Путь специализации

Ученые проводили все более изощренные эксперименты, требовавшие знания конкретных разделов наук. Правда, далеко не всегда и не всем удавалось теоретически осмыслить полученные результаты. Сказывались научные традиции и религиозно-философские предрассудки. Слишком часто узкая специализация ограничивает мировоззрение, а это пагубно сказывается на теоретических построениях ученых.

Галлер Альбрехт

Галлер Альбрехт (1708–1777) – швейцарский физиолог. Родился в Берне, образование получил в Тюбингенском и Лейденском университетах. Получил известность как поэт, автор поэмы «Альпы» (1729), где воспел природу и патриархальный быт. С 1736 г. стал профессором Гёттингенского университета, основал через 15 лет в этом городе Королевское общество наук, президентом которого был избран. Через два года вернулся на родину.

Его считали одним из крупнейших физиологов. Он умело проводил эксперименты. Установил три свойства мышечных волокон: упругость, сокращение при раздражении нерва, способность реагировать на непосредственное воздействие. Отметил значение силы раздражителя (стимула) на ответную реакцию. Дополнил учение Гарвея о кровообращении, уточнив связь различных звеньев этой системы.

Галлер детально исследовал развитие сердца у цыпленка. Старался утвердить теорию преформации, предсуществования. Согласно ей, зародыши вложены друг в друга, как матрешки, и цепь этих форм уходит к бесконечности. По его утверждению: «В животном теле нет частей, происшедших одна раньше другой, и все они созданы одновременно». Преодолевали ученые эту теорию столетие.

Геологи эпохи Просвещения, несмотря на свои отдельные достижения, оставались любителями. Знания о жизни Земли не были систематизированы. Для этого требовался комплекс знаний и наблюдения, проводимых во многих регионах планеты. Но уже появились профессиональные химики и физики, механики и физиологи. Особой популярностью стала пользоваться химия.

Блэк Джозеф

Блэк Джозеф (1728–1799) – шотландский химик. Преподавал в университетах Глазго, затем Эдинбурга. С 1783 г. почетный член Петербургской АН. Был искусным экспериментатором, используя количественные методы. Установил, что при нагревании белой магнезии, углекислого магния, выделяется «связанный воздух» (углекислый газ). В 1757 г. открыл скрытую теплоту плавления и парообразования. Отметил разницу между количеством теплоты и ее интенсивностью (температурой), а также вывел понятие о теплоемкости.

После открытия кислорода А. Лавуазье, Блэк принял его теорию горения. Летом 1790 г. молодой французский химик написал ему: «Ваше одобрение рассеивает мои тревоги и придает мне дополнительное мужество. Я не успокоюсь, пока обстоятельства не позволят мне лично представить Вам доказательства моего восхищения и включиться в число Ваших учеников. Революция, происходящая во Франции… может быть, представит мне возможность насладиться радостью свободы, и я воспользуюсь этим прежде всего, чтобы совершить путешествие в Англию и в Эдинбург, чтобы там увидеть Вас, послушать Вас и воспользоваться Вашими лекциями и советами».

Лекции Блэка «Об элементах химии» (2 тома) вышли после смерти ученого, в 1803 г. А Лавуазье десятью годами раньше закончил жизнь на гильотине.

Кавендиш Генри

Кавендиш Генри (1731–1810) – английский физик и химик. Закончил Кембриджский университет. Благодаря большим материальным средствам, создал свою лабораторию при университете. С 1760 г. стал членом Лондонского королевского общества. Через 10 лет приступил к исследованиям электричества.

С публикацией своих работ он не спешил. Кавендиш еще до Фарадея обнаружил влияние среды на ёмкость конденсаторов и определил диэлектрические постоянные для некоторых веществ, а также предвосхитил закон Кулона. Его труды были опубликованы лишь в 1879 г. по инициативе Дж. Максвелла, ставшего несколькими годами раньше директором Кавендишской лаборатории.

В 1766 г. Кавендиш получил водород и углекислый газ, измерив их плотность и став одним из основателей химии газов. Через два десятилетия определил содержание кислорода в воздухе и состав воды; произвел соединение азота с кислородом, пропуская электрическую искру через воздух; наблюдал образование воды при горении водорода. Результаты опытов объяснял, исходя из гипотезы флогистона.

Используя крутильные весы, Кавендиш в 1798 г. измерял гравитационное взаимодействие двух свинцовых шаров, что дало ему возможность более точно, чем раньше с помошью отвеса, вычислить среднюю плотность Земли. (Ньютон не верил в возможность подобного эксперимента.)

Лаборатории, созданной Кавендишем, суждена была долгая и славная жизнь. Ее оборудование постоянно обновлялось; она стала одним из мировых центров фундаментальных научных исследований в различных областях знаний. Ее возглавляли выдающиеся физики: Максвелл, Рэлей, Дж. Томсон, Э. Резерфорд, У. Брегг…

Пристли Джозеф

Пристли Джозеф (1733–1804) – английский химик. Родился в семье ткача блиг города Лидса. Получив богословское и филологическое образование, стал проповедником, выступая против англиканской церкви, за свободу вероисповедания. Преподавал, писал работы по истории, грамматике, риторике; стал профессором лингвистики.

Во время поездки в Лондон познакомился с Б. Франклином, по совету которого написал книгу «История и современное состояние электричества» (1767), после чего был принят в Королевское общество. Увлекшись химией, приступил к опытам над газами. Его друзья, среди которых был Д. Уатт, пригласили его возглавить лабораторию в Бирменгеме.

Пристли приветствовал Французскую буржуазную революцию. 14 июля 1791 г., когда он в кругу друзей праздновал годовщину взятия Бастилии, его дом подожгли.

Сам он едва спасся от озлобленной толпы. В пожаре погибли многие его записи, лаборатория. Через 3 года он эмигрировал в Америку.

Первые его научные публикации по химии относятся к 1772 г. В опытах над газами он использовал мышей и растения. Показал, что воздух, «испорченный» горением, вновь становится пригодным для дыхания под действием зеленых растений. Действуя разбавленной азотной кислотой на медь, получил «селитряный воздух» (окись азота). Выделил «солянокислый воздух» (хлористый водород), «щелочной воздух» (аммиак), «бесфлагистонный воздух» (кислород). Он верил в существование флогистона – горючей сверхлегкой субстанции.

Кулон Шарль Огюстен

Кулон Шарль Огюстен (1739–1807) – французский физик, инженер, изобретатель. С 1781 г. член Парижской АН. Служил военным инженером. Первые его труды относятся к технической механике. В 1781 г. произвел опыты над трением при скольжении и качении, сформулировав законы сухого трения.

Изучение кручения нитей (1777) подвигли его на создание высокоточных крутильных весов (1784). Используя их, он установил основной закон электростатики: сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (закон Кулона, 1785). На основе этого закона он вывел заключение об отсутствии электризации внутри проводника.

Очевидное сходство законов гравитации (всемирного тяготения) и взимодействия двух электрических зарядов свидетельствует о том, что они отражают свойства среды, отвечающей за эти взаимодействия. О том же свидетельствует равенство скорости света и электрического тока. Эту среду называли и называют по-разному (эфир, космический вакуум). Ее свойства до сих пор остаются предметом исследований и поводом для гипотез.

Шееле Карл Вильгельм

Шееле Карл Вильгельм (1742–1786) – шведский химик. Родился в Померании, принадлежавшей Швеции. С юности работал в аптеках. Стал известным фармацевтом. Был химиком-самоучкой, приобрел основательные знания в этой области, стал выдающимся экспериментатором. В 1775 г. его избрали в Стокгольмскую академию наук (в то время он был помощником аптекаря). По рекомедации Даламбера, Фридрих II согласился пригласить Шееле для исследований и преподавания в Берлине, установив ему высокий оклад, но химик предпочел независимость.

Результаты своих исследований Шееле изложил в книге «Химические статьи о воздухе и огне» (1777). Он открыл много органических и неорганических веществ, в частности, хлор и «огненный воздух», кислород, независимо от Пристли и Лавуазье, причем разными способами.

Исследуя «черную магнезию» (двуокись марганца), счел ее соединением неизвестного металла, позже выделенного и названного марганцем. Ему принадлежит окрытие многих органических кислот: синильной, винной, мочевой, щавелевой, лимонной и др. Как теоретик он не отличался оригинальностью, придерживаясь теории флогистона.

Бертолле Клод Луи

Бертолле Клод Луи (1748–1822) – французский химик. Родился в г. Таллуара (Савойя), изучал медицину в Турине. Переехал в Париж, работал в аптеках как фармацевт и увлекся химией. Познакомился с Лавуазье и согласился с его критикой флогистонной теории. Преподавал химию. В 1780 г. был принят в Парижскую академию наук. В конце века активно участвовал в организации производства селитры, стали и других материалов для ведения войны. Был консультантом Наполеона, участвовал в Египетском походе, получил титул графа. Близ Парижа в Аркё, где была его химическая лаборатория, основал научное общество, в которое входили П. Лаплас, А. Гумбольдт, Ж. Био, Л. Гей-Люссак и другие.

Бертолле определил химический состав аммиака, синильной кислоты, сероводорода; разработал технологию отбеливания полотна и бумаги хлором. Открыл нитрид серебра и хлорат калия, позже названный бертоллетовой солью. Изучая производство селитры и образование соды в соленых озерах Египта, пришел к выводу, что химические реакции зависят от массы и свойств взаимодействующих веществ, а также от условий, в которых протекает реакция (температура, давление). Свои выводы опубликовал в книгах «Исследование законов сродства» (1801) и «Опыт химической статики» (1803).

Клод Луи Бертолле. Художник П. Сюдре

По Бертолле, химический процесс представляет собой динамическое равновесие двух реакций, идущих в противоположном направлении. Он считал, что состав образующихся при этом соединений должен постоянно меняться, быть переменным.

Искусный экспериментатор Луи Жозеф Пруст в серии опытов показал, что вещества, состав которых Бертолле считал переменным, в действительности являются смесями, а не химическими индивидами. Он установил закон постоянных отношений, способствовавший укреплению атомистики в химии. Через столетие Н. С. Курнаков открыл в растворах и сплавах химически индивидуальные вещества переменного состава, назвав их Бертоллоидами. Давний научный спор завершился, можно сказать, вничью.

В эпоху Просвещения выходцы из социальных низов получили значительно больше, чем прежде, возможностей проявить свои способности. Сословные предрассудки уходили в прошлое как пережитки феодализма.

Если Джемс Геттон занимался геологическими исследованиями, имея солидный капитал, то Джемс Кук, например, достиг выдающихся успехов только благодаря личным качествам. Из мореплавателей XVIII в. он стал самым знаменитым, начав комплексные исследования Мирового океана.

Кук Джемс

Кук Джемс (1728–1779) – английский мореплаватель. Был сыном батрака, в юности служил в бакалейной лавке. Сначала плавал на барках, перевозивших уголь, постигал штурманское дело, стал шкипером; перешел в военный флот, воевал у берегов Канады с французами и дослужился до лейтенанта. В свободное время занимался самообразованием.

Лондонское королевское общество и Британское адмиралтейство организовали научную экспедицию в Южное полушарие. Во главе ее поставили Кука. Официальная ее цель: «наблюдения за прохождением планеты Венеры через солнечный диск, 3 июня 1769 г.». Астрономических открытий они не совершили (в отличие от Ломоносова, обнаружившего тогда атмосферу на Венере). Секретной ее целью были поиски новых земель, чтобы установить там британское владычество.

Летом 1768 г. отправились в путь, пересекая курсом на юго-запад Атлантику. На Таити провели астрономические наблюдения. Северо-западнее открыли острова Общества. Южнее предполагалось встретить неведомые земли, но там оказалось открытое море. В октябре 1769 г. увидели на западе землю, не отмеченную на карте (Северную Новую Зеландию). Во время торга на берегу офицер, разгневанный на туземца, застрелил его. Кук смог наладить с маорийцами неплохие отношения. Пройдя пролив (названный его именем), он открыл Южный остров Новой Зеландии (оба они по площади превышают Великобританию).

Джеймс Кук. Художник Н. Данс-Холланд

В 1772 г. Кук начал свое второе кругосветное плавание, имея два корабля. Через год они впервые в истории мореплавания пересекли Южный Полярный круг, но не обнаружили неведомой Южной земли. Он предположил, что ее нет (Ломоносов доказал ее существование). Для борьбы с цингой Кук, по совету врачей, приказал команде ежедневно есть кислую капусту и проветривать помещения. Если в первом плавании он из-за цинги потерял треть команды, то теперь жертв не было.

Позже Кук безуспешно пытался найти северный проход вокруг Америки. Побывал и у берегов Чукотки. На Гавайях, из-за конфликтов английской команды с туземцами, он был убит. Произошло ритуальное людоедство: аборигены верили, что сила и ум жертвы переходят к ним. Англичане провели карательную операцию. Они получили голову своего командира. Характеризуя нравы цивилизаторов, отметим, что на рее их флагмана висели две отрубленные матросами головы гавайцев.

Пока еще освоение Мирового океана было поверхностным. Имелись только разрозненные сведения о морских течениях и глубинах, строении дна, химических и биологических особенностях акваторий, распределения температур с глубиной…

Морские экспедиции преследовали в первую очередь прагматичные цели: освоение торговых путей, захват колоний. Единство Мирового океана помогло Британии иметь владения на всех обитаемых континентах. Эта держава благодаря своим успехам в технике и промышленности, мощному флоту достигла почти мирового господства.

Тем временем достижения физиков нашли применение не только в технике, на производстве, но и в биологии. Прежде преобладали анатомические исследования; теперь на научной основе занялись физиологией животных.

Гальвани Луиджи

Гальвани Луиджи (1737–1798) – итальянский физи олог, натуралист. Образование получил в Болонском университете, где с 1763 г. преподавал. Изучал сравнительную анатомию позвоночных, раздражимость мышц и нервной системы, «животное электричество». В частности, наблюдал за реакцией препарированных мышц на разряды молний.

Проведя много опытов, Гальвани опубликовал «Трактат о силах электричества при мышечном движении» (1791). Его вывод: сокращения препарированной мышцы возникают из-за выработки тканями электрических импульсов. Но А. Вольта указал, что причина кроется в условиях опыта: сказывается взаимодействие металлов с тканями.

Луджи Гальвани. Гравюра XVIII в.

В 1794 г. Гальвани, проведя более продуманные эксперименты, доказал существование биоэлектричества в мышцах и нервной системе. Его исследования положили начало электрофизиологии и содействовали разработке методики физиологических экспериментов. Но на его судьбе трагически сказались семейные и политические обстоятельства. Он впал в меланхолию из-за смерти жены, а затем потерял кафедру, отказавшись присягать на верность новому правительству страны.

В ряде стран Западной Европы пришли к власти представители «третьего класса». Обогащению этих стран способствовало ограбление колоний. Оживились торговля и производство, банковское дело. Наиболее влиятельными общественными деятелями стали торговцы, предприниматели, банкиры.

Вспышка научного творчества и прогресс техники вселяли уверенность в неуклонном движении общества к свободе, справедливости и благосостоянию граждан.