Большая Советская Энциклопедия (ГЕ)

Большая Советская Энциклопедия

В этот период в Г. происходит значительный сдвиг в технике и физике (прежде всего в оптике и электродинамике), а также в астрономии. Совершенствуются паровые машины, разрабатывается гидравлическая реактивная турбина (К. Хеншель, 1837), новые типы оборудования для проката, воздуходувных машин и др. И. Риттер в 1801 доказал существование ультрафиолетовых лучей; И. Фраунгофер, реформатор технической оптики, описал в 1814 линии солнечного спектра, названные его именем, создал дифракционные решётки, открывшие путь спектроскопии. В 1821 Т. Зеебек открыл термоэлектричество. Немецкие физики вносят значительный вклад в изучение количественных законов электрических и магнитных явлений. В 1826 Г. Ом открыл закон, названный его именем. С 1832 Гаусс и В. Вебер разрабатывали систему абсолютных мер электрических и магнитных величин и соответствующих измерительных приборов. В 1846 Вебер сформулировал общий закон взаимодействия движущихся зарядов, основанный на идее дальнодействия. Ф. Нейман создал теорию электромагнитной индукции (1845—48). Быстро возрастает объём астрометрических исследований, особенно в боннской и кёнигсбергской астрономических обсерваториях. И. Галле обнаружил планету Нептун (предсказанную французским учёным У. Ж.

Ж. Леверье), открыл тёмное внутреннее кольцо Сатурна. П. Ганзен развил теорию Луны. Ф. Бессель впервые определил расстояния до 3 звёзд путём измерения их параллаксов. Начал издаваться астрономический журнал, который в дальнейшем приобрёл международное значение. Крупнейшим достижением немецких учёных середины 19 в. врача Р. Майера (1842) и физиолога Г. Гельмгольца (1847) явилось открытие основного закона естествознания — закона сохранения энергии. Глубокий философский анализ этого закона и трактовок его Майером и Гельмгольцем был дан Ф. Энгельсом в его «Диалектике природы».

В немецкой биологии конца 18 — начала 19 вв. получило господство натурфилософское направление, идеологом которого был Ф. Шеллинг. Основная идея этой натурфилософии — единство и усложнение природы, обусловленное неким разумным началом. Несмотря на мистическое понимание связей в природе, натурфилософия всё же сыграла и положительную роль в биологии, натолкнув на ряд открытий. Так, один из провозвестников натурфилософии, поэт И. В. Гёте обосновал идею о метаморфозе органов у растений (1790) и прокламировал принципы сравнительной анатомии, основанной на идее «единства плана строения» животных. Сторонниками этого направления была высказана мысль о существовании параллелизма между развитием эмбриона и ступенями «лестницы существ» (К. Кильмейер, Л. Окен, И. Меккель Младший). У Окена в умозрительной форме намечается также идея о клеточном строении всех организмов.

Выдающуюся роль в истории биологии в Г. середине 19 в. сыграл физиолог И. Мюллер и его школа (Т. Шванн, Э. Дюбуа-Реймон, Г. Гельмгольц, Р. Вирхов и др.); их работы знаменуют поворот к исследованию физиологических процессов методами эксперимента; натурфилософского воззрения, под влиянием которых Мюллер находился в начальный период деятельности, постепенно сменяются механистическими. Руководство Мюллера «Физиология человека» (1834—40) имело большое значение для развития медицины. Крупнейшим достижением этого периода было создание Шванном единой клеточной теории строения всех живых существ (1838), названной Энгельсом одним из трёх великих открытий естествознания 19 в.

Натурфилософские построения Шеллинга и Окена (30-е гг.) распространялись и в науках о Земле, но в 40-х гг. они начали уступать место конкретным научным исследованиям. Развитие химии и физики способствовало изучению минералов (Э. Мичерлих, И. Брейтгаупт, К. Бишоф и др.). К основателям кристаллографии относятся Х. Вейс, И. Гессель. Закладываются основы классификации минералов (Г. Розе и др.). Продолжалась дифференциация наук о Земле, но вместе с тем начала формироваться и целостная система знаний. Выдающимся научным синтезом явился «Космос» (1845—62) — труд А. Гумбольдта, считающегося основателем общей физической географии, климатологии, географии растений. Гумбольдт содействовал развитию и др. отраслей естествознания. По его инициативе был организован «Магнитный союз» с целью проведения единообразных измерений земного магнетизма в разных странах. Он поддерживал исследования по астрономии, физике, химии, математике. Одновременно с комплексным подходом Гумбольдта развивалось и др. направление географических исследований — т. н. хорологическое (страноведческое), представленное К. Риттером. Гумбольдт, а вместе с ним Л. Бух восприняли идеи плутонизма в геологии и развивали катастрофистские представления о горообразовании. Труды по динамической и эволюционной геологии были созданы К. Гоффом, внёсшим крупный вклад в разработку и обоснование разновидности исторического метода, получившего впоследствии название актуализм. Палеонтологические методы в геологии, появившиеся в начале века в Великобритании и Франции, легли затем в основу биостратиграфических исследований в Г. (А. Оппель, Ф. Квенштедт и др.). Расширяются геодезические и астрономические исследования: фундаментальные работы по геодезии выполнили Гаусс и Ф. Бессель.

Развитие естественных и технических наук во 2-й половине 19 в. Выход науки в Г. на передовые рубежи. Во 2-й половине 19 в. в Г. происходит быстрый прогресс во всех областях теоретического и прикладного естествознания, а в математике, органической и технической химии, в биологии и в ряде отраслей физики нем. наука заняла ведущие позиции. В этот период она характеризуется не только созданием глубоких обобщающих теорий, но и интенсивной разработкой прикладных и технических дисциплин; поэтому и значение науки для развития страны было большим, чем в др. развитых странах. Химические исследования в университетах и технических институтах получали материальную поддержку со стороны быстро растущей промышленности; такая поддержка была исключительным явлением для того времени. Расцвету математики, физики, биологии, медицины содействовали множественность научных центров, характерная для немецкой науки, наличие в Г. (в отличие от др. развитых стран) уже в 19 в. большого числа профессиональных учёных, а также «миграция» учёных из одних университетов в другие. Во 2-й половине 19 в. Г. занимала первое место в мире по количеству научных журналов (особенно химических и медицинских). Высокие требования предъявлялись к квалификации учёных и преподавателей естественных наук (например, «Прусское положение» от 1866 требовало от каждого кандидата на должность учителя математики в гимназии таких глубоких знаний по высшей геометрии, математическому анализу и аналитической механике, чтобы он был в состоянии проводить в этих областях самостоятельные исследования); учителем гимназии был Г. Грасман; с преподавания в гимназии начинали К. Вейерштрасс, Р. Клаузиус и мн. др. крупнейшие учёные.

Ведущая роль немецкой математики в мировой науке 2-й половине 19 в. определялась в первую очередь пересмотром основных понятий математического анализа с целью более строгого его обоснования («арифметизация

анализа»). Эта задача была выполнена прежде всего К. Вейерштрассом, а также Р. Дедекиндом (в Брауншвейге) и другими математиками берлинской школы и привела к важным обобщениям. В значительной мере в связи с исследованиями основ анализа оформилась (в трудах Г. Кантора) новая математическая дисциплина — теория множеств (см. Множеств теория). Ещё более плодотворным оказалось влияние трудов и идей Б. Римана — крупнейшего математика середины 19 в., продолжателя традиций К. Гаусса. Риману принадлежит глубокий анализ понятия интеграла («интеграл Римана»); он дал новое построение теории функций комплексного переменного, используя геометрические методы (т. н. конформное отображение), которые и теперь применяются в гидроаэродинамике и других областях физики. Его фундаментальные идеи в геометрии (развивавшие неевклидову геометрию Н. И. Лобачевского) получили признание лишь два десятилетия спустя; риманова геометрия, развитая впоследствии др. учёными, была использована А. Эйнштейном в общей теории относительности. В последней четверти 19 в. Ф. Клейн осуществил синтез многих областей математики на основе теории групп. Благодаря Клейну Гёттингенский университет стал к концу 19 в. мировым центром математической мысли.

В теоретической физике 2-й половине 19 в. большое значение имели результаты, полученные немецкими учёными в общей теории тепловых явлений — термодинамике, в частности в её применениях к теории излучения. Все три начала термодинамики были сформулированы немецкими физиками — Гельмгольцем (1-е начало, 1847), Р. Клаузиусом (2-е начало, 1850) и В. Нернстом (3-е начало, 1906). Дальнейшим развитием термодинамика многим обязана М. Планку. Крупный вклад в гидродинамику был сделан Гельмгольцем, в теорию распространения волн (в частности, световых) — Г. Кирхгофом; Гельмгольц также развил основы акустики и метеорологии. А. Крёниг, Клаузиус разрабатывали кинетическую теорию газов.

К концу 19 в. немецкие физики-теоретики начали освобождаться от кантианских взглядов. Однако среди части немецких учёных получил распространение энергетизм (В. Оствальди др.). Успехи атомной физики в начале 20 в. вынудили Оствальда признать ошибочность энергетизма.

Во 2-й половине 19 в. далеко продвинулась экспериментальная физика. В 1859 Кирхгоф, установивший в 1847 законы разветвления электрического тока, вместе с Р. Бунзеном создал основы спектрального анализа. В 50-х гг. Г. Гейслер построил ртутный вакуумный насос, что дало возможность проводить исследования электрического разряда в разрежённых газах. В 60-х гг. Ю. Плюккер и В. Гитторф начали изучение тлеющего разряда; Э. Гольдштейн в 1886 открыл каналовые лучи. Проводя аналогичные исследования, В. Рентген в 1895 обнаружил лучи, названные его именем (первая Нобелевская премия по физике, 1901). В 1886 Г. Герц обнаружил внешний фотоэффект. Крупнейшее достижение немецкой экспериментальной физики этого периода — открытие Герцем в 1886—89 электромагнитных волн, предсказанных английским учёным Дж. Максвеллом. С 1870-х гг. физический институт Берлинского университета, возглавлявшийся Гельмгольцем, становится одним из крупнейших физических центров мира. Здесь работали А. Майкельсон, П. Н. Лебедев, Герц, Ф. Браун и многие др. В развитии акустики, молекулярной физики и др. областей экспериментальной физики значительную роль сыграла также школа А. Кундта (в Страсбурге).

Индустриализация Г. во 2-й половине 19 в. создала условия для крутого подъёма технической физики, для выделения и формирования различных технических наук. Постепенно возрастало значение фундаментальных наук, что создавало базис для новых отраслей техники. Развитие электродинамики послужило основой для электротехники, а термодинамики — для создания двигателей внутреннего сгорания и холодильной техники. Технические проблемы занимали преимущественное место в деятельности Государственного физико-технического института, основан в 1888 в Берлине; первым его президентом был Гельмгольц. Значительные успехи были достигнуты в области электротехники и теплоэнергетики. Вернер Сименс, В. Хефнер-Альтенек и Ф. Хазельвандер разработали конструкции генераторов постоянного и переменного тока. Были созданы электроприводы для различных целей (Вернер Сименс). Теория паровых двигателей разрабатывалась Г. Цейнером и М. Шредером в последней трети 19 в., теория гидравлических турбин — Ф. Редтенбахером и Ю. Вейсбахом ещё в середине 19 в. Газовый двигатель внутреннего сгорания был создан Н. Отто и Э. Лангеном в 1867. К. Линде сконструировал аммиачную холодильную машину (1874). В 1883 Г. Даймлер и В. Майбах разработали конструкцию быстроходного бензинового двигателя; в 1886 К. Бенц сконструировал свой автомобиль. В 1897 Р. Дизель построил двигатель внутреннего сгорания на тяжёлом топливе. Постройкой газовой турбины в 1905 (Х. Хольцварт) и прямоточной паровой машины в 1907 (И. Штумпф) было завершено создание основ современного теплоэнергетического машиностроения. Огромный скачок сделала техника металлургии — были сконструированы электрическая плавильная печь (Вильгельм Сименс), трубопрокатный стан (бр. Маннесман) и др. Во 2-й половине 19 в. были созданы основы кинематики механизмов (Ф. Редтенбахер, Ф. Рёло и др.). Проблемы сопротивления материалов и строительной механики разрабатывали О. Мор, Г. Мюллер-Бреслау и А. Фёппль.

В последней трети 19 в. Г. становится мировым центром прикладной оптики. Э. Аббе заложил основы современной теории микроскопа, К. Цейс создал всемирно известное производство оптических приборов.

2-я половина 19 в. — период бурного развития всех отраслей химии в Г. Наиболее интенсивно развивалась органическая химия, однако и в неорганической и аналитической химии были достигнуты выдающиеся результаты. Р. Бунзен и Кирхгоф с помощью спектрального анализа открыли новые элементы — цезий (1860) и рубидий (1861), Ф. Рейх и Т. Рихтер — индий (1869). К. Винклер открыл германий (1886). Работы И. Дёберейнера и Л. Мейера по классификации химических элементов предшествовали открытию Д. И. Менделеевым периодического закона. Важнейшим событием в химии 19 в. был международный съезд в Карлсруэ (1869), на котором были уточнены понятия элемента, атома, молекулы. В последней четверти 19 в. началось развитие физической химии, связанное главным образом с деятельностью Оствальда по теории растворов и В. Нернста по электрохимии (Нобелевские премии, соответственно, 1909 и 1920).