§ 3. Наука и техника

Революция в естествознании.

Огромное влияние на развитие общества в конце XIX - начале XX в. оказали достижения науки и техники. В это время были сделаны крупнейшие научные открытия, которые привели к пересмотру прежних представлений об окружающем мире и были названы революцией в естествознании. Ведущую роль в науке играли страны Западной Европы, в первую очередь Англия, Германия и Франция. Английский физик Дж. Томсон в 1897 г. открыл первую элементарную частицу - электрон, входивший в состав атома. Оказалось, что атом, который раньше рассматривался как неделимая последняя мера материи, сам состоит из более мелких частиц. Изучение эффекта радиоактивности французскими физиками А. Беккерелем, Пьером и Марией Кюри привело к выводу о том, что некоторые элементы произвольно излучают энергию. Это поставило под вопрос прежнее понимание закона сохранения энергии. В 1901 г. немецкий физик М. Планк установил, что энергия выделяется не сплошным потоком, как думали раньше, а отдельными пучками - квантами. В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд предложил первую планетарную теорию строения атома, согласно которой атом представляет собой подобие Солнечной системы: вокруг положительного ядра движутся электроны - отрицательные частицы электричества. В 1913 г. эта теория была дополнена датским физиком Н. Бором, который ввел представление о скачкообразном переходе электрона с одной орбиты на другую. При этом структура атома меняется: он получает или поглощает квант энергии. Идеи Планка и Бора послужили фундаментом для особого раздела современной физики - квантовой механики.

Коренные изменения произошли в традиционных представлениях о пространстве, времени и движении. В 1905 г. 26-летний немецкий физик А. Эйнштейн опубликовал труд "К электродинамике движущихся тел", в котором были заложены основы теории относительности. Эйнштейн доказал, что скорость света в вакууме постоянная, не зависит от направления и скорости движения источника света и является предельной для передачи любых взаимодействий. При движении тела со скоростью, приближающейся к скорости света, его масса растет, а ход времени замедляется. Абсолютного, не зависящего от наблюдателя пространства и времени не существует.

События, являющиеся одновременными в одной системе отсчета, могут быть не одновременными в другой системе отсчета. Таким образом, свойства пространства и времени оказались зависимыми от движения материальных объектов. Квантовая механика и теория относительности в корне подорвали взгляды традиционной физики.

Развитие фундаментальных и отраслевых наук. Новые данные о строении материи способствовали появлению новых междисциплинарных наук. Электронная теория строения атома позволила иначе взглянуть на периодический закон химических элементов, открытый русским ученым Д. И. Менделеевым в 1869 г. Было установлено, что порядковый номер элемента в периодической системе имеет не только химический, но и физический смысл, так как он соответствует числу электронов в слоях оболочки того или иного атома. Тесная связь между физикой и химией обусловила формирование такой дисциплины, как физическая химия, которая занялась исследованием физических явлений, возникающих в ходе химических реакций.

Быстрыми темпами развивалась электрохимия, фотохимия, химия органических веществ естественного происхождения (биохимия) и химическая фармакология.

Опираясь на достижения биологии (учение о клеточном строении организмов и теория чешского натуралиста Г. Менделя о факторах, влияющих на наследственность), немецкий ученый А. Вейсман и американский ученый Т. Морган создали основы генетики - науки о передаче наследственных признаков в растительном и животном мире. Классические исследования в области физиологии сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения осуществил русский ученый И. П. Павлов. Изучив влияние высшей нервной деятельности на ход физиологических процессов, он разработал теорию условных рефлексов.

Достижения биологических наук дали мощный толчок развитию медицины. Продолжая исследования выдающегося французского бактериолога Л. Пастера, сотрудники Пастеровского института в Париже впервые разработали предохранительные прививки против ряда болезней: сибирской язвы, куриной холеры и бешенства. Немецкий микробиолог Р. Кох и его многочисленные ученики открыли возбудителей туберкулеза, брюшного тифа, дифтерита, сифилиса и создали лекарства против них.

Благодаря успехам химии медицина пополнилась рядом новых препаратов. В лекарственном арсенале врачей появились широко известные ныне аспирин, пирамидон и другие средства. Врачами разных стран мира разрабатывались основы научной санитарии и гигиены, меры по профилактике и предупреждению эпидемий.

Новая техника и новые технологии. Достижения научной мысли открыли дорогу стремительному развитию новой техники и новым технологиям. На передний план выдвинулись электроэнергетика, машиностроение, металлургия, горное дело, химическая промышленность и транспорт.

Крупнейшим шагом в повышении энерговооруженности промышленного производства и транспорта стало получение электроэнергии в больших масштабах при помощи динамомашин, первые образцы которых появились еще в 70-х гг. XIX в.

Техническим событием огромного значения было появление нового класса моторов, сконструированных немецкими изобретателями Н. Отто (1876) и Р. Дизелем (1897). Эти компактные, высокоэкономичные двигатели, работавшие на жидком топливе, вскоре нашли себе применение в первом автомобиле Г. Даймлера и К. Бенца (1886, Германия), первом самолете братьев У. и О. Райт (1903, США) и первом дизельном локомотиве (тепловозе) компании Клозе-Шульцер (1912, Германия).

В металлургии важнейшими техническими новшествами в начале XX в. были конвертерный (томасовский) способ выплавки стали из чугуна с большими примесями серы и фосфора, выплавка высокоуглеродистой стали и различных ферросплавов в дуговых, а затем в индукционных электропечах, а также получение алюминия и меди методом электролиза. В 1897 г. в Германии был запущен первый прокатный стан, приводимый в движение электромоторами. В обработке металлоизделий стала применяться электро-и газосварка.

В горном деле широкое распространение получили мощные бурильные установки и дисковые врубовые машины с электрическим приводом.

Промышленное внедрение крекинг-процесса - разложение сырой нефти на различные фракции под воздействием высоких давлений и температур - позволило получать в больших количествах легкое жидкое топливо, и в первую очередь бензин, столь необходимый для молодой автомобильной промышленности и самолетостроения. В Германии, не обладавшей собственными нефтяными месторождениями, с 1913 г. бензин стали получать из угля. Новые способы получения аммиака расширили производство азотной кислоты и других азотных соединений, необходимых для изготовления искусственных удобрений, красителей и взрывчатых веществ.

В гражданском, промышленном и транспортном строительстве применялись качественные марки стали. Все более широкое применение находил железобетон. Из стальных и железобетонных конструкций строились здания, мосты, виадуки, тоннели небывалых размеров. Так, в 1905 г. под Альпами был проложен Симплонский тоннель протяженностью около 20 км. Центральный пролет Квебекского моста, сооруженного в Канаде в 1917 г., достигал 550 м, а высота нью-йоркского небоскреба Вулворта, возведенного в 1913 г., составляла 242 м и почти вдвое превышала высоту пирамиды Хеопса.

Серьезные изменения претерпело транспортное машиностроение. Изобретение котлов с высоким перегревом пара, автоматических тормозов, автосцепок и механизма автоматической подачи угля в топку позволило резко увеличить силу тяги и быстроходность паровозов. В Швейцарии велись успешные работы по переводу железнодорожного транспорта на электрическую тягу. В 1904 г. там была пущена первая электричка. Использование в кораблестроении двигателей внутреннего сгорания дало толчок появлению нового класса судов - дизель-электроходов (теплоходов).

Новые формы организации массового производства и новая техника. Ускоренное внедрение в производство технических и технологических новшеств сопровождалось укрупнением предприятий и переходом их к выпуску массовой стандартизированной продукции. Первым образцом поточно-массового производства с применением конвейера были чикагские бойни, построенные в 70-х гг. XIX в. Сущность конвейерного производства заключалась в том, что обрабатывающие механизмы и рабочие места располагались по ходу технологического процесса, а сам процесс, расчлененный на ряд простых операций, совершался непрерывно. В наиболее законченном виде принципы такого производства были впервые широко применены на автомобильных заводах Г. Форда в США.

Талантливый американский механик-самоучка, ставший затем крупным промышленником, Г. Форд разработал и испытал несколько типов автомобилей. Ставшую знаменитой модель "Форд-Т" в 1908 г. запустили в серийное производство. Сборка автомобиля осуществлялась на ленте постоянно движущегося конвейера.

На своих многочисленных предприятиях (с филиалами за пределами Америки) Форд широко внедрял систему организации труда, разработанную американским инженером Ф. У. Тейлором. Суть этой системы заключалась в следующем: процесс производства разделялся на ряд простых и наиболее экономных операций. Каждая из них хронометрировалась, а производственные нормы определялись по результатам труда наиболее сильных и ловких рабочих.

В начале XX в. "империя Форда" выпускала более 300 тыс. автомобилей в год - половину производства автомобилей в мире. Она стала символом перехода промышленно развитых стран к стандартизированному массовому и непрерывному производству с применением конвейеров. С появлением надежного и относительно дешевого автомобиля Форда, запчасти к которому можно было купить в любой мастерской, началась современная автомобильная эра.

Наряду с автомобилями в быт человека в конце XIX - начале XX в. входили и другие технические новинки - постоянно совершенствовавшиеся телефон, изобретенный А. Г. Беллом (1876), фонограф Т. А. Эдисона (1877), радиоприемники, сконструированные А. С. Поповым и Г. Маркони, кинематограф братьев Люмьер (1895). Важным новшеством стало электрическое освещение городов, жилых домов и производственных помещений. Конка уступала место трамваю, первая линия которого была открыта в Германии в 1881 г. В Лондоне, Нью-Йорке, Будапеште, Париже и ряде других городов появились подземные железные дороги - метро.

Быстро совершенствовалась военная техника. Американский инженер X. Максим в 1883 г. изобрел станковый пулемет. Затем появились легкие пулеметы других систем. К началу первой мировой войны было создано несколько типов автоматических винтовок. Тенденция к автоматизации наблюдалась и в артиллерии, где появились первые образцы полуавтоматических орудий.

Во Франции, Англии. России и Австро-Венгрии разрабатывались проекты первых бронированных вездеходных машин на гусеничном ходу - танков. Начали распространяться бронеавтомобили на колесном ходу, вооруженные пулеметами и малокалиберными пушками.

Первые шаги делала военная авиация. Первоначально предполагалось, что самолеты будут использованы лишь для воздушной разведки, затем их стали оснащать пулеметами и использовать для бомбометания.

Гонка морских вооружений привела к созданию сверхмощных броненосцев с тяжелым артиллерийским вооружением. Первый корабль такого класса был построен в Англии в 1905-1906 гг. Его назвали "Дредноут" ("Неустрашимый"). Вскоре подобные корабли стали строить Германия, США и Россия.

Чтобы покончить с морским превосходством Англии, германское командование начало строительство подводных лодок. В надводном положении они приводились в движение дизельными установками, в подводном - электромоторами, получавшими энергию от аккумуляторных батарей.

Таким образом, бурное развитие науки и техники открывало перед развитыми индустриальными странами новые горизонты прогресса, но в то же время привело к гонке вооружений, к совершенствованию способов истребления людей.

Вопросы и задания. 1. Назовите основные открытия фундаментальных и отраслевых наук в конце XIX - начале XX в. В чем их практическое значение? 2. Расскажите о новинках техники и новых технологиях, появившихся к началу XX в. Как отразилось их применение на производстве? 3. Каковы могли быть экономические, социальные и политические последствия научно-технического прогресса, достигнутого миром к началу XX в.?