» » » » » Știința modernă: Fizica, Chimia, Geologia

Știința modernă: Fizica, Chimia, Geologia

Revoluția științifică a stabilit știința ca sursă pentru creșterea cunoașterii. În timpul secolului al XIX-lea, practica științei a devenit profesionalizată și instituționalizată în moduri care au continuat până în secolul XX. Pe măsură ce rolul cunoașterii științifice a crescut în societate, a fost încorporată în multe aspecte ale funcționării statelor-națiune.

Fizica

Albert Einstein(Albert Einstein)

James Clerk Maxwell(James Clerk Maxwell)

Revoluția științifică este o limită convenabilă între gândirea antică și fizica clasică. Nicolaus Copernic a reînviat modelul heliocentric al sistemului solar descris de Aristarh din Samos. Acesta a fost urmat de primul model cunoscut de mișcare planetară dezvoltat de Johannes Kepler la începutul secolului al XVII-lea, care a propus ca planetele să urmeze orbite eliptice, cu Soarele în un singur focar al elipsei. Galileo („părintele fizicii moderne”) a folosit, de asemenea, experimente pentru a valida teoriile fizice, un element-cheie al metodei științifice. William Gilbert a făcut unele dintre cele mai vechi experimente de electricitate și magnetism, stabilind că Pământul însuși este magnetic.

În 1687, Isaac Newton a publicat Principia Mathematica, detaliind două teorii fizice cuprinzătoare și de succes: legile mișcării lui Newton, care au condus la mecanica clasică; și legea de gravitație a lui Newton, care descrie forța fundamentală a gravitației.

La sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea, comportamentul electricității și al magnetismului a fost studiat de Luigi Galvani, Giovanni Aldini, Alessandro Volta, Michael Faraday, Georg Ohm și alții. Aceste studii au dus la unificarea celor două fenomene într-o singură teorie a electromagnetismului, de James Clerk Maxwell (cunoscută sub numele de ecuațiile lui Maxwell).

Începutul secolului XX a adus începutul unei noi revoluții în fizică. Teoriile lui Newton care au durat mult timp, s-au dovedit a nu fi corecte în toate circumstanțele. Începând cu 1900, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr și alții au dezvoltat teorii cuantice pentru a explica diverse rezultate experimentale anormale, introducând nivele discrete de energie. Nu numai că mecanica cuantică a arătat că legile mișcării nu se mențin la scară mică dar, și mai îngrijorător, teoria relativității generale, propusă de Einstein în 1915, a arătat că fundalul fix al spațiului, de care atât mecanica newtoniană cât și relativitatea specială depind, nu ar putea exista. În 1925, Werner Heisenberg și Erwin Schrödinger au formulat mecanica cuantică, care a explicat teoriile cuantice precedente. Observarea de către Edwin Hubble în 1929 a faptului că viteza cu care galaxiile se îndepărtează se corelează pozitiv cu distanța lor, a condus la înțelegerea faptului că universul se extinde, și la formularea teoriei Big Bang de către Georges Lemaître.

Bomba atomică - Trinity(Bomba atomică a inaugurat „marea știință” în fizică.)

În 1938, Otto Hahn și Fritz Strassmann au descoperit fisiunea nucleară prin metode radiochimice, iar în 1939 Lise Meitner și Otto Robert Frisch au scris prima interpretare teoretică a procesului de fisiune, care mai târziu a fost îmbunătățită de Niels Bohr și John A. Wheeler. Progrese ulterioare au avut loc în timpul celui de-al doilea război mondial, ceea ce a dus la aplicarea practică a radarului și la dezvoltarea și utilizarea bombei atomice. În acest timp, Chien-Shiung Wu a fost recrutat în cadrul Proiectului Manhattan pentru a ajuta la dezvoltarea unui proces de separare a metalelor de uraniu în izotopi U-235 și U-238 prin difuzie gazoasă. Ea a fost experimentalist în domeniul dezintegrării beta și al fizicii interacțiunii slabe. Wu a proiectat un experiment care a permis fizicienilor teoreticieni Tsung-Dao Lee și Chen-Ning Yang să respingă din punct de vedere experimental legea parității, câștigând un premiu Nobel în 1957.

Prin procesul care a început cu inventarea ciclotronului de către Ernest O. Lawrence în anii 1930, fizica din perioada postbelică a intrat într-o fază a ceea ce istoricii au numit „Big Science” (”marea știință”), necesitând mașini masive, bugete și laboratoare pentru a testa teoriile, și aceasta se deplasează pe noi frontiere. Patronul principal al fizicii a devenit guvernele naționale, care au recunoscut că susținerea cercetării „de bază” ar putea conduce deseori la tehnologii utile atât pentru aplicațiile militare, cât și industriale.

În prezent, relativitatea generală și mecanica cuantică sunt inconsecvente una cu alta și eforturile în curs sunt de a le uni.

Chimia

Dmitri Mendeleev(Dmitri Mendeleev)

Chimia modernă s-a evidențiat din secolul al XVI-lea până în secolul al XVIII-lea prin practicile materiale și teoriile promovate de alchimie, medicină, producție și minerit. Un moment decisiv a apărut atunci când „chimia” a fost distinsă de alchimie de Robert Boyle în lucrarea sa Chimistul sceptic, în 1661, deși tradiția alchimică a continuat o perioadă de timp după lucrarea sa. Alți pași importanți au inclus practicile experimentale gravimetrice ale chimiștilor medicali precum William Cullen, Joseph Black, Torbern Bergman și Pierre Macquer, și prin lucrarea lui Antoine Lavoisier (”părintele chimiei moderne”) despre oxigen și legea conservării masei, care au respins teoria flogisticului . Teoria potrivit căreia toate materia este făcută din atomi, care sunt cele mai mici componente ale materiei care nu pot fi descompuse fără a pierde proprietățile chimice și fizice de bază ale acelei materii, a fost furnizată de John Dalton în 1803, deși această abordare a necesitat o sută de ani pentru a fi considerată ca demonstrată. Dalton a formulat, de asemenea, legea relațiilor de masă. În 1869, Dmitri Mendeleev a compus tabloul periodic al elementelor pe baza descoperirilor lui Dalton.

Sinteza ureei de către Friedrich Wöhler a deschis un nou domeniu de cercetare, chimia organică și, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au putut sintetiza sute de compuși organici. În ultima parte a secolului al XIX-lea a fost exploatată petrochimia Pământului după epuizarea aprovizionării cu petrol. Până în secolul al XX-lea, producția sistematică de materiale rafinate a oferit produse care nu numai că furnizează energie, ci și materiale sintetice pentru îmbrăcăminte, medicamente și resurse de folosință zilnică. Aplicarea tehnicilor din chimia organică la organismele vii a dus la chimia fiziologică, precursorul biochimiei. În secolul al XX-lea a apărut și integrarea fizicii și chimiei, cu proprietăți chimice explicate ca rezultat al structurii electronice a atomului. Cartea lui Linus Pauling despre Natura legăturii chimice a folosit principiile mecanicii cuantice pentru a deduce unghiurile de legătură în molecule tot mai complicate. Activitatea lui Pauling a culminat cu modelarea fizică a ADN-ului, ”secretul vieții” (în cuvintele lui Francis Crick, 1953). În același an, experimentul Miller-Urey a demonstrat într-o simulare a proceselor primordiale că constituenții de bază ai proteinelor, aminoacizii simpli, ar putea fi ei înșiși construiți din molecule mai simple.

Geologia

Geologia a existat ca un nor de idei izolate, deconectate, despre roci, minerale și forme de relief, înainte de a deveni o știință coerentă. Lucrarea lui Theophrast asupra pietrelor, Peri lithōn, a rămas o autoritate timp de milenii: interpretarea sa a fosilelor nu a fost răsturnată decât după Revoluția Științifică. Polimatul chinez Shen Kua (1031-1095) a formulat prima ipoteză pentru procesul de formare a terenurilor. Bazându-se pe observațiile sale despre fosilele într-un strat geologic într-un munte la sute de kilometri de ocean, el a dedus că pământul a fost format prin eroziunea munților și prin depunerea de silt.

Răspândirea tectonică a platoului și devierea continentală
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Wegener.jpg

(Răspândirea tectonică a platoului și devierea continentală ilustrată pe un glob în relief. )

Geologia nu a suferit restructurări sistematice în timpul Revoluției Științifice, dar teoreticienii individuali au avut contribuții importante. Robert Hooke, de exemplu, a formulat o teorie a cutremurelor, iar Nicholas Steno a dezvoltat teoria suprapunerii și a susținut că fosilele sunt rămășițele unor creaturi care au trăit cu mult timp în urmă. Începând cu Teoria sacră a Pământului a lui Thomas Burnet din 1681, filozofii naturali au început să exploreze ideea că Pământul s-a schimbat în timp. Burnet și contemporanii săi au interpretat trecutul Pământului în ceea ce privește evenimentele descrise în Biblie, dar munca lor a pus bazele intelectuale pentru interpretările seculare ale istoriei Pământului.

James Hutton(James Hutton, părintele geologiei moderne)

Geologia modernă, la fel ca și chimia modernă, a evoluat treptat în secolele XVIII și începutul secolului al XIX-lea. Benoît de Maillet și Comte de Buffon au văzut Pământul cu mult mai în vârstă decât cei 6.000 de ani considerați de cărturarii biblici. Jean-Étienne Guettard și Nicolas Desmarest au mers în Franța centrală și și-au înregistrat observațiile pe unele dintre primele hărți geologice. Ajutați de experimentarea chimică, naturaliștit, precum John Walker din Scoția, Torbern Bergman din Suedia și Abraham Werner din Germania, au creat sisteme de clasificare cuprinzătoare pentru roci și minerale – o realizare colectivă care a transformat geologia într-un domeniu de vârf până la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Acești geologi timpurii au propus, de asemenea, o interpretare generalizată a istoriei Pământului, care i-a condus pe James Hutton, Georges Cuvier și Alexandre Brongniart, urmând pașii lui Steno, să susțină că straturile de rocă ar putea fi datate de fosilele pe care le conțineau: principiul a fost aplicat prima dată geologiei Bazinului de la Paris. Folosirea fosilelor index a devenit un instrument puternic pentru realizarea hărților geologice, deoarece a permis geologilor să coreleze pietrele într-o localitate cu cele de aceeași vârstă în alte localități îndepărtate. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, geologi precum Charles Lyell, Adam Sedgwick și Roderick Murchison au aplicat noua tehnică pe rocile din întreaga Europă și din estul Americii de Nord, stabilind scenele pentru proiecte de cartografiere mai detaliate, finanțate de guverne în deceniile următoare.

La mijlocul secolului al XIX-lea, accentul geologiei s-a mutat de la descriere și clasificare la încercări de a înțelege cum s-a schimbat suprafața Pământului. Primele teorii cuprinzătoare despre apariția munților au fost propuse în această perioadă, ca și primele teorii moderne ale cutremurelor și vulcanilor. Louis Agassiz și alții au stabilit realitatea epocilor glaciare care au acoperit continentele, iar „fluvialiștii” precum Andrew Crombie Ramsay au susținut că văile râurilor au fost formate de-a lungul a milioane de ani de râurile care trec prin ele. După descoperirea radioactivității, s-au dezvoltat metode radiometrice de datare, începând cu secolul al XX-lea. Teoria lui Alfred Wegener despre „deriva continentală” a fost respinsă pe larg atunci când a propus-o în anii 1910, dar noile date adunate în anii 1950 și 1960 au condus la teoria tectonicii plăcilor, care a oferit un mecanism plauzibil pentru aceasta. Tectonica plăcii a oferit, de asemenea, o explicație unificată pentru o gamă largă de fenomene geologice aparent neînrudite. Din 1970 a servit drept principiu unificator în geologie.

Îmbrățișarea de către geologi a tectonicii plăcilor a făcut parte dintr-o extindere a domeniului de la un studiu al rocilor la un studiu al Pământului ca o planetă. Alte elemente ale acestei transformări includ: studiile geofizice ale interiorului Pământului, gruparea geologiei cu meteorologia și oceanografia ca fiind una dintre „științele pământului” și comparații ale Pământului cu alte planete stâncoase ale Sistemului Solar.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *