Все о Великобритании - Юлия Иванова

XVII и XVIII века были периодом становления естествознания, и английская наука этого времени внесла значительный вклад в разработку основ механики, оптики, химии, физиологии. Имена Р. Бойля, Р. Гука, У. Гарвея, И. Ньютона и других прочно вошли в историю мировой науки. Нетрудно привести результаты, которые тогда явились революционными открытиями, а сейчас входят в школьную программу. Это закон Бойля — Мариотта, устанавливающий зависимость объема газа от приложенного давления, закон Гука, описывающий зависимость между деформацией твердого тела и приложенной к нему силой, законы соударения твердых тел (Дж. Уоллис и Ч. Рен). Существенным шагом в расширении представлений о развитии вещества была атомистическая концепция Бойля. Он отбросил натурфилософское учение о четырех первичных элементах материи и ввел понятие химического элемента. Его последователь Дж. Мейоу заметил, что воздух содержит какое‑то необходимое для горения вещество, и это было предвосхищением открытия кислорода. У. Гарвею принадлежит открытие кровообращения. Значительным событием для астрономии стало открытие Э. Галлеем первой периодической кометы.

Старое здание Кавендишской лаборатории

Ученые того времени были универсалами. Так, Р. Гук усовершенствовал микроскоп и впервые описал клетки растений. Он же искал объяснение таких явлений, как землетрясения и вулканизм, пытался понять природу органических окаменелостей. Галлей составил карту магнитных склонений и организовал научные экспедиции к берегам Америки и Африки. Бойль исследовал процессы обжига металлов.

Безусловным триумфом английской науки XVII века стало создание основ теоретической механики, в частности небесной механики. Формулировка основных законов динамики и открытие закона всемирного тяготения обессмертили имя Ньютона, который был одним из наиболее сильных универсалов своего времени. Ему принадлежит также создание основ дифференциального и интегрального исчисления, фундаментальные труды по оптике (в частности, корпускулярная теория света), а также сгоревшие и не дошедшие до читателя труды по химии.

После столь крутого подъема в математике и механике наблюдается определенный спад. Исключение составляют труды Б. Тейлора и К. Маклорена по анализу бесконечно малых величин. На первый план выдвигаются химия, биология, науки о Земле. Английская химия XVIII века представлена такими учеными европейского уровня, как Дж. Блэк, Г. Кавендиш, Дж. Пристли и др. Блэк открыл двуокись углерода; Пристли и Кавендиш выделили кислород. Дж. Дальтон опубликовал «Новую систему химической философии», в которой изложил начала атомной теории. Позднее, основываясь на этой теории, он открыл закон кратных отношений. М. Фарадей открыл законы электролиза. В биологии активно развивались анатомия и физиология. В медицине большое внимание было уделено поиску способов борьбы с инфекциями (Э. Дженнер, Дж. Прингл). Дж. Нидхем отстаивал идею изменяемости видов. Весьма значительными были в XVIII веке успехи в астрономии. Дж. Брадлей открыл аберрацию света. В. Гершель впервые построил мощные телескопы; ему принадлежит открытие Урана, его спутников и спутников Сатурна. Результаты Гершеля по изучению строения Млечного Пути заложили начало звездной астрономии. Представления о Земле значительно расширили три кругосветных плавания Дж. Кука.

Усиление дифференциации естествознания привело к появлению научных обществ: 1707 год — математическое общество, 1721‑й — ботаническое общество, 1788‑й — Линнеевское общество, 1775 год — бирмингемское «Лунное общество».

В этот период Великобритания становится родиной машин. Хорошо известна паровая машина Дж. Уатта (патент 1784 года). Несколько ранее, в 1733 году, Дж. Уайет сконструировал прядильную машину, а Дж. Кей — ткацкий станок. В 1802 году Саймингтон построил пароход с кормовым гребным винтом. В 1803–1804 годах Р. Тревитик построил паровоз, в 1825‑м Дж. Стефенсон — первую железную дорогу с паровой тягой.

В XIX веке быстрый прогресс промышленности и сельского хозяйства создал предпосылки для развития всех областей естествознания, и английская наука вышла на передовые рубежи.

Английские физики внесли решающий вклад во все отрасли этой науки. Дж. Джоуль опытным путем нашел механический эквивалент теплоты и тем самым обосновал закон сохранения энергии. У. Ранкин и У. Томсон разработали принципы теории тепловых процессов. Дж. Джоуль и Дж. К. Максвелл заложили основы молекулярно‑кинетической теории тепловых явлений. Т. Юнг возродил волновую теорию света. Дж. Гершель обнаружил инфракрасное излучение. Дж. Рэлей создал основы молекулярной оптики. Томсон, Стокс и Рейнольдс многое сделали для развития гидродинамики. Принципиальное развитие классической механики связано с работами У. Гамильтона. Величайшим достижением было открытие М. Фарадеем и Дж. К. Максвеллом электромагнитного поля и основных законов электродинамики. Из уравнений Максвелла следовал вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, и вскоре они действительно были обнаружены немецким ученым Г. Герцем.

Лондон. Музей естествознания

Математика этого периода развивалась в Англии в тесной связи с проблемами теоретической физики. Начало современной математической физики было положено трудами Дж. Грина. Дальнейшие успехи в этой области связаны с именами Стокса, Томсона, Максвелла, Рэлея и др. В исследованиях Гамильтона было дано строгое обоснование алгебры комплексных чисел. Дж. Буль построил алгебру логики. Ч. Беббидж разработал идею математической вычислительной машины, осуществленную лишь в XX веке.

Значительные успехи были достигнуты в астрономии. Дж. Адамс теоретически предсказал положение планеты Нептун. У Парсонс (лорд Росс) положил начало внегалактической астрономии. Н. Локьер открыл спектр гелия. Дж. Дарвин разработал теорию приливной эволюции системы Земля — Луна.

Химики значительно продвинулись в понимании строения химических соединений. Э. Франкленд ввел понятие валентности. У Рамзай (совместно с М. Траверсом) открыл инертные газы.

Сохранилась традиция экспедиций. Систематические исследования полярных областей провели У. Парри, Дж. Росс и Дж. К. Росс. В ходе этих исследований они открыли северный магнитный полюс. С кругосветной экспедицией «Челленджера» в 1872–1876 годах связывают возникновение океанографии. Широкую известность приобрели путешествия по Африке Д. Ливингстона.

В биологии и геологии шло накопление фактов, служащих доказательством идей эволюции. Вершиной английской и мировой науки в этом направлении стало эволюционное учение Ч. Дарвина. Его горячим защитником в Великобритании был Т. Гексли. Достигнутые успехи дали импульс развитию новых областей, таких как гистология и эмбриология. Ч. Шеррингтон выполнил цикл работ по физиологии центральной нервной системы, удостоенный позднее Нобелевской премии.

Нобелевскими премиями были отмечены многие работы, выполненные в Британии в XX веке. С конца XIX века ведущую роль среди физических лабораторий начинает играть Кавендишская лаборатория в Кембридже, в разное время возглавлявшаяся Дж. К. Максвеллом, Рэлеем, Дж. Томсоном, Э. Резерфордом. Она быстро завоевала мировой авторитет, и через нее в первые десятилетия XX века прошли физики из многих стран мира. В этот период был получен целый ряд принципиальных для естествознания результатов. Ч. Баркла открыл характеристическое рентгеновское излучение элементов (Нобелевская премия 1917 года); Г. Мозли установил важнейшие закономерности атомных рентгеновских спектров; Резерфорд разработал планетарную модель атома; Ф. Содди ввел понятие об изотопах (Нобелевская премия 1921 года), а разработанный Томсоном и Астоном масс‑спектрограф дал возможность обнаружить и разделить изотопы химических элементов (за открытие с помощью масс‑спектрографа явления изотопии Астон был удостоен Нобелевской премии 1922 года; Дж. Дж. Томсон получил Нобелевскую премию в 1906 году за открытие электрона); ионизационная камера Вильсона стала мощным орудием исследования в физике элементарных частиц. Работы Резерфорда и Содди по радиоактивности привели к созданию теории радиоактивного распада, открытию атомного ядра и к первым опытам по искусственному расщеплению ядер. Дж. Кокрофт и Э. Уолтон создали ускоритель элементарных частиц и осуществили расщепление ядер протонами. Дж. Чедвик открыл нейтрон.

Новое направление науки XX века — физика космических лучей. П. Блэкетт обнаружил ливни электронов и позитронов (Нобелевская премия 1948 года); С. Пауэлл с помощью метода толстослойных эмульсий открыл р‑мезоны (Нобелевская премия 1950 года); Г. Рочестер и Г. Батлер обнаружили в космическом излучении гипероны и К‑мезоны.

В 1920‑х годах У. Г. Брэгг и У Л. Брэгг разработали и применили методы рентгеноструктурного анализа кристаллов; Дж. Берналл проводил работы по рентгеноструктурному анализу сложных веществ.