پرش به محتوا

علم در سده نوزدهم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از علم در قرن نوزدهم)

علم در قرن نوزدهم میلادی برای اولین بار به عنوان یک حرفه شناخته شد. واژه دانشمند در سال ۱۸۳۳ توسط ویلیام هیول ابداع[۱] و مدتی بعد جایگزین عبارت قبلی، فیلسوف (طبیعی) شد.

نظرات چارلز داروین (در کنار تحقیقات مستقل آلفرد راسل والاس) و کتاب «خاستگاه گونه‌ها» او که در سال ۱۸۵۸ منتشر شد و نظریه «فرگشت براساس انتخاب طبیعی» را مطرح کرد، از تأثیرگذارترین اندیشه‌های قرن نوزدهم بود.

نظریه میکروبی بیماری‌ها، نقطه عطفی دیگر در زیست‌شناسی و پزشکی در قرن نوزدهم بود؛ پس از آن، لویی پاستور، نخستین واکسن هاری را ساخت. او همچنین موجب کشف موارد بسیاری در علم شیمی شد که یافته‌های او در زمینه بلور‌های نامتقارن، از جمله آن هست.در علم شیمی، دمیتری مندلیف، با پیروی از نظریه اتمی جان دالتون، اولین جدول تناوبی عناصر را ابداع کرد. در علم فیزیک، شاخه جدیدی با عنوان الکترومغناطیس، در نتیجه آزمایش‌ها، نظریات و اکتشافات مایکل فارادی، آندره-ماری آمپر، جیمز کلرک ماکسول و دیگر دانشمندان معاصر به وجود آمد.همچنین با مطرح شدن علم ترمودینامیک، مفهوم گرما درک شد. تعریف شدن مفهوم انرژی نیز از دیگر نوآوری‌های علم فیزیک در قرن نوزدهم بود.

از دیگر یافته‌های فیزیک در این قرن، میتوان به کشف انواع جدیدی از انرژی تابشی و نیز کشف همزمان ماهیت ساختار اتمی و ماده اشاره کرد. کشف سیاره نپتون از اکتشافات نجومی قرن نوزدهم بود. در علم ریاضیات، مفهوم اعداد مختلط به حد کمال رسید و منجر به نظریه تحلیلی شد. همچنین در قرن نوزدهم، شروع به استفاده از اعداد فوق مختلط شد. علاوه بر این کارل وایرشتراس و دیگر ریاضیدانان در قرن نوزدهم، حسابی سازی (arithmetization) آنالیز را برای توابع متغیرهای حقیقی و مختلط به انجام رسانند.

علم هندسه در قرن نوزدهم، پس از یک دوره نزدیک به دو هزار سال، شاهد پیشرفت نوینی بود که از نظریه‌های کلاسیک اقلیدس فراتر می‌رفت. علم منطق ریاضی نیز پس از یک دوره طولانی رکود، در قرن نوزدهم پیشرفت های بنیادینی را شاهد بود.

با اینحال نظریات پایه‌گذاران علم الکتریسیته، مهمترین گام در پیشرفت علم در قرن نوزدهم بود. تحقیقات و عملکرد حاصل در این زمینه، چهره فیزیک را تغییر داد و امکان پدید آوردن تکنولوژی‌های نوین مانند نیرو الکتریسیته، تلگراف برقی، تلفن و رادیو را فراهم کرد.

ریاضیات

[ویرایش]

فعالیت‌های گاوس

[ویرایش]

در طول قرن نوزدهم، علم ریاضیات به طرز فزاینده‌ای انتزاعی شد. از مصادیق این روند، میتوان به فعالیت‌های کارل فریدریش گاوس (۱۸۵۵-۱۷۷۷) اشاره کرد. گاوس تحقیقات نوینی را در زمینه توابع متغیرهای مختلط، هندسه و همگرایی سری‌ها از خود بجای گذشت. او همچنین نخستین شواهد قابل‌ قبول را در زمینه قضیه اساسی جبر و قانون تقابل مربعی ارائه کرد.[۲] کتاب «تحقیقاتی در حساب» (Disquisitiones Arithmeticae) گاوس، که در سال ۱۸۰۱ منتشر شد، نظریه اعداد مدرن را پایه‌گذاری کرد.[۳]

هندسه

[ویرایش]
رفتار خطوط با خط عمود مشترک در انواع هندسه

در قرن نوزدهم دو نوع هندسه نااقلیدسی بسط داده شد؛ در چنین هندسه‌ای، دیگر اصل توازی اقلیدس برقرار نیست. در اوایل قرن نوزدهم، نیکلای لوباچفسکی، ریاضیدان روسی، و رقیبش، یانوش بویایی، ریاضیدان مجارستانی، به صورت جداگانه هندسه هذلولوی را تعریف و در این زمینه پژوهش کردند. در هندسه هذلولوی، مجموع زوایای مثلث، کمتر از ۱۸۰ درجه است.[۴] بعدها در طول قرن نوزدهم، هندسه بیضوی توسط ریاضیدان آلمانی برنهارت ریمان توسعه یافت. در این نوع هندسه، خطوط موازی وجود ندارد و مجموع زوایای مثلث بیش از ۱۸۰ درجه است.[۵] ریمان همچنین هندسه ریمانی را ابداع کرد. هندسه ریمانی هر سه نوع هندسه را یکپارچه می‌کند و آنها به طرز گسترده‌ای تعمیم می‌دهد.[۶]

جبر و حسابان

[ویرایش]

جبر مجرد از دیگر مباحث ریاضی بود که در قرن نوزدهم به میزان قابل توجهی مورد تحقیق و استفاده قرار گرفت. هرمان گراسمان، ریاضیدان آلمانی، نخستین نسخه از فضای برداری را ارائه کرد.[۷] همچنین ویلیام همیلتون، ریاضیدان ایرلندی، جبر ناجابجایی را گسترش داد.[۸] در قرن نوزدهم، جبر بولی توسط جرج بول، ریاضیدان بریتانیایی ابداع شد. در جبر بولی تنها اعداد صفر و یک وجود دارد. جبر بولی نقطه آغازین منطق ریاضی است و در علوم رایانه‌ای کاربردهای مهمی دارد.[۹]

از دیگر پیشرفت‌های ریاضی در قرن نوزدهم، دقیق تر شدن علم حسابان بود و این امر توسط آگوستین لویی کوشی، برنهارت ریمان، و کارل وایرشتراس انجام شد.[۱۰]

در قرن نوزدهم مبحث حد در ریاضیات برای اولین بار بررسی شد. نیلس هنریک آبل نروژی و اواریست گالوا فرانسوی اثبات کردند که هیچ روش جبری عمومی برای حل معادلات چند جمله‌ای با درجه بزرگتر از چهار وجود ندارد. (قضیه آبل-روفینی)[۱۱] با کمک این قضیه، سایر ریاضیدانان قرن نوزدهم اثبات کردند که برای حل مسائل تثلیث زاویه، تضعیف مکعب و تربیع دایره، ساخت با خط‌کش و پرگار، به تنهایی کافی نیست. از دوران یونان باستان، ریاضیدانان در تلاشی بیهوده برای حل تمامی این مسائل بودند. در مقابل، با در نظر گرفتن فضای پارامتری و اعداد فوق مختلط، محدودیت‌های سه بعدی در هندسه، در طول قرن نوزدهم از بین رفت.

منطق ریاضی

[ویرایش]

قرن نوزدهم شاهد پیشرفت‌های گسترده‌ای در منطق ریاضی بود؛ جبر بولی از جمله این موارد هست. علاوه بر آن، میتوان به نظریه مجموعه‌ها نیز اشاره کرد.

گئورگ کانتور در اواخر قرن نوزدهم، نخستین مبانی نظریه مجموعه‌ها را پایه‌گذاری کرد که به زبان مشترک تقریبا هرگونه ریاضیات تبدیل شد و امکان پرداختن دقیق را به مفهوم بی‌نهایت فراهم کرد.[۱۲]

در کنار نظریه مجموعه‌‌ها، ظهور منطق رياضی به وسیله جوزپه پئانو، لویتسن براوئر، داویت هیلبرت، برتراند راسل، و آلفرد نورث وایتهد، بحثی طولانی را در مورد بنیان‌های ریاضیات آغاز کرد.

انجمن‌های ریاضی

[ویرایش]

در کنار گسترس علم ریاضیات در قرن نوزدهم، انجمن‌‌های ملی متعددی در این زمینه تأسیس شد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: «انجمن ریاضی لندن» در سال ۱۸۶۵ (London Mathematical Society)[۱۳]، «انجمن ریاضیات فرانسه» در سال ۱۸۷۲ (Société Mathématique de France)[۱۴]، «انجمن ریاضی ادینبور» در سال ۱۸۸۳ (Edinburgh Mathematical Society)[۱۵]، «انجمن ریاضی پالرمو» در سال ۱۸۸۴ (Circolo Matematico di Palermo)[۱۶] و «انجمن ریاضی آمریکا» در سال ۱۸۸۸[۱۷].

همچنین در سال ۱۸۹۹، «انجمن کواترنیون» تأسیس شد که اولین انجمن بین المللی و مشترک المنافع ریاضیات بود.[۱۸]

زیست‌شناسی و پزشکی

[ویرایش]
همچنین ببینید: تاریخچه دیرین‌شناسی

انتشار کتاب «خاستگاه گونه‌ها » در سال ۱۸۵۹، گام مهمی در پیشرفت زیست‌شناسی بود. چارلز داروین در این کتاب، نظریه فرگشت به وسیله انتخاب طبیعی را مطرح کرد

یافته‌های اسکار هرتویگ، رویان‌شناس آلمانی، در زمینه زیست‌شناسی تکوینی و تولید مثل، از دیگر پیشرفت‌های زیست شناسی در قرن نوزدهم بود.هرتویگ در سال ۱۸۷۵ اولین اثر خود را به چاپ رساند؛ این کتاب برای اولین بار لقاح حیوانات را به درستی شرح داد.

هرتویگ در کتاب بعدی خود در سال ۱۸۸۵، این نکته را تشریح کرد که هسته سلول‌ حاوی نوکلئین هست؛ (نوکلئیک اسید کنونی) و نوکلئین‌ها وظیفه انتقال صفات موروثی را به عهده دارند.

پیشرفت‌های دارویی

[ویرایش]
  • ۱۸۰۴: مرفین برای اولین بار استخراج شد.
  • ۱۸۲۴: برای اولین از داروی بیهوشی استفاده شد‌.
  • ۱۸۵۵: کوکائین برای اولین بار توسط فردریش گتخ استخراج شد.
  • ۱۸۸۵: لویی پاستور برای اولین بار موفق به ساخت واکسن هاری شد و این واکسن برای پسر جوانی تزریق شد که ۱۴ بار توسط سگ هاری،‌ گاز گرفته شده بود.
  • ۱۸۸۹: آسپرین ثبت اختراع شد.

فیزیک

[ویرایش]

الکترومغناطیس و فیزیک امواج

[ویرایش]

در سال ۱۸۰۰، آلساندرو ولتا باتری الکتریکی را اختراع کرد. (معروف به پیل ولتایی) و در نتیجه باعث بهبود روش مطالعه جریان الکتریکی شد.[۱۹]در سال بعد، توماس یانگ اثبات کرد که نور ماهیت موجی دارد. آزمایش‌های اگوستن-ژان فرنل نیز تحقیقات یانگ را قویا تایید می‌کرد. یانگ همچنین پدیده تداخل امواج را اثبات کرد.[۲۰]

در سال ۱۸۲۰ هانس کریستین اورستد کشف کرد که رسانای حامل بار منجر به بروز نیروی مغناطیسی در اطراف خود می‌شود. تقريبا یک هفته پس از رسیدن خبر اکتشاف اورستد به فرانسه، آندره-ماری آمپر کشف کرد که دو جریان موازی الکتریکی بر یکدیگر اثر متقابل‌ می‌گذارند.[۲۱]

در سال ۱۸۳۱، مايکل فارادی (و همچنين جوزف هنری به صورت جداگانه) اثر معکوس کشف کرد و همچنین دريافت که از طریق مغناطيس، میتوان پتانسیل یا جریان الکتریکی ایجاد کرد؛ مفهومی که به قانون القا فارادی معروف شد. این کشفیات به ترتیب پایه اختراعاتی مانند موتور الکتریکی و مولد الکتریکی هست.[۲۲]

در سال ۱۸۳۴، جان راسل، مهندس اسکاتلندی، نوعی موج منزوی در کانال آبی در نزدیکی ادینبور مشاهده کرد که در نهایت به پیدایش مفهوم سالیتون شد. راسل همچنین با کمک تانکر آب، وابستگی سرعت امواج سالیتون با عمق آب و دامنه موج را بررسی کرد.[۲۳]

در سال ۱۸۴۲، کریستیان دوپلر، مفهومی در فیزیک امواج مطرح کرد که به نام اثر دوپلر شناخته‌ می‌شود.[۲۴]

مکانیک و ترمودینامیک

[ویرایش]

در سال ۱۸۱۳، پیتر ایوارت (Peter Ewart)، مهندس بریتانیایی، در مقاله خود «On the measure of moving force» از ایده نوظهور پایستگی انرژی دفاع کرد.[۲۵]

در سال ۱۸۲۹، گوستاو کوریولیس، مفاهیم کار و انرژی جنبشی را به شیوه مدرن تعریف کرد.[۲۶]

در سال ۱۸۳۴، کارل یاکوبی، ریاضیدان آلمانی، کشف کرد که سیالات چرخنده‌ای که خود‌گرانشی و چگالی آنها یکنواخت هست، شکل بیضوی پیدا می‌کند. این مفهوم، به نام «بیضوی یاکوبی» شناخته می‌شود.[۲۷]

در سال ۱۸۳۵، ویلیام همیلتون فرمول‌بندی جدیدی از مکانیک ارائه کرد که به مکانیک همیلتونی معروف شد.[۲۸] در همان سال، گوستاو کوریولیس با بررسی بازده مکانیکی چرخ آبی از نظر تئوری، توانست اثر کوریولیس را کشف کند.[۲۶]

در سال ۱۸۴۱، یولیوس روبرت فون مایر، که در آن زمان دانشمند تازه‌کاری بود، مقاله‌ای در مورد پایستگی انرژی نوشت؛ بااینحال مایر تحصیلات آکادمیک نداشت و به همین علت مقاله او رد شد.[۲۹]


منابع

[ویرایش]
  1. ↑ Snyder, Laura J. (2000-12-23). "William Whewell". Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab, Stanford University. Retrieved 3 March 2008.
  2. ↑ Brown, Ezra (April 1981). "The First Proof of the Quadratic Reciprocity Law, Revisited". The American Mathematical Monthly. 88 (4): 257–264. doi:10.2307/2320549. JSTOR 2320549.
  3. ↑ Laubenbacher, Reinhard; Pengelley, David (1999). Mathematical Expeditions: Chronicles by the Explorers (به انگلیسی). New York: Springer Science & Business Media. p. 167. ISBN 9781461205234.
  4. ↑ Cannon, James W.; Floyd, William J.; Kenyon, Richard; Walter; Parry, R. (1997). "Hyperbolic geometry". Flavors of Geometry. MSRI Publications. 51: 59–115. CiteSeerX 10.1.1.159.1017.
  5. ↑ Rudnev, S.V. (1988). "Application of elliptic Reimannian geometry to problems of crystallography". Computers & Mathematics with Applications (به انگلیسی). 16 (5–8): 597–616. doi:10.1016/0898-1221(88)90249-0. ISSN 0898-1221.
  6. ↑ Gudmundsson, Sigmundur (27 September 2018). "An Introduction to Riemannian Geometry" (PDF). Lund University. Retrieved 10 December 2018.
  7. ↑ Fearnley-Sander, Desmond (1979). "Hermann Grassmann and the Creation of Linear Algebra". American Mathematical Monthly. 86 (10): 809–817. CiteSeerX 10.1.1.39.1387. doi:10.1080/00029890.1979.11994921.
  8. ↑ Spearman, T. D (1993). "William Rowan Hamilton, 1805-1865". Proceedings of the Royal Irish Academy, Section A. 95A: 1–12. JSTOR 20490182.
  9. ↑ Heine Barnett, Janet (July 2013). "Origins of Boolean Algebra in the Logic of Classes: George Boole, John Venn and C. S. Peirce". Mathematical Association of America (به انگلیسی). doi:10.4169/loci003997. Retrieved 2018-12-09.
  10. ↑ Grattan-Guinness, I. (1994). "Three traditions in complex analysis: Cauchy, Riemann and Weierstrass". Companion Encyclopedia of the History and Philosophy of the Mathematical Sciences (به انگلیسی). Baltimore and London: Johns Hopkins University Press. p. 419. ISBN 9780801873966.
  11. ↑ Edixhoven, Bas (4 November 2013). "Galois theory and the Abel-Ruffini theorem" (PDF). Gadjah Mada University Lecture. Archived from the original (PDF) on 22 اكتبر 2020. Retrieved 16 March 2024. {{cite journal}}: Check date values in: |archive-date= (help)
  12. ↑ Srivastava, S.M. (November 2015). "How did Cantor discover set theory and topology?". Resonance: Journal of Science Education. 19 (11): 977–999. doi:10.1007/s12045-014-0117-8. S2CID 119608038.
  13. ↑ "History | London Mathematical Society". lms.ac.uk. Retrieved 2018-12-09.
  14. ↑ Gispert-Chambaz, Hélène (1991). La France mathématique: la Société mathématique de France (1872-1914) (به فرانسوی). Sociét́ française d'histoire des sciences et des techniques. ISBN 9782856290125.
  15. ↑ "Proceedings of the Edinburgh Mathematical Society". Cambridge Core (به انگلیسی). Retrieved 2018-12-09.
  16. ↑ Bongiorno, Benedetto; Curbera, Guillermo P. (2018). Giovanni Battista Guccia: Pioneer of International Cooperation in Mathematics (به انگلیسی). Springer. p. 95. ISBN 9783319786674.
  17. ↑ Archibald, Raymond Clare (1939). "History of the American Mathematical Society, 1888–1938". Bulletin of the American Mathematical Society (به انگلیسی). 45 (1): 31–46. doi:10.1090/s0002-9904-1939-06908-5. ISSN 1936-881X.
  18. ↑ "Quaternion Association". www-history.mcs.st-andrews.ac.uk. Retrieved 2018-12-09.
  19. ↑ "This Month in Physics History: March 20, 1800: Volta describes the Electric Battery". aps.org (به انگلیسی). Retrieved 2018-12-09.
  20. ↑ Beléndez, Augusto (2015-06-13). "Thomas Young and the Wave Nature of Light". OpenMind (به انگلیسی). Retrieved 2018-12-09.
  21. ↑ Blondel, Christine; Benseghira, Abdelmadjid (18 April 2017). "The key role of Oersted's and Ampère's 1820 electromagnetic experiments in the construction of the concept of electric current". American Journal of Physics. 85 (5): 369–380. Bibcode:2017AmJPh..85..369B. doi:10.1119/1.4973423.
  22. ↑ Lucas, Jim. "What Is Faraday's Law of Induction?". Live Science. Retrieved 2018-12-09.
  23. ↑ "Recreating the Soliton on the Scott Russell Aqueduct". ma.hw.ac.uk. Archived from the original on 29 April 2022. Retrieved 2018-12-09.
  24. ↑ "Hermann von Helmholtz biography". www-groups.dcs.st-and.ac.uk. Retrieved 2018-12-10.
  25. ↑ Thomson, Thomas (1818). Annals of Philosophy, Or, Magazine of Chemistry, Mineralogy, Mechanics, Natural History, Agriculture, and the Arts (به انگلیسی). Robert Baldwin. p. 445.
  26. ↑ ۲۶٫۰ ۲۶٫۱ Persson, Anders (July 1998). "How Do We Understand the Coriolis Force?". Bulletin of the American Meteorological Society. 79 (7): 1373–1385. Bibcode:1998BAMS...79.1373P. doi:10.1175/1520-0477(1998)079<1373:HDWUTC>2.0.CO;2.
  27. ↑ Lützen, Jesper (1990). Joseph Liouville 1809–1882: Master of Pure and Applied Mathematics (به انگلیسی). Springer Science & Business Media. p. 479. ISBN 9781461209898.
  28. ↑ Simonyi, Károly (2012). A Cultural History of Physics (به انگلیسی). CRC Press. p. 316. ISBN 9781568813295.
  29. ↑ Moore, Carl E.; von Smolinski, Alfred; Claus, Albert; Graham, Daniel J.; Jaselskis, Bruno (2014). "On the First Law of Thermodynamics and the Contribution of Julius Robert Mayer: New Translation and Consideration of a Rejected Manuscript" (PDF). Bulletin for the History of Chemistry. 39 (2): 122–130.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=علم_در_سده_نوزدهم&oldid=40295507»