Всемирная история в десяти томах. Том 7

Благодаря исследованиям русского астрофизика А. А. Белопольского был собран обширный материал, касающийся движения материи на небесных телах — Солнце, Юпитере, Сатурне. Используя так называемый принцип Допплера, устанавливающий связь между изменением частоты волнового процесса, воспринимаемого некоторым приемником, и скоростью этого приемника относительно источника волн, Белопольский измерил лучевые скорости (т. е. скорости движения вдоль направления, по которому ведется наблюдение) большого числа звезд. Это имело важное значение для разработки проблем звездной астрономии. Выдающимся вкладом в астрофизику, поставившим ее на прочную основу, явилось экспериментальное доказательство в 1900 г. Белопольским справедливости принципа Допплера для световых волн.

Химия

В рассматриваемый период весьма успешно развивалась химия, на которой, как и на других отраслях естествознания, сказалось сильное влияние физики.

Периодическая система элементов, открытая Д. И. Менделеевым в 1869 г., нашла подтверждение в работах ряда ученых различных стран. В 1875 г. француз Лекок де Буабодран открыл галлий, в 1879 г. швед Нильсон — скандий, в 1886 г. немец К. Винклер — германий, существование которых предвидел Менделеев, исходя из периодического закона. Значительную работу по дальнейшему подтверждению и обоснованию периодической системы выполнил чешский химик Б. Браунер. В 1894 г. У. Рамзай в сотрудничестве с Дж. Релеем открыл ранее неизвестную составную часть воздуха — аргон, в 1895 г. получил гелий, а в 1898 г. (совместно с М. Траверсом) — криптон, ксенон и неон. Эти «благородные» газы составили новую («нулевую») группу периодической системы.

Сущность и значение периодического закона предстали в новом свете благодаря открытию радиоактивного распада элементов и созданию электронной теории. Оказалось возможным построить первые модели атома, в которых элементы отличались друг от друга числом электронов, находящихся вне ядра. Было обнаружено, что число таких электронов в атоме соответствует «порядковому числу» или «номеру» элемента, т. е. месту, которое элемент занимает в периодической системе. В 1913—1914 гг. английский физик Г. Мозли установил однозначную связь между спектром рентгеновских лучей данного элемента и его «порядковым числом», т. е. зарядом атомного ядра.

На основе электронных и квантовых представлений удалось также проложить путь к определению генетической связи между элементами, к объяснению их перехода друг в друга, тогда как в начале рассматриваемого периода убеждение в неизменности элементов было почти всеобщим.

Тесная взаимосвязь между химией и физикой обусловила формирование специальной дисциплины-физической химии. Некоторые ее отрасли (например, термохимия, исследующая связь химических и тепловых процессов) возникли уже раньше, но другие только теперь переживали свой расцвет.

Количественное изучение физико-химических равновесий и процессов в значительной степени приблизило химию к уровню строгой математической науки. В 1876—1878 гг. американский ученый Дж. У. Гиббс сформулировал так называемое правило фаз, охватывающее обширный круг физико-химических явлений. В 1884 г. голландец Я. Г. Вант-Гофф опубликовал «Очерки по химической динамике». Графический метод исследования физико-химических явлений, примененный Гиббсом, был впервые развит русским химиком Н. С. Курнаковым в его трудах 1871—1873 гг. по физико-химическому анализу и нашел важное практическое применение в конце XIX — начале XX в. (в частности, в металлографии при изучении сплавов).

В другой отрасли физической химии — электрохимии крайне существенным явилось создание теории электролитической диссоциации. Согласно этой теории, вещества, растворы которых являются электролитами (т.е. проводят электрический ток), при своем растворении распадаются на электрически заряженные частицы — ионы. В обобщенной и систематизированной форме теория электролитической диссоциации была впервые изложена шведским ученым Сванте Аррениусом в 1887 г.

Изучение физических (оптических) свойств кристаллов повлекло за собой возникновение стереохимии. Для объяснения различия в оптических свойствах кристаллов при одинаковом химическом составе двое ученых — голландец Я. Г. Вант-Гофф и француз А. Ж Ле Бель — независимо друг от друга выдвинули в 1874 г. понятие о различном пространственном распределении одинакового числа атомов в молекуле. Наряду с изображением химических связей в виде двухмерных «структурных формул» (как это имело место в классической теории химического строения, созданной в 60-х годах) появились формулы стереохимические, принимавшие во внимание все три измерения пространства.

Биология