Российские учёные отметили 300-летие своей академии. Рассказываем о 10 её важнейших достижениях
От Ломоносова до Алфёрова и дальше
К юбилею Российской Академии Наук Институт истории естествознания и техники имени С.И. Вавилова РАН назвал 50 наиболее значимых открытий и изобретений, сделанных российскими учёными за минувшие три столетия. Расскажем о некоторых из них.
1. Теория о «природе Земли»
Когда Академия была основана, Михаилу Ломоносову было всего 12 лет. До его пешего путешествия из Холмогор в Москву оставалось ещё шесть лет. Ломоносов был универсальным учёным, своего рода русским Леонардо да Винчи. Многие его догадки и гипотезы опередили время.
Именно Ломоносов заложил основы отечественных наук о Земле. В «Слове о рождении металлов от трясения Земли» (1755) учёный впервые показал, что, если в горной породе обнаружили один минерал, вероятно, рядом окажутся и другие из этой группы.
Задолго до появления шкалы Рихтера Ломоносов дал первую классификацию тектонических движений. Он разделил «земные трясения» по скорости (быстрые и медленные) и по силе. В трактате «О слоях Земных» он ввёл одно из важнейших в геологии понятий – длительность геологического времени. Трактат стал отправной точкой для новых направлений исследований – исторической геологии и палеогеографии.
2. Периодический закон химических элементов
Дмитрий Менделеев был человеком не менее разносторонним, чем Михайло Ломоносов. За свою жизнь он выпустил более 1,5 тысячи трудов, касающихся самых разных областей: от метеорологии и технологий перегонки нефти до воздухоплавания и кораблестроения, от освоения Крайнего Севера до разоблачения спиритизма. Такой широкий кругозор предполагает талант находить связи и сближать между собою предметы, кажущиеся обычному взгляду далёкими. Эта способность проявилась в главном научном достижении Менделеева – открытии «Периодического закона химических элементов».
Ещё будучи студентом Главного педагогического института, Менделеев пришёл к мысли о создании «общей системы, в какой можно расположить все тела, сравнивая их по форме и по составу».
Кроме того, Менделеев, опираясь на открытый им закон, дал развёрнутые предсказания существования и свойств ряда неизвестных тогда химических элементов. Он предложил не просто некую удачную и выразительную таблицу, но открыл глубокий закон природы.
3. Открытие вирусов
Открытие вирусов произошло благодаря табаку и русскому учёному Дмитрию Ивановскому. В 1892 году была опубликована его статья «О двух болезнях табака», в которой излагались результаты изучения мозаичной болезни этого растения в Крыму.
Полагая, что недуг вызывается бактериями, ботаник хотел осадить эти микробы на специальном фильтре. Но оказалось, что патогены слишком малы. Фильтр не был способен их задержать, и экстракт заражённых листьев табака сохранял инфекционные свойства. Учёный предположил, что в нём остаются производимые бактериями токсины.
Спустя шесть лет голландец Мартин Бейеринк провёл серию аналогичных экспериментов и придумал название новому инфекционному агенту – «вирус». Но приоритет Дмитрия Ивановского в открытии вирусов не оспаривается. Благодаря ему появилась новая область биологии – вирусология.
4. Условный рефлекс
Открытие условных рефлексов было связано с исследованиями физиологии пищеварения, за которые Иван Павлов получил в 1904 году Нобелевскую премию. Вместе с Иваном Толочиновым он изучал так называемое психическое возбуждение слюнных желез. Это когда слюна выделяется не в результате попадания пищи в рот, а в ответ на вид и запах еды и обстановку, в которой она появляется (например, звон посуды). Такое слюноотделение и было названо условным рефлексом.
Павлов подробно изучил механизм этого явления. Согласно его теории, условные рефлексы – проявление высшей нервной деятельности.
Их открытие оказало огромное влияние на развитие нейрофизиологии, а также на разработку ряда медицинских практик, в том числе связанных с лечением неврозов и некоторых психических заболеваний.
5. Биосфера и ноосфера
Владимир Вернадский открыл и описал биосферу как геологическую оболочку планеты. Биосфера создаётся живым веществом, которому учёный придал космический и геологический смысл. Живое вещество не происходит из косной материи, оно, согласно его теории, было всегда и являет собой такой же вечный элемент космоса, как материя и энергия. Живые организмы служат преобразователями солнечной энергии (фотосинтез) и энергии химических связей (хемосинтез) в минералы, горные породы и структурные подразделения земной коры.
Форма существования живого вещества – геологическая оболочка биосфера, формирующая соседние и глубинные геосферы – атмосферу, гидросферу, литосферу.
Собственную энергию живого вещества учёный назвал биогеохимической энергией жизни. Своё открытие он обнародовал в докладе «Начало и вечность жизни» в 1921 году, а через пять лет вышла книга «Биосфера», в которой Вернадский сформулировал эту теорию и ответил на многие сопутствующие вопросы.
В 1943 году в докладе «О геологических оболочках Земли как планеты» Вернадский доказал, что все главные характеристики планеты определяются биосферой, и потому знания о Земле следует распространить на все другие планеты.
6. Учение о центрах происхождения культурных растений
Задача поиска исходного «строительного» материала для новых культурных сортов в 1920-х годах подвели Николая Вавилова к необходимости изучения разнообразия видов культурных растений. Во Всесоюзном институте растениеводства (ВИР) Вавилов организовал работу огромного коллектива исследователей по изучению происхождения растений, их внутривидового состава, географии их сортового разнообразия, наследственной изменчивости. При этом были использованы новейшие для его времени методы исследования: генетические, цитологические, физиологические.
В результате этой масштабной работы были открыты более 30 видов пшеницы, десятки видов культурного и дикого картофеля. Изучались земледельческие территории всего земного шара. Была создана широкая сеть опытных станций ВИРа в различных регионах страны для выявления всего спектра полезных свойств растений в различных природных условиях для ведения селекционных работ.
7. Открытие берестяных грамот в Новгороде
До второй половины XIX века изучение средневековой русской истории велось главным образом на основе письменных источников, наиболее информативными из которых были летописи. С 1870-х годов стали проводиться археологические исследования погребальных памятников восточных славян.
В 1929 году под руководством аспиранта Государственной академии истории материальной культуры Артемия Арциховского было начато планомерное археологическое изучение Великого Новгорода – крупного политического, торгового и культурного центра Древней Руси.
Во время раскопок была найдена первая берестяная грамота. Она датировалась концом XIV века и представляла собой роспись доходов, которые получали трое жителей города с нескольких сёл. Открытие берестяных грамот имело огромное значение, поскольку позволило исследовать недоступный для изучения на основе других источников пласт живого, повседневного русского языка XI–XV веков. Арциховским было открыто, изучено и опубликовано более 500 берестяных документов.
8. Низкотемпературная сверхпроводимость и сверхтекучесть жидкого гелия
Явление сверхтекучести – это исчезновение вязкости жидкости при сверхнизких температурах вблизи абсолютного нуля. Эффект был открыт Петром Капицей в 1937 году и теоретически объяснён Львом Ландау в 1941 году. То есть если гелий охладить до так называемой критической температуры – минус 270,98 °С при давлении 0,05 атмосферы, то у него полностью пропадает трение.
Сверхтекучесть и особенно сверхпроводимость – важнейшие направления в современной физике. У веществ с такими свойствами обнаружилось множество практических применений. Например, скоростной транспорт на магнитной подушке. Или квантовые компьютеры, над созданием которых сейчас работают во многих странах мира, в том числе в России.
Работы советских учёных в области физики низких температур были отмечены Нобелевскими премиями. Ландау получил её в 1962 году, Капица – в 1978-м.
9. Вклад Академии наук в атомный проект
Советский атомный проект (САП) – это программа создания ядерного и термоядерного оружия. Решающую роль в этом сыграли четверо физиков: Игорь Курчатов, Юлий Харитон, Яков Зельдович и Андрей Сахаров.
Было предложено два варианта атомной бомбы, механизм взрыва которой состоял в ядерной цепной реакции деления плутония-239 или урана-235. Для получения плутония нужен был ядерный реактор. В результате были созданы атомная промышленность и первая (плутониевая) атомная бомба, испытанная в 1949 году. После этого началась работа над созданием термоядерной бомбы. Она была разработана также в двух вариантах, которые были испытаны в 1953 и 1955 годах. То, что сейчас мы находимся под надёжным ядерным щитом, – заслуга учёных Академии наук и Курчатовского института.
10. Разработка полупроводниковых гетероструктур
Эти структуры являются одними из важнейших в электронике. Они представляют собой конструкции из нескольких слоёв различных полупроводниковых материалов с отличающимися свойствами.
История открытия связана с именем советского физика Жореса Алфёрова. В 1963 году он получил первый патент в этой области. Эксперименты показали великолепные результаты: гетеро
Открытиями Жореса Алфёрова мы пользуемся в повседневной жизни, даже не подозревая об этом структуры значительно улучшали эффективность работы полупроводниковых устройств.
Открытие сыграло огромную роль в развитии современной электроники, заставило пересмотреть классические подходы к полупроводникам. Гетероструктуры стали использоваться повсеместно – при создании лазеров, светодиодов, мощных высокочастотных транзисторов, средств связи и других устройств. Сканеры штрих-кодов, которые сегодня используются повсюду – от крупнейших логистических центров и супермаркетов до малых сельских магазинов, – в основе их работы лежит открытие Жореса Алфёрова.
Уроженец Беларуси в 2000 году получил Нобелевскую премию по физике. И до последних дней не терял связи с малой родиной. Жорес Алфёров регулярно встречался с белорусскими учёными, участвовал в научных конференциях НАН Беларуси, выступал перед студентами.
Семен ШАПКИН
Фото: ТАСС, РИА Новости, Wikimedia.org
© "Союзное государство", № 03 2024