Розвиток науки і техніки у хіх столітті

Мета роботи – ознайомитись із основними здобутками науки і техніки у ХІХ столітті, зокрема в епоху розвитку капіталізму.

План заняття:

1. Ознайомитися із теоретичною частиною.

2. Виконати практичну частину.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

 

3. Промислова революція

4. Наука в період промислового перевороту

5. Технічні досягнення кінця XIX – початку XX століття

Промислова революція

Торговельне процвітання призвело до збагачення англійських купців, до появи надлишкових капіталів, які вимагали приміщення в яку-небудь справу. З іншого боку, в результаті еміграції до Америки Англія відчувала нестачу робочої сили. Ми пам'ятаємо, що в аналогічних обставинах афінські капіталісти купували для своїх майстерень рабів – англійці спробували відшкодувати брак робочої сили введенням машин. Спроби використання на мануфактурах машин мали місце і раніше – першим прикладом такого роду була шовкомотальна машина італійського механіка Франческо Борідано, створена ще в XIII столітті; ця машина приводилася в рух водяним колесом і заміняла 400 робітників. Цей приклад показує що промислова революція могла статися набагато раніше – проте машина Борідано залишилася унікальним прикладом тому, що впровадження техніки натрапляло на протидію ремісників, які боялися втратити роботу. У 1579 році в Данцігу був страчений механік, який створив стрічкоткацькі верстат. У 1598 році з Англії був змушений тікати винахідник в'язальної машини Вільям Лі. В 1733 році ткач Джон Кей винайшов «літаючий човник», він зазнав переслідувань ткачів, його будинок був розгромлений, і він був змушений втекти до Франції. Однак багато ткачі потай продовжували використовувати човник Кея – їх били, в 1767 році в Лондоні відбулося велике зіткнення між ткачами. У 1765 році ткач і тесля Харгрівс створив механічну прядку, яку він назвав на честь своєї дочки «Дженні»; ця прядка збільшувала продуктивність праці прядильника в 20 разів. Робочі увірвалися в будинок Харгрівса і зламали його машину – однак попри це опір, через деякий час «Дженні» стала використовуватися прядильниками. У 1769 році Річард Аркрайт запатентував прядильну ватерну машину, розраховану на водяній привід – з цього моменту машини стали використовуватися на мануфактурах і винахідники отримали підтримку могутніх власників великих капіталів.

Перші машини створювалися механіками-самоучками, вони виготовлялися з дерева і не вимагали інженерних розрахунків. Техніка розвивалася незалежно від науки. Після того як опір супротивників машин став слабшати, нові машини стали з'являтися одна за одною. У 1774-1779 роках Самуел Кромптон сконструював прядильну мюль-машину, що випускала більш якісну тканину, ніж машина Аркрайта. У 1784 році Едмунд Картрайт створив ткацький верстат, який збільшив продуктивність ткачів в 40 разів.

Промислова революція була складним процесом, який відбувався одночасно в різних галузях промисловості. У гірській промисловості однією з основних виробничих проблем була відкачка води з шахт. У 1698 році англієць Севері створив машину, що використовувала для цієї мети силу пари; в 1712 Томас Ньюкомен удосконалив цю машину, забезпечивши її циліндром і поршнем. У машині Ньюкомена пар, що знаходився в циліндрі, конденсировался уприскуванням води, в циліндрі створювалося розрядження, і поршень втягувався всередину циліндра під впливом атмосферного тиску. До 1770 років в Англії працювало вже близько 200 машин Ньюкомена, проте вони мали нерівномірний хід, часто ламалися і використовувалися тільки на шахтах. У різних країнах робилися спроби удосконалити ці машини; зокрема, Росії механік І.І. Повзунів побудував двоциліндрову машину аналогічного пристрою. У 1763 році до роботи з удосконалення машини Ньюкомена приступив Джеймс Уатт. У той час Уатт був лаборантом університету в Глазго і йому доручили відремонтувати зламану модель машини Ньюкомена. Розібравшись в недоліках моделі, Уатт створив машину, яка принципово відрізнялася від неї; по-перше, поршень в машині Уатта рухав не атмосферний тиск, а пар, впускають з парового котла, по-друге, після завершення ходу поршня відпрацьований пар виводився в спеціальний конденсатор. У 1769 році Уатт взяв патент на свою машину, але фахівці стверджували, що ідея Уатта не може бути практично реалізована: при тодішній техніці неможливо було обточити математично правильний паровий циліндр. Уатту пощастило, що саме в цей час була створена досконала машина, призначена для висвердлювання стовбурів гармат. Уатту вдалося залучити до справи великого фабриканта Метью Болтона, який заради цієї ідеї поставив на карту весь свій статок. У 1775 році на заводі Болтона в Бірмінгемі було налагоджено виробництво парових машин; проте тільки через десять років це виробництво стало давати відчутний прибуток. У 1784 році Уатт запатентував парову машину подвійної дії, в якому пара по черзі штовхав поршень з двох сторін; в цій машині був застосований відцентровий регулятор, який автоматично підтримував задане число обертів.

У перших двигунах Уатта тиск в циліндрі лише трохи перевищував атмосферний. У 1804 році інженер А. Вулф запатентував машину, що працювала при тиску 3-4 атмосфери, підвищивши к.к.д. більш ніж в 3 рази. Масове виробництво парових машин було неможливо без точних токарних верстатів; вирішальний крок у цьому напрямку був зроблений механіком Генрі Модслі, який створив самохідний супорт. З цього часу стало можливим виготовлення деталей з допуском в долі міліметра – це був початок сучасного машинобудування. Виникнення машин викликало потребу в металі. Раніше чавун плавили на деревному вугіллі, а лісів в Англії майже не залишилося. У 1785 році Генрі Корт винайшов спосіб виробництва чавуну на кам'яному вугіллі. Видобуток вугілля стала однією з основних галузей промисловості.

Вже незабаром після появи парової машини почалися спроби створення пароплавів. У 1802 році американець ірландського походження Роберт Фултон побудував у Парижі невеликий човен з паровим двигуном і продемонстрував її членам Французької Академії. Проте ні академіки, ні Наполеон, якому Фултон пропонував свій винахід, не зацікавилися ідеєю пароплава. Фултон повернувся до Америки і на гроші свого друга і покровителя Лівінгстона побудував пароплав «Клермонт»; машина для цього пароплава була виготовлена ​​на заводі Уатта. У 1807 році «Клермонт» під захоплені крики глядачів здійснив перший рейс по Гудзону – але не знайшлося жодного сміливця, який захотів би стати пасажиром нового судна. Через чотири роки Фултон і Лівінгстон були вже власниками пароплавної компанії, через дев'ять років в Америці було 300 пароплавів, а в Англії – 150. У 1819 році американський пароплав «Саванна» перетнув Атлантичний океан, а в 1830-х роках починає діяти перша регулярна трансатлантична пароплавна лінія. На цій лінії курсував найбільший на ті часи пароплав «Грейт Уестерн», який мав водотоннажність 2 тис. тонн і парову машину потужністю 400 кінських сил. Через двадцять років пароплавів стало набагато більше: плавав в Індію пароплав «Грейт Істерн» мав водотоннажність 27 тис. тонн і дві машини загальною потужністю 7,5 тис. к.с.

Одночасно з будівництвом пароплавів робилися спроби створення парового возу. На багатьох рудниках існували рейкові шляхи, по яких коні тягли вагонетки з рудою. У 1803 році механік Річард Тревітік побудував перший паровоз, який замінив коней на одній з рейкових доріг в Уельсі – однак Тревитику не вдалося отримати підтримку підприємців. Намагаючись привернути увагу до свого винаходу, Тревитик влаштував атракціон з використанням паровоза, але врешті-решт, розорився і помер у злиднях. Доля була більш прихильною до Джорджа Стефенсона, механіка-самоука, який отримав замовлення на будівництво локомотива для однієї з шахт поблизу Ньюкасла. У 1815 році Стефенсон побудував свій перший паровоз, а потім керував будівництвом залізниці завдовжки більше 50 км. Головною ідеєю Стефенсона було вирівнювання шляху за допомогою створення насипів і прорезки виїмок, таким чином досягалася висока швидкість руху. У 1830 році Стефенсон завершив будівництво першої великої залізниці між містами Манчестер і Ліверпуль; для цієї дороги він сконструював паровоз «Ракета», на якому вперше застосував трубчастий паровий котел. «Ракета» везла вагон з пасажирами зі швидкістю 60 км/год; вигоди від дороги були такі, що Стефенсону відразу ж запропонували керувати будівництвом дороги через всю Англію від Манчестера до Лондона. Пізніше Стефенсон будував залізниці в Бельгії і в Іспанії. У 1832 році була пущена перша залізниця у Франції, трохи пізніше – в Німеччині та США; локомотиви для цих доріг виготовлялися на заводі Стефенсона в Англії.

Поява верстатів, парових машин, паровозів і пароплавів докорінно змінило життя людей. Поява фабрик, що випускали величезну кількість дешевих тканин, розорила ремісників, які працювали на дому або на мануфактурах. У 1811 році в Ноттінгемі спалахнуло повстання ремісників, які ламали машини на фабриках – їх називали «луддитами». Повстання було придушене. Розорені ремісники були змушені виїжджати до Америки або йти працювати на фабрики. Праця робітника на фабриці була менш кваліфікована, ніж праця ремісника, фабриканти часто наймали жінок і дітей, за 12-15 годин роботи платили гроші. Було багато безробітних і жебраків, після голодних бунтів 1795 їм стали платити допомогу, якої вистачало на дві булки хліба в день. Населення приходило до фабрик, і фабричні селища незабаром перетворювалися на величезні міста; в 1844 році в Лондоні було 2,5 млн. жителів, причому робітники жили в перенаселених будинках, де в одній кімнатці, часто без каміна, тіснилося по кілька сімей. Робочі складали велику частину населення Англії; це було нове індустріальне суспільство, не схоже на Англію XVIII століття.

Основною галуззю англійської промисловості в першій половині XIX століття було виробництво бавовняних тканин. Нові машини дозволяли отримувати 300 і більше відсотків прибутку на рік і випускати дешеві тканини, які продавалися по всьому світу. Це був колосальний промисловий бум, виробництво тканин збільшилося в десятки разів. Однак для нових фабрик була потрібна сировина – бавовна; спочатку бавовна була дорогою через те, що її очищення проводилася вручну. У 1806 році американець Елі Уітні створив бавовноочищувальну машину; після цього в південних штатах настала "ера бавовни", тут створювалися величезні бавовняні плантації, на яких працювали раби-негри. Таким чином, розквіт американського рабства виявився безпосередньо пов'язаний з промисловою революцією.

До 1840-х років Англія перетворилася на «майстерню світу», на її частку припадало більше половини виробництва металу і бавовняних тканин, основна частина виробництва машин. Дешеві англійські тканини заповнили весь світ і розорили ремісників не тільки в Англії, але і в багатьох країнах Європи та Азії. В Індії від голоду загинули мільйони ткачів; вимерли багато великі ремісничі міста, такі як Дакка і Ахмадабад. Доходи, на які раніше існували ремісники Європи та Азії, тепер йшли до Англії. Багато держав намагалися закритися від англійської товарної інтервенції – у відповідь Англія проголосила «свободу торгівлі»; вона всіляко-часто, з використанням військової сили, домагалася зняття протекціоністських[2] митних бар'єрів, «відкриття» інших країн для англійських товарів.

У 1870-х роках у розвитку світової економіки настав знаменний перелом, цей перелом був пов'язаний з колосальним розширенням світового ринку. У попередній період масштабне будівництво залізниць призвело до включення у світову торгівлю обширних континентальних областей; поява пароплавів набагато здешевило перевезення по морю. На ринки величезним потоком хлинула американська і російська пшениця – ціни на пшеницю впали в півтора, в два рази. Ці події традиційно називають «світовою аграрною кризою». Вони привели до розорення багатьох поміщиків в Європі – але разом з тим забезпечили дешевим хлібом мільйони робітників. З цього часу намітилася промислова спеціалізація Європи: багато європейських держав тепер жили за рахунок обміну своїх промислових товарів на продовольство. Зростання населення більше не стримувалося розміром орних земель; лиха і кризи, породжувані перенаселенням, пішли в минуле. На зміну колишнім законам історії прийшли закони нового індустріального суспільства.

Промислова революція дала в руки європейців нову зброю – гвинтівки і сталеві гармати. Вже давно було відомо, що рушниці з нарізами в каналі ствола надають кулі обертання, через що дальність збільшилася вдвічі, а купчастість в 12 разів. Однак зарядити таку рушницю з дула коштувало чималої праці, і скорострільність була дуже низькою, не більше одного пострілу в хвилину. У 1808 році на замовлення Наполеона французький зброяр Полі створив казнозарядну рушницю; в паперовому патроні поміщалися порох і запал, вибухали уколом голчастого ударника. Якби Наполеон вчасно отримав такі рушниці, він був би непереможний – але справа в тому, що виготовлення казенного затвора вимагало ювелірної точності, а у Полі не було високоточного токарного верстата. Пізніше, коли з'явився верстат з супортом Модслі, помічник Полі, німець Дрейзе сконструював голчасту рушницю, яка була в 1841 році прийнята на озброєння прусської армії. Рушниця Дреза робила 9 пострілів на хвилину – в 5 разів більше, ніж гладкоствольні рушниці інших армій. Дальність пострілу складала 800 метрів – втричі більше, ніж у інших рушниць.

Одночасно відбулася ще одна революція у військовій справі, викликана появою сталевих гармат. Чавун був занадто крихкий і чавунні гармати часто розривалися при пострілі; сталеві гармати дозволяли використовувати значно потужніший заряд. У 1850-х роках англійський винахідник і підприємець Генрі Бессемер винайшов бесемерівський конвертер, а в 60-х роках французький інженер Еміль Мартен створив мартенівську піч. Після цього було налагоджено промислове виробництво сталі і виробництво сталевих гармат. У Росії перші сталеві гармати були виготовлені на Златоустівському заводі під керівництвом П. М. Обухова; потім було організовано виробництво на заводі Обухова в Петербурзі. Найбільших успіхів у виробництві артилерійських знарядь досяг німецький промисловець Альфред Крупп, в 60-х роках Крупп налагодив масове виробництво казнозарядних нарізних знарядь. Гвинтівки Дрейзе і гармати Круппа забезпечили перемоги Пруссії у війнах з Австрією і Францією – могутня Німецька імперія була зобов'язана своїм народженням цій новій зброї.

Винахід ткацького верстата, парової машини, паровоза, пароплава, гвинтівки і скорострільною сталеві гармати – все це були фундаментальні відкриття, які викликали появу нового культурного кола – того суспільства, яке називають промислової цивілізацією. Хвиля нової культури виходила з Англії; вона швидко охопила європейські держави – ​​насамперед Францію та Німеччину. У Європі почалася швидка модернізація за англійським зразком, на першій стадії вона включала запозичення техніки – верстатів, парових машин, залізниць. Друга стадія включала політичні перетворення – в ​​1848 році Європу охопила хвиля революцій, прапором яких було повалення монархій і парламентські реформи з англійської зразком. Росія спробувала опиратися цій модернізації – почалася війна з Англією і Францією, і гвинтівки змусили Росію вступити на шлях реформ. У 60-х роках культурна експансія промислової цивілізації змінилася військової експансією – фундаментальне відкриття завжди породжує хвилю завоювань. Почалася епоха колоніальних воєн; в кінцевому рахунку весь світ опинився поділеним між промисловими державами. Англія, скориставшись своєю першістю, створила величезну колоніальну імперію з населенням в 390 млн. осіб.