Наиболее важные естественнонаучные идеи и открытия определяющие современные знания о мире кратко

Обновлено: 02.07.2024

Естествознание – наука о природе как единой целостности или
совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в
этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность
наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня
дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача
обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-
вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого
любопытства, а для использования их в практической деятельности, для
своего жизнеобеспечения.
Роль естествознания в жизни людей велика. Естествознание является
основой жизнеобеспечения – физиологического, технического,
энергетического. Естествознание – это теоретическая основа
промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов
производства, в том числе производства энергии, продуктов питания, одежды
и т.д. Естествознани

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

Изучение естествознания на базовом уровне среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

освоение знаний о современной естественнонаучной картине мира и методах естественных наук; знакомство с наиболее важными идеями и достижениями естествознания, оказавшими определяющее влияние на представления человека о природе, развитие техники и технологий;
овладение умениями применять полученные знания для объяснения явлений окружающего мира, критической оценки и использования естественнонаучной информации, содержащейся в СМИ, ресурсах Интернета и научно-популярной литературе; осознанного определения собственной позиции по отношению к обсуждаемым в обществе проблемам науки;
развитие интеллектуальных, творческих способностей и критического мышления в ходе проведения простейших исследований, анализа явлений, восприятия и интерпретации естественнонаучной информации;
воспитание убежденности в возможности познания законов природы и использования достижений естественных наук для развития цивилизации; стремления к обоснованности высказываемой позиции и уважения к мнению оппонента при обсуждении проблем; осознанного отношения к возможности опасных экологических и этических последствий, связанных с достижениями естественных наук;
использование естественнонаучных знаний в повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности, охраны здоровья, окружающей среды, энергосбережения.

Система наук о природе. Эволюция естественнонаучной картины мира (курсивом в тексте выделен материал, который подлежит изучению, но не включается в Требования к уровню подготовки выпускников). Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, модель, теория. Единство законов природы и состава вещества во Вселенной. Микромир, макромир, мегамир, их пространственно-временные характеристики. Системный подход в естествознании.

Наиболее важные естественнонаучные идеи и открытия, определяющие современные знания о мире.

Дискретное строение вещества (молекулы, атомы, элементарные частицы ). Физические поля и электромагнитные волны; волновые и корпускулярные свойства света. Кванты; поглощение и испускание света атомом. Связь массы и энергии. Порядок-беспорядок и необратимый характер тепловых процессов (2-е начало термодинамики, энтропия, информация ). Эволюция Вселенной (большой взрыв, разбегание галактик, эволюция звезд и планет, Солнечная система).

Периодический закон и периодическая система химических элементов. Связь между структурой молекул и свойствами веществ; неорганические и органические вещества. Природа химической связи и механизм химической реакции (скорость реакции, катализ, химическое равновесие).

Клеточное строение живых организмов (дифференциация клеток в организме, обмен веществ и превращение энергии в клетке, деление клетки, оплодотворение). ДНК – носитель наследственной информации (структура молекулы ДНК, ген, генетический код, мутация, матричное воспроизводство белков ). Биологическая эволюция (наследственность и изменчивость организмов, естественный отбор, гипотезы происхождения жизни, происхождение человека). Биоразнообразие. Биосистемная организация жизни (клетка, организм, популяция, экосистема).

Преобразование и сохранение энергии в живой и неживой природе. Случайные процессы и вероятностные закономерности. Общность информационных процессов в биологических, технических и социальных системах. Эволюция: физический, химический и биологический уровни. Процессы самоорганизации. Биосфера, роль человека в биосфере. Глобальные экологические проблемы и концепция устойчивого развития.

Проведение простых исследований и/или наблюдений (в том числе с использованием мультимедиа): электромагнитных явлений, волновых свойств света, фотоэффекта, оптических спектров, процессов перехода от порядка к беспорядку, эффекта Доплера, изменений свойств вещества при изменении структуры молекул, зависимости скорости химической реакции от различных факторов (температуры, катализатора), клетки (под микроскопом), денатурации белка, репликации ДНК, взаимосвязей в экосистемах (на моделях).

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ

Взаимосвязь между научными открытиями и развитием техники и технологий. Различные способы получения электроэнергии и проблемы энергосбережения. Использование электромагнитных волн различного диапазона в технических средствах связи, медицине, при изучении свойств вещества . Принцип действия и использование лазера. Современные способы передачи и хранения информации. Получение новых материалов с заданными свойствами. Природные макромолекулы и синтетические полимерные материалы. Жидкие кристаллы. Биотехнологии (микробиологический синтез, клеточная и генная инженерия). Клонирование.

Экологические проблемы, связанные с развитием энергетики, транспорта и средств связи. Этические проблемы, связанные с развитием биотехнологий.

Проведение простых исследований и/или наблюдений (в том числе с использованием мультимедиа): работы электрогенератора, излучения лазера, определения состава веществ с помощью спектрального анализа; свойств полимерных материалов, каталитической активности ферментов.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И ЧЕЛОВЕК

Физические и химические процессы в организме человека. Электромагнитные явления в живом организме (организме человека): электрические ритмы сердца и мозга, электрохимическая природа нервных импульсов . Феномен зрения: оптика, фотохимические реакции, анализ информации. Влияние электромагнитных волн и радиоактивных излучений на организм человека. Роль макромолекул в человеческом организме, ферменты и ферментативные реакции.

Наследственные закономерности. Геном человека. Генетически обусловленные заболевания и возможность их лечения. Природа вирусных заболеваний. Принцип действия некоторых лекарственных веществ. Проблемы рационального питания. Биохимическая основа никотиновой, алкогольной и наркотической зависимостей. Безопасное использование веществ бытовой химии. Личная ответственность человека за охрану окружающей среды.

Анализ ситуаций, связанных с повседневной жизнью человека: профилактики и лечения инфекционных заболеваний, защиты от опасного воздействия электромагнитных полей и радиоактивных излучений; выбора диеты и режима питания, экономии энергии, эффективного и безопасного использования веществ бытовой химии; личных действий по охране окружающей среды.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ

В результате изучения естествознания на базовом уровне ученик должен

смысл понятий: естественнонаучный метод познания, электромагнитное поле и электромагнитные волны, квант, эволюция Вселенной, большой взрыв, Солнечная система, галактика, периодический закон, химическая связь, химическая реакция, макромолекула, белок, катализатор, фермент, дифференциация клеток, ДНК, вирус, биологическая эволюция, биоразнообразие, клетка, организм, популяция, экосистема, биосфера;
вклад великих ученых в формирование современной естественнонаучной картины мира;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

Окружающий мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений мы называем природой. Природа является объектом естествознания.

Естествознание как наука изучает природные объекты, находящиеся в постоянном развитии и взаимодействии друг с другом. Объекты природы обладают характерными индивидуальны¬ми свойствами, доступными для восприятия, наблюдения и изучения человеком. Человек — часть природы. Будучи природным объектом, он познает себя и окружающий мир, используя свои возможности.

Человек изучает природу на протяжении всего периода развития цивилизаций. Благодаря своим способностям человек постоянно расширяет число объектов, которые он может воспринимать и изучать. Сопоставляя свойства различных природных объектов и явлений, человек находит между ними связи и закономерности.

Общие свойства природных объектов, их взаимодействия, общие закономерности природных явлений составляют предмет естествознания.

Открытие законов, которые позволяют описать возможно более широкий круг природных явлений, приводит к созданию научных теорий. Если это удается сделать, то люди испытывают глубокое эмоциональное удовлетворение, так как мир в таком случае представляется более упорядоченным и объяснимым.

Раскрытие сущности явлений природы, познание их законов и предвидение на их основе новых явлений
Указание на возможность использовать на практике познанные законы природы.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).
Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.
Биология – наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.
Астрономия – наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

петить на вечные вопросы, волновавшие людей:
как и когда возник окружающий мир;
из чего состоит существующий мир;
каковы законы, управляющие миром;
что такое жизнь;
откуда произошли люди;
есть ли другие мыслящие существа во Вселенной?

Ответы на эти вопросы были разными в зависимости от уровня знаний и социальных условий в обществе. Для каждого чело¬века они составляли основу его мировоззрения, его картину мира. Одними из первых пытались построить картину окружающего мира древние шумеры, ассирийцы и египтяне (XX-VII вв. до н. э.). Мыслители того времени описывали природные явления и их причины в основном как мифологические сюжеты. По их представлениям, природой управляли боги, что нашло отражение в многочисленных легендах и мифах, дошедших до наших дней.

В античный период исторического развития (VII в. до н. э. — V в. н. э.) наблюдался расцвет древнегреческой, а затем древнеримской цивилизаций. Это был период высокого для того времени уровня развития литературы, риторики, изобразительного искусства, архитектуры, философии, техники, военного искусства.

Культура Древней Греции, хотя и сохранила мифологическую основу миропонимания, но изменила представление о месте чело¬века в окружающем мире. Теперь человек являлся активным участником природных процессов. В этот период шло накопление эмпирических (основанных на опыте) сведений об окружающем мире. Был выдвинут ряд идей, которые, как показало дальней¬шее развитие событий, намного опередили свое время.

Так, например, представители ионийской школы древнегреческих мыслителей Фалес Милетский (624-547 гг. до н. э.), Анакси-мен (585-525 гг. до н. э.), Гераклит (549-475 гг. до н. э.) считали, что все окружающее состоит из отдельных элементов или стихий.

Последователь Гераклита Эмпедокл (492-432 гг. до н. э.) считал, что таких стихий всего четыре: воздух, огонь, земля и вода. Сочетание элементов в каждом теле определяет его свойства и взаимодействие с другими телами.

Гипотезу о четырех стихиях поддерживал и развивал в своих трудах выдающийся философ, ученый античного периода Аристотель (385-322 гг. до н. э.) По Аристотелю, элементы являются не материальными составляющими окружающего мира, а свойства¬ми тел. Каждый элемент обладает двумя свойствами: огонь — горячий и сухой, воздух — горячий и влажный, земля — холодная и сухая, вода — холодная и влажная.

Аристотель явился также основоположником античной философии. Он разработал основы формальной логики — науки о методах мышления. Аристотелю принадлежит заслуга создания античного мировоззрения, определившего взгляды последователей на протяжении последующих двадцати веков развития естествознания.

Другая идея о строении природных тел принадлежала греческому ученому Демокриту (460-370 гг. до н* э.). Демокрит считал, что все тела состоят из неделимых частиц — атомов. Различные сочетания атомов определяют разнообразие окружающего мира. Мир по Демокриту — это совокупность атомов и пустоты.

Примерно в это же время греческие мыслители Евклид (III в. до н. э.) и Пифагор (580-500 гг. до н. э.) заложили основы геометрии, Гиппарх, Аристотель и позднее Птолемей (II в. н. э.) разра¬ботали геоцентрическую модель мира, Аристотель и Демокрит выдвинули идеи о причинах движения.

Архимед (287-212 гг. до н. э.) на основе теории равновесия Создал простейшие механизмы и машины, значительно расширившие физические возможности человека. Фалес Милетский описывал простейшие электрические и магнитные явления.

История развития естествознания органично связана с развитием цивилизаций. После распада Римской империи в Европе наступил период упадка, в области идей царили схоластика и теология. В этот период научное лидерство переместилось на Ближний и Средний Восток, чему способствовало создание в VII в. единого арабского государства — Арабского халифата. На протяжении более чем трех веков здесь интенсивно развивались математика, химия, медицина, физика и астрономия.

После распада Арабского халифата в X в. Европа вновь стала центром научных исследований. Мрачный период Средневековья (VII—XIV вв.) сменился эпохой Возрождения (XIV—XVI вв.) с ноным стилем мышления. В европейском обществе произошло воз¬рождение античных ценностей. Утверждение гуманизма, преодоление схоластики как метода мышления, вера в созидательные возможности человеческого разума стали характерными признаками новой эпохи.

Настоящим прорывом в развитии естествознании того врем с ни следует считать разработку гелиоцентрической системы мира польским ученым Николаем Коперником (1473-1543). Идеи Коперника продолжили греческую традицию, заложенную Аристархом Самосским (320-250 гг. до н. э.), утверждавшую центральное положение Солнца среди планет.

Новые взгляды на систему мира дали мощный импульс всему естествознанию. В представлении людей Земля перестала быть центром Вселенной, а подчинялась в своем движении вокруг Солнца тем же законам, что и другие планеты.

Изучению Земли во многом способствовали великие географические открытия XV-XVI вв. X. Колумб (1451-1505) в 1492 г. открыл европейцам удивительный мир нового континента. Кругосветное путешествие Ф. Магеллана (1480-1521), завершившееся в 1522 г., подтвердило шарообразность Земли. Новые открытия стимулировали естественнонаучные исследования.

Законы движения тел были открыты итальянским ученым Г. Галилеем (1564-1642) и английским физиком И. Ньютоном (1643—1727). Галилей впервые использовал физический эксперимент для обоснования своих идей о природе механического движения. С этого времени в естествознании началось использование научного метода, важнейшей составляющей которого является экспериментальное изучение природных явлений.

Применение научного метода для изучения окружающего мира оказалось столь эффективным, что естествознание распалось на несколько самостоятельных наук: физику, химию, биологию, анатомию, геологию, минералогию, астрономию и многие другие науки.

В развитие химии как науки в этот период большой вклад внес французский ученый А. Л. Лавуазье (1743-1794). Лавуазье первым ввел в химию количественные методы исследования, открыл новые химические элементы, разработал первую классификацию химических элементов и систематизировал органические вещества.

Вместе с тем появилось желание описать существующий мир с единых позиций. Ярким представителем такого подхода являет ся великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711-1765). Он одним из первых разработал основы кинетической теории тепло¬ты и газов, открыл закон сохранения вещества, провел исследования в области волновой оптики и атмосферного электричества. Его материалистическое мировоззрение стало основой разносторонних научных поисков.

Объектом естествознания отныне стал весь мир со всем разнообразием природных объектов, форм их существования, явлений и процессов. Изучение природы как единого целого, создание единой картины мира с помощью научного метода исследования характерно и для современного естествознания (XIX-XXI вв.).

Задачей современного естествознания является построение естественнонаучной картины мира, основными составляющими которой являются природные явления и объекты, пространство и время, природные взаимодействия и движение, природные системы, законы и теории, описывающие существующий мир, применение результатов научных исследований в практической деятельности людей.

Выяснение возможностей человека в познании природы и особенностей существующего мира — первый шаг в изучении естествознания.

Предмет естествознания — общие свойства природных объектов и явлений, общие природные закономерности.

Основные этапы развития естествознания связаны с основными периодами становления человеческой цивилизации.

Ведение в предмет естествознание.pptx

Последние десятилетия XX и начало XXI вв. ознаменовались бурным развитием новых методов исследования окружающего мира.

Современные достижения в области полупроводниковых технологий, лазерной оптики, космической техники, приборостроения позволили создать новые поколения микроскопов, телескопов радиотелескопом, ускорителей и детекторов элементарных частиц, обладающих значительно большими возможностями для изучения природных объектов, чем их предшественники.

В качестве примера можно привести достижения в области микроскопической техники. Современные электронные, туннельные и атомные силовые микроскопы способны давать изображения с разрешением, позволяющим наблюдать отдельные молекулы и атомы. Современные микроскопы значительно расширили возможности изучения биологических объектов и обеспечили успешное развитие и применение методов генной инженерии.

Существенный прорыв произошел в области телескопической техники. Развитие современных телескопов идет по нескольким направлениям.

Второе направление в развитии телескопической техники — это создание телескопов, работающих в различных диапазонах электромагнитных волн. Если до середины XX в. при астрон омических наблюдениях использовался только видимый свет, то в на¬стоящее время телескопы работают в огромном диапазоне длин волн — от радиов олн с длиной волны 103 м до гамма-излучения с длиной волны порядка 10"11 м. Кроме того, активно развивается нейтринная астрономия, где источником информации служат час¬тицы вещества — нейтрино, а не электромагнитные волны или кванты электромагнитного поля, как в оптических телескопах.

К числу уникальных физических приборов, созданных в последнее время для исследования фундаментальных природных явлений, относятся Большой адронный коллайдер — ускоритель элементарных частиц, обеспечивающий энергию их взаимодействия порядка 10 ТэВ , и Большой американский лазерный интерферометр, предназначенный для поиска гравитационных волн.

Продолжают интенсивно развиваться хорошо зарекомендовавшие себя методы спектроскопии атомов и молекул, рентгено-структурного анализа, резонансные методы изучения вещества.

Современные методы исследований позволили установить новые научные факты, открыть неизвестные ранее природные объекты, существенно расширить представления человека об окружающем мире. Благодаря успехам естественных наук удалось в рамках современного естествознания составить обобщенный образ развивающейся Вселенной, в которой мы живем.

После того как было открыто реликтовое излучение, определены соотношения между водородом и гелием в составе вещества 10 Вселенной, а также между числом фотонов и протонами, стало окончательно ясно, что Вселенная как природный объект существует конечное время. Момент образования Вселенной условно малыми ют Большим взрывом, который произошел около 13-16 млрд. лет назад. За время своего существования Вселенная прошла определенные этапы развития, которые удивительным образом согласуются с представлениями, полученными при изучении объектов из совершенно другой природной области — мира элементарных частиц.

Расширение Вселенной, сопровождавшееся охлаждением, при вело ее к тому состоянию, которое мы наблюдаем в настоящее время. Это состояние отличается от более ранних состояний Вселен ной тем, что в ней вещество и излучение находятся в таких концентрациях и при таких температурах, что становится возможным существование звезд, галактик, планет и в конечном счете ЖИЗНИ на нашей планете.

Представление о процессе развития (эволюции) Вселенном, протекание которого подтверждено наблюдениями и экспериментальными фактами, стало одной из ведущих идей современном естественнонаучной картины мира. Исторический подход к описанию Вселенной создает в нашем сознании образ постоянно изменяющегося мира на разных уровнях его структурном организации. Само время становится понятием, связанным с состоянием Вселенной, и все объекты, входящие в ее состав, меняются со временем вслед за изменением состояния Вселенной.

К важнейшим достижениям естествознания относится экспериментальное доказательство дискретного строения вещества и физических полей. Открытие квантовых свойств вещества и излучения, четырех фундаментальных взаимодействий позволило понять причины многих природных процессов с разными масштабами их проявления. Оказалось, что квантовые свойства микро¬объектов находят отражение в процессах и явлениях макромира во многом определяют природу и состояние некоторых астрономических объектов.

Другой обобщающей идеей естествознания является признание причинно-следственных отношений между изменяющимися состояниями природных объектов.

Этот вывод был сделан на основании огромного числа экспериментальных фактов, установленных разными естественными науками. Смысл этого утверждения в том, что любое последующее состояние природного объекта обусловлено его предыдущим состоянием и взаимодействием с другими объектами.

Одним из последних достижений естествознания с полным основанием можно считать открытие явления самостоятельного упорядочения сложных открытых систем.

Возникновение упорядоченных состояний в открытых системах — это еще одно подтверждение того, что жизнь на Земле могла возникнуть и результате естествен и их процессом. Правда, характер этих процессов до сих пор нам неизвестен.

Видео YouTube

Современная цивилизация не существовала бы без технологий и научных изобретений. Многие из них меняли представления о мире или жизнь людей. Сейчас очевидно, что руки после улицы нужно мыть; если бросить вверх камень с достаточной скоростью, он выйдет на орбиту Земли, а мыши не самозарождаются в соломе. Но это было известно (и доступно) не всегда. Представляем 10 открытий, изменивших мир.

ТОП 10: величайшие научные открытия, изменившие мир

Выбрать только 10 открытий из всех сложно. Пришлось отказаться от наследия античности и от некоторых областей наук: с ними текст получился бы огромным. Многие величайшие достижения человечества, например: волновая теория света, закон сохранения энергии, структура генетического кода — остались не рассмотренными по этой же причине. Поэтому рассмотрим те научные открытия, без которых не было бы современной науки и цивилизации.

Гелиоцентрическая система мира

Земля вращается вокруг Солнца с периодом вращения один год. На этом основана современная астрономия. Однако со 2 до конца 17 века геоцентризм — идея о том, что Солнце, звезды и планеты вращаются вокруг Земли — был популярнее. Так утверждали труды Аристотеля и Птолемея, а также Библия. Мало кто из философов и ученых решался спорить с ними.

Николай Коперник (1473-1543), возродивший концепцию гелиоцентризма

Концепция гелиоцентризма

Теория о гелиоцентризме была доказана только после открытия законов классической механики. До этого ее развивали Иоганн Кеплер, Галилео Галилей и другие астрономы и физики.

Клеточное строение живых организмов и микроскопия

Клетка в микроскопии

Страстью Антони ван Левенгука, работника торговой лавки, была микроскопия. Левенгук научился шлифовать линзы и собирать их в стопки, чтобы усилить увеличение. Прочитав книгу Гука, Левенгук начал рассматривать в самодельный микроскоп все подряд. Именно Левенгук первым открыл одноклеточные организмы, бактерии, эритроциты (клетки крови), мышечные волокна.

Закон всемирного тяготения и законы классической механики

В 1905 году Альберт Эйнштейн усовершенствовал теорию Ньютона, разработав общую теорию относительности. О ней речь пойдет ниже.

Электричество

Научные открытия 20 века и современное общество не могли бы существовать без электричества. Датировать эту технологию сложно. О положительном и отрицательном электрических зарядах писал Шарль Дюфе в 1734 году. В 1800 году Алессандро Вольта изобрел источник постоянного тока – первую батарейку. Двумя годами позже Василий Петров открыл вольтову дугу, и с этого момента исследователи разных стран искали способы использовать электричество для освещения.

Лампочка испускает свет за счет теплового действия тока

В 1831 году Майкл Фарадей описал электромагнитную индукцию и создал первый электрогенератор, а затем – электродвигатель. Электромагнитные волны впервые зарегистрировал Генрих Герц. В 1897 году Джозеф Топмсон открыл электрон. Их движение и есть электрический ток.

Генетика

Генетика – это наука о наследственности и изменчивости. Она объясняет, почему и как получаются новые породы животных и сорта растений; что будет, если добавить помидору гены лосося, будет ли такой помидор плавать лучше обычного (не будет) и как заставить бактерии вырабатывать инсулин – лекарство, необходимое диабетикам.

Грегор Мендель (1822-1884)

Основы генетики заложил Грегор Мендель, монах-августинец, живший в Австрии. Примечательно, что три его попытки получить должность преподавателя естественных наук в Высшей Школе в Брюнне окончились провалом: Менделю не давалась биология. Поэтому он остался в монастыре, где ставил эксперименты на горохе с 1856 по 1863 годы. Обработав огромный объем данных, в 1865 году Грегор Мендель вывел три основных закона генетики. Однако эту работу оценили только в начале 20 века, когда другие исследователи открыли гены.

Теория эволюции

Без теории эволюции научные открытия 19 века были бы неполны. Новые виды живых организмов появляются из-за естественного отбора – выживания наиболее приспособленных к окружающей среде особей. Основы современной теории эволюции, разработанной в 1937-1944 годах, стала теория Дарвина.

Чарлз Дарвин (1809-1882)

Реконструкции ископаемых гоминид

Радиоактивность

Лучевая терапия рака и атомная энергия привычны нам. Они возможны из-за радиоактивности – распада веществ с выделением элементарных частиц и излучения. При этом одно вещество может превратиться в другое.

Явление радиоактивности открыл в 1896 году физик Антуан Беккерель. Он выяснил, что соли урана засвечивают фотопластинку, даже если она защищена темной бумагой. При этом излучение урана не зависит от солнечного света, в отличие от другого типа свечения – люминесценции.

Мария и Пьер Кюри проверяют наличие в минералах урана радиоактивных элементов

Кроме Беккереля радиоактивный распад исследовали Пьер и Мария Кюри. Именно они в 1898 году открыли радиоактивность тория, а несколько позже – радия и полония. Влияние радиации на живые организмы исследовали медики разных стран в 1900-1906 годах. Вначале оно считалось благоприятным. Опасность радиации выявил Пьер Кюри, вживив радий лабораторным мышам.

Теория относительности

К 20 веку физикам стало тесно в инерциальных системах отсчета – тех, где все тела либо покоятся, либо равномерно и прямолинейно движутся. Нужно было понять, как работать в системах, где не действует классическая механика Ньютона.

Альберт Эйнштейн (1879-1955)

Базовое понимание теории относительности: событие B одновременно с A в зеленой системе отсчета, однако оно уже произошло в синей системе и произойдет позже в красной системе.

В физике относительность одновременности — это понятие о том, что отдаленная одновременность — происходят ли два пространственно разделенных события в одно и то же время — не абсолютна, а зависит от системы отсчета наблюдателя.

Специальная теория относительности в сочетании с квантовой механикой дала релятивистскую квантовую теорию поля. На общей теории относительности основана современная физика.

Антибиотики

Научные открытия, изменившие мир, часто сложны, и их влияние на нашу жизнь не совсем очевидно. Однако одно из них известно и понятно всем – это открытие антибиотиков – веществ, убивающих бактерии. Именно антибиотики во много раз снизили смертность от раневых инфекций и болезней.

Александр Флеминг (1881-1955)

Впервые об антибиотиках начали говорить в конце 19 века. Однако эти исследования не были замечены. Поэтому считается, что первый антибиотик открыл английский микробиолог Александр Флеминг. Это открытие можно считать удачной случайностью. Флеминг обратил внимание, что в одной из чашек с микроорганизмами выросла плесень. Бактерии вокруг плесени погибли. Из плесени Флеминг получил пенициллин.

Микробиологи по всему миру начали искать другие вещества, опасные для микроорганизмов. Выяснилось, что многие грибы, растения и бактерии вырабатывают антибиотики. Некоторые из них достаточно безопасны для человека.

Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик – ученые, изменившие мир, описав структуру ДНК как двойную спираль. ДНК – это носитель наследственной информации у бактерий, грибов, растений, животных и некоторых вирусов. По сути это инструкция, по которой строится и работает организм. Понимание, как устроена ДНК, позволило обосновать генетику и получать генетически модифицированные организмы с заданными свойствами.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (двойная спираль)

Научные открытия — FAQ

Многие величайшие открытия относятся именно к математике: хотя бы аналитическая геометрия, десятичные логарифмы, теория вероятностей, геометрия Лобачевского, десятичные дроби, дифференциальные уравнения… Строго говоря, топ-10 научных открытий целиком должен состоять из них: без математики нет других наук. Но рассказывать о них пришлось бы намного дольше. Так что в другой раз.

Почти по той же причине: величайшие достижения человечества в этих областях пришлось бы долго описывать. О каждом из них нужна своя статья.

Теория эволюции, теория относительности… А как же практика? Двигатель внутреннего сгорания, вакцинация, стерилизация, синтез органических веществ?

Все перечисленное, как и метод радиоуглеродного анализа, нанотрубки и клонирование млекопитающих – технологии, которые изменили мир, способы получить практический результат. Открытия же относятся к фундаментальной науке, на которой основана практика.

Бозон Хиггса – это элементарная частица, предсказанная Питером Хиггсом в 1964 году. Открыли его 4 июля 2012 года в ходе экспериментов на Большом адроном коллайдере. Бозон Хиггса – последняя обнаруженная частица Стандартной модели – теоретической модели, описывающей взаимодействия всех 61 элементарной частицы.

Предполагалось, что у Z- и W-бозонов, отвечающих за взаимодействия на расстояниях около 2×10-18 м (меньше диаметра атомного ядра), массы быть не должно. Но она есть, и объясняет ее наличие именно Бозон Хиггса. Эти бозоны формируют поле Хиггса. Когда частицы проходят через поле Хиггса, оно сопротивляется, и это выглядит как изменения масс частиц. Открытие бозона Хиггса позволяет дополнить и расширить Стандартную модель, которая не охватывает гравитацию, темную материю и антиматерию.

Эмбриональные стволовые клетки – это клетки, которые еще не получили специализацию, или не дифференцировались – не превратились в нервную, мышечную, покровную или какую-нибудь другую ткань. Они есть в любом организме: из них вырастают новые клетки взамен погибших.

О стволовых клетках начали говорить в 1964 году, когда выяснилось, что клетки раковой опухоли не дифференцируются. В 1981 году стволовые клетки выделили из эмбрионов мыши, а в 1998 году – из бластоцисты (ранней стадии эмбриона) человека. Сейчас во многих странах проходят клинические испытания эмбриональных стволовых клеток для лечения травм и болезней. Пока их не завершат, в медицине стволовые клетки применять не будут.

Двумерные кристаллы углерода: у них нет толщины. По сути это плоскость графита, того же, что в карандашах. Поэтому его свойства предсказали задолго до 2004 года, в котором Андрей Гейм и Константин Новоселов в Манчестерском университете получили графен. В 2010 году появилась технология, с помощью которой можно выращивать метровые листы графена. Способы использования графена разрабатывают исследователи в разных странах. Скорее всего, начнут с электроники и обнаружения химических веществ.

В 1911 году Константин Циолковский рассчитал вторую космическую скорость – минимально необходимую, чтобы удалиться от Земли. Без этого знания космические полеты невозможны. В 1931 году Карл Янский открыл космическое радиоизлучение. В 1964 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили реликтовое излучение. В 1992 году был открыт пояс Койпера. Звездные потоки вокруг центра Галактики открыли в 2007 году, сверхскопление галактик Ланиакея – в 2014 году. В 2016 году зафиксировали гравитационные волны при слиянии двух черных дыр.

За последние несколько веков мы совершили бесчисленное множество открытий, которые помогли значительно улучшить качество нашей повседневной жизни и понять, как устроен мир вокруг нас. Оценить всю важность этих открытий очень сложно, если не сказать, что почти невозможно. Но одно ясно наверняка – некоторые из них буквально изменили нашу жизнь раз и навсегда. От пенициллина и винтового насоса до рентгена и электричества, перед вами список из 25 величайших открытий и изобретений человечества.

25. Пенициллин

Фото: wikipedia

Если бы в 1928 году шотландский ученый Александр Флеминг (Alexander Fleming) не открыл пенициллин, первый антибиотик, мы до сих пор бы умирали от таких болезней, как язва желудка, от абсцессов, стрептококковых инфекций, скарлатины, лептоспироза, болезни Лайма и многих других.

24. Механические часы

Фото: pixabay

Существуют противоречивые теории о том, как же на самом деле выглядели первые механические часы, но чаще всего исследователи придерживаются версии, что в 723 году нашей эры их создал китайский монах и математик Ай Ксинг (I-Hsing). Именно это основополагающее изобретение позволило нам измерять время.

23. Гелиоцентризм Коперника

Фото: WP / wikimedia

В 1543 году практически на смертном одре польский астроном Николай Коперник обнародовал свою знаменательную теорию. Согласно трудам Коперника стало известно, что Солнце – центр нашей планетной системы, а все ее планеты вращаются вокруг нашей звезды каждая по своей орбите. До 1543 года астрономы полагали, что именно Земля была центром Вселенной.

22. Кровообращение

Фото: Bryan Brandenburg

Одним из самых важных открытий в медицине стало открытие системы кровообращения, о чем в 1628 году объявил английский врач Вильям Харви (William Harvey). Он стал первым человеком, описавшим всю систему циркуляции и свойства крови, которую сердце качает по всему нашему телу от мозга до кончиков пальцев.

Один из известнейших древнегреческих ученых, Архимед, считается автором одного из первых в мире водяных насосов. Его устройство представляло собой вращающийся штопор, который проталкивал воду вверх по трубе. Это изобретение продвинуло ирригационные системы на новый уровень и до сих пор используется на многих заводах по очистке сточных вод.

20. Гравитация

Фото: wikimedia

Все знают эту историю – Исаак Ньютон, знаменитый английский математик и физик, открыл гравитацию после того, как в 1664 году ему на голову упало яблоко. Благодаря этому событию мы впервые узнали, почему предметы падают вниз, и почему планеты вращаются вокруг Солнца.

19. Пастеризация

Фото: wikimedia

Пастеризация была открыта в 1860-х годах французским ученым Луи Пастером (Louis Pasteur). Она представляет собой процесс термической обработки, во время которой в определенных продуктах питания и напитках (вино, молоко, пиво) происходит разрушение патогенных микроорганизмов. Это открытие возымело значительное влияние на общественное здравоохранение и развитие пищевой промышленности во всем мире.

18. Паровой двигатель

Фото: pixabay

Всем известно, что современная цивилизация ковалась на заводах, построенных во время промышленной революции, и что все это происходило с использованием паровых двигателей. Двигатель, приводимый в действие силой пара, был создан давно, но за последнее столетие он был существенно доработан тремя британскими изобретателями: Томасом Сэйвери, Томасом Ньюкаменом и самым знаменитым из них – Джеймсом Ваттом (Thomas Savery, Thomas Newcomen, James Watt).

17. Кондиционер

Фото: Ildar Sagdejev / wikimedia

Примитивная система климат-контроля существовала с древних времен, но она существенно изменилась, когда в 1902 году появился первый современный электрический кондиционер. Его изобрел молодой инженер по имени Виллис Карриер (Willis Carrier), выходец из Баффало, штат Нью-Йорк (Buffalo, New York).

16. Электричество

Фото: pixabay

Судьбоносное открытие электричества причисляется английскому ученому Майклу Фарадею (Michael Faraday). Среди его ключевых открытий стоит отметить принципы действия электромагнитной индукции, диамагнетизм и электролиз. Эксперименты Фарадея также привели к созданию первого генератора, ставшего предшественником огромных генераторов, которые сегодня производят привычное нам в повседневной жизни электричество.

15. ДНК

Фото: pixabay

Многие считают, что именно американский биолог Джеймс Ватсон и английский физик Фрэнсис Крик (James Watson, Francis Crick) в 1950-х годах открыли ДНК, но на самом деле впервые эта макромолекула была выявлена еще в конце 1860-х годов швейцарским химиком Фридрихом Майшером (Friedrich Miescher). Затем спустя несколько десятилетий после открытия Майшера уже другие ученые провели ряд исследований, которые наконец-то помогли нам прояснить, как организм передает свои гены следующему поколению, и как координируется работа его клеток.

14. Анестезия

Фото: Wikimedia

Простые формы анестезии, такие как опиум, мандрагора и алкоголь, использовались людьми издавна, и первые упоминания о них ссылаются аж на 70 год нашей эры. Но с 1847 года обезболивание перешло на новый уровень, когда американский хирург Генри Бигелоу (Henry Bigelow) впервые ввел в свою практику эфир и хлороформ, сделав крайне болезненные инвазивные процедуры намного более переносимыми.

13. Теория относительности

Фото: Wikimedia

Включая две взаимосвязанные теории Альберта Эйнштейна (Albert Einstein), специальную и общую теорию относительности, теория относительности, опубликованная в 1905 году, преобразовала всю теоретическую физику и астрономию 20 века и затмила 200-летнюю теорию механики, предложенную Ньютоном. Теория относительности Эйнштейна стала основой для большей части научных работ современности.

12. Рентгеновские лучи

Фото: Nevit Dilmen / wikimedia

Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (Wilhelm Conrad Rontgen) нечаянно открыл рентгеновские лучи в 1895 году, когда он наблюдал за флюоресценцией, возникающей при работе катодно-лучевой трубки. За это поворотное открытие в 1901 году ученый был удостоен Нобелевской премии, ставшей первой в своем роде в области физических наук.

11. Телеграф

Фото: wikipedia

С 1753 года многие исследователи проводили свои эксперименты для установления связи на расстоянии с помощью электричества, но значительный прорыв произошел лишь спустя несколько десятилетий, когда в 1835 году Джозеф Генри и Эдвард Дэйви (Joseph Henry, Edward Davy) изобрели электрическое реле. С помощью этого устройства они и создали первый телеграф 2 года спустя.

10. Периодическая система химических элементов

Фото: sandbh / wikimedia

В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев заметил, что если упорядочить химические элементы по их атомной массе, они условно выстраиваются в группы с похожими свойствами. На основании этой информации он создал первую периодическую систему, одно из величайших открытий в химии, которое позже прозвали в его честь таблицей Менделеева.

9. Инфракрасные лучи

Фото: AIRS / flickr

Инфракрасное излучение было открыто британским астрономом Вильямом Хершелем (William Herschel) в 1800 году, когда он изучал нагревательный эффект света разных цветов, используя для разложения света в спектр призму, и измеряя изменения термометрами. Сегодня инфракрасное излучение используется во многих областях нашей жизни, включая метеорологию, системы подогрева, астрономию, отслеживание теплоемких объектов и многие другие сферы.

8. Ядерный магнитный резонанс

Фото: Mj-bird / wikimedia

Сегодня ядерный магнитный резонанс постоянно используют в качестве чрезвычайно точного и эффективного диагностического инструмента в области медицины. Впервые это явление было описано и вычислено американским физиком Исидором Раби (Isidor Rabi) в 1938 году во время наблюдения за молекулярными пучками. В 1944 году за это открытие американскому ученому вручили Нобелевскую премию по физике.

7. Отвальный плуг

Фото: wikimedia

6. Камера-обскура

Фото: wikimedia

Предшественником современных фотоаппаратов и видеокамер стала камера-обскура (в переводе темная комната), которая была оптическим устройством, используемым художниками для создания быстрых набросков во время выездов за пределы своих мастерских. Отверстие в одной из стенок устройства служило для создания перевернутого изображения того, что происходило снаружи камеры. Картинка отображалась на экране (на противоположной от отверстия стенке темного ящика). Эти принципы были известны веками, но в 1568 году венецианец Даниель Барбаро (Daniel Barbaro) внес изменения в устройство камеры-обскура, дополнив его собирающими линзами.

5. Бумага

Фото: pixabay

Первыми примерами современной бумаги часто считают папирус и амате, которые использовали древние средиземноморские народы и доколумбовые американцы. Но было бы не совсем верно считать их настоящей бумагой. Ссылки на первое производство писчей бумаги относятся к Китаю во времена правления империи Восточная Хань (25-220 годы нашей эры). Первая бумага упоминается в летописях, посвященных деятельности судебного сановника Цай Луна (Cai Lun).

4. Тефлон

Фото: pixabay

Материал, благодаря которому ваша сковорода не пригорает, на самом деле был изобретен абсолютно случайно американским химиком Роем Планкетт (Roy Plunkett), когда тот искал замену холодильным агентам, чтобы обезопасить домашний быт. Во время одного из своих экспериментов ученый открыл странную скользкую смолу, которая позже стала больше известной как тефлон.

3. Теория эволюции и естественного отбора

Фото: wikimedia

Вдохновленный своими наблюдениями в ходе второго исследовательского путешествия в 1831-1836 годах, Чарльз Дарвин (Charles Darwin) приступил к написанию своей знаменитой теории эволюции и естественного отбора, ставшей по мнению ученых со всего света ключевым описанием механизма развития всего живого на Земле

2. Жидкие кристаллы

Фото: William Hook / flickr

Если бы австрийский ботаник и физиолог Фридрих Райницер (Friedrich Reinitzer) не открыл жидкие кристаллы во время проверки физико-химических свойств различных производных холестерина в 1888 году, сегодня вы бы не знали, что такое телевизоры с жидкокристаллическими экранами или плоские LCD мониторы.

1. Вакцина от полиомиелита

Фото: GDC Global / flickr

26 марта 1953 года американский медицинский исследователь Йонас Солк (Jonas Salk) объявил, что ему удалось провести успешные испытания вакцины против полиомиелита, вируса, который вызывает тяжелое хроническое заболевание. В 1952 году из-за эпидемии этого недуга диагноз был поставлен 58 000 жителей США, и болезнь унесла 3 000 невинных жизней. Это подстегнуло Солка на поиски спасения, и теперь цивилизованный мир в безопасности хотя бы от этой беды.

Читайте также: