В 18 в. исторический процесс перехода от феодализма к капитализму развивается с нарастающей силой. В первой половине столетия во Франции шла напряженная борьба "третьего сословия" против дворянства и духовенства. Идеологи третьего сословия - французские просветители и материалисты - осуществили идеологическую подготовку революции. Особую роль в деятельности французских просветителей и философов играла наука. Законы науки, рационализм, составляли основу их теоретических концепций. В 1751-1780 гг. издана знаменитая "Энциклопедия, или Толковый словарь наук искусств и ремесел" под редакцией Дидро и Даламбера. Сотрудниками "Энциклопедии" были Ф. Вольтер, Ш. Монтескье, Г. Мабли, К. Гельвеций, П. Гольбах, Ж. Бюффон.
"Энциклопедия" стала могучим средством распространения науки. Влияние французских просветителей вышло далеко за пределы Франции. Высокая оценка роли разума и науки, характерная для французских просветителей, привела к тому, что 18 в. вошел в историю науки и культуры под названием "века разума". Однако, в том же 18 в. возникает идеалистическая реакция на успехи науки, выразившаяся в субъективном идеализме Джорджа Беркли (1684-1753),
скептицизме Дэвида Юма (1711-1776), учении о непознаваемых "вещах в себе" Иммануила Канта (1724-1804).
В 18 в. происходит экономическая промышленная революция. Процесс капиталистической индустриализации начался в Англии. Этому способствовали изобретение первой прядильной машины Джоном Уайеттом (1700-1766) и ее практическое использование предпринимателем Ричардом Аркрайтом (1732-1792), построившим в 1771 г. первую прядильную фабрику, оборудованную запатентованными им машинами.
Джеймс Уатт (1736-1819) изобретает универсальный паровой (а не паро-атмосферный) двигатель с отделением конденсатора от рабочего цилиндра и непрерывным действием.
Появляются первые пароходы (1807, Роберт Фултон) и паровозы.
В России ученым энциклопедического масштаба в 18 в. был Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Он первый русский профессор химии (1745), создатель первой русской химической лаборатории (1748), автор первого в мире курса физической химии. В области физики Ломоносов оставил ряд важных работ по кинетической теории газов и теории теплоты, по оптике, электричеству, гравитации и физике атмосферы. Он занимался астрономией, географией, металлургией, историей, языкознанием, писал стихи, создавал мозаичные картины, организовал фабрику по производству цветных стекол. К этому надо добавить энергичную общественную и организаторскую деятельность Ломоносова. Он активный член академической канцелярии, издатель академических журналов, организатор университета, руководитель ряда отделов академии.
А.С. Пушкин назвал Ломоносова "первым русским университетом", подчеркнув его роль как ученого и просветителя. Однако, законченных и опубликованных трудов по физике и химии у Ломоносова немного, большая часть осталась в виде заметок, фрагментов, неоконченных сочинений и набросков. Ломоносов считал, что в основе химических явлений, лежит движение частиц - "корпускул". В своей не законченной диссертации "Элементы математической химии" сформулировал основную идею "корпускулярной теории", в которой, в частности указал, что "корпускула" представляет собой "собрание элементов" (то есть атомов). Ломоносов полагал, что всем свойствам вещества можно дать исчерпывающее объяснение с помощью представления о различных чисто механических движениях корпускул, в свою очередь состоящих из атомов.
=
Однако атомистика в целом выступала у него в качестве натурфилософского учения. Он первым заговорил о физической химии как науке, объясняющей химические явления на основе законов физики и использующей физический эксперимент в исследовании этих явлений. Как физик-теоретик, он категорически выступил против концепции теплорода, как причины, определяющей температуру тела. Он пришёл к предположению, что теплота обусловлена вращательными движениями частиц вещества. В физике концепция теплорода господствовала целое столетие после опубликования классически работы Ломоносова "Размышления о причине теплоты и холода"
(1750). В научной системе Ломоносова важное место занимает "всеобщий закон" сохранения. Впервые он формул его в письме к Леонарду Эйлеру 5 июля 1748 г. Здесь он пишет:". все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько ко же теряется у другого. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и направила движения: тело, которое своим толчком побуждает другое к движению, столь теряет от своего движения, сколько сообщает движения другому, им двинутому". Печатная публикация закона последовала в 1760 г., в диссертации "Рассуждение о твердости и жидкости тел". Ломоносов сделал важный шаг, введя для количественной характеристики химических реакций весы. Таким образом, в истории закона сохранения энергии и массы Ломоносову по праву принадлежит первое место. Ломоносов был пионером во многих областях науки. Он открыл атмосферу Венеры и нарисовал яркую картину огненных валов и вихрей на Солнце. Он высказал правильную догадку о вертикальных течениях в атмосфере, правильно указал на электрическую природу северных сияний и оценил их высоту. Он пытался разработать эфирную теорию электрических явлений и думал о связи электричества и света, которую хотел обнаружить экспериментально. В эпоху господства корпускулярной теории света он открыто поддержал волновую теорию "Гугения" (Гюйгенса) и разработал оригинальную теорию цветов. В работе "О слоях земных" (1763) он последовательно проводил идею о закономерной эволюции природы и фактически применял метод, впоследствии получивший в геологии название актуализма (см.Ч. Лайелль). Это был яркий и независимый ум, взгляды которого во многом опередили эпоху. В 18 в. высказываются космогонические (космогония - область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем) идеи, положенные в основу так называемой небулярной (от лат. туман) гипотезы Канта (1754) - Лапласа (1796) о возникновении Солнечной системы. Смысл её сводится к тому, что Солнечная система образовалась из вращающейся раскаленной газовой туманности. Вращаясь, туманность отслаивала одно кольцо за другим. На месте ее центрального сгущения образовалось Солнце. Планеты возникли из рассеянной материи на периферии в силу притяжения частиц. Возникновение планет объясняется законами тяготения и центробежной силой. В настоящее время эта гипотеза считается несостоятельной. Так, данные геологии убедительно свидетельствуют о том, что наша планета никогда не пребывала в огненно-жидком, расплавленном состоянии. Кроме того, не удалось объяснить, почему современное Солнце вращается очень медленно, хотя ранее, во время своего сжатия, оно вращалось столь быстро, что происходило отделение вещества под действием центробежной силы.
В 1781 г. Уильям Гершель (1738-1822), пользуясь конструированными ими астрономическими инструментами, открывает в Солнечной системе новое небесное тело - планету Уран.
Благодаря работам Леонарда Эйлера (1707-1783) и Жозефа Луи Лагранжа (1736-1813) в механике начинают широко использоваться методы дифференциального и интегрального исчисления.
В 1736 г. Парижская академия наук организовала экспедицию в Перу для измерения дуги меридиана в экваториальной зоне, а в 1736 г. послала экспедицию в Лапландию, для решения спора между картезианской и ньютонианской моделью мира. Центром ньютонианства был Лондон, а картезианства - Париж. Разницу в их воззрениях четко сформулировал Вольтер в "Философских письмах" (1731): "Когда француз приезжает в Лондон, то находит здесь большую разницу как в философии, так и во всем другом. В Париже, из которого он приехал, думают, что мир наполнен материей, здесь же ему говорят, что он совершенно пуст; в Париже вы видите, что вся вселенная состоит из вихрей тонкой материи, в Лондоне же вы не видите ничего подобного; во Франции давление Луны производит приливы и отливы моря, в Англии же говорят, что это само море тяготеет к Луне, так что когда парижане получают от Луны прилив, то лондонские джентльмены думают, что они должны иметь отлив. У вас картезианцы говорят, что все совершается вследствие давления, и этого мы не понимаем; здесь же ньютонианцы говорят, что все совершается вследствие притяжения, которое мы не лучше понимаем. В Париже вы воображаете, что Земля у полюсов несколько удлинена, как яйцо, тогда как в Лондоне представляют ее сплюснутой, как дыня". Экспедиции подтвердили правоту теории Ньютона. В 1733 г. Шарль Франсуа Дюфе (1698-1739) открыл существование двух видов электричества, так называемого "стеклянного" (электризация происходило при натирании стекла кожей, положительные заряды) и "смоляного" (электризация при натирании эбонита шерстью, отрицательные заряды).
Особенность этих двух родов электричества состояла в том, что однородное с ним отталкивалось, а противоположное притягивалось. Для получения электрических разрядов большой силы строились громадные стеклянные машины, производящие электризацию трением. В 1745-1746 гг. была изобретена так называемая лейденская банка, что оживило исследования по электричеству. Лейденская банка - это конденсатор; представляющий собой стеклянный цилиндр. Снаружи и внутри до 2/3 высоты стенки банки, и ее дно оклеены листовым оловом; банка прикрыта деревянной крышкой, через которую проходит проволока с металлическим шариком наверху, соединенная с цепочкой, прикасающейся с дном и стенками. Заряжали банку, прикасаясь шариком к кондуктору машины и соединяя внешнюю обкладку банки с землей; разряд получается соединением внешней оболочки с внутренней. Бенджамен Франклин (1706-1790) создал феноменологическую электрическую теорию. Он пользовался представлением об особой электрической субстанции, электрической материи. До процесса электризации тела обладают равным ее количеством. "Положительное" и "отрицательное" электричество (термины введены Франклином) объясняется избытком или недостатком в теле одной электрической материи. В теории Франклина электричество нельзя создать или уничтожить, а можно только перераспределить. Он так же доказал электрическое происхождение молнии и подарил миру громоотвод (молниеотвод). Шарль Огюстен Кулон (1736-1806) открывает точный закон электрических взаимодействий и находит закон взаимодействия магнитных полюсов. Он устанавливает метод измерения количества электричества и количества магнетизма (магнитных масс). После Кулона стало возможным построение математической теории электрических и магнитных явлений. Алессандро Вольта (1745-1827) в 1800 г. на основании цепей, состоящих из различных металлов, изобретает вольтов столб - первый генератор электрического тока. В 18 в. внимание ученых привлекла проблема горения. Врач прусского короля Георг Эрнест Шталь (1660-1734) на основании воззрений Иоганна Иоахима Бехера (1635-1682) создал теорию флогистона: все горючие вещества богаты особым горючим веществом флогистоном. Продукты горения не содержат флогистона и не могут гореть. Металлы также содержат флогистон, и, теряя его, превращаются в ржавчину, окалину. Если к окалине добавить флогистон (в виде угля) металлы возрождаются. Поскольку вес ржавчины больше веса проржавевшего металла, флогистон обладает отрицательной массой. Наиболее полно Шталь изложил учение о флогистоне в 1737 г. в книге "Химические и физические опыты, наблюдения и размышления". "Гипотеза Сталя, - писал Д.И. Менделеев в "Основах химии", - отличается большой простотой, она в середине XVIII века нашла себе многих сторонников". Ее при ни мал и М.В. Ломоносов в сочинениях "О металлическом блеске" (1745) и "О рождении и природе селитры" (1749). В 18 в. интенсивно развивается пневматическая (газовая) химия. Джозеф Блэк (1728-1799) в работе 1756 г. сообщает о получении при прокаливании магнезии газа, который отличается от обыкновенного воздуха тем, что он тяжелее атмосферного и не поддерживает ни горения, ни дыхания. Это был углекислый газ.
По этому поводу В.И. Вернадский писал: "Открытие свойств и характера угольной кислоты. Дж. Блэком в середине 18 века получило совершенно исключительное значение в развитии нашего мировоззрения: на ней впервые было выяснено понятие о газах. Изучение её свойств и её соединений послужило началом крушения теории флогистона и развития современной теории горения, наконец, исследование этого тела явилось исходным пунктом научной аналогии между животными и растительными организмами" ("Вопросы философии и психологии, 1902, с.1416). Следующий крупный шаг в газовой химии сделал Джозеф Пристли (1733-1804). До него были известны только два газа - "связанный воздух" Дж. Блэка, то есть углекислый газ, и "воспламеняемый воздух", то есть водород, открытый Генри Кавендишем (1731-1810). Пристли открыл 9 новых газов, в том числе кислород в 1774 г. при нагревании оксида ртути. Однако он неверно посчитал, что кислород, это воздух, от которого оксид ртути отнял флогистон, превратившись в металл. Антуан-Лоран Лавуазье (1743-1794) опроверг теорию флогистона. Он создал теорию получения металлов из руд. В руде металл соединен с газом. При нагревании руды с углем газ связывается с углем, и образуется металл. Таким образом, он увидел в явлениях горения и окисления не разложение веществ (с выделением флогистона), а соединение различных веществ с кислородом. Стали понятны причины изменения веса в этом процессе. Сформулировал закон сохранения массы: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции. Показал, что в состав воздуха входят кислород и азот. Провел количественный анализ состава воды. В 1789 г. опубликовал "Начальный курс химии", где рассматривал образование и разложение газов, горение простых тел и получение кислот; соединение кислот с основаниями и по лучение средних солей; приводил описание химических приборов и практических приемов. В руководстве приведен первый список простых веществ. Работы Лавуазье и его последователей заложили основы научной химии. Лавуазье казнили в годы Великой Французской революции.
Еще во второй половине 17 в. английский ботаник Джон Рэй (1623-1705) дал классификацию, в которой имелось понятие вида. Это был очень важный шаг. Вид стал общей для всех организмов единицей систематизации. Под видом Рэй понимал наиболее мелкую совокупность организмов, которые сходны морфологически; совместно размножаются; дают подобное себе потомство. Окончательное становление систематики происходит после выхода в свет работ шведского ботаника Карла Линнея (1707-1778)"Система природы" и "Философия ботаники". Он подразделил животных и растения на 5 соподчиненных групп: классы, отряды, роды, виды и разновидности. Узаконил бинарную систему видовых названий. (Название любого вида состоит из существительного, обозначающего род, и прилагательного, обозначающего вид; например, Parus major - Синица большая). В систематике Линнея растения делились на 24 класса на основании строения их генеративных органов. Животные подразделялись на 6 классов на основании особенностей кровеносной и дыхательной систем. Система Линнея была искусственной, то есть она была построена для удобства классификации, а не по принципу родства организмов.
Критерии для классификации в искусственной системе произвольные и немногочисленные. По своим взглядам Лин ней был креационистом. Сущность креационизма состоит в том, что все виды животных и растений были созданы творцом и с тех пор остаются постоянными. Целесообразность строения организмов (органическая целесообразность) абсолютна, изначально создана творцом. Линней придерживался типологической концепции вида. Её существенные характеристики заключаются в том, что виды реальны, дискретны и устойчивы. Для установления видовой принадлежности используют морфологические признаки. В 18 в. во Франции возникает новое направление в биологии - трансформизм. Трансформизм, в отличие от креацианизма, утверждает, что виды животных и растений могут меняться (трансформироваться) в новых условиях внешней среды. Приспособленность к среде - результат исторического развития вида. Трансформизм не рассматривает эволюцию как всеобщее явление природы. Одним из наиболее ярких представителей трансформизма был Жорж Луи Бюффон (1707-1788). Он пытался выяснить причины исторической изменяемости домашних животных. В одной из глав 36-томной "Естественной истории" в качестве причин, вызывающих изменения животных, называются климат; пища; гнет одомашнивания.
Бюффон оценил возраст Земли в 70 000 лет, отойдя от христианской догмы и дав время для протекания эволюции органического мира. Считал, что осел - это выродившаяся лошадь, а обезьяна - выродившийся человек. Бюффон "в своих трансформистских высказываниях шел не только впереди времени, но и впереди фактов" (Н.Н. Воронцов).
В конце 18 в. сельский врач Эдвард Дженнер (1749-1823) совершил переворот в методике предупреждения оспы, по существу применив впервые вакцинацию. Он за метил, что люди, переболевшие коровьей оспой, впоследствии никогда не заболевали натуральной оспой. Основываясь на этих наблюдениях, Дженнер 14 мая 1796 г. привил коровьей оспой 8-летнего Джеймса Фипса, затем заразил натуральной, и после этого мальчик остался здоров.