно опередили науку Нового времени. По его инициативе был открыт Московский университет, который по праву носит его имя.

Процесс становления химии связан с открытиями выдающегося французского химика Антуана Лавуазье (1743−1794), который опроверг гипотезу флогистона и создал кислородную теорию горения. Это потребовало пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ. Учебник Лавуазье «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой химической номенклатуре, заложил основы термохимии и количественных методов исследования в химии. В этот период были открыты многие важнейшие неорганические соединения. К концу XVIII в. сформировались важнейшие разделы химии — неорганическая и аналитическая, появились первые исследования в области термохимии и электрохимии. С этого момента химия стала формироваться как самостоятельная наука.

Особый вклад в се развитие в начале XIX в. внес шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779−1848), разработавший электрохимическую теорию. В соответствии с этой теорией он разделил все элементы на электроотрицательные и электроположительные: на металлы и металлоиды. Из природных продуктов Берцелиусу удалось выделить несколько десятков органических соединений, что позволило ему впервые ввести термин «органическая химия». Он также осуществлял весьма значимые исследования по аналитической и неорганической химии, провел исследования и предложил такие важные понятия, как катализ и аллотропия, изомерия.

Английский ученый Джон Дальтон (1756−1844) ввел в науку понятие «атомный вес» и первым рассчитал атомный вес ряда элементов, составил первую таблицу относительных атомных весов, заложив тем самым основу атомной теории строения вещества, сог ласно которой химические и физические свойства веществ определяются свойствами его мельчайших частиц. Он также открыл ряд законов в химии газов, обнаружил явление полимеризации. Интересно отмстить, что им было открыто и явление цветовой слепоты (дальтонизм).

Итальянский химик и физик Амедео Авогадро (1776−1856) выдвинул молекулярную гипотезу строения вещества. Он установил один из газовых законов, позволявший определять их молекулярный и атомный вес. Согласно этому закону в одинаковых объемах газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое количество молекул (число Авогадро).

Французский ученый Жозеф Гей-Люссак (1778−1850) обнаружил ряд новых химических элементов, но главной его заслугой было открытие важнейших законов термодинамики. Он вывел уравнение состояния идеального газа, устанавливающее зависимость между давлением, объемом и абсолютной температурой газа, открыл закон объемных отношений смешивающихся газов, закон пропорциональной зависимости объема газа от абсолютной температуры при постоянном давлении, названный в его честь.

В этих исследованиях молекулярно-кинетическая теория, химическая атомистика и физика газов развивались как единое целое, что во многом предопределило качественные изменения в химии.

В конце XVIII — первой половине XIX в. в целостной и относительно устойчивой системе основ естествознания произошли значительные перемены. В недрах механистического описания мира возникают и эволюционные идеи выдающегося немецкого философа Иммануила Канта (1724−1804). Еще в трудах «Критика чистого разума», «Критика практического разума» «Антропология с прагматической точки зрения» была проанализирована возможность диалектического разрешения выдвинутых им антиномий, которыми он называл противоречащие друг другу космологические утверждения. А в работе «Всеобщая естественная история и теория неба» Кант сделал попытку' объяснить происхождение Солнечной системы из первоначальной и бесформенной газовой туманности под действием сил притяжения, которые присущи частицам материи, составлявшим эту туманность.

В трудах Пьера-Симона Лапласа (1749−1827) «Небесная механика» и «Изложение системы мира» был дан всесторонний анализ известных движений тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения, доказана ее устойчивость, и независимо от Канта выдвинута первая космогоническая гипотеза о происхождении Солнечной системы из газовой туманности. Обе гипотезы были объединены под именем гипотезы Канта-Лапласа.

Наука постепенно вытесняет религию и претендует на ведущее место в мировоззрении. Благодаря трудам выдающихся ученых XVIII — первой половины XIX в. окончательно сформировалась механистическая каршна мироздании.

Сложились устойчивые научные взгляды, что объективный мир дискретен и представляет собой совокупность взаимодействующих друг с другом тел, состоящих из неделимых корпускул (атомов). Взаимодействие тел носит гравитационный характер и определяется законом всемирного тяготения. Воздействие сил обусловливает особенности движения тел, их энергию, импульс и момент количества движения.

Все тела различаются массой и энергией и находятся в вечном движении в трехмерном, однородном пространстве, заполненном эфиром. Положение тела в пространстве в любой момент времени можно указать с помощью системы координат. Время, рассматриваемое как четвертое измерение, — абсолютно, однородно, однонаправленно, необратимо и не связано с пространством.

Законы сохранения материи, массы и энергии, импульса образуют замкнутую систему и обеспечивают вечность и неизменность мира, непрерывность и периодичность движения. Все явления связаны жесткими причинноследственными связями, которые предопределяются законами механики, являются универсальными и применимы к любым процессам.

В первой половине XIX в. началась острая дискуссия между учеными, которые по-разному объясняли историю нашей планеты. Основоположник концепции катастрофизма Жорж Кювье (1769−1832) полагал, что каждый период в истории Земли завершался мировой катастрофой, поднятием и опусканием материков, катастрофическими наводнениями, в результате которых гибли растения и животные, а в новых условиях появлялись их новые вилы. Основатель концепции эволюционизма Жорж Бюффон (1707−1788) в 36 томах труда «Естественная история» высказал гипотезу о постепенном развитии Земли и единстве развития органического мира под влиянием условий окружающей среды. Эту концепцию в книге «Философия зоологии» поддержал Жан Батист Ламарк (1744−1829), который видел в изменяющихся условиях источник эволюции органического мира. Он считал, что живые организмы постоянно изменяются, усложняясь в своей организации, в результате влияния внешней среды, изменения становятся наследственными и служат причиной образования новых видов.

XIX в. стал временем расцвета индустриализации и торжества науки. Тесный союз промышленности с наукой к концу XIX в. создал огромные возможности для роста производств и удовлетворения потребностей человека. Это вызвало экспоненциальный рост научных открытий и изобретений. Произошел переход от разрозненных исследований некоторых явлений и процессов окружающего мира отдельными учеными к практически одновременному исследованию научными сообществами целых областей науки. Приоритетное развитие технической составляющей отодвинуло на задний план гуманитарные науки.

Радикальные изменения в XIX в. претерпела физика света и цвета. В их основе лежала обоснованная волновая теория природы света и объяснение на этой основе всех известных световых явлений. Английский ученый Томас Юнг (1773−1829) в опытах по интерференции света (наложение лучей света друг на друга, в результате чего получается картина чередующихся светлых и темных полос) и французский физик Огюстен Жан Френель (1788−1827) в экспериментах по дифракции света (преодоление светом препятствий) утвердили представления о волновой природе и поляризации света. Свет ведет себя как волна, от длины которой зависит цвет видимого нами света. Однако эта теория не могла объяснить ряд оптических явлений.

Позднее ирландский математик, механик и физик Уильям Гамильтон (1805- 1865), используя метод характеристических функций, описал геометрию световых лучей с общностью, совместимой как с корпускулярной, так и с волновой теорией света. Наиболее общее применение формальной теории оптических явлений было дано немецким математиком Карлом Якоби (1804−1851), который упростил и обобщил теорию Гамильтона, придав ей классическую форму.

Английский физик Джеймс Максвелл (1831−1879) предсказал электромагнитную природу света. После того как немецкий физик Генрих Герц (18 571 894) экспериментально получил электромагнитные волны и измерил их скорость, было доказано, что свет представляет собой не что иное, как разновидность электромагнитных волн. Эти волны обнаруживают те же свойства, что и световые: отражение, преломление, интерференцию, поляризацию и др. В конце XIX в. было окончательно установлено, что световые волны возбуждаются движущимися в атомах заряженными частицами. Русский физик академик Петр Николаевич Лебедев (1866−1912) подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела и газы.

Немецкие физики Йозеф Фраунгофер (1787−1826), а затем Роберт Бунзен (1811−1899) и Густав Кирхгоф (1824−1887) открыли новую отрасль оптики — спектральный анализ, позволивший определять состав объекта на основании изучения спектров взаимодействия материи с излучением. В XIX в. были также открыты и исследованы невидимые световые лучи: ультрафиолетовые, инфракрасные, а также лучи Рентгена.

Освоение разнообразных тепловых двигателей и их эксплуатация требовали дальнейшего развития термодинамики, основы которой заложены работой французского физика Сади Карно (1796−1832) «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». В ней введены основные понятия термодинамики, определены характеристики состояния термодинамической системы, проведен анализ работы паровых машин и выведены условия достижения их КПД максимального значения.

Основной вклад в развитие термодинамики внесли немецкие физики и естествоиспытатели. Юлиус фон Майер (1814−1878) обосновал закон сохранения и превращения энергии в тепловых процессах — первый закон термодинамики, рассчитал механический эквивалент тепла. Это открытие легло в основу принципа материального единства мира — фундамента новой научной картины мира. Второй закон термодинамики, или закон самопроизвольной передачи теплоты от более горячего тела к холодному, в работе «О движущей силе теплоты и о законах, которые можно отсюда получить для теории теплоты» обосновал Рудольф Клаузиус (1822−1888). Третий закон термодинамики — стремление энтропии химически однородного твердого или жидкого тела к нулю при стремлении к нулю ее температуры доказал Вальтер Нсрнст (1864−1941). Их соотечественник Герман Гельмгольц (1821−1894) сформулировал законы сохранения энергии в химических процессах и ввел понятие свободной энергии, которую необходимо сообщить телу для приведения его в термодинамическое равновесие с окружающей средой.

В работе Клаузиуса «Механическая теория тепла» появляется идея о статистическом характере тепловых законов и важнейший вывод, что поведение совокупности частиц носит вероятностный характер. В теории науки появляются понятия «случай», «хаос», «вероятность» и «возможность порядка из хаоса». Приложение теории вероятности к термодинамическим системам явилось важной вехой в развитии физики, которая получила достойное признание лишь в XX в.

Прорыв в термодинамике сделал выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831−1879), который, используя классическую механику и представления о вероятности, получил закон распределения молекул по скоростям и показал, что в газовых средах, где преобладает хаотичность движения частиц, есть определенный порядок. Развивая это направление, австрийский физик Людвиг Больцман (1844−1906) показал статистический характер второго закона термодинамики, выразив энтропию замкнутой системы через вероятность возможных ее состояний. Он вывел основное уравнение микроскопической теории неравновесных процессов закрытой термодинамической системы, указав на принципиальное отличие поведения отдельной частицы и большой совокупности частиц, а также установил теорему, выражающую закон возрастания энтропии для изолированной системы. Работы Максвелла и Больцмана заложили основы нового направления — статистической физики, которые базировались на атомистике и вероятности.

Потребности промышленного производства вызвали в XIX в. и быстрое развитие теорий электричества и магнетизма. Изучение электрических явлений начинается с работ французского физика Шарля Кулона (1736−1806), который сформулировал закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов, а также закономерность распределения электрических зарядов на поверхности проводника. Он ввел понятия магнитного момента и поляризации зарядов. Его именем названы единица электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов.

Параллельно с ним проводил свои опыты и итальянский физик Алессандро Вольта (1745−1827), который впервые получил непрерывный электрический ток, поместив пластины из цинка и меди в кислоту, тем самым создав первую химическую батарею.

Французский естествоиспытатель Анри Ампер (1775−1836) и датский физик Ханс Эрстед (1777−1851) независимо друг от друга проводили опыты по взаимодействию магнитной стрелки и проводника с электрическим током, что порождало эффект отклонения. Это позволило теоретически обосновать существование электромагнитных волн и создать первую теорию, которая показывала связь электрических и магнитных явлений, легшую в основу нового раздела физики — электродинамики. Ампер первым ввел в физику понятие «электрический ток» и выдвинул гипотезу о природе магнетизма.

Революцию в теории электричества совершили работы английского физика Майкла Фарадея (1791−1867). Он открыл явление электромагнитной индукции — возникновение тока в проводнике вблизи движущегося магнита. После этого открытия стало возможным появление таких важнейших изобретений, как электродвигатель и электрогенератор.

Одним из основателей науки об электромагнетизме и электротехнике был российский физик немецкого происхождения Эмилий Христианович Ленц (1804−1865). Главными результатами его исследований явились закон индукции, определяющий направление индукционного тока, и закон, определяющий количество теплоты, выделяемой током в проводнике.

В 1864 г. Джеймс Максвелл разработал систему уравнений, отражающих взаимосвязь электрических и магнитных явлений, создав тем самым теорию электромагнитного поля, окончательно объединившую в единое целое электрические и магнитные явления. Согласно этой теории каждая заряженная частица окружена полем — невидимым ореолом, оказывающим воздействие на другие заряженные частицы, находящиеся поблизости.

Важнейшими следствиями из теории Максвелла стали вывод о том, что свет представляет собой поток электромагнитных волн, а также гипотеза о существовании электромагнитного поля и электромагнитных волн. Это экспериментально было подтверждено в работах Генриха Герца, сконструировавшего «вибратор Герца» — излучатель электромагнитных волн и первый их приемник-резонатор, которые затем использовал на практике выдающийся русский естествоиспытатель Александр Степанович Попов (1859−1906) для появления радиосвязи.

Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механистической картины мира. С ними связывают третью научную революцию. Переход к электромагнитной картине мироздания способствовал кардинальному изменению взглядов на фундаментальные свойства материального мира:

• — пространство перестало быть пустым, оно заполнено сплошной средой — электромагнитным полем, являющимся одной из форм существования материи, силовыми центрами которой являются взаимодействующие электрические заряды, обеспечивающие устойчивость как атома, так и молекулы;
• — электромагнитное поле существует в виде обладающих энергией и импульсом электромагнитных волн, скорость распространения которых зависит от электрических и магнитных свойств среды;
• — электрический ток представляет собой направленное движение зарядов, которое и является источником магнитного поля;
• — переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает вихревое электрическое поле; взаимосвязь этих полей определяет закон электромагнитной индукции.

Развитие теории тепловых процессов и электричества изменили и представления о химических процессах. Начинает активно развиваться органическая химия, становление которой связывают с общей классификацией веществ, осуществленной французским химиком Шарлем Жераром (1816−1856) на основе открытия рядов органических соединений одного структурного и генетического типа. Немецкий химик Фридрих Кскуле (1829−1896) справедливо определил органическую химию как химию соединений углерода.

Это сделало возможным разработку русским химиком Александром Михайловичем Бутлеровым (1828−1886) теории химического строения органических соединений, создавшей фундамент для химии органического синтеза. Основой его теории является идея о порядке химического взаимодействия атомов в молекуле. Он первым установил, что каждая молекула имеет определенное химическое строение, которое и определяет свойства вещества. Исследования в органической химии в XIX в. стали основой химического синтеза, нефтехимии и биохимии, которые достигнут своего апогея в XX в.

Крупнейшим достижением химии в XIX в. стало открытие Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834−1907) периодического закона и периодической системы элементов. В основу периодического закона он положил атомные веса и химические свойства элементов. Расположив 63 известных в то время элемента в порядке возрастания их атомных масс, Менделеев получил естественный ряд химических элементов, в котором обнаружил периодическую повторяемость химических свойств. В его таблице оставались свободные места, где, согласно гипотезе Менделеева, предполагалось существование элементов, пока еще не открытых. В 1875 г. был открыт первый из них — галлий, спустя некоторое время еще два, что на практике доказало правоту Менделеева.

К концу XIX в. в самостоятельную область выделилась химическая термодинамика, сформировались представления о кинетике и катализе химических процессов. Голландский химик Якоб Вант-Гофф (1852−1911) в своей книге «Очерки по химической динамике» сформулировал законы, устанавливающие зависимость направления химических реакций от температуры. Это открывало широкие возможности в управлении химическими процессами. Существенное развитие в этот период получили и такие разделы, как физическая химия и синтетическая органическая химия. А объединение органической химии с учением о кинетике и катализе позволило в дальнейшем поставить на качественно новую основу химические технологии и промышленный органический синтез.

Идеи всеобщей взаимосвязи и развития в материальном мире привели и к изменениям в биологии. Идея закона сохранения и превращения энергии была первоначально высказана немецким врачом Юлиусом Майером (1814— 1878). В книге «Органическое движение в его связи с обменом веществ» он выдвинул гипотезу, что химическая, тепловая и механическая энергия могут превращаться друг в друга и являются равноценными. Английский физик Джеймс Джоуль (1818−1889) провел ряд экспериментов, подтвердивших выводы Майера, которые он изложил в работе «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом эффекте теплоты».

Благодаря этим достижениям биология переходит с описательного подхода на более высокий молекулярный уровень, связанный с изучением биохимических процессов. Быстрое развитие получает цитология и физиология растений. Немецкие ученые: ботаник Маттиас Шлейден (1804−1881), физиолог Теодор Шванн (1810−1882), врач Рудольф Вирхов (1821−1902) установили различия между животной и растительной клеткой, разработали основы клеточного строения и развития живых организмов, их наиважнейшие структурные элементы, выявили факт клеточного деления.

Выдающийся эволюционист XIX в. Чарльз Дарвин (1809−1882) в своем груде «Происхождение видов» изложил факты и причины биологической эволюции, которая осуществляется в результате взаимодействия трех факторов — изменчивости, наследственности и естественного отбора. Он показал, что развитие — это условие существования вида и средство его приспособления к среде. Сами виды возникают в результате случайных изменений, возникновеиия приспособительных признаков, отбора и накопления качеств, полезных для организмов в борьбе за существование в новых условиях, передачи их по наследству. В этот процесс вписывается и происхождение человека. В книге «Происхождение человека и половой отбор», которая вызвала значительное негодование церкви, Дарвин обосновал гипотезу о происхождении человека от обезьяноподобного предка. Но до сих пор сколько-нибудь убедительных доказательств этой концепции, как и ее опровержений, не получено, хотя теория эволюции стала основой всего развития биологии.

Учение о случайности пришло в биологию почти одновременно с представлением о ее фундаментальной роли в тепловых процессах. Идея эволюции биологических систем в сторону усложнения и возрастающей упорядоченности привела к возникновению генетики. Ее основы были заложены австрийским биологом и ботаником Грегором Менделем (1822−1884); удалось установить закономерности наследования моногенных признаков, что позволило определить характер наследования и закрепления видовых признаков в потомстве. С момента публикации эта теория в течение длительного времени не привлекала никакого внимания. Лишь в начале XX в. ученые обнаружили, что эта работа на десятилетия опередила исследования сначала классической, а затем и молекулярной генетики, которая оказалась едва ли не главной движущей силой развития биологии.

Эти и многие другие открытия XIX в. подняли естествознание на качественно новую ступень, превратив его в дисциплинарно организованную науку. Из науки, собиравшей факты и изучавшей отдельные предметы, естествознание превратилось в систематизирующую науку о процессах и явлениях, их происхождении и развитии. Однако в конце века был сделан ряд выдающихся открытий в физике, разрушающих всю классическую научную картину мира.

Так, немецкий ученый, первый нобелевский лауреат по физике Вильгельм Рентген (1845−1923) открыл коротковолновое электромагнитное излучение — икс-лучи, способные проникать сквозь непрозрачные материалы, не отражаясь и не преломляясь. Эти лучи были названы рентгеновскими.

Позднее другой нобелевский лауреат, английский физик Джозеф Томсон (1856−1940) обнаружил эффект прохождения электричества через газы, на которые воздействует рентгеновское излучение. Исследование катодных излучений привело к открытию первой элементарной частицы — электрона. Еще один нобелевский лауреат, французский физик Антуан Беккерель (1852−1908), исследуя почернение фотопластинки, лежавшей рядом с кристаллами соли урана, обнаружил явление самопроизвольной радиоактивности. Британский физик, «отец ядерной физики» Эрнест Резерфорд (1871−1937) своим знаменитым опытом рассеяния а-частиц доказал существование в атомах положительного заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него. На основе этого опыта позже он смог построить планетар"гую модель атома.

К великим открытиям конца XIX в. также следует отнести и работы русских ученых. В частности, физик Александр Григорьевич Столетов (1839- 1896) в работе «Актиноэлсктричсскис исследования» дал описание закономерностей фотоэффекта, вывел зависимость силы фототока от интенсивности падающего на фотокатод света. Петр Николаевич Лебедев (1866−1912) первым подтвердил на опыте вывод Максвелла о наличии светового давления, что явилось важным шагом в теории электромагнитных явлений.

Выдающийся вклад в развитие физиологии и медицины внесли первые российские лауреаты Нобелевской премии. Иван Петрович Павлов (1849— 1936) создал науку о высшей нервной деятельности, об условных и безусловных рефлексах, а также сформировал устойчивые представления о процессах регуляции пищеварения. Илья Ильич Мечников (1845−1916) создал теорию эволюционной эмбриологии, разработал концепцию внутриклеточного пищеварения. Он первым открыл явление фагоцитоза, на основе изучения которого создал сравнительную патологию воспаления, а в дальнейшем фагоцитарную теорию иммунитета и предложил оригинальную теорию происхождения многоклеточных животных (теорию фагоцителлы). Ему также принадлежит приоритет в основании научной геронтологии.

По мере развития математических основ естествознания, накопления эмпирических данных о звездных системах к концу XIX в. сформировалась концепция бесконечности и неизменности Вселенной в пространстве и времени. Для построения такой модели были использованы принципы классической механики и евклидова геометрия. Однако выдающийся российский математик Николай Иванович Лобачевский (1792−1856) в работе «О началах геометрии» впервые выдвинул идеи неевклидовой геометрии, полагая аксиому параллельности Евклида необязательным и слишком строгим ограничением. В качестве альтернативы он предложил другую аксиому: на плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, проходит более чем одна прямая, нс пересекающая данную. Евклидова геометрия могла быть получена из геометрии Лобачевского на основе предельного перехода кривизны пространства, стремящегося к нулю. Научные идеи Лобачевского не были поняты современниками. Только через 20 лет немецкий математик и механик Бернхард Риман (1826−1866) в своем докладе «О гипотезах, лежащих в основании геометрии» практически подтвердил выводы, сделанные Лобачевским. Позднее и немецкий математик Герман Минковский (1864−1909) предложил теорию n-мерных пространств, в которой время и пространство представляют собой не различные сущности, а взаимосвязанные измерения единого пространства-времен и. Эти работы станут основанием для разработки в начале XX в. модели нестационарной Вселенной.

Устоявшиеся представления о материи и ее строении, о движении, его свойствах и типах, о форме физических законов, о пространстве и времени были подвергнуты сомнению. Решение проблем, перед которыми классическая наука оказалась бессильна, сопровождалось выходом за рамки классических представлений о мироздании. Это привело в начале XX в. к кризису классической науки и краху механистического мировоззрения. Для разрешения кризиса и истолкования новых явлений и фактов нужны были новые гипотезы, идеи и теории. Начала складываться новая квантово-релятивистская картина мира, в которой открытия, породившие кризис в физике, были объяснены. Это послужило началом перехода от классического естествознания к современным концепциям.