Студопедия — У истоков науки
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

У истоков науки






 

 

Все началось с того, что царь заподозрил своего ювелира. Любуясь только что изготовленной по его заказу короной, царь задумался: а действительно ли она из чистого золота, как уверяет ювелир? Не подмешал ли он туда серебра? И поручил Архимеду определить химический состав короны.
Задача была необычайно сложной для тех времен. Но Архимед справился с ней блестяще, «попутно» открыв знаменитый закон, носящий его имя. Все знают красивую легенду о том, как Архимед лежал в ванне, думая о царской короне, и вдруг понял, что всякое погруженное в воду тело теряет в весе столько, сколько весит вода, вытесненная этим телом. А раз так, то можно определить удельный вес материала, из которого сделана корона.
От восторга Архимед выскочил из ванны и помчался по улице с ликующим возгласом «Эврика!». Так ли оно на самом деле было, мы не знаем. Достоверно одно: открыв свой закон, Архимед сумел изобличить мошенника-ювелира, который действительно подмешал в корону серебра. Так родился физико-химический анализ, ставший много веков спустя основным методом изучения металлических сплавов. После Архимеда первыми его применили алхимики. На этой любопытной странице истории науки стоит остановиться подробнее.
В основе всей алхимии лежало древнее восточное учение о том, что все металлы в природе постепенно переходят друг в друга и в конце концов превращаются в свинец. Трудно сказать, как до этого додумались восточные мудрецы, поскольку только с открытием радиоактивности было доказано, что радиоактивные металлы действительно переходят друг в друга и что свинец является последним окончательным звеном в этой цепочке превращений. Отнесем это удивительное учение к той же серии загадок древнего мира, разгадать которые мы до сих пор не можем. Так или иначе, алхимикам был нужен не свинец. Они стремились получить золото, которое, по их представлениям, стояло предпоследним перед свинцом. Они верили, что в природе существует так называемый философский камень, который в сотни, в тысячи раз ускоряет процесс взаимного превращения
металлов. Достаточно прикоснуться им, скажем, к простому железу, и оно мгновенно станет золотом. А почему не свинцом? Нет, алхимики были непоколебимо уверены, что философский камень превращает металлы именно в золото, поскольку золото — царь всех металлов. Сейчас это звучит наивно. Мы знаем, что существуют металлы гораздо более редкие, чем золото, обладающие более ценными свойствами, да и гораздо более дорогие. Больше того, мы овладели и «философским камнем», который создали физики... Впрочем, об этом позднее.
Только недавно мы начали отдавать должное алхимикам. Пусть теория их была ложной, перемешанной с суеверием и волшебством. И все же в своих поисках философского камня они провели сотни тысяч экспериментов, открыли тысячи химических реакций, создали химическую посуду, разработали способы соединения и разделения веществ, их очистки и перегонки, растворения и осаждения, выпаривания и прокаливания... Более того, они одарили человечество многими полезными открытиями. Достаточно вспомнить алхимика И. Ф. Бётгера. Он искал золото, а нашел способ производства фарфоровой посуды, которая в средневековье ценилась не дешевле золота.
Бётгер стал пленником жестокого саксонского курфюрста, желавшего быть единоличным обладателем такого богатства. Курфюрст заставил Бётгера создать целый завод, где делались драгоценные фарфоровые вазы, чаши, блюда. До самой смерти Бётгера стерегли вооруженные воины, не давая шагу ступить без надзора. Положение его было хуже, чем у осужденного каторжника. Тот хоть питает надежду, что доживет до конца срока заключения и выйдет на свободу. У Бётгера этой надежды не было... В память об оружии, охранявшем ученого узника и его тайну, саксонский фарфор до сих пор имеет марку — скрещенные мечи.

 

Вот и в металлургии алхимики искали одно, а находили совсем другое. В поисках золота они больше всего внимания обращали на медь, которая по внешнему виду напоминает этот драгоценный металл. Да и многие химические соединения меди также имеют золотистый блеск. Эти соединения находятся в медных рудах. Чтобы их из руд выделить и превратить в золото, алхимики обжигали руды на огне, растворяли в кислотах, смешивали со всевозможными веществами и так постепенно разработали приемы и методы, которые легли в основу современной металлургии. Естественно, при этом они получали в своих ретортах и тиглях новые, не известные доселе вещества. Так были открыты металлы цинк и кобальт, а затем висмут и сурьма.
Однако в XIV веке алхимия начинает расставаться с беспочвенными мечтами о получении золота из «неблагородных» металлов. Огромный опыт, накопленный за несколько столетий, заставил алхимиков понять, что в природе все не так просто, как им казалось, и что никакие заклинания не могут изменить естественного течения реакций. В то же время развивающаяся промышленность требовала все большего количества разнообразных металлов и химических веществ, требовала новых надежных и дешевых способов их получения. И алхимики начали удовлетворять эти требования промышленности. Именно в этот период они и сделали свои самые ценные открытия. Помимо цинка, кобальта, висмута и сурьмы к ним относится получение железного купороса, хлористого аммония, а также серной и соляной кислот, которые и сейчас играют огромную роль в промышленности. Интересно отметить, что алхимики разработали методы получения едкого натра и едкого калия задолго до того, как были открыты сами элементы натрий и калий.

Хотя алхимики непосредственно не работали в области черной металлургии, считая железо настолько «неблагородным» металлом, что им и заниматься не стоило, однако они расчистили и облегчили путь настоящим ученым, которые опирались на их опыт, на методику поиска, на правила проведения химических реакций. Эти ученые, из которых многие занялись и вопросами черной металлургии, появились уже в эпоху Возрождения.
Правда, с нашей точки зрения они не были учеными в полном смысле этого слова. Они еще не пытались понять, какие именно процессы происходят в металлургической печи во время плавки руды, почему раскаленный стальной клинок, опущенный в холодную воду, делается тверже, в силу каких причин железо можно ковать, а чугун под молотом крошится и т. п. Первые ученые ставили перед собой более скромные задачи. Они стремились собрать секреты отдельных мастеров, систематизировать их, сделать достоянием всех. Собственно, любая наука начинается со сбора и обобщения всех накопленных знаний и опыта. Это тот необходимый фундамент, без которого не возведешь здание науки. И ученые эпохи Возрождения свою задачу выполнили. Отныне металлургам больше не надо было открывать заново уже открытое другими. Опираясь на опыт предшественников, они могли гораздо быстрее идти дальше.
Один из первых дошедших до нас рукописных трудов по обработке металлов написал в 1540 году итальянец Бирингучио Виннучио. На небольшую по объему рукопись он затратил более десяти лет упорного и зачастую небезопасного труда. Мастера вовсе не спешили раскрыть ему свои секреты, Виннучио добывал их, как говорится, правдами и неправдами. То он под видом богатого заказчика появлялся в мастерской, то заводил «дружбу» с бедным подмастерьем, который жаловался ему на тяжелую работу, то старался в трактире подсесть поближе к столику, за которым пировали хозяева мастерских, и подслушивал их беседу. Иной раз приходилось спешно покидать тот или иной город, спасаясь от разъяренных мастеров, уверенных, что они разоблачили соглядатая, «работавшего» на конкурента.

В основном сочинение Виннучио рассказывало о способах отливки бронзовых изделий и чугунных ядер для пушек. Наиболее ценное в нем — описание приготовления земляных форм, устройства плавильных печей. Иными словами, Виннучио впервые описал подробную технологию производства литых изделий, причем отобрал самые лучшие, самые прогрессивные для того времени способы и приспособления. Теперь они стали достоянием всех ремесленников, а следовательно, для того чтобы обогнать конкурентов, надо было улучшать эти способы дальше, искать новые, более дешевые и производительные. Так сочинение Виннучио дало толчок прогрессу в литейном деле.
А через десять лет появилось и первое в мире печатное сочинение по металлургии и горному делу. Написал его немец Георгий Агрикола, и более двухсот лет оно служило основным руководством для горняков не только в Германии, но и во всех странах, где развивалась рудодобывающая промышленность. Много места в сочинении Агриколы было отведено также металлургии меди и способам обработки металлов. Однако здесь наиболее ярко сказалась слабость ученых того времени. Пока они описывали реально существующие технологические процессы, приемы и методы металлургов-практиков, которые видели собственными глазами, они приносили действительную пользу. Но как только они давали волю фантазии, пытаясь придумать что-то свое, не проверенное на практике, они становились похожи на алхимиков, которые не знали элементарных законов строения вещества и подменяли их фантазиями. Вот, например, прокатный стан, который «изобрел» Агрикола. Вглядимся в него внимательней. Сразу обращает на себя внимание фантастическое колесо с лопатками, помещенное в вытянутой трубе кузнечного горна. Это своего рода турбина, работающая от горячих газов. Разумеется, если она и будет вращаться, то уж, во всяком случае, не сможет приводить в движение прокатные валки, да еще через столь многочисленные передачи, которые, по современным подсчетам, должны поглотить не менее 80 процентов всей полезной работы. В целом же вся эта конструкция — яркий образец технической безграмотности того времени.

Касаясь вообще роли науки в развитии металлургии, нельзя не остановиться на личности Реомюра, одного из виднейших ученых восемнадцатого столетия. Сейчас мы знаем его, в основном, по шкале температур (термометр Реомюра), однако он оставил много других работ, в том числе и труды специально по металлургии. К важнейшим из них принадлежат «Описание технических способов и ремесел», вышедшее А начале XVIII века, и работа, посвященная закалке стали, опубликованная в 1722 году.
В этой последней работе Реомюр весьма близко подошел к ряду вопросов, связанных с природой железа и стали и, в частности, с явлением закалки. По мнению Реомюра, причину твердости стали при закалке следует искать «лишь в изменении структуры» (внутреннего строения). Эти изменения, как считал Реомюр, состоят в том, что при соответствующем термическом (тепловом) воздействии «присутствующие в металле соли изгоняются из металлических молекул и образуют между последними цемент». Применяя соответствующее охлаждение, можно, по мнению Реомюра, изменять свойства металла в зависимости от состава и количества присутствующих в нем веществ, которыми и определяются свойства чугуна, железа и стали. Если вспомнить, что эти практические рецепты Реомюр предлагал еще до того, как теория о строении вещества из атомов стала общепризнанной и задолго до четкого понимания учеными роли углерода в образовании чугуна и стали, такая точка зрения поражает своей дальновидностью.
Характерно, однако, что работы Реомюра в его время не были использованы в практике и послужили, главным образом, основой для дальнейших работ других ученых. Это объясняется тем, что работы Реомюра опережали его время: металлурги тогда еще не имели технических средств, чтобы использовать их в своей практике. Что ж, такова судьба многих открытий в различных областях науки и техники.
Более счастливым оказался великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Трудно назвать область науки того времени, в которую бы он не внес свою лепту. Занимался он и процессами горения и, наряду с другими учеными, показал, как мы уже говорили, несостоятельность флогистонной теории. Очень много сил и времени отдал Ломоносов металлургии и особенно горному делу — искусству отыскивать руды и готовить их к плавке. Лучше, чем многие государственные деятели, Ломоносов понимал, насколько важно для России догнать в области промышленности своих европейских соседей и как необходимо для этого иметь своих инженеров и «рудознатцев». Все свои наблюдения и работы по металлургии Ломоносов обобщил в первом на Руси учебнике горнозаводского дела, который назывался. Первые основания металлургии или рудных дел». По этой книге, вышедшей более 200 лет назад, училось несколько поколений русских инженеров. В ней же Ломоносов впервые в мире дал определение металла, указав на его характерные свойства. Вот это определение: Металлом называется светлое тело, которое ковать можно». Как видите, Ломоносов насчитывал в металле всего два свойства — блеск и способность принимать нужную форму под воздействием внешних сил, то есть пластичность. Не много же знали о металлах в те времена! Впрочем, и самих-то металлов знали тогда так мало, что их можно было по пальцам пересчитать. Ломоносов, например, называл всего шесть металлов: золото, серебро, медь, олово, железо, свинец. В наши дни их известно около восьмидесяти. Четыре пятых всех элементов таблицы Менделеева являются металлами. Почему их так много? А главное, какими свойствами они обладают, чем эти свойства обусловлены и как их можно поставить на службу человеку? Вот те вопросы, которые в конце концов жизнь поставила перед металлургами. Первые ответы на них начали получать немногим более ста лет назад. Тогда-то и родилась наука о металлах. А родоначальниками ее явились два замечательных русских ученых.

 

 







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 574. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Расчет концентрации титрованных растворов с помощью поправочного коэффициента При выполнении серийных анализов ГОСТ или ведомственная инструкция обычно предусматривают применение раствора заданной концентрации или заданного титра...

Психолого-педагогическая характеристика студенческой группы   Характеристика группы составляется по 407 группе очного отделения зооинженерного факультета, бакалавриата по направлению «Биология» РГАУ-МСХА имени К...

Общая и профессиональная культура педагога: сущность, специфика, взаимосвязь Педагогическая культура- часть общечеловеческих культуры, в которой запечатлил духовные и материальные ценности образования и воспитания, осуществляя образовательно-воспитательный процесс...

Почему важны муниципальные выборы? Туристическая фирма оставляет за собой право, в случае причин непреодолимого характера, вносить некоторые изменения в программу тура без уменьшения общего объема и качества услуг, в том числе предоставлять замену отеля на равнозначный...

Тема 2: Анатомо-топографическое строение полостей зубов верхней и нижней челюстей. Полость зуба — это сложная система разветвлений, имеющая разнообразную конфигурацию...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия