Наука конца 19 века Открытия в области физики, химии, биологии и медицины 19 век в целом привнес множество перемен в классическую науку, которая, оставаясь в целом механистической и метафизической, постепенно наполнялась идеями всеобщей связи и развития. Конец этого века примечателен тем, что, при общей тенденции к монументальности идей, прогресс совершил огромный скачок.Открытия в области химии: 19 век характеризуется развитием химической атомистики. Атомное учение в 17-18 вв. разрабатывалось преимущественно с сугубо абстрактной, механистической точки зрения.
Но уже Ломоносов близко подошёл к приложению атомной гипотезы к задачам химии. Химическая атомистика родилась из слияния старой натурфилософской идеи об атомах с опытными аналитическими данными о химическом количественном составе веществ.В течение первых двух третей 19 в. в химии сформировались два фундаментальных её понятия - атомного веса (атомной массы ) и валентности , или "атомности" - В 1869 году Менделеевым была раскрыта связь между ними. В том же году Менделеев создал периодическую систему элементов и открыл лежащий в её основе закон.
Это открытие явилось теоретическим синтезом всего предшествующего развития химии.В 1852 Франкленд , изучая металло-органические соединения, заложил основы учения о валентности. В 1861 А. М. Бутлеров создал химического строения теорию , согласно которой химические свойства вещества определяются составом и строением молекул, а реакционная способность зависит от того, в какой последовательности атомы связаны в данной молекуле, а также от их взаимного влияния.
Первый международный конгресс химиков в Карлсруэ (1860) четко разграничил понятия атома, молекулы, эквивалента; это способствовало дальнейшему развитию химии. В 1859-61 она обогатилась весьма совершенным методом спектрального анализа, благодаря чему удалось обнаружить присутствие некоторых химических элементов в составе небесных тел; была установлена связь между физикой (оптикой), астрономией и химией.
По мере открытия новых химических элементов всё острее ощущалась необходимость их систематизации.По мере прогресса физики и химии устанавливались основные понятия и законы, которые, с одной стороны, поставили на более высокую ступень обе эти науки, а с другой - послужили основой для становления физической химии, зарождение отдельных отраслей которой началось ещё в конце 18 - 1-й половине 19 вв. В исследовании общих закономерностей, управляющих химическими процессами, оказалась крайне заинтересованной и химическая промышленность, достигшая значительных успехов к 80-м гг. 19 в. Изучение тепловых эффектов химических процессов получило прочную основу после открытия Г. И. Гессом (1840) основного теплового закона химических процессов . Во 2-й половине 19 в. большая работа по определению теплот химических реакций была проделана П. Э. М. Бертло , Х. П. Ю. Томсеном , Н. Н. Бекетовым и др.; она завершилась к концу 19в. созданием одного из разделов физической химии - термохимии . С возникновением термодинамики и развитием термохимии в тесной связи с последней во 2-й половине 19 в. начинает развиваться химическая термодинамика, изучающая энергетические эффекты, которыми сопровождаются химические процессы, самую возможность, направление и пределы таких процессов и др. термодинамические явления в физико-химических системах (труды Дж. Гиббса , Я. Вант-Гоффа , А. Ле Шателье и др.). Со 2-й половины 19 в. началось изучение механизма прохождения электрического тока через растворы электролитов (работы Р. Клаузиуса , И. В. Гитторфа , Ф. Кольрауша и др.), которое привело к созданию С. Аррениусом теории электролитической диссоциации (1883-87). Согласно этой теории, электролиты в растворах распадаются на ионы . Согласно химической теории водных растворов Менделеева, разработанной в 1865-87, растворённое вещество и растворитель взаимодействуют между собой в растворе.
К концу 19 в. учение о катализе и практическое использование катализаторов заняли важное место в общей химии.
С катализом теснейшим образом связана адсорбция , открытая Т. Е. Ловицем в 1785. В 1878 Гиббс установил основные законы поверхностных явлений, адсорбции и образования новых фаз. Со 2-й половины 19 в. развивается учение о скоростях химических реакций и химическом равновесии.
Значение активной массы (концентрации) реагирующих веществ было отмечено ещё в 1801-03 К. Бертолле.
Последующая разработка вопросов, связанных с равновесием химических реакций, привела К. Гульдберга и П. Вааге к открытию (1864-67) закона действующих масс, который лёг в основу учения о скоростях реакций.
Систематические работы Н.А.Меншуткина (с 1877) явились существенным вкладом в установление кинетических закономерностей химических реакций.В 1884 Вант-Гофф суммировал накопившийся в этой области материал в виде кинетических уравнений Открытия в области физики: В конце XIX — начале XX вв. физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого концептуальные построения классической физики оказались непригодными.
В результате научных открытий были опровергнуты представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи. История исследования строения атома началась в 1895 г. Благодаря открытию Дж. Дж. Томсоном электрона — отрицательно заряженной частицы, входящей в состав всех атомов.Опыты английского физика Э. Резерфорда с альфа-частицами привели его к выводу о том, что в атомах существуют ядра. Кроме того, было обнаружено, что атомы одних элементов могут превращаться в атомы других в результате радиоактивности, впервые открытой французским физиком А. А. Беккерелем.
Явление радиоактивности, окончательно опровергнувшее представление о неделимости и непревращаемости атома, заключается в самопроизвольном превращении неустойчивых ядер атомов радиоактивных элементов в результате ядерных излучений.Вопросы радиоактивности различных элементов изучались французскими физиками Пьером и Марией Кюри. Ими были открыты новые элементы — полоний и радий, а также установлено, что в результате радиоактивного излучения атом радиоактивного элемента превращается в атом другого элемента.
Открытие сложной структуры атома стало крупнейшим событием в физике, поскольку оказались опровергнутыми представления классической физики об атомах как твердых и неделимых структурных единицах вещества.Открытия в области биологии и медицины (Пастер, Кох, Мечников и другие) Конец XVIII и начало XIX века были особенно щедрыми на открытия в области медицины.
Идея предотвращения заражения человека натуральной оспой с помощью прививки оспы коров пришла на ум английскому врачу Дженнеру (1749—1823). Однажды к нему обратилась пожилая крестьянка, напуганная появившимися у нее кожными высыпаниями.На вопрос, не больна ли она натуральной оспой, бедная женщина заявила, что этой болезни у нее не может быть, поскольку она уже переболела “коровьей” оспой. Эта уверенность поразила ученого.
Несмотря на то что предохранительное свойство коровьей оспы было известно задолго до Дженнера, в медицинских кругах к этой идее относились как к невежественному предрассудку.Дженнер решил проверить все факты, имеющие отношение к слухам о предохранительном эффекте коровьей оспы, и выяснить их научное значение. За 30 лет работы Дженнер изучил клинику заболевания и убедился, что вакцина, то есть содержимое оспенных пустул больных коровьей оспой (от лат. vacca-корова), надежно защищает от натуральной оспы и что такая форма искусственного заражения — безвредный и гуманный способ предотвращения очень тяжелой болезни, какой является натуральная оспа. В 1796 году он привил коровью оспу восьмилетнему мальчику.
Спустя 6 недель мальчику была привита натуральная оспа,но он не заболел ею, так как стал невосприимчив к натуральной оспе. И все-таки долго время бытовало скептическое отношение к методу Дженнера: некоторые серьезные ученые даже полагали, что после прививок коровьей оспы у пациентов могут вырасти рога, копыта или какие-то другие признаки анатомического строения коровы.
В 1885 году французский ученый Пастер организовал в Париже свою первую в мире антирабическую (рабес — бешенство) станцию (вторая была открыта через год в Одессе Мечниковым). Со всех концов в Париж потянулись больные и врачи. В 1886 году в Париж прибыла группа смоленских крестьян, искусанных бешеным волком.С момента заражения прошло уже 12 дней, но в результате курса прививок 16 из 19 крестьян были спасены.
После этого случае о Пастере говорил весь мир. По международной подписке были собраны деньги, на которые в Париже был построен великолепный Пастеровский институт микробиологии, открытый в 1888 г. Этот институт работает и по сей день. В 1895 г. Пастер умер, и его прах установили в его институте. Через 80 лет после его смерти в Пастеровском институте были вскрыты баллоны, в которых хранился стерильный раствор.Жидкость в них была абсолютно чистой и прозрачной.
В 80-х годах XIX века Пастером были изготовлены вакцины против сибирской язвы, куриной холеры и бешенства. После его работ усилиями всех стран были разработаны прививки почти против всех инфекционных заболеваний. Публичные эксперименты, которые ставил Пастер, произвели фурор во всем мире. Так, однажды он сделал эксперимент с 50 овцами. 25 из них были привиты ослабленной заразой сибирской язвы. А затем всем овцам Пастер привил сибирскую язву в ее смертельной форме.Присутствующим ученым он предложил вернуться через 48 часов, объявив вперед, что 25 животных они застанут уже мертвыми, а 25 целыми и невредимыми.
Даже друзья Пастера были напуганы его самоуверенностью. Но пророчество исполнилось буквально. Свидетелями эксперимента были Мечников и Тимирязев.Вслед за Пастером микробиологией серьезно занялись ученые всего мира. Среди них видное мест занимает немецкий врач Роберт Кох (1843—1910). Он пришел к выводу, что, даже если обнаружить микробы у больного не удается, они все-таки существуют И, совершенствуя методы микроскопических исследований, Кох первым начал использовать окрашивание препаратов анилиновыми красками и использовать твердые питательные среды.
В результате микробы стали хорошо видны. В 1882 году Кох открыл возбудитель туберкулеза, названный впоследствии палочкой Коха, а в 1883 г. — холерный вибрион.Накопив огромный экспериментальный материал, он попытался изложить общую концепцию инфекционного процесса, которая сводилась к трем положениям (триада Коха): первое — обязательное нахождение возбудителя во всех случаях заболеваний; второе — получение чистой культуры возбудителя; третье — необходимость воспроизведения идентичного заболевания прививкой культуры на животном.
Для лечения туберкулеза Кох предложил использовать токсин туберкулезной палочки — туберкулин. Это средство вначале вызвало бум. Но через два года выяснилось, что оно не вылечивает легочную чахотку и даже усугубляет ее действие.Поэтому лекарство перестало применяться. Позже экспериментально было установлено, что туберкулиновая проба может использоваться в диагностике туберкулеза.
В 1905 г. Кох за исследования туберкулеза был удостоен Нобелевской премии. Третьим в этой триаде был Илья Ильич Мечников — создатель фагоцитарной теории иммунитета.Он открыл клетки — фагоциты, которые выполняют функцию защиты организма от болезнетворных микроорганизмов. Параллельно с ним немецкий ученый Эрлих установил, что иммунитет определяется как клеточными, так и гуморальными (гормональными) факторами.
Таким образом было создано учение об иммунитете. В 1908 году его авторы Мечников и Эрлих были удостоены Нобелевской премии. Кроме того, с 19 в. открывается новая эра — эра анестезиологии. Перестают использовать в качестве обезболивающих средств водку, корень мандрагоры, битье палкой по голове.В 1800 году английский химик Хемфри Деви открыл закись азота — веселящий газ. В 1844 году он был впервые использован на публичном эксперименте американским врачом Уэлльсом.
Эксперимент не удался, из-за чего Уэлльс позже покончил жизнь самоубийством. Лишь в 60-х годах XIX века это обезболивающее средство начали широко использовать в медицине. В 1846 году американский врач Мортон открыл эфирный наркоз. А меньше года спустя эфирный наркоз открывают в России — Пирогов, Иноземцев, Филомафитский.Пирогов первым в мире применяет наркоз во время операций на поле боя (сделал более 10000 операций с применением наркоза). Также Пирогов изобрел специальную наркозную маску, разработал ректальный способ применения наркоза, указал на возможность внутривенного наркоза.
И, наконец, третье классическое средство наркоза — хлороформ — было открыто Симпсоном, акушером-гинекологом из города Эдинбурга (в 1847 году). Можно сказать, что в эти три года произошла революция в хирургии и появились возможности производить новые полостные операции.Появился даже афоризм: “Хирург может сделать все, что ему позволит анестезиолог”. В 1884 году впервые был вырезан аппендицит (кстати, в предыдущие эпохи он встречался намного реже). В 1879 году французский хирург Пеан впервые в мире удалил часть желудка, пораженную раком.
Исход операции был летальным. Первую успешную резекцию желудка выполнил немецкий хирург Бильрот — основоположник хирургии желудочно-кишечного тракта.Эта операция носит его имя. Он же впервые осуществил резекцию пищевода, гортани, обширное иссечение языка при раке. Ученик Бильрота — Кохер — в 1909 году был удостоен Нобелевской премии за разработку операции на щитовидной железе.
Кохер внес большой вклад в развитие абдоминальной хирургии, травматологии и военно-полевой хирургии, в разработку проблем асептики и антисептики. В гинекологии начинают успешно бороться с маточными кровотечениями.В стоматологии разрабатывают новые методы и приборы зубоврачевания: в 1870 году изобретают нужную бормашину, с 1836 г. начинают применять мышьяковую кислоту, с 1819 г. — пломбирование зубов специальными цементами. В 19 веке Р.Двайером и Тренделенбургом была разработана процедура интубации трахеи с помощью ларингоскопа.
Операция эта моментально устраняет удушье. В 1803 г. в Лондоне было основано Королевское дженнеровское общество, пожизненным председателем стал, соответственно, Дженнер. Целью этого общества было широкое внедрение вакцинации в Англии.В 1813 г. в Оксфорде Дженнеру была присуждена степень доктора медицины. Вскоре почти все общества Европы избрали его своим почетным членом, а Лондон — своим почетным гражданином, вручив диплом с настоящими бриллиантами.
Пастер, Кох и Мечников были хорошо знакомы между собой. Вместе ходили в рестораны. Кох всегда заказывал себе много еды и водки, а Мечников — простокваши (был сторонником строгой диеты). Пастер умер от инсульта. Кох в 1910 году — в результате сердечного приступа. В 60 лет он женился на молодой актрисе, оставив первую жену и дочь. Мечников, проведя 28 лет жизни в Париже, умер от сердечного заболевания.Урна с его прахом хранится в библиотеке института Пастера.