Найважливіші наукові відкриття



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

XX століття можна вважати століттям революцій. Причому не тільки політичних, а й наукових. Багато хто вважав, що від вчених взагалі немає ніякого толку. Сидять, мовляв, собі в кабінетах і лабораторіях роками і все без толку. Який сенс витрачати на дослідження гроші? Але вчені низкою значущих відкриттів переконали весь світ, що це не так. При цьому в XX столітті значущі відкриття відбувалися на рідкість часто, докорінно змінивши наше життя. Розповімо нижче про десяти найбільш значущих наукових відкриттях минулого століття, як раз по десятиліттю на кожне.

1) Першу революцію вже на початку століття влаштував Макс Планк. Ще в кінці XIX століття його запросили на посаду професора в Берлінський університет. Планк був настільки відданий науці, що у вільний від лекцій і роботи час продовжував займатися питаннями розподілу енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. В результаті впертий учений в 1900 році вивів формулу, яка дуже точно описувала поведінку енергії в даному випадку. Це мало зовсім фантастичні наслідки. Виявилося, що енергія випромінюється не рівномірно, як вважалося раніше, а порціями - квантами. Ці висновки спершу збентежили і самого Планка, проте він все-таки доповів про дивні результати 14 грудня 1900 року Німецькому фізичному суспільству. Не дивно, що вченому просто не повірили. Однак на основі його висновків вже в 1905 році була створена Ейнштейном квантова теорія фотоефекту. Після цього і Нільс Бор побудував першу модель атома, згідно з якою навколо ядра по певних орбітах обертаються електрони. Наслідки відкриття для людства Планка такі великі, що його можна вважати неймовірним, геніальним! Так, завдяки вченому розвинулися згодом атомна енергетика, електроніка, генна інженерія. Потужний поштовх отримали астрономія, фізика та хімія. Це сталося завдяки тому, що саме Планк чітко позначив кордон, де закінчується ньютоновский макросвіт з вимірюванням речовини кілограмами, і починається мікросвіт, в якому необхідно враховувати вплив окремих атомів один на одного. Завдяки вченому стало відомо на яких енергетичних рівнях живуть електрони, і як вони себе там ведуть.

2) Друге десятиліття принесло відкриття, яке теж перевернуло уми всіх вчених. У 1916 році була завершена робота Альберта Ейнштейна над загальною теорією відносності. Вона отримала й іншу назву - теорія гравітації. Згідно відкриттю, гравітація - це не наслідок взаємодії полів і тіл у просторі, а наслідок викривлення чотиривимірного простору часу. Відкриття відразу ж пояснило суть багатьох незрозумілих досі речей. Так, більшість парадоксальних ефектів, що виникають при близькосвітлових швидкостях, просто таки суперечили здоровому глузду. Однак саме теорія відносності передбачила їх поява і пояснила суть. Найвідоміший з них - ефект уповільнення часу при якому годинник спостерігача йдуть повільніше, ніж рухомі щодо нього. Також стало відомо, що довжина рухомого об'єкту уздовж осі руху стискається. Сьогодні теорія відносності застосовується не тільки до рухомих з постійною швидкістю відносно один одного об'єктів, але і до всіх систем відліку взагалі. Обчислення були такі складні, що робота зайняла 11 років. Першим підтвердженням теорії стало опис кривої орбіти Меркурія, зроблене з її допомогою. Відкриття пояснило викривлення променів від зірок при проходженні їх поруч з іншими зірками, червоне зміщення галактик і зірок, які спостерігаються в телескопи. Дуже важливим підтвердженням теорії стали чорні діри. Адже згідно з розрахунками при стисканні зірки на зразок Сонця до 3 метрів в діаметрі світло просто не зможе покинути її межі - така буде сила тяжіння. Останнім часом вченими знайдено чимало таких зірок.

3) Після відкриття, зробленого в 1911 році Резерфордом і Бором, про будову атома за аналогією з Сонячною системою, фізики всього світу прийшли в захват. Незабаром на підставі цієї моделі за допомогою викладок Планка і Ейнштейна про природу світла вдалося розрахувати спектр атома водню. Але при розрахунку наступного елемента, гелію виникли труднощі - розрахунки показували зовсім не ті результати, що експерименти. У підсумку до 20-х років теорія Бора померкла і стала ставитися під сумніви. Однак вихід був знайдений - молодий німецький фізик Гейзенберг зумів прибрати з теорії Бора деякі припущення, залишивши лише найнеобхідніше. Він встановив, що не можна одночасно виміряти місцезнаходження електронів і їх швидкість. Цей принцип отримав назву "невизначеності Гейзенберга", електрони ж постали непостійними частинками. Але і тут дивні речі з елементарними частинками не закінчилися. На той час фізики вже звиклися з думкою про те, що світло може проявляти властивості як частки, так і хвилі. Дуальність здавалася парадоксальною. Але в 1923 році француз де Бройль висловив припущення, що властивостями хвилі можуть володіти і звичайні частинки, продемонструвавши хвильові властивості електрона. Експерименти де Бройля підтвердилися відразу в декількох країнах. У 1926 році Шредінгер описав матеріальні хвилі де Бройля, а англієць Ширак створив загальну теорію, припущення Гейзенберга і Шредінгера увійшли в неї як окремі випадки. В ті роки про елементарні частинки вчені взагалі не підозрювали, але та теорія квантової механіки прекрасно описала їх рух в мікросвіті. За наступні роки основа теорії не зазнала явних змін. Сьогодні в будь-яких природних науках, що виходять на атомарний рівень, застосовується квантова механіка. Це інженерні науки, медицина, біологія, мінералогія і хімія. Теорія дозволила розрахувати молекулярні орбіталі, що в свою чергу дозволило виникнути транзисторів, лазерів, надпровідності. Саме квантовій механіці ми зобов'язані появі комп'ютерів. Також на основі її була розроблена фізика твердого тіла. Саме тому щороку з'являються нові матеріали, а вчені навчилися чітко бачити структуру речовини.

4) Десятиліття тридцятих можна без помилки назвати радіоактивним. Хоча ще в 1920-му році Резерфорд висловив дивну на той час гіпотезу. Він намагався пояснити, чому позитивно заряджені протони не відштовхує. Вчений припустив, що крім них в ядрі присутні і якийсь нейтральні частинки, рівні по масі протонам. За аналогією з уже відомими електронами і протонами Резерфорд запропонував називати їх нейтронами. Однак вчений світ тоді не сприйняв ідеї фізика всерйоз. Лише через 10 років німці Беккер і Боті виявили незвичайне випромінювання при опроміненні бору або берилію альфа-частками. На відміну від останніх, невідомі частки, що вилітають з реактора, володіли набагато більшу проникаючу здатність. Та й параметри були у них інші. Через два роки, в 1932 році подружжя Кюрі вирішили направити це випромінювання на більш важкі атоми. Виявилося, що під впливом цих невідомих променів ті стають радіоактивними. Цей ефект отримав назву штучної радіоактивності. У тому ж році Джеймс Чедвік зумів підтвердити ці результати, а також з'ясувати, що ядра з атомів вибиваються новими незарядженими частинками з масою трохи більше ніж у протона. Саме нейтральність таких частинок і дозволяла їм проникати в ядро, дестабілізуючи його. Так Чедвік відкрив нейтрон, підтвердивши думки Резерфорда. Це відкриття принесло людству не тільки користь, але і шкоду. До кінця десятиліття фізики змогли довести, що ядра можуть ділитися під впливом нейтронів і при цьому виділяється ще більше число нейтральних частинок. З одного боку такий використання такого ефекту призвело до трагедії Хіросіми і Нагасакі, десятиліттям холодної війни з ядерною зброєю. А з іншого - появи атомної енергетики і використання радіоізотопів в різноманітних наукових сферах для широкого застосування.

5) З розвитком квантових теорій вчені не тільки могли розуміти, що відбувається всередині речовини, а й спробувати вплинути на ці процеси. Випадок з нейтроном згаданий вище, а ось в 1947 році співробітники американської компанії At @ T Бардин, Браттейн і Шоклі змогли навчитися управляти великими струмами, що протікають через напівпровідники за допомогою малих струмів. За це вони отримають згодом Нобелівську премію. Так на світ з'явився транзистор, в ньому два p-n переходу спрямовані назустріч один одному. За переходу струм може йти тільки в одному напрямку, при зміні на переході полярності струм текти перестає. У випадку ж з двома переходами, спрямованих один до одного, з'явилися унікальні можливості по роботі з електрикою. Транзистор дав величезний поштовх розвитку всієї науки. З електроніки пішли лампи, що різко зменшило вагу і об'єм використовуваної апаратури. З'явилися логічні мікросхеми, що дало нам в 1971 році мікропроцесор, а пізніше і сучасний комп'ютер. У підсумку на сьогоднішній день в світі немає жодного приладу, автомобіля або навіть житла, в якому б не використовувався транзистор.

6) Німецький хімік Циглер вивчав реакцію Греньяра, яка допомогла значно спростити синтез органічних речовин. Вчений задався питанням - а чи можна також вчинити і з іншими металами? Його інтерес мав практичну сторону, адже працював він в кайзерівської інституті по вивченню вугілля. Побічним же продуктом вугільної промисловості був етилен, який і необхідно було якось утилізувати. У 1952 році Циглер вивчав розпад одного з реагентів, в результаті було отримано поліетилен низького тиску, ПНД. Однак повністю заполімерізовать етилен поки не виходило. Однак несподівано допоміг випадок - після закінчення реакції з колби несподівано випав НЕ полімер, а димер (з'єднання двох молекул етилену) - альфа-бутен. Причиною цього став той факт, що реактор виявився погано відмитий від нікелевих солей. Це-то і згубило основну реакцію, але аналіз отриманої суміші показав, що самі солі при цьому не змінилися, вони лише виступили каталізатором для димеризации. Такий висновок обіцяв величезні прибутки - раніше для отримання поліетилену необхідно було використовувати багато алюмоорганікі, застосовувати високий тиск і температуру. Тепер же Циглер став шукати найбільш підходящий каталізатор, перебираючи перехідні метали. У 1953 році таких було знайдено відразу декілька. Найпотужнішими з них виявилися на основі хлоридів титану. Про своє відкриття Циглер повідав італійської компанії "Монтекатіні", де його каталізатори випробували на пропілену. Адже той, будучи побічним продуктом переробки нафти, варто в десять разів дешевше етилену, даючи до того ж можливість поекспериментувати зі структурою полімеру. В результаті каталізатор був кілька модернізований, вийшов стереорегулярний поліпропілен, в якому все молекули пропілену розташовувалися однаково. Це дало хіміком великі можливості в галузі контролю над полімеризацією. Незабаром був створений штучний каучук. Сьогодні металлоорганические каталізатори дозволили проводити більшість синтезів дешевше і простіше, вони використовуються практично на всіх хімічних заводах світу. Однак найголовнішим залишається полімеризація етилену і пропилену. Сам же Циглер, незважаючи на величезну промислове застосування своєї роботи, завжди вважав себе вченим-теоретиком. Чи не прославився і той студент, який погано вимив реактор.

7) 12 квітня 1961 року стало значущою віхою в історії людства - в космосі побував перший його представник. Це була не перша ракета, яка облетіла навколо Землі. Ще в 1957 році стартував перший штучний супутник. Але саме Юрій Гагарін показав, що мрії про зірок коли-небудь можуть стати реальністю. Виявилося, що в умовах невагомості можуть жити не тільки бактерії, рослини і дрібні тварини, але і людина. Ми зрозуміли, що простір між планетами можна перебороти. Людина побував на Місяці, готується експедиція на Марс. Сонячна система насичена апаратами космічних агентств. Людина поблизу вивчає Сатурн і Юпітер, Марс і пояс Койпера. Навколо ж нашої планети обертається вже кілька тисяч супутників. У їх числі і метеорологічні прилади, і наукові (в тому числі і потужні орбітальні телескопи), і комерційні супутники зв'язку. Це дозволяє сьогодні нам дзвонити в будь-яку точку планети. Відстані між містами немов зменшилася, доступними стали тисячі телевізійних каналів.

8) Народження дівчинки Луїзи в родині Браунов 26 липня 1978 року стало науковою сенсацією. Гінеколог Патрік Стептоу і ембріолог Боб Едвардс, що брали участь в пологах, надзвичайно пишалися. Справа в тому, що мати дівчинки, Леслі, страждала від непрохідності маткових труб. Вона, як і мільйони інших жінок, не могла самостійно зачати дитину. Спроби тривали довгих 9 років. Вирішити проблему взялися Стептоу і Едвардc, які заради цього провели відразу кілька наукових відкриттів. Ними був розроблений метод вилучення з жінки яйцеклітини, без її пошкодження, створення умов для її існування в пробірці, штучного потім запліднення і повернення назад. Експеримент увінчався успіхом - фахівці і батьки переконалися, що Луїза є абсолютно нормальною дитиною. Таким же чином батьки допомогли з'явитися на світло і її сестрі. В результаті до 2007 року за допомогою методу екстракорпорального запліднення (ЕКЗ) на світло з'явилося вже більше двох мільйонів чоловік. Якби не досліди Стептоу і Едвардса, це було б просто неможливо. Сьогодні ж медицина пішла ще далі - дорослі жінки народжують собі онучок, якщо їхні діти не здатні на це самі, жінки запліднюються насінням вже померлих чоловіків ... Методика ЕКО отримує все більшу популярність - адже множинні досліди підтвердили, що діти з пробірки нічим не відрізняються від тих, хто зачатий природним шляхом.

9) У 1985 році вченими Робертом Керлом, Гарольдом Крото, Річардом Смоллі і Хітом О'Брайеном вивчалися спектри парів графіту, що утворилися під впливом лазера на твердий зразок. Несподівано для них виявилися дивні піки, які відповідали атомним масам в 720 і 840 одиниць. Вчені незабаром прийшли до висновку, що знайдена нова різновид вуглецю - фулерен. Назва знахідки народилося від конструкцій Бакминстера Фуллера, які були дуже схожі на нові молекули. Незабаром з'явилися вуглецеві різновиди футбол та регбі. Їх імена пов'язані зі спортом, так як і структура молекул походила на відповідні м'ячі. Зараз фулерени, що володіють унікальними фізично властивостями, використовуються в багатьох різних приладах. Але найголовнішим став той факт, що ці методики дозволили вченим створити вуглецеві нанотрубки, які є скрученими і зшитими шарами графіту. Сьогодні наука змогла створити вже трубки діаметром 5-6 нанометрів і завдовжки до 1 сантиметра. Те, що вони створені з вуглецю, дозволяє їм проявляти найрізноманітніші фізичні властивості - від напівпровідникових до металевих. На основі нанотрубок розробляються нові матеріали для оптоволоконних ліній, дисплеї і світлодіоди. За допомогою винаходу стало можливо доставляти в потрібне місце організму біологічно активні речовини, створити так звані нанопіпеткі. Розроблено надчутливі датчики хімічних речовин, які зараз застосовуються в спостереженні за навколишнім середовищем, в медичних, біотехнологічних і у військових цілях. Нанотрубки допомагають створювати транзистори, паливні елементи, з них створюють нанопроводи. Останньою розробкою в цій області є штучні м'язи.У 2007 році були опубліковані дослідження, які показали, що пучок нанотрубок може вести себе аналогічно м'язової тканини. Хоча провідність електричного струму у штучного утворення і аналогічна природним м'язам, з часом наномишци не зношуються. Така м'яз витримала півмільйона стиснень на 15% від свого початкового стану, форма, механічні та провідні властивості в результаті не змінилися. Що це дає? Цілком можливо, що коли-небудь інваліди отримають нові руги, ноги і органи, управляти якими можна буде однією лише силою думки. Адже думка для м'язів подібна електричному сигналу на приведення її в дію.

10) 90-ті роки стали епохою біотехнологій. Першим гідним представником роботи вчених в цьому напрямку стала звичайна вівця. Зазвичай вона була тільки лише зовні. Заради її появи співробітники інституту Рослин, що в Англії кілька років наполегливо працювали. Яйцеклітина, з якої потім на світ з'явилася знаменита Доллі, повністю випотрошили, потім в неї помістили ядро ​​клітини дорослої вівці. Розвинувся ембріон підсадили назад в матку і стали очікувати результату. Доллі в ранзі кандидатів на звання першого клона великого живої істоти обійшла майже 300 кандидатів - всі вони загинули на різних стадіях експерименту. Хоча легендарна вівця і вижила, її доля виявилася незавидною. Адже кінчики ДНК, теломери, службовці біологічним годинником організму, вже відрахували в тілі матері Доллі 6 років. Ще через 6 років життя самого клону, в лютому 2003 року, тварина загинула від навалилися на неї старечих хвороб - артриту, специфічного запалення легенів і інших недуг. Але саме по собі поява Доллі на обкладинці журналу Nature в 1997 році викликало справжній фурор - це стало символом переваги людини і науки над самою природою. Наступні роки після клонування Доллі відзначилися поява копій найрізноманітніших тварин - собак, поросят, бичків. Вдалося навіть отримати клонів друге поколінь - клонів від клонів. Поки, правда, проблема з теломерами залишилася невирішеною, а клонування людини по всьому світу залишається під забороною. Але даний напрямок науки залишається дуже цікавим і перспективним.


Дивіться відео: Таємниці динозаврів. Документальні фільми українською


Попередня Стаття

Самі зелені міста світу

Наступна Стаття

Тихонович