Вновь установленные явления не согласовывались с господствовавшей в XIX в. идеей непрерывности физических процессов. Это противоречие разрешил Макс Планк, выдвинувший в 1900 г. предположение, согласно которому атомы отдают энергию не непрерывно, а выделяют ее порциями, квантами. Этим в науку был введен принцип дискретности, т. е. раздельности, прерывности. Отсюда вытекало, что в природе наряду с явлением непрерывности закономерно имеют место и скачкообразные процессы.

Стремительный рывок совершила теоретическая физика в связи с разработкой Альбертом Эйнштейном специальной (1905) и общей (1916) теории относительности. Раскрывая ее сущность, Эйнштейн подчеркивал: «Теория относительности изменяет законы механики. Старые законы несправедливы, если скорость движущейся частицы приближается к скорости света. Новые законы движения тела, сформулированные теорией относительности, блестяще подтверждаются экспериментом»[20]. В свете теории относительности безраздельно господствовавшие геометрия Эвклида и теория тяготения Ньютона предстали как отражение частных условий материального мира. Установленные же Эйнштейном законы поля и движения отразили более общие закономерности природы. Он пришел к выводу о тесной связи свойств пространства и времени с материей.

Достижения химической науки

Вторая половина XIX в. характеризовалась выдающимися достижениями в области химии. В 1869 г. Д.И. Менделеев открыл периодический закон, согласно которому химические и физические свойства элементов находятся в зависимости от их атомных весов. На основе найденной закономерности Менделеев предсказал и точно описал свойства трех не известных еще науке элементов. Впоследствии они были экспериментально выделены: в 1875 г. – галлий, в 1879 г. – скандий и в 1886 г. – германий. Менделеевская периодическая таблица показала свои неоспоримые прогностические возможности, что неоднократно подтверждало открытие новых элементов.

Интенсивное развитие получила физическая химия, предмет которой – исследование физических изменений в связи с химическими реакциями. Ее успехи во многом связаны с деятельностью Вильгельма Оствальда, Якоба Хендрика Вант-Гоффа, Сванте Аррениуса. Под влиянием теоретических исследований этих ученых значительно продвинулось практическое использование достижений химической науки в промышленности, включая получение серной и азотной кислот, белильной извести и едкого натра, анилина, электрохимические процессы добывания металлов и т. п. Благодаря работам Фридриха Августа К скуле, Жозефа Ле Беля,А.М. Бутлерова сформировалась органическая химия, объектом которой являются соединения углерода. Созданная трехмерная модель расположения атомов в пространстве дала возможность анализировать и синтезировать сложные соединения. В результате были получены новые синтетические красители и синтетические материалы: пластмассы (целлулоид, бакелит), искусственный шелк, вискозные химические волокна, заменители каучука и др.

Великие открытия в биологии

Развитие биологической науки в конце XIX в. связано прежде всего с окончательным утверждением эволюционной теории. Автор «Происхождения видов» (1859) Чарльз Дарвин в 1871 г. опубликовал книгу «Происхождение человека», в которой обосновал процесс его эволюции. Важную роль в разработке эволюционных идей сыграл и Томас Гекели — второй после Дарвина создатель теории видообразования.

Дарвину было ясно, что изменения в отдельном виде порождают эволюцию, но он не смог объяснить, чем вызывается сама изменчивость видов. Природу наследственного механизма раскрыл чешский натуралист Грегор Иоганн Мендель. Он установил, что в ядре каждой клетки содержится некий, по его представлениям, наследственный фактор, содержащий некоторые признаки организма и отвечающий за их передачу по наследству. В результате индивидуальные свойства передаются из поколения в поколение без смешения и усреднения. Свои опыты Мендель завершил в 1866 г., но они не получили признания у современников. Лишь в 1900 г. голландский ученый Хуго де Фриз, немецкий исследователь Карл Эрих Корренс и австрийский биолог Эрих Чермак независимо друг от друга и почти одновременно вторично открыли и сделали всеобщим достоянием законы наследственности Менделя. В 1909 г. датчанин Вильгельм Людвиг Иогансен для обозначения единицы наследственного материала ввел понятие «ген», ставшее общепринятым термином.

Привели к важным открытиям исследования в области цитологии – науки о строении, развитии и функциях клеток. Еще в 70 – 80-х гг. XIX в. Вальтер Флеминг выявил в ядре клетки структурные образования, получившие название «хромосомы». После начатых в 1910 г. опытов Томаса Ханта Моргана стала окончательно ясной связь между генами и хромосомами. Гены являются частью хромосом и носителями отдельных наследственных свойств и признаков, а хромосома содержит наследственную информацию в целом. Но сами гены далеко не во всех случаях устойчивы. Это в 1900 г. заметил Хуго де Фриз, который внезапные изменения признаков у потомков назвал мутациями. Своим возникновением они обязаны либо случайным в развитии организма событиям, либо искусственным воздействиям, при которых поражается один из генов. Развитие биологии и ее составной части – генетики укрепили теорию эволюции живого мира.

Связь науки и техники

Великие открытия в теоретической науке в момент их свершения в большинстве случаев еще не оказывали непосредственного воздействия на отдельные отрасли промышленного производства или сельского хозяйства. Для этого потребуется время. Но они поднимали общий уровень теоретических исследований, которые давали возможность привести в систему известные данные и на основе целостных знаний о предметах и явлениях дать ключ к решению технических проблем. Дж. Бернал идею приоритета науки в научно-техническом прогрессе выразил словами: «Постоянные и накопленные со временем усовершенствования в технике могут исходить от инженеров, но выдающиеся преобразования происходят лишь в результате вмешательства науки»[21]. Только после того как естествознание открыло и изучило различные виды материи и формы ее движения, многообразные силы природы и их законы, техника получила возможность практически их использовать. Электротехника и электроэнергетика, переработка нефти и химическое производство в целом, моторостроение, авиация и многие другие отрасли стали возможны лишь в результате научных открытий и крупнейших изобретений. Прогресс техники постепенно, но неуклонно оказался в прямой зависимости от научных достижений, машинная индустрия по-существу явилась технологическим воплощением науки.

Завершение промышленной революции

Во второй половине XVIII в. начинается и на протяжении XIX в. завершается переход от мануфактурной формы организации труда к крупной машинной индустрии. Коренная перемена способа производства по своему всеобъемлющему воздействию на все стороны жизни общества и последствиям, которые наступили в результате замены ручного инструментального труда машинным, представляла собой промышленную революцию, или, что одно и то же, промышленный переворот. Его основная черта состояла в переходе от аграрной, ремесленной экономики к преобладающему городскому машинному производству и формированию индустриального общества. В результате возникла крупная машинная фабрично-заводская индустрия, ускорился технический прогресс. Одновременно возросла доля промышленного производства и относительно сократился удельный вес сельского хозяйства в валовом национальном доходе. В социальном плане промышленный переворот привел к формированию и росту численности фабричного пролетариата, усилению и укреплению положения промышленной буржуазии.