П'ЯТЬ ВЕЛИКИХ ВІДКРИТТІВ РОСІЯН ВЧЕНИХ

Теорія хімічної будови

19 вересня 1861 року на З'їзді німецьких натуралістів і лікарів в Шрейера з доповіддю «Про хімічну будову речовини» виступив російський хімік Олександр Бутлеров. На початку свого виступу він констатував склалося на той момент в органічній хімії різке відставання теорії від накопиченого в величезних кількостях фактичного матеріалу.

Найбільш гострим було питання: чи є молекули речовин простим безладним нагромадженням атомів або ж являють собою частинки з певною структурою? Пануюча в той час теорія типів Жерара вирішувати це питання принципово відмовлялася, вважаючи молекулу що не підлягає пізнанню «річчю в собі». З іншого боку, відкриття радикалів і формулювання поняття валентності елементів підштовхувало хіміків до думки, що молекули різних речовин все ж мають певну структуру.

Основні положення своєї теорії Олександр Бутлеров сформулював наступним чином:

1. «Вважаючи, що кожному хімічному атому властиво лише певний і обмежена кількість хімічної сили (спорідненості), з якої він бере участь в утворенні тіла, я назвав би хімічною будовою цю хімічну зв'язок, або спосіб взаємного з'єднання атомів в складному тілі».

2. «... хімічна натура складної частки визначається натурою елементарних складових частин, кількістю їх і хімічною будовою».

У цій же доповіді були сформульовані і шляхи вивчення структури речовини - дослідження механізмів хімічних реакцій, що призводять до його синтезу. Також стверджувалося, що хімічні властивості будь-якої речовини можуть бути передбачені на підставі його структурної формули.

Незабаром вдалося отримати практичне підтвердження нової теорії. У 1863 році Бутлеров зміг синтезувати найпростіший з теоретичних спиртів - тріметілкарбінол. У 1864-1866 роках він вперше системно застосував положення своєї теорії при написанні підручника «Вступ до повного вивчення органічної хімії». Книга викликала справжню революцію в органічної хімії і незабаром була переведена на всі основні європейські мови.

періодичний закон

У 1869 році Росія подарувала світові ще одне фундаментальне відкриття в області хімії. Дмитро Менделєєв вперше заявив, що «властивості простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл стоять у періодичній залежності від їх атомної ваги».

Звичайно, пошуки принципів класифікації хімічних елементів робилися і раніше. До таких можна віднести тріади Йоганна Вольфганга Деберейнера, «земну спіраль» Олександра Еміля де Шанкуртуа і октави Джона Ньюлендса. Ближче всіх до розуміння періодичності залежно властивостей елементів від атомної ваги підійшов німецький хімік Лотар Мейєр, однак складена ним таблиця включала всього лише 44 хімічних елемента з 63 відомих в той час.

У своїх роботах Дмитро Менделєєв дав наступну оцінку спробам попередників: «Немає жодного скільки-небудь загального закону природи, який би влаштувався відразу, завжди його твердженням передує багато передчуттів, а визнання закону настає не тоді, коли він цілком усвідомлений у всьому його значенні, а лише після затвердження його наслідків дослідами, які натуралісти повинні визнавати вищої інстанції своїх міркувань і думок ».

Запропонований Менделєєвим в 1869 році варіант Періодичної системи хімічних елементів також ще не був вільний від деяких «несообразностей», які довелося поступово усувати до 1871 року. На відміну від своїх попередників він зважився оголосити відкриті їм закономірності законом природи і спробував спрогнозувати властивості поки невідкритих елементів: екаалюмінієм, екабор і екасіліція. Незабаром припущення російського вченого блискуче підтвердилися: в 1875 році відкрили галій, в 1879 році - скандій, в 1886 році - германій, властивості яких відповідали прогнозам Дмитра Менделєєва. Це стало справжнім тріумфом, після якого Періодичний закон став однією з головних теоретичних основ хімії.

Але справжнє значення періодичного закону вдалося зрозуміти завдяки успіху не хіміків, а фізиків. Відкриття електрона і радіоактивності дозволило встановити «матеріальний субстрат» періодичної залежності властивостей хімічних елементів.

Підйомна сила крила літака

17 грудня 1903 років зо два американця - брати Уілбур і Орвілл Райт - зробили перший в історії людства повітряний політ на апараті важчому за повітря з двигуном. Це уможливило розвиток усієї подальшої літакобудування. Однією зі складових їх успіху стала розробка конструкції крила з достатньою підйомної силою. Для цього братам довелося випробувати в аеродинамічній трубі більше 200 варіантів крил з різною формою і профілем. Такою була плата за відсутність відповідної теорії.

Тим часом в Росії вже багато років вів свої дослідження в області аеродинаміки Микола Жуковський. 3 листопада 1891 він виступив з доповіддю «Про ширяння птахів», в якому розібрав два випадки планує польоту: планування з втратою висоти і планування зі збереженням або навіть набором висоти. Сформульовані Жуковським рівняння дозволили розрахувати траєкторії польоту при різних умовах руху повітря, в тому числі «на кінчику пера», вдалося передбачити і траєкторію у вигляді «мертвої петлі». Фактично ця робота заклала наукові основи динамічних досліджень нестаціонарних рухів літака і виконання фігур вищого пілотажу.

У 1894 році Микола Жуковський зробив уже шість доповідей про літальні апарати важче повітря. Йому вдалося встановити, що крила, виконані у вигляді плоских пластинок, невигідні, тому що їх підйомна сила замала, а також факт, що «значна економія роботи при літання птиці має однією з причин ефект увігнутості її крил».

Поступово дослідження привели до формулювання в 1904 році фундаментального закону, який увійшов в історію науки як теорема Жуковського: «Величина підйомної сили крила на метр розмаху дорівнює добутку щільності повітря на циркуляцію швидкості і на швидкість польоту аероплана». Надалі результати своїх дослідів з різними профілями крила і кутами атаки він виклав в книзі «Теоретичні основи повітроплавання». Тепер конструктори отримали в своє розпорядження потужний математичний апарат, що дозволяє уникнути багатьох помилок при проектуванні літаків.

На додаток до дослідження крила літака з 1912 року почали виходити в світ і роботи Жуковського, присвячені теорії повітряного гвинта.

І навіть сучасна аеродинаміка продовжує базуватися на видатних роботах Жуковського, по праву визнаного «батьком російської авіації».

умовні рефлекси

У 1904 році Нобелівської премії в області медицини і фізіології удостоївся великий російський вчений Іван Павлов. І, хоча офіційна формулювання свідчило, що нагорода присуджена «за роботу з фізіології травлення», пророблені дослідження дозволили Павлову вперше сформулювати принципи вищої нервової діяльності - сукупності безумовних і умовних рефлексів, а також вищих психічних функцій, що забезпечують адекватні поведінкові реакції тварин і людини.

Дослідження Павлова показали, що умовний рефлекс на відміну від безумовного не передається у спадок, а виникає при певних умовах і зникає при їх відсутності. Умовні рефлекси формуються на основі безумовних. Наприклад, якщо дати собаці понюхати м'ясо, то у неї починає виділятися шлунковий сік. Якщо одночасно дзвенить дзвінок, то собака починає асоціювати його звук з появою м'яса. Незабаром при звуці дзвінка у неї почне виділятися шлунковий сік навіть за відсутності м'яса. Це найпростіший варіант придбаного поведінки, що з'являється разом з формуванням в корі головного мозку умовно-рефлекторних зв'язків. Івану Павлову вдалося довести, що вища нервова діяльність являє собою сукупність умовних і безумовних рефлексів, а також вищих психічних функцій, що забезпечують адекватну поведінку тварин і людини і змінюються в природних і соціальних умовах.

Навряд чи можна знайти іншого російського вченого, який отримав таку велику популярність за кордоном: весь світ знає «Павловський собачок». Відомий англійський письменник-фантаст Герберт Уеллс стверджував, що «це зірка, яка висвітлює світ, проливаючи світло на ще не звідані шляхи».

фагоцитоз

Великий російський фізіолог і патолог Ілля Мечников вважається засновником фагоцитарної теорії імунітету. Він довів існування в організмі особливих клітин, здатних поглинати патогенні мікроорганізми.

У 1882 році, вивчаючи рухливі клітини в личинках морських зірок, Мечников вперше припустив, що вони грають важливу роль в захисті організму. З метою перевірки своєї здогадки він встромив в личинку невеликі голки мандаринового дерева. Через кілька годин виявилося, що рухливі клітини оточили голки. Незабаром за пропозицією відомого німецького зоолога Карла Фрідріха Вільгельма за рухливими клітинами закріпилася назва фагоцитів.

Рік по тому Мечникову вдалося встановити, що фагоцити знищують потрапили на дафнії (дрібні прісноводні ракоподібні) грибні спори, а незабаром подібне явище було відкрито і в ході спостереження за білими кров'яними клітинами ссавців. Процес назвали фагоцитозу. Мечников абсолютно правильно зрозумів роль фагоцитів як первинного захисту від проникаючих мікроорганізмів.

Основні положення нової теорії Ілля Мечников сформулював у своїй опублікованій в 1901 році роботу «Несприйнятливість в інфекційних хворобах». Світова наукова спільнота високо оцінило заслуги російського дослідника, присудивши йому в 1908 році Нобелівську премію. У вітальній промові йшлося про те, що Мечников «поклав початок сучасним дослідженням з ... імунології та вплинув на весь хід її розвитку». Незважаючи на те що більша частина його активної наукової життя проходила в стінах Пастерівського інституту в Парижі, у відповідь на офіційний запит Нобелівського комітету, є майбутній лауреат російським або французом, він з гордістю відповів, що «завжди був і продовжує бути російським».

Андрій Чаплигін