20 век в науке

Наука значительно продвинулась вперед в 20 веке . Произошли новые и радикальные разработки в области физических , биологических и гуманитарных наук, основанные на прогрессе, достигнутом в 19 веке.

Развитие постньютоновских теорий в физике, таких как специальная теория относительности , общая теория относительности и квантовая механика, привело к разработке ядерного оружия . Новые модели строения атома привели к развитию химических теорий и разработке новых материалов, таких как нейлон и пластмассы . Достижения в области биологии привели к значительному увеличению производства продуктов питания, а также к ликвидации таких заболеваний, как полиомиелит .

В 20 веке было разработано огромное количество новых технологий. Такие технологии, как электричество , лампа накаливания , автомобиль и фонография , впервые разработанные в конце 19-го века, были усовершенствованы и повсеместно распространены. Первый полет самолета произошел в 1903 году, а к концу века такие большие самолеты, как Boeing 777 и Airbus A330, за считанные часы пролетели тысячи миль. Развитие телевидения и компьютеров вызвало огромные изменения в распространении информации.

Астрономия и космические полеты

Американец Базз Олдрин во время первой лунной прогулки в 1969 году. Относительно молодая авиакосмическая промышленность быстро выросла за 66 лет после первого полета братьев Райт.

• гораздо лучшее понимание эволюции Вселенной , Было достигнуто ее возраст определен Большого взрыва о ее происхождении. (около 13,8 миллиардов лет), предложена и общепринята теория
• Был определен возраст Солнечной системы , включая Землю , и он оказался гораздо старше, чем считалось ранее: более 4 миллиардов лет, а не 20 миллионов лет, предложенных лордом Кельвином в 1862 году.
• Планеты Солнечной системы и их спутники внимательно наблюдались с помощью многочисленных космических зондов . Плутон был открыт в 1930 году на краю Солнечной системы, хотя в начале 21 века его переклассифицировали как карликовую планету (планетоид) вместо собственно планеты, в результате чего осталось восемь планет.
• Ни на одной из других планет Солнечной системы не было обнаружено никаких следов жизни , хотя оставалось неясным, могли ли где-то существовать какие-то формы примитивной жизни. внесолнечные планеты . Впервые были обнаружены
• В 1969 году «Аполлон-11» был запущен к Луне , и Нил Армстронг и Базз Олдрин стали первыми людьми с Земли , ступившими на другое небесное тело.
• В том же году советский астроном Виктор Сафронов опубликовал свою книгу « Эволюция протопланетного облака и формирование Земли и планет» . В этой книге были сформулированы практически все основные проблемы процесса формирования планет и решены некоторые из них. Идеи Сафронова получили дальнейшее развитие в работах Джорджа Уэзерилла , открывшего безудержную аккрецию .
• Космическая гонка между Соединенными Штатами и Советским Союзом дала мирный выход политической и военной напряженности времен Холодной войны , что привело к первому полету человека в космос с советским кораблем «Восток-1» в 1961 году и первой высадке человека на другой планете. Луна в 1969 году . — с американской миссией «Аполлон-11» первая космическая станция была запущена Позже в рамках советской космической программы . Соединенные Штаты разработали первую (и на сегодняшний день единственную) систему космических кораблей многоразового использования в рамках программы «Спейс Шаттл» , впервые запущенной в 1981 году. К концу столетия было основано постоянное присутствие человека в космосе благодаря продолжающемуся строительству Международной космической станции .
• Помимо полетов человека в космос, практичной и относительно недорогой формой исследования стали беспилотные космические зонды. Первый орбитальный космический зонд « Спутник-1 » был запущен Советским Союзом в 1957 году. Со временем на орбиту вокруг Земли была выведена массивная система искусственных спутников. Эти спутники значительно продвинули навигацию, связь, военную разведку, геологию, климат и многие другие области. Также к концу 20 века беспилотные зонды посетили Луну, Меркурий , Венеру , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран , Нептун , а также различные астероиды и кометы. , Космический телескоп Хаббл запущенный в 1990 году, значительно расширил наше понимание Вселенной и принес блестящие изображения на экраны телевизоров и компьютеров по всему миру.

Биология и медицина

Марка в память Александра Флеминга . Его открытие пенициллина изменило мир современной медицины, начав эпоху антибиотиков.

• Генетика была единогласно принята и значительно развита. Структуру ДНК определил в 1953 году Джеймс Уотсон . Фрэнсис Крик , Розалинда Франклин и Морис Уилкинс , за этим последовала разработка методов, позволяющих читать последовательности ДНК, а кульминацией стало начало проекта «Геном человека» (не завершенного в 20 веке) и клонирование первого млекопитающего в 1996 году.
• Была понята роль полового размножения в эволюции и бактериальная конъюгация . открыта
• Конвергенция различных наук для формулирования современного эволюционного синтеза (полученного между 1936 и 1947 годами), обеспечивающего широко признанное объяснение эволюции .
• Плацебо - контролируемые рандомизированные слепые стали мощным клинические исследования инструментом для тестирования новых лекарств.
• Антибиотики резко снизили смертность от бактериальных заболеваний и их распространенность .
• полиомиелита , Была разработана вакцина от положившая конец всемирной эпидемии. Были разработаны также эффективные вакцины от ряда других серьезных инфекционных заболеваний, в том числе от гриппа , дифтерии, коклюша, столбняка , кори , эпидемического паротита , краснухи (германской кори) , ветряной оспы , гепатита А и гепатита В.
• Эпидемиология и вакцинация привели к ликвидации вируса оспы среди людей.
• Рентген стал мощным диагностическим инструментом широкого спектра заболеваний: от переломов костей до рака. В 1960-х годах компьютерная томография была изобретена . Другими важными разработанными диагностическими инструментами были сонография и магнитно-резонансная томография .
• Разработка витаминов практически устранила цингу и другие болезни, вызванные дефицитом витаминов, в промышленно развитых обществах.
• Были разработаны новые психиатрические препараты. К ним относятся антипсихотики для лечения галлюцинаций и бреда и антидепрессанты для лечения депрессии.
• Роль курения табака в возникновении рака и других заболеваний была доказана в 1950-х годах (см. Исследование британских врачей ).
• новые методы лечения рака, включая химиотерапию , лучевую терапию и иммунотерапию Были разработаны . В результате рак часто можно было вылечить или перевести в состояние ремиссии .
• Развитие определения группы крови и банков крови сделало переливание крови безопасным и широко доступным.
• Изобретение клинической и разработка иммунодепрессантов и типирование тканей сделали трансплантацию органов и тканей реальностью.
• новые методы кардиохирургии Были разработаны , в том числе кардиостимуляторы и искусственное сердце .
• Кокаин / крэк и героин были признаны опасными наркотиками, вызывающими привыкание, и их широкое использование было объявлено вне закона; наркотики, изменяющие сознание, такие как ЛСД и МДМА были обнаружены и позже объявлены вне закона . Во многих странах война с наркотиками привела к росту цен в 10–20 раз, что привело к прибыльной на черном рынке торговле наркотиками , а в некоторых странах (например, в США ) к 1990-м годам тюремное заключение на 80% было связано с употреблением наркотиков. .
• Были разработаны противозачаточные препараты, которые снизили темпы роста населения в промышленно развитых странах, а также уменьшили табу на добрачный секс во многих западных странах.
• Разработка медицинского инсулина в 1920-е годы помогла увеличить продолжительность жизни диабетиков в три раза по сравнению с предыдущим периодом.
• Вакцины, гигиена и чистая вода улучшили здоровье и снизили уровень смертности, особенно среди младенцев и молодежи.

Известные

• Пандемия гриппа « испанка» унесла жизни от 20 до 100 миллионов человек в период с 1918 по 1919 год.
• Новое вирусное заболевание, получившее название « Вирус иммунодефицита человека» , или ВИЧ, возникло в Африке и впоследствии унесло жизни миллионов людей по всему миру. ВИЧ приводит к синдрому, называемому синдромом приобретенного иммунодефицита или СПИД. Лечение ВИЧ по-прежнему недоступно для многих людей, живущих со СПИДом и ВИЧ в развивающихся странах , и лекарство от него до сих пор не найдено.
• Из-за увеличения продолжительности жизни распространенность болезни рака, Альцгеймера , болезни Паркинсона и других заболеваний пожилого возраста . немного увеличилась
• Малоподвижный образ жизни , обусловленный появлением трудосберегающих устройств и технологий, а также распространением домашних развлечений и технологий, таких как телевидение, видеоигры и Интернет, способствовали «эпидемии» ожирения , сначала в богатых странах, но со временем конца 20-го века распространилась на развивающиеся страны.

Химия

Первая Сольвеевская конференция состоялась в Брюсселе в 1911 году и считалась поворотным моментом в мире физики и химии.

В 1903 году Михаил Цвет изобрел хроматографию — важный аналитический метод. В 1904 году Хантаро Нагаока предложил раннюю ядерную модель атома, в которой электроны вращаются вокруг плотного массивного ядра. В 1905 году Фриц Хабер и Карл Бош разработали процесс Габера для получения аммиака , что стало важной вехой в промышленной химии и имело глубокие последствия для сельского хозяйства. Процесс Габера, или процесс Хабера-Боша, объединял азот и водород с образованием аммиака в промышленных количествах для производства удобрений и боеприпасов. Производство продуктов питания для половины нынешнего населения мира зависит от этого метода производства удобрений. Габер вместе с Максом Борном предложил цикл Борна-Габера как метод оценки энергии решетки ионного твердого тела. Хабера также называют «отцом химической войны » за его работу по разработке и использованию хлора и других ядовитых газов во время Первой мировой войны.

Роберт А. Милликен , наиболее известный благодаря измерению заряда электрона, получил Нобелевскую премию по физике в 1923 году.

В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил броуновское движение таким образом, что окончательно доказала теорию атома. Лео Бэкеланд изобрел бакелит , один из первых коммерчески успешных пластиков. В 1909 году американский физик Роберт Эндрюс Милликен , который учился в Европе у Вальтера Нернста и Макса Планка , с беспрецедентной точностью измерил заряд отдельных электронов в эксперименте с каплей масла , в котором он измерил электрические заряды крошечной падающей воды (а позже масло) капельки. Его исследование установило, что электрический заряд любой конкретной капли кратен определенной фундаментальной величине — заряду электрона — и, таким образом, является подтверждением того, что все электроны имеют одинаковый заряд и массу. Начиная с 1912 года, он провел несколько лет, исследуя и, наконец, доказывая предложенную Альбертом Эйнштейном линейную зависимость между энергией и частотой, а также обеспечив первое прямое фотоэлектрическое подтверждение постоянной Планка . В 1923 году Милликен был удостоен Нобелевской премии по физике.

В 1909 году компания SPL Sørensen изобрела концепцию pH и разработала методы измерения кислотности. В 1911 году Антониус Ван ден Брук выдвинул идею о том, что элементы таблицы Менделеева более правильно организованы по положительному заряду ядра, а не по атомному весу. В 1911 году в Брюсселе прошла первая Сольвеевская конференция , собравшая большинство самых выдающихся ученых того времени. В 1912 году Уильям Генри Брэгг и Уильям Лоуренс Брэгг предложили закон Брэгга и основали область рентгеновской кристаллографии — важного инструмента для выяснения кристаллической структуры веществ. В 1912 году Питер Дебай разработал концепцию молекулярного диполя для описания асимметричного распределения заряда в некоторых молекулах.

В 1913 году Нильс Бор , датский физик, ввёл понятия квантовой механики в структуру атома, предложив то, что сейчас известно как модель атома Бора, в которой электроны существуют только на строго определённых круговых орбитах вокруг ядра, подобных ступеням атома. лестница. Модель Бора — это планетарная модель, в которой отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг небольшого положительно заряженного ядра, подобного планетам, вращающимся вокруг Солнца (за исключением того, что орбиты не плоские). Гравитационная сила Солнечной системы математически подобна силе притяжения. Кулоновская (электрическая) сила между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами.

В 1913 году Генри Мозли , опираясь на более раннюю идею Ван ден Брока, вводит концепцию атомного номера, чтобы исправить недостатки таблицы Менделеева, основанной на атомном весе. Пик карьеры Фредерика Содди в радиохимии пришелся на 1913 год, когда он сформулировал концепцию изотопов , в которой утверждалось, что определенные элементы существуют в двух или более формах, имеющих разный атомный вес, но химически неотличимых. Его помнят за доказательство существования изотопов некоторых радиоактивных элементов, а также, наряду с другими, ему приписывают открытие элемента протактиний в 1917 году. В 1913 году Дж. Дж. Томсон расширил работу Вина, показав, что заряженные субатомные частицы можно разделить по соотношению массы к заряду, метод, известный как масс-спектрометрия .

В 1916 году Гилберт Н. Льюис опубликовал свою основополагающую статью «Атом молекулы», в которой предположил, что химическая связь представляет собой пару электронов, разделяемых двумя атомами. Модель Льюиса приравнивала классическую химическую связь к совместному использованию пары электронов между двумя связанными атомами. Льюис представил в этой статье «электронные точечные диаграммы», чтобы символизировать электронные структуры атомов и молекул. Теперь известные как структуры Льюиса , они обсуждаются практически в каждом вводном учебнике по химии. Льюис в 1923 году разработал теорию электронных пар кислот и оснований : Льюис дал новое определение кислоте как любому атому или молекуле с неполным октетом, которые, таким образом, способны принимать электроны от другого атома; основания были, конечно, донорами электронов. Его теория известна как концепция кислот и оснований Льюиса . В 1923 году Дж. Н. Льюис и Мерл Рэндалл опубликовали «Термодинамику и свободную энергию химических веществ» — первый современный трактат по химической термодинамике .

В 1920-е годы модель Льюиса связи электронной пары быстро получила распространение и стала применяться в области органической и координационной химии. В органической химии это произошло прежде всего благодаря усилиям британских химиков Артура Лэпворта , Роберта Робинсона , Томаса Лоури и Кристофера Ингольда ; В то время как в координационной химии модель связи Льюиса была продвинута благодаря усилиям американского химика Мориса Хаггинса и британского химика Невила Сиджвика .

Квантовая химия

Основная статья: Квантовая химия

Некоторые считают рождение квантовой химии открытием уравнения Шредингера и его применением к атому водорода в 1926 году. Однако статья Уолтера Хайтлера и Фрица Лондона 1927 года часто признается первой вехой в истории квантовой химии. Это первое применение квантовой механики к двухатомной молекуле водорода и, следовательно, к явлению химической связи . В последующие годы большого прогресса добились Эдвард Теллер , Роберт С. Малликен , Макс Борн , Дж. Роберт Оппенгеймер , Лайнус Полинг , Эрих Хюккель , Дуглас Хартри , Владимир Александрович Фок , и это лишь некоторые из них.

Тем не менее, оставался скептицизм относительно общей силы квантовой механики применительно к сложным химическим системам. Ситуацию около 1930 года описывает Поль Дирак :

Таким образом, основные физические законы, необходимые для математической теории значительной части физики и всей химии, полностью известны, и трудность состоит лишь в том, что точное применение этих законов приводит к уравнениям, слишком сложным, чтобы их можно было решить. Поэтому становится желательным разработать приближенные практические методы применения квантовой механики, которые могут привести к объяснению основных особенностей сложных атомных систем без слишком больших вычислений.

Поэтому квантово-механические методы, разработанные в 1930-х и 1940-х годах, часто называют теоретической молекулярной или атомной физикой, чтобы подчеркнуть тот факт, что они были скорее применением квантовой механики к химии и спектроскопии , чем ответами на химически важные вопросы. В 1951 году важной статьей в квантовой химии стала основополагающая статья Клеменса Рутана об уравнениях Рутана . Это открыло путь к решению уравнений самосогласованного поля для малых молекул, таких как водород или азот . Эти вычисления проводились с помощью таблиц интегралов, которые рассчитывались на самых совершенных компьютерах того времени.

В 1940-х годах многие физики перешли от молекулярной или атомной физики к ядерной физике (например, Дж. Роберт Оппенгеймер или Эдвард Теллер ). Гленн Т. Сиборг был американским химиком-ядерщиком, наиболее известным своей работой по выделению и идентификации трансурановых элементов (тяжелее урана ). Он разделил Нобелевскую премию по химии 1951 года с Эдвином Мэттисоном Макмилланом за независимые открытия трансурановых элементов. Сиборгий был назван в его честь, что сделало его одним из трех человек, наряду с Альбертом Эйнштейном и Юрием Оганесяном , в честь которых при его жизни был назван химический элемент.

Молекулярная биология и биохимия

Основные статьи: История молекулярной биологии и История биохимии.

К середине 20-го века, в принципе, интеграция физики и химии была обширной, при этом химические свойства объяснялись структурой атома электронной ; Лайнуса Полинга В книге «Природа химической связи» принципы квантовой механики использовались для определения валентных углов во все более сложных молекулах. Однако, хотя некоторые принципы, выведенные из квантовой механики, были способны качественно предсказать некоторые химические особенности биологически значимых молекул, до конца 20-го века они представляли собой скорее набор правил, наблюдений и рецептов, чем строгие ab initio . количественные методы

Схематическое изображение некоторых ключевых структурных особенностей ДНК.

Этот эвристический подход восторжествовал в 1953 году, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик вывели двойную спиральную структуру ДНК , построив модели, ограниченные и основанные на знаниях химии составных частей и картинах дифракции рентгеновских лучей , полученных Розалиндой Франклин . Это открытие привело к взрывному росту исследований в области биохимии жизни.

В том же году эксперимент Миллера-Юри , проведенный Стэнли Миллером и Гарольдом Юри, продемонстрировал, что основные составляющие белка , простые аминокислоты , сами по себе могут быть построены из более простых молекул при моделировании первичных процессов на Земле. Хотя остается много вопросов об истинной природе происхождения жизни , это была первая попытка химиков изучить гипотетические процессы в лаборатории в контролируемых условиях.

В 1983 году Кэри Маллис разработал метод амплификации ДНК in vitro, известный как полимеразная цепная реакция (ПЦР), который произвел революцию в химических процессах, используемых в лаборатории для манипулирования ею. ПЦР можно было использовать для синтеза определенных фрагментов ДНК и сделать возможным секвенирование ДНК организмов, кульминацией которого стал огромный проект генома человека .

Важную часть головоломки двойной спирали решили одни из учеников Полинга Мэтью Мезельсон и Фрэнк Шталь , результат их сотрудничества ( эксперимент Мезельсона-Сталя ) был назван «самым красивым экспериментом в биологии».

Они использовали метод центрифугирования, который сортировал молекулы по разнице в весе. Поскольку атомы азота являются компонентом ДНК, их пометили и, следовательно, отслеживали при репликации у бактерий.

Конец 20 века

Бакминстерфуллерен, C ₆₀

В 1970 году Джон Попл разработал программу Гаусса, значительно упрощающую вычислительные химические расчеты. В 1971 году Ив Шовен предложил объяснение механизма реакций метатезиса олефинов . В 1975 году Карл Барри Шарплесс и его группа открыли реакции стереоселективного окисления , включая эпоксидирование Шарплесса . Асимметричное дигидроксилирование Шарплесса . и оксиаминирование Шарплесса . В 1985 году Гарольд Крото , Роберт Керл и Ричард Смолли открыли фуллерены — класс крупных молекул углерода, внешне напоминающих геодезический купол , спроектированный архитектором Р. Бакминстером Фуллером . В 1991 году Сумио Иидзима использовал электронную микроскопию, чтобы открыть тип цилиндрического фуллерена, известный как углеродная нанотрубка , хотя более ранние работы в этой области были проведены еще в 1951 году. Этот материал является важным компонентом в области нанотехнологий . В 1994 году Роберт А. Холтон и его группа осуществили первый полный синтез таксола . В 1995 году Эрик Корнелл и Карл Виман создали первый конденсат Бозе-Эйнштейна — вещество, проявляющее квантово-механические свойства в макроскопическом масштабе.

Науки о Земле

В 1912 году Альфред Вегенер предложил теорию континентального дрейфа . Эта теория предполагает, что формы континентов и совпадение геологии береговой линии между некоторыми континентами указывают на то, что в прошлом они были объединены и образовали единый массив суши, известный как Пангея; после этого они разделились и дрейфовали, как плоты, по дну океана, достигнув в настоящее время своего нынешнего положения. Кроме того, теория дрейфа континентов предложила возможное объяснение образованию гор; Тектоника плит построена на теории дрейфа континентов.

К сожалению, Вегенер не представил убедительного механизма этого дрейфа, и его идеи не были общепринятыми при его жизни. Артур Хоумс принял теорию Вегенера и предложил механизм мантийной конвекции , вызывающий движение континентов. Однако только после Второй мировой войны начали накапливаться новые доказательства, подтверждающие дрейф континентов. За этим последовал период в 20 чрезвычайно захватывающих лет, в течение которых теория континентального дрейфа превратилась из того, во что верили немногие, в краеугольный камень современной геологии. Начиная с 1947 года исследования обнаружили новые данные о дне океана, а в 1960 году Брюс К. Хизен опубликовал концепцию срединно-океанических хребтов . Вскоре после этого Роберт С. Дитц и Гарри Х. Гесс предположили, что океаническая кора образуется по мере того, как морское дно расширяется вдоль срединно-океанических хребтов при расширении морского дна . Это было воспринято как подтверждение мантийной конвекции , и поэтому главный камень преткновения теории был устранен. Геофизические данные свидетельствуют о латеральном движении континентов и о том, что океаническая кора моложе континентальной . Эти геофизические данные также послужили толчком к гипотезе палеомагнетизма — записи ориентации магнитного поля Земли, записанной в магнитных минералах. Британский геофизик С.К. Ранкорн предложил концепцию палеомагнетизма, обнаружив, что континенты сместились относительно магнитных полюсов Земли. Тузо Уилсон , который с самого начала был сторонником гипотезы расширения морского дна и дрейфа континентов, добавили в модель понятие трансформных разломов , дополнив классы типов разломов , необходимые для обеспечения функционирования подвижности плит на земном шаре. Симпозиум по дрейфу континентов состоявшееся в Лондонском королевском обществе в 1965 году, следует рассматривать как официальное начало признания тектоники плит научным сообществом. Тезисы симпозиума опубликованы как Blacket, Bullard, Runcorn; 1965. На этом симпозиуме Эдвард Буллард и его коллеги с помощью компьютерных расчетов показали, как континенты по обе стороны Атлантики лучше всего подходят для закрытия океана, который стал известный как знаменитый «Припадок Булларда». К концу 1960-х годов имеющиеся доказательства показали, что континентальный дрейф является общепринятой теорией.

Другие теории причин изменения климата оказались не лучше. Основные достижения были достигнуты в наблюдательной палеоклиматологии , поскольку ученые в различных областях геологии разработали методы выявления древнего климата. Уилмот Х. Брэдли обнаружил, что годовые пласты глины, отложенные на дне озер, демонстрируют климатические циклы. Эндрю Элликотт Дуглас увидел явные признаки изменения климата в годичных кольцах . Отметив, что кольца были тоньше в засушливые годы, он сообщил о климатических эффектах от солнечных изменений, особенно в связи с нехваткой солнечных пятен в 17-м веке ( Минимум Маундера ), замеченным ранее Уильямом Гершелем и другими. Другие ученые, однако, нашли веские основания сомневаться в том, что годичные кольца могут выявить что-то помимо случайных региональных различий. Ценность годичных колец для изучения климата не была твердо установлена ​​до 1960-х годов.

В 1930-е годы самым настойчивым сторонником связи Солнца и климата был астрофизик Чарльз Грили Эббот . К началу 1920-х годов он пришел к выводу, что солнечная «постоянная» была названа неправильно: его наблюдения показали большие изменения, которые он связал с солнечными пятнами , проходящими по поверхности Солнца. Он и еще несколько человек занимались этой темой до 1960-х годов, будучи убежденными, что изменения в солнечных пятнах являются основной причиной изменения климата. Другие учёные были настроены скептически. Тем не менее попытки связать солнечный цикл с климатическими циклами были популярны в 1920-х и 1930-х годах. Уважаемые ученые объявили о корреляциях, которые, по их мнению, были достаточно надежными, чтобы делать прогнозы. Рано или поздно все предсказания не оправдались, и репутация этого предмета упала.

Тем временем Милутин Миланкович , опираясь на теорию Джеймса Кролла , усовершенствовал утомительные расчеты различных расстояний и углов солнечного излучения по мере того, как Солнце и Луна постепенно нарушали орбиту Земли. Некоторые наблюдения за варвами (слоями грязи, покрывающими дно озер) соответствовали предсказанию цикла Миланковича продолжительностью около 21 000 лет. Однако большинство геологов отвергли астрономическую теорию. Поскольку они не могли подогнать время Миланковича к принятой последовательности, в которой было всего четыре ледниковых периода, каждый из которых длился намного больше 22 000 лет.

В 1938 году Гай Стюарт Каллендар попытался возродить теорию парникового эффекта Аррениуса. Каллендар представил доказательства того, что и температура, и уровень CO ₂ в атмосфере росли за последние полвека, и утверждал, что новые спектроскопические измерения показали, что газ эффективно поглощает инфракрасное излучение в атмосфере. Тем не менее, большая часть научного мнения продолжала оспаривать или игнорировать эту теорию.

Чарльз Килинг получает Национальную медаль науки от Джорджа Буша в 2001 году.

Еще один ключ к разгадке природы изменения климата появился в середине 1960-х годов в результате анализа глубоководных кернов, проведенного Чезаре Эмилиани , и анализа древних кораллов, проведенного Уоллесом Брокером и его сотрудниками. Вместо четырех длинных ледниковых периодов они обнаружили большое количество более коротких, расположенных в регулярной последовательности. Оказалось, что время ледниковых периодов определялось небольшими орбитальными сдвигами циклов Миланковича . Хотя этот вопрос оставался спорным, некоторые начали предполагать, что климатическая система чувствительна к небольшим изменениям и может легко перейти из стабильного состояния в другое.

Тем временем ученые начали использовать компьютеры для разработки более сложных версий расчетов Аррениуса. В 1967 году, воспользовавшись способностью цифровых компьютеров численно интегрировать кривые поглощения, Сьюкуро Манабе и Ричард Ветералд провели первый детальный расчет парникового эффекта с учетом конвекции (« одномерная радиационно-конвективная модель Манабе-Ветералда »). Они обнаружили, что в отсутствие неизвестных обратных связей, таких как изменения в облаках, удвоение содержания углекислого газа по сравнению с нынешним уровнем приведет к повышению глобальной температуры примерно на 2 °C.

К 1960-м годам аэрозольное загрязнение («смог») стало серьезной местной проблемой во многих городах, и некоторые ученые начали задумываться о том, может ли охлаждающий эффект загрязнения твердыми частицами повлиять на глобальную температуру. Ученые не были уверены, будет ли преобладать охлаждающий эффект загрязнения твердыми частицами или согревающий эффект выбросов парниковых газов, но, тем не менее, они начали подозревать, что выбросы человека могут нанести ущерб климату в 21 веке, если не раньше. В своей книге «Демографическая бомба » 1968 года Пол Р. Эрлих писал: «Парниковый эффект сейчас усиливается из-за значительно возросшего уровня углекислого газа... [этому] противостоят низкие облака, создаваемые инверсионными следами, пылью, и другие загрязняющие вещества... На данный момент мы не можем предсказать, какими будут общие климатические последствия использования атмосферы в качестве свалки мусора».

В исследовании 1968 года, проведенном Стэнфордским исследовательским институтом отмечалось Американского нефтяного института, :

Если температура Земли значительно повысится, можно ожидать, что произойдет ряд событий, включая таяние антарктической ледяной шапки, повышение уровня моря, потепление океанов и усиление фотосинтеза. [..] Ревель подчеркивает, что сейчас человек занимается обширным геофизическим экспериментом с окружающей его средой, Землей. К 2000 году почти наверняка произойдут значительные изменения температуры, которые могут привести к климатическим изменениям.

В 1969 году НАТО стала первым кандидатом, который занимался проблемой изменения климата на международном уровне. Тогда планировалось создать центр исследований и инициатив организации в гражданской сфере, занимающийся экологической тематикой. как кислотные дожди и парниковый эффект . Предложение президента США Ричарда Никсона не имело большого успеха в администрации канцлера Германии Курта Георга Кизингера . Но темы и подготовительная работа, проделанная властями Германии по предложению НАТО, приобрели международный импульс (см., например, Стокгольмскую конференцию Организации Объединенных Наций по окружающей среде обитания человека 1970 г.), поскольку правительство Вилли Брандта вместо этого начало применять их в гражданской сфере.

Также в 1969 году Михаил Будыко опубликовал теорию обратной связи лед-альбедо , основополагающего элемента того, что сегодня известно как арктическое усиление . В том же году аналогичная модель была опубликована Уильямом Д. Селлерсом . Оба исследования привлекли значительное внимание, поскольку намекнули на возможность безудержной положительной обратной связи в глобальной климатической системе.

В начале 1970-х годов данные о росте количества аэрозолей во всем мире побудили Рида Брайсона и некоторых других предупредить о возможности сильного похолодания. Между тем, новые данные о том, что время ледниковых периодов определялось предсказуемыми орбитальными циклами, позволяют предположить, что климат будет постепенно охлаждаться в течение тысяч лет. Однако на предстоящее столетие обзор научной литературы с 1965 по 1979 год обнаружил 7 статей, предсказывающих похолодание, и 44 — потепление (многие другие статьи о климате не содержали никаких предсказаний); статьи о потеплении цитировались гораздо чаще в последующей научной литературе. Несколько научных групп того периода пришли к выводу, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, вероятно ли потепление или похолодание, что указывает на то, что тенденция в научной литературе еще не стала консенсусом.

Джон Сойер опубликовал исследование «Техногенный углекислый газ и парниковый эффект» в 1972 году. Он обобщил научные знания того времени, антропогенную причину парникового газа углекислого газа, его распределение и экспоненциальный рост - выводы, которые актуальны и сегодня. Кроме того, он точно предсказал скорость глобального потепления на период с 1972 по 2000 год.

Таким образом, увеличение выбросов CO2 на 25%, ожидаемое к концу столетия, соответствует повышению мировой температуры на 0,6°C – величина, несколько превышающая климатические колебания последних столетий . – Джон Сойер, 1972 г.

Ведущие средства массовой информации того времени преувеличивали предупреждения меньшинства, ожидавшего неизбежного охлаждения. Например, в 1975 году журнал Newsweek опубликовал статью, в которой предупреждалось о «зловещих признаках того, что погодные условия на Земле начали меняться». Далее в статье говорится, что свидетельства глобального похолодания были настолько убедительными, что метеорологам «было трудно за ними угнаться». 23 октября 2006 года Newsweek опубликовал обновленную информацию, в которой говорилось, что он «совершенно ошибался в отношении ближайшего будущего».

В первых двух «Отчетах Римского клуба» 1972 г. и 1974 г., антропогенные изменения климата в результате увеличения выбросов CO ₂ и сброса тепла были упомянуты . О последнем Джон Холдрен написал в исследовании цитируется в первом докладе: «…что глобальное тепловое загрязнение вряд ли является нашей самой непосредственной экологической угрозой. Однако оно может оказаться самым неумолимым, если нам посчастливится избежать всего остального». Простые оценки глобального масштаба которые недавно были реализованы и подтверждено более точными модельными расчетами покажут заметный вклад отработанного тепла в глобальное потепление после 2100 года, если темпы его роста не сильно снизятся (ниже среднего показателя в 2% в год, который наблюдался с 1973 года).

Накоплены доказательства потепления. К 1975 году Манабе и Ветералд разработали трехмерную модель глобального климата , которая давала примерно точное представление о текущем климате. Удвоение содержания CO ₂ в атмосфере модели привело к повышению глобальной температуры примерно на 2 °C. Несколько других типов компьютерных моделей дали аналогичные результаты: невозможно было создать модель, которая бы напоминала реальный климат и не имела бы повышения температуры при _{CO 2} увеличении концентрации .

1979 года Всемирная климатическая конференция (с 12 по 23 февраля) Всемирной метеорологической организации пришла к выводу, что «кажется правдоподобным, что увеличение количества углекислого газа в атмосфере может способствовать постепенному потеплению нижних слоев атмосферы, особенно в более высоких широтах.... Вполне возможно, что некоторые последствия в региональном и глобальном масштабе могут быть обнаружены до конца этого столетия и станут значительными до середины следующего столетия».

В июле 1979 года Национальный исследовательский совет США опубликовал отчет: заключение (частично):

Когда предполагается, что содержание CO ₂ в атмосфере удвоится и будет достигнуто статистическое тепловое равновесие, наиболее реалистичные модели предсказывают глобальное приземное потепление на уровне от 2°C до 3,5°C, с более значительным увеличением в высоких широтах. … мы пытались, но не смогли найти каких-либо упущенных из виду или недооцененных физических эффектов, которые могли бы уменьшить нынешние оценки глобального потепления из-за удвоения содержания CO ₂ в атмосфере до незначительных пропорций или полностью обратить их вспять.

Джеймс Хансен во время своего выступления перед Конгрессом в 1988 году, которое предупредило общественность об опасностях глобального потепления.

К началу 1980-х годов небольшая тенденция похолодания с 1945 по 1975 год прекратилась. Аэрозольное загрязнение во многих регионах уменьшилось благодаря экологическому законодательству и изменениям в использовании топлива, и стало ясно, что охлаждающий эффект аэрозолей не будет существенно увеличиваться, в то время как уровень углекислого газа постепенно увеличивается.

Хансен и другие опубликовали в 1981 году исследование « Воздействие увеличения количества углекислого газа в атмосфере на климат» и отметили:

Показано, что антропогенное углекислое потепление должно выйти из уровня шума естественной изменчивости климата уже к концу века, и существует высокая вероятность потепления в 1980-х годах. Потенциальные последствия для климата в XXI веке включают создание подверженных засухе регионов в Северной Америке и Центральной Азии в результате смещения климатических зон, эрозию западно-антарктического ледникового щита с последующим повышением уровня моря во всем мире, а также открытие легендарный Северо-Западный проход.

В 1982 году Гренландии ледяные керны , пробуренные Гансом Ошгером , Вилли Дансгаардом и их коллегами, выявили резкие колебания температуры на протяжении столетия в далеком прошлом. Наиболее заметные изменения в их записи соответствовали резким колебаниям климата в раннем дриасе, которые наблюдались в изменениях типов пыльцы на дне озер по всей Европе. Очевидно, что резкие изменения климата были возможны в течение жизни человека.

В 1985 году совместная конференция ЮНЕП/ВМО/МСНС по «Оценке роли углекислого газа и других парниковых газов в изменениях климата и связанных с ними воздействиях» пришла к выводу, что «ожидается», что парниковые газы вызовут значительное потепление в следующем столетии и что некоторые потепление неизбежно.

Тем временем ледяные керны, пробуренные франко-советской командой на станции Восток в Антарктиде, показали, что CO ₂ и температура в прошлые ледниковые периоды одновременно повышались и понижались в широких пределах. Это подтвердило зависимость CO ₂ от температуры совершенно независимо от компьютерных моделей климата, что сильно укрепило возникающий научный консенсус. Результаты также указывают на мощную биологическую и геохимическую обратную связь.

В июне 1988 года Джеймс Э. Хансен сделал одну из первых оценок того, что антропогенное потепление уже оказало заметное влияние на глобальный климат. Вскоре после этого состоялась « Всемирная конференция по изменению атмосферы: последствия для глобальной безопасности » в Торонто . Они пришли к выводу, что изменения в атмосфере из-за загрязнения человеком «представляют собой серьезную угрозу международной безопасности и уже имеют пагубные последствия во многих частях земного шара», и заявили, что к 2005 году миру было бы разумно увеличить выбросы. примерно на 20% ниже уровня 1988 года.

В 1980-е годы произошли важные прорывы в решении глобальных экологических проблем. Разрушение озона было смягчено Венской конвенцией (1985 г.) и Монреальским протоколом (1987 г.). Кислотные дожди в основном регулировались на национальном и региональном уровнях.

Цвета обозначают температурные аномалии ( NASA / NOAA ; 20 января 2016 г.). В 1988 году ВМО учредила Межправительственную группу экспертов по изменению климата при поддержке ЮНЕП. МГЭИК продолжает свою работу по сей день и выпускает серию оценочных отчетов и дополнительных отчетов, в которых описывается состояние научного понимания на момент подготовки каждого отчета. Научные разработки за этот период обобщаются примерно раз в пять-шесть лет в оценочных отчетах МГЭИК, которые были опубликованы в 1990 г. ( Первый оценочный отчет ), 1995 г. ( Второй оценочный отчет ), 2001 г. ( Третий оценочный отчет ), 2007 г. ( Четвертый оценочный отчет ). и 2013/2014 ( Пятый оценочный отчет ).

С 1990-х годов исследования изменения климата расширились и выросли, связывая многие области, такие как науки об атмосфере, численное моделирование, поведенческие науки, геология и экономика или безопасность .

Техника и технологии

Первый полет Wright Flyer I, 17 декабря 1903 года, пилотировал Орвилл, Уилбур бегал на законцовке крыла.

Одной из выдающихся черт 20-го века был резкий рост технологий. Организованные исследования и научная практика привели к прогрессу в области связи, техники, путешествий, медицины и войны.

• Количество и типы бытовой техники резко возросли благодаря развитию технологий, доступности электричества, а также увеличению благосостояния и свободного времени. Такие основные бытовые приборы, как стиральные машины , сушилки для одежды , печи, тренажеры , холодильники , морозильники, электроплиты и пылесосы, стали популярными с 1920-х по 1950-е годы. Микроволновая печь была построена 25 октября 1955 года, стала популярной в 1980-х годах, а к 1990-м стала стандартом во всех домах. Радио было популяризировано как форма развлечения в 1920-х годах, а в 1950-х годах оно распространилось и на телевидение. Кабельное и спутниковое телевидение быстро распространилось в 1980-х и 1990-х годах. Персональные компьютеры начали появляться в домах также в 1970–1980-х годах. Эпоха портативных музыкальных плееров выросла в 1960-е годы с развитием транзисторных радиоприемников , 8-дорожечных и кассетных лент, которые постепенно начали заменять проигрыватели пластинок . В конце 1980-х и 1990-х годах их, в свою очередь, заменили компакт-диски. Распространение Интернета в середине-конце 1990-х гг. Возможно цифровое распространение музыки (mp3). Видеомагнитофоны были популяризированы в 1970-х годах, но к концу 20-го века их начали заменять DVD-плееры, в результате чего VHS устарели к концу первого десятилетия 21-го века.
• Первый самолет поднялся в воздух в 1903 году. С разработкой более быстрого реактивного двигателя в 1940-х годах массовые авиаперелеты стали коммерчески жизнеспособными.
• Сборочный конвейер сделал возможным массовое производство автомобилей. К концу 20 века автомобили для личного транспорта были у миллиардов людей. Сочетание автомобилей, моторных лодок и авиаперелетов обеспечило беспрецедентную личную мобильность. В западных странах автомобильные аварии стали основной причиной смерти молодых людей. Однако расширение разделенных автомагистралей снизило уровень смертности.
• Триодная лампа , транзистор и интегральная схема последовательно произвели революцию в электронике и компьютерах, что привело к распространению персональных компьютеров в 1980-х годах, сотовых телефонов и общедоступного Интернета в 1990-х годах.
• Новые материалы, в первую очередь нержавеющая сталь , липучка , силикон , тефлон и пластмассы, такие как полистирол , ПВХ , полиэтилен и нейлон, получили широкое распространение во многих различных областях. Эти материалы обычно имеют колоссальный прирост производительности по прочности, температуре, химической стойкости или механическим свойствам по сравнению с теми, которые были известны до 20-го века.
• Алюминий стал дешевым металлом и занял второе место после железа по использованию.
• Были открыты полупроводниковые материалы и разработаны методы их производства и очистки для использования в электронных устройствах. Кремний стал одним из самых чистых веществ, когда-либо производившихся.
• Тысячи химикатов были разработаны для промышленной переработки и домашнего использования.

Математика

Смотрите также: История математики

В 20 веке математика стала основной профессией. Как и в большинстве областей обучения, взрыв знаний в эпоху науки привел к специализации: к концу века в математике существовали сотни специализированных областей, а Классификация предметов математики состояла из десятков страниц. Каждый год присуждались тысячи новых докторов наук по математике, и открывались рабочие места как в преподавании, так и в промышленности. Издавалось все больше и больше математических журналов , и к концу века развитие Всемирной паутины привело к онлайн-публикациям. Произошло математическое сотрудничество беспрецедентного размера и масштаба. Примером может служить классификация конечных простых групп (также называемая «огромной теоремой»), доказательство которой в период с 1955 по 1983 год потребовало 500 с лишним журнальных статей примерно 100 авторов и заняло десятки тысяч страниц.

В своей речи на Международном конгрессе математиков в 1900 году Дэвид Гильберт изложил список из 23 нерешённых проблем математики . Эти проблемы, охватывающие многие области математики, были в центре внимания большей части математики 20-го века. На сегодняшний день решено 10, частично решено 7 и еще 2 открыты. Остальные четыре сформулированы слишком свободно, чтобы можно было сказать, решены они или нет.

В 1929 и 1930 годах было доказано, что истинность или ложность всех утверждений, сформулированных о натуральных числах , а также утверждениях о сложении и умножении, разрешима , то есть может быть определена с помощью некоторого алгоритма. В 1931 году Курт Гёдель обнаружил, что это не относится к натуральным числам, а также к сложению и умножению; эта система, известная как арифметика Пеано , на самом деле была незавершенной . (Арифметика Пеано подходит для значительной части теории чисел , включая понятие простого числа .) Следствием двух теорем Гёделя о неполноте является то, что в любой математической системе, которая включает арифметику Пеано (включая весь анализ и геометрию ), истина обязательно опережает доказательство, т.е. существуют истинные утверждения, которые невозможно доказать в рамках системы. Следовательно, математику нельзя свести к математической логике, и мечту Дэвида Гильберта о том, чтобы сделать всю математику полной и последовательной, необходимо было переформулировать.

В 1963 году Пол Коэн доказал, что гипотеза континуума не зависит (не может быть ни доказана, ни опровергнута) от стандартных аксиом теории множеств . В 1976 году Вольфганг Хакен и Кеннет Аппель с помощью компьютера доказали теорему о четырёх цветах . Эндрю Уайлс , опираясь на работы других, доказал Великую теорему Ферма в 1995 году. В 1998 году Томас Каллистер Хейлз доказал гипотезу Кеплера .

Ньютоновская (красная) и эйнштейновская орбита (синяя) одинокой планеты, вращающейся вокруг звезды, с релятивистской прецессией апсид

Дифференциальная геометрия получила свое признание, когда Альберт Эйнштейн использовал ее в общей теории относительности . Совершенно новые области математики, такие как математическая логика , топология и Джона фон Неймана, изменили теория игр виды вопросов, на которые можно было ответить с помощью математических методов. Все виды структур абстрагировались с помощью аксиом и имен, таких как метрические пространства , топологические пространства и т. д. Как и математики, концепция абстрактной структуры сама по себе была абстрактной и привела к теории категорий . Гротендик и Серр переработали алгебраическую геометрию, используя теорию пучков . Большие успехи были достигнуты в качественном исследовании динамических систем , которое Пуанкаре начал в 1890-х годах. Теория меры была разработана в конце 19 - начале 20 веков. Приложения мер включают интеграл Лебега , теории аксиоматизацию Колмогорова вероятностей и эргодическую теорию . Теория узлов значительно расширилась. Квантовая механика привела к развитию функционального анализа . Другие новые области включают Лорана Шварца. , теория распределения теория неподвижной точки , теория особенностей , Рене Тома теория катастроф , моделей и Мандельброта фракталы теория . Теория Ли с ее группами Ли и алгебрами Ли стала одной из основных областей исследования.

Нестандартный анализ , представленный Абрахамом Робинсоном , реабилитировал бесконечно малый подход к исчислению, который приобрел дурную славу в пользу теории пределов , расширив область действительных чисел до гипердействительных чисел , которые включают бесконечно малые и бесконечные величины. Еще более обширная система счисления, сюрреалистические числа, была открыта Джоном Хортоном Конвеем в связи с комбинаторными играми .

Развитие и постоянное совершенствование компьютеров , сначала механических аналоговых машин, а затем цифровых электронных машин, позволило промышленности иметь дело со все большими и большими объемами данных для облегчения массового производства, распределения и связи, и для решения этой проблемы были разработаны новые области математики. : Алана Тьюринга теория вычислимости ; теория сложности ; Дерриком Генри Лемером использование ENIAC для дальнейшего развития теории чисел и теста Лукаса-Лемера ; Рожи Петера теория рекурсивных функций ; Клода Шеннона теория информации ; обработка сигнала ; анализ данных ; оптимизация и другие области исследования операций . В предыдущие столетия большое математическое внимание уделялось исчислению и непрерывным функциям, но развитие вычислительных и коммуникационных сетей привело к увеличению важности дискретных концепций и расширению комбинаторики , включая теорию графов . Скорость и возможности обработки данных компьютеров также позволили решать математические задачи, которые были слишком трудоемкими для решения с помощью вычислений карандашом и бумагой, что привело к появлению таких областей, как численный анализ и символьные вычисления . Некоторые из наиболее важных методов и алгоритмов 20-го века: симплексный алгоритм , быстрое преобразование Фурье , коды, исправляющие ошибки , фильтр Калмана из теории управления и алгоритм RSA криптографии с открытым ключом .

Физика

Основная статья: История физики

Смотрите также: Современная физика

• новые области физики , такие как специальная теория относительности , общая теория относительности и квантовая механика В первой половине века были разработаны внутренней структуры атомов . В ходе этого процесса стало ясное понимание , а затем были открыты элементарные частицы .
• Было обнаружено, что все известные силы можно связать только с четырьмя фундаментальными взаимодействиями . Далее было обнаружено, что две силы, электромагнетизм и слабое взаимодействие , могут объединиться в электрослабое взаимодействие , оставив только три различных фундаментальных взаимодействия.
• Открытие ядерных реакций , в частности ядерного синтеза , наконец раскрыло источник солнечной энергии.
• Было изобретено радиоуглеродное датирование , которое стало мощным методом определения возраста доисторических животных и растений, а также исторических объектов.
• Звездный нуклеосинтез был усовершенствован как теория в 1954 году Фредом Хойлом ; теория была подтверждена астрономическими данными, которые показали, что химические элементы были созданы в результате реакций ядерного синтеза внутри звезд.

Квантовая механика

Квантовая механика в 1920-е годы

Слева направо, верхний ряд: Луи де Бройль (1892–1987) и Вольфганг Паули (1900–58); второй ряд: Эрвин Шредингер (1887–1961) и Вернер Гейзенберг (1901–76).

Основные статьи: Луи де Бройль , Вольфганг Паули , Эрвин Шрёдингер и Вернер Гейзенберг.

Этот раздел представляет собой отрывок из «Истории химии § Квантовая механика» . [ редактировать ]

В 1924 году французский квантовый физик Луи де Бройль опубликовал свою диссертацию, в которой представил революционную теорию электронных волн, основанную на корпускулярно-волновом дуализме . В его время волновые и корпускулярные интерпретации света и материи считались противоречащими друг другу, но де Бройль предположил, что эти, казалось бы, разные характеристики на самом деле были одним и тем же поведением, наблюдаемым с разных точек зрения - что частицы могут вести себя как волны, и волны (излучение) могут вести себя как частицы. Предложение Бройля дало объяснение ограниченному движению электронов внутри атома. Первые публикации идеи Бройля о «волнах материи» не привлекли особого внимания со стороны других физиков, но копия его докторской диссертации случайно попала к Эйнштейну, который отреагировал с энтузиазмом. Эйнштейн подчеркивал важность работы Бройля как открыто, так и развивая ее.

В 1925 году физик австрийского происхождения Вольфганг Паули разработал принцип исключения Паули , который гласит, что никакие два электрона вокруг одного ядра в атоме не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние , описываемое четырьмя квантовыми числами . Паули внес большой вклад в квантовую механику и квантовую теорию поля (он был удостоен Нобелевской премии по физике 1945 года за открытие принципа Паули), а также в физику твердого тела и успешно выдвинул гипотезу о существовании нейтрино . Помимо своих оригинальных работ, он написал мастерские синтезы нескольких областей физической теории, которые считаются классикой научной литературы.

$H(t)|\psi (t)\rangle =i\hbar {\frac {d}{dt}}|\psi (t)\rangle$

Шрёдингера Уравнение

В 1926 году в возрасте 39 лет австрийский физик-теоретик Эрвин Шрёдингер опубликовал работы, заложившие основы квантовой волновой механики. В этих статьях он описал свое уравнение в частных производных, которое является основным уравнением квантовой механики и имеет такое же отношение к механике атома, какое уравнения движения Ньютона имеют к планетарной астрономии. Приняв высказанное Луи де Бройлем в 1924 году предложение о том, что частицы материи имеют двойственную природу и в некоторых ситуациях действуют как волны, Шредингер ввел теорию, описывающую поведение такой системы волновым уравнением, которое сейчас известно как уравнение Шредингера . Решения уравнения Шредингера, в отличие от решений уравнений Ньютона, представляют собой волновые функции, которые могут быть связаны только с вероятным возникновением физических событий. Легко визуализируемая последовательность событий на планетарных орбитах Ньютона в квантовой механике заменяется более абстрактным понятием вероятности . (Этот аспект квантовой теории глубоко огорчил Шрёдингера и некоторых других физиков, и он посвятил большую часть своей дальнейшей жизни формулированию философских возражений против общепринятой интерпретации теории, для создания которой он так много сделал.)

Немецкий физик-теоретик Вернер Гейзенберг был одним из ключевых создателей квантовой механики. В 1925 году Гейзенберг открыл способ сформулировать квантовую механику в терминах матриц. За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике за 1932 год. В 1927 году он опубликовал свой принцип неопределенности , на котором он построил свою философию и благодаря которому он наиболее известен. Гейзенберг смог продемонстрировать, что если вы изучаете электрон в атоме, вы можете сказать, где он находится (местоположение электрона) или куда он движется (скорость электрона), но невозможно выразить и то, и другое одновременно. Он также внес важный вклад в теории гидродинамики турбулентных потоков , атомного ядра, ферромагнетизма , космических лучей и субатомных частиц , а также сыграл важную роль в планировании первого западногерманского ядерного реактора в Карлсруэ вместе с исследовательским реактором в Мюнхене. , в 1957 году. Значительные разногласия окружают его работу по атомным исследованиям во время Второй мировой войны.

Социальные науки

• Иван Павлов разработал теорию классической обусловленности .
• Австрийская школа экономической теории приобрела известность.