Масштабы влияния хозяйственной деятельности человека на природу

ВЕЛИКИЕ ОТКРЫТИЯ В ХХ ВЕКЕ 

1900 
М. Планк заложил основы квантовой теории. 
К.Винклером и Р.Кничем разработаны основы промышленного синтеза серной кислоты контактным способом. 
  
1901 
Э. Демарсе открыл редкоземельный элемент европий. 
  
1903 
М.С.Цвет заложил основы метода адсорбционной хроматографии. 
Э.Фишер установил, что белки построены из альфа-аминокислот; осуществил первые синтезы пептидов. 
  
1905 
А. Вернер предложил современный вариант длинной формы графического изображения периодической системы элементов. 
  
1907 
Ж. Урбэн открыл редкоземельный элемент лютеций, последний из стабильных редкоземельных элементов. 
  
1908 
В.Оствальдом (лауреат Нобелевской премии 1909 г.) разработаны основы технологии производства азотной кислоты каталитическим окислением аммиака. 
  
1909 
С. Серенсен ввел водородный показатель рН. 
И. Лэнгмюр (лауреат Нобелевской премии 1932 г.) разработал основы современного учения об адсорбции. 
  
1910 
С.В.Лебедев получил первый образец синтетического бутадиенового каучука. 
  
1911 
Э. Резерфорд (лауреат Нобелевской премии 1908 г.) предложил ядерную (планетарную) модель атома. 
  
1913 
Н. Бор (лауреат Нобелевской премии 1922 г.) сформулировал основные постулаты квантовой теории атома, согласно которой электроны в атоме обладают определенной энергией и вследствие этого могут вращаться в электронной оболочке лишь на определенных энергетических уровнях. 
К. Фаянс и Ф.Содди (лауреат Нобелевской премии 1921 г.) сформулировали закон радиоактивных сдвигов (тем самым структура радиоактивных семейств была увязана со структурой периодической системы элементов). 
А. Ван ден Брук высказал предположение, что номер элемента в периодической системе численно равен заряду его атома. 
  
1914 
Р. Мейер предложил помещать все редкоземельные элементы в побочной подгруппе III группы периодической системы. 
  
1915 
И. Штарк ввел понятие "валентные электроны". 
  
1916 
В. Коссель и Г. Льюис разработали теорию атомной связи и ионной связи. 
Н.Д.Зелинским сконструирован противогаз. 
  
1919 
Э. Резерфорд (лауреат Нобелевской премии 1908 г.) осуществил первую ядерную реакцию искусственного превращения элементов. 
  
1920 
Важнейшие исследования строения атома, приведшие к современным представлениям о модели атома. В этих исследованиях участвовали Л. Де Бройль (лауреат Нобелевской премии 1929 г.) (волновая природа электрона), Э. Шредингер (лауреат Нобелевской премии 1933 г.) (ввел основное уравнение квантовой механики), В.Гейзенберг (лауреат Нобелевской премии 1932 г.), М. Дирак (лауреат Нобелевской премии 1933 г.). 
  
1923 
Г. Хевеши и Д. Костер открыли гафний. 
И. Бренстед предложил считать кислотами вещества, отдающие протоны, а основаниями - вещества, присоединяющие протоны. 
  
1925 
В. Паули сформулировал принцип запрета. 
Г.Уленбек и С. Гоудсмит ввели представление о спине электрона. 
  
1931 
Э. Хюккель заложил основы квантовой химии органических соединений. Сформулировал (4n + 2) - правило ароматической стабильности, устанавливающее принадлежность вещества к ароматическому ряду. 
С. В. Лебедев решил проблемы промышленного получения синтетического каучука. 
  
1932 
Дж. Чедвик (лауреат Нобелевской премии 1935 г.) открыл нейтрон. 
Д.Д. Иваненко предложил протонно-нейтронную модель атомного ядра. 
Л. Полинг (лауреат Нобелевской премии 1954 г.) количественно определил понятие электроотрицательности, предложил шкалу ЭО и выразил зависимость между ЭО и энергией связи атомов. 
  
1933 
П. Блэкетт и Г. Оккиалини открыли позитрон. 
  
1934 
И. и Ж. Кюри (лауреаты Нобелевской премии 1935 г.) открыли явление искусственной радиоактивности. 
  
1937 
К. Перрье и Э. Сегре открыли новый элемент - первый искусственно синтезированный элемент технеций с Z=43. 
  
1939 
М. Перей открыл франций - элемент с Z=87. 
Разработаны технологии промышленных производств искусственных волокон (найлон, перлон). 
  
1940 
Д. Корсон, К. Маккензи, Э. Сегре синтезировали астат (Z=85). 
Э. Макмиллан (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Ф. Эйблсон синтезировали первый трансурановый элемент нептуний с Z=93. 
Г. Сиборг, Э. Макмиллан (лауреаты Нобелевской премии 1951 г.), Дж. Кеннеди, А. Валь синтезировали плутоний с Z=94. 
  
1944 
Г. Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Р. Джеймс, А. Гиорсо синтезировали кюрий с Z=96. Г. Сиборг выдвинул актиноидную концепцию размещения трансурановых элементов в периодической системе. 
  
1945 
Г. Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Р. Джеймс, П. Морган, А. Гиорсо синтезировали америций с Z=95. 
  
1947 
Э. Чаргафф впервые получил чистые препараты ДНК. 
  
1949 
Г. Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), С. Томпсон, А. Гиорсо синтезировали берклий (Z=97) и калифорний (Z=98). 
  
1951 
Л. Полинг (лауреат Нобелевской премии 1954 г.) разработал модель полипептидной спирали. 
В.М. Клечковским сформулировано правило (n + l) - заполнения электронных оболочек и подоболочек атомов по мере роста Z. 
Т. Кили, П. Посон синтезировали небензоидное ароматическое соединение "сэндвичевой" структуры - ферроцен (С₅H₅)₂Fe. 
  
1952 
Г. Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), А. Гиорсо и др. открыли эйнштейний (Z=99) и фермий (Z=100). 
  
1953 
Дж. Уотсон и Ф. Крик (лауреаты Нобелевской премии 1962 г.) предложили модель ДНК - двойную спираль из нитей полинуклеотидов, связанных водородными "мостиками". 
А. Тодд и Д. Браун разработали схему строения РНК. 
  
1954 
К. Циглер, Дж. Натт (лауреаты Нобелевской премии 1963 г.) предложили смешанные металлоорганические катализаторы для промышленного синтеза полимеров. 
  
1955 
Г. Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.) и др. cинтезировали менделеевий (Z=101). 
Н. Н. Семенов и С. Хиншельвуд (лауреаты Нобелевской премии 1962 г.) провели фундамендальные исследования механизма радикальных химических реакций. 
  
1958 
Открытие механизма биосинтеза РНК и ДНК А. Корнбергом и С. Очоа (лауреаты Нобелевской премии 1959 г.). 
  
1961 
Установлена новая Международная шкала атомных масс - за единицу принята 1/12 массы изотопа ¹²С. 
А. Гиорсо, Т. Сиккеланд, А. Ларош, Р. Латимер синтезировали лоуренсий (Z=103). 
  
1962 
Получены первые соединения инертных газов. 
  
1963 
Р. Меррифильдом разработан твердофазный метод пептидного синтеза; осуществлен полный синтез инсулина - первый химический синтез белка. 
  
1964-84 гг 
Г.Н. Флеров с сотр. cинтезировал курчатовий (Z=104) (1964), нильсборий (Z=105) (1970); 
Ю.Ц. Оганесян с сотр. получили элементы с Z=106 (1974), Z=107 (1976), Z=108 (1982), Z=110 (1986); 
П. Армбрустер с сотр. синтезировал элемент с Z=109 (1984).

begun

Важнейшие открытия космологии

Современная наука о Вселенной - космология - родилась в первые десятилетия XX в. Тогда были созданы теория относительности и квантовая механика, составляющие с тех пор фундамент всей физики. Космология начиналась с первых теоретических поисков, которые почти всем казались поначалу совершенно абстрактными и произвольными, если не фантастическими. Затем последовали грандиозные наблюдательные открытиям, и в результате в космологии возникла новая богатая содержанием и научно обоснованная картина мира как единого целого.

История космологии складывается, если говорить совсем коротко, из четырех  крупнейших открытий, которые и определили лицо науки о Вселенной к началу XXI в.

Первое из важнейших открытий сделано Эдвином Хабблом: в 1929 г. он обнаружил разбегание галактик, которое теперь понимают как всеобщее расширение Вселенной. Вскоре после  этого, в 1933 г., Фриц Цвикки заметил признаки существования во Вселенной темной материи, которую еще называют скрытой массой. Третье событие - регистрация в 1965 г. Арно Пензиасом и Робертом Вилсоном (Нобелевская премия 1986 г.) реликтового излучения, равномерно заполняющего все пространство мира. Наконец, недавно, в 1998-1999 гг., две группы астрономов открыли всемирное антитяготение.

Оригинальная Хаббловская диаграмма космологического расширения (1929 г.). Зависимость скорости удаления галактики (км/с) от расстояния до нее (пк). Расстояния у Хаббла были занижены тогда почти в 10 раз. На его диаграмме по вертикальной оси ошибочно указаны единицы скорости - (km) вместо (km/s).

Замечательно, что три  из четырех крупнейших наблюдательных открытий были предсказаны теоретиками. Расширение Вселенной предсказал Александр  Александрович Фридман в 1922 г. Предсказание реликтового излучения - заслуга  Георгия Антоновича Гамова (1940-1950-е гг.), некогда студента профессора А.А. Фридмана, преподававшего в Ленинградском университете. Существование же всемирного антитяготения предвидел Альберт Эйнштейн (1917 г). Только темная материя явилась в космологию неожиданно.

Предсказание Эйнштейна  дольше всего ждало своего наблюдательного  подтверждения. Как и полагается в истории самых важных открытий, оно оказалось сюрпризом почти  для всех, а некоторых теоретиков и вовсе застало врасплох. Никто  не мог представить себе, что судьбу эйнштейновской идеи удастся выяснить уже сейчас и с такой высокой  степенью определенности и надежности.

Гипотеза Эйнштейна

В 1915 г. А. Эйнштейн создал общую  теорию относительности. Двумя годами позднее он сделал попытку применить  ее к изучению мира, рассматриваемого как единое целое. С помощью новой  теории Эйнштейн впервые построил физико-математическую модель Вселенной. Модель описывала  Вселенную как статическую, вечную и неизменную физическую систему. В  ней притяжение тел друг к другу... отсутствовало. Ньютоновское всемирное тяготение при этом не отменялось, но помимо него в эйнштейновской модели действовал еще один силовой фактор - всемирное антитяготение, которое полностью компенсировало взаимное тяготение космических тел в масштабе всей Вселенной.

Ничего подобного прежняя, доэйнштейновская физика не знала. Но антитяготение не вытекало и из общей теории относительности. Это была совершенно новая идея. Она органично и в исключительно экономной математической форме была введена в структуру общей теории относительности, в ее математические уравнения. Антитяготение представлено в этих уравнениях всего одной и притом постоянной физической величиной, числом, которое получило название космологической константы. Космологическая константа, обозначаемая греческой буквой L (лямбда), обеспечивала в модели Эйнштейна компенсацию всемирного тяготения - без нее теория не допускала бы статичности мира. Последнее понятно: в мире, где безраздельно господствует одно лишь всемирное тяготение, все тела должны «падать», двигаясь под действием взаимного притяжения. Статичность, покой и вечная неизменность в таком случае совершенно невозможны.

События в космологии тех  лет развивались стремительно. В 1922 г. А.А. Фридман доказал, что уравнения  общей теории относительности - даже при наличии в них космологической  константы - допускают не только статические  модели, но и модели динамические, в  которых Вселенная как целое  могла расширяться или сжиматься. Фридман явно предпочитал модель расширяющейся Вселенной. Она и  подтвердилась в 1929 г. в астрономических  наблюдениях Э. Хаббла.

Как только стало ясно, что  во Вселенной никакого покоя на самом  деле нет, многие сочли, что идея всемирного антитяготения провалилась, а в космологической константе нет нужды. Так считал и сам Эйнштейн, который однажды в разговоре с Гамовым назвал идею космологической константы своим самым досадным промахом в науке. Против нее были и другие теоретики, среди них Л.Д. Ландау и В. Паули. О взглядах Ландау в

1950-1960 гг. пишет В.Л. Гинзбург: «Л.Д. Ландау даже слышать не  хотел о L-члене, но добиться  от него причины такой позиции  мне не удалось». И тем не менее интерес к гипотезе Эйнштейна не пропадал совсем. Десятилетие за десятилетием, начиная с работ В. де Ситтера и Ж. Леметра, складывалось понимание сущности новой константы природы - если только она не равна нулю. В результате возникло представление, что космологическая константа Эйнштейна описывает некую новую, совсем необычную космическую среду. Эта среда, не известная до того ни в теории, ни в эксперименте, заполняет все пространство мира везде и всегда с одинаковой плотностью. Она действует на погруженные в нее космические тела так, что их взаимное притяжение может быть ослаблено или даже полностью устранено - как в космологической модели Эйнштейна. Более того, эта среда способна не только компенсировать всемирное тяготение, но и пересилить его, заставить тела не притягиваться друг к другу, а удаляться. Такая точка зрения была впервые высказана Эрастом Борисовичем Глинером в 1965 г. Сейчас она получила самое широкое распространение.

Антитяготение и космический вакуум

В 1998-1999 гг. две группы астрономов-наблюдателей сообщили об открытии всемирного антитяготения. В работе участвовало большое число исследователей (около ста в общей сложности), одной группой руководили Брайан Шмидт и Адам Райес, другой - Сол Перлмуттер. Астрономы обнаружили, что в наблюдаемой Вселенной присутствует антигравитирующая космическая среда - космический вакуум. Но это отнюдь не пустота. У вакуума есть энергия, обладающая постоянной во времени и одинаковой во всем пространстве плотностью в любой системе отсчета. Этим вакуум принципиально отличается от всех других форм космической среды, плотность которых неоднородна в пространстве, падает со временем в ходе космологического расширения и может быть разной в разных системах отсчета.

Оказалось, что по плотности  энергии он превосходит все «обычные»  формы космического вещества вместе взятые. Вакуум создает космическое  антитяготение, которое не то что компенсирует всемирное тяготение, но определенно пересиливает его и почти безраздельно управляет динамикой космологического расширения в современную эпоху.

Стоит заметить, что ни в  первой своей космологической работе, ни позднее Эйнштейн не говорил ни об антитяготени, ни о вакууме. Дело, конечно, не в названиях. Но факт остается фактом: Эйнштейн воздерживался от какой-либо физической интерпретации космологической константы.

Открытие вакуума сделано  на основании изучения далеких вспышек  сверхновых звезд. Из-за исключительной яркости их можно наблюдать на очень больших, по-настоящему космологических  расстояниях. Использовались данные о  сверхновых определенного типа (Ia), которые принято считать «стандартными свечами»; их собственная светимость в максимуме блеска действительно лежит в довольно узких пределах (эксперты по сверхновым продолжают между тем спорить, в каких именно). Это позволяет проследить, как видимая, регистрируемая яркость источников зависит от расстояния до них. Конечно, на небольших расстояниях это классический закон обратных квадратов, но на очень большом удалении источников становятся существенными космологические эффекты, и, значит, характер этой зависимости позволяет узнать нечто новое о всей Вселенной. Одно плохо - сверхновых звезд очень мало. В среднем на обычную галактику приходится одна вспышка сверхновой примерно за сто лет, да и длится эта вспышка всего несколько месяцев, а то и недель. Поэтому статистика космологических сверхновых пока не очень богата (около десятка звезд к 2006 г.).

Первая группа наблюдателей, сообщившая о своих результатах  в 1998 г., располагала данными всего  о нескольких сверхновых нужного  типа на заданных расстояниях, но уже  и этого было достаточно, чтобы  заметить космологический эффект в  законе убывания видимой яркости  с увеличением расстояния. Оказалось, что уменьшение яркости происходит несколько быстрее, чем следовало  бы ожидать по космологической теории. Это возможно тогда (и, как все  сейчас думают, только тогда), когда  космологическое расширение происходит с ускорением, то есть, если скорость удаления от нас источника света  не убывает, а возрастает со временем. Ускорение же может создать только космический вакуум: его антитяготение стремится удалить тела друг от друга и тем самым подгоняет разлет галактик и скоплений. Благодаря именно этому эффекту ускорения и удалось распознать космический вакуум и даже весьма точно измерить плотность его энергии ?V. Оказалось, что ?V = 7 ? 10-30 г/см3, если выразить ее в единицах плотности массы. (Как известно, масса и энергия связаны между собой знаменитой формулой Эйнштейна E = mc2; чтобы пересчитать плотность массы на плотность энергии, нужно умножить ее на c2.) Эта плотность заметно больше плотности других видов космического вещества и энергии. Энергия вакуума составляет приблизительно 73% от полной энергии (или массы) Вселенной.