Cuatro grandes descubrimientos de las ciencias naturales en el siglo XIX
1 Teoría celular
Introducción La teoría celular fue propuesta por el botánico alemán Schleiden y el zoólogo Schwann entre 1838 y 1839. No se completó hasta 1858. Es una teoría sobre la composición de los organismos biológicos. Los contenidos principales son:
① Las células son organismos Todos los animales y plantas se desarrollan a partir de células individuales, es decir, los organismos están compuestos de células y células
.② Todas las células son básicamente similares en estructura y composición;
③ Las células nuevas se derivan de la división de células existentes
④ Las enfermedades de los organismos se deben a una disfunción de sus; las células.
⑤. Las células son las unidades básicas de estructura y función de los organismos
⑥. >El significado biológico de la teoría celular es:
Historia
En Alemania en el siglo XVIII, la filosofía natural era muy popular. Uno de los contenidos de este sistema es una unidad típica. que describe lo que ellos creen que es la diversidad del mundo orgánico. Goethe creía que las hojas son la estructura unitaria típica de varias plantas, mientras que Okun defendía que el segmento de vértebras es la unidad básica de la estructura arquetípica de los animales en general. Los organismos están compuestos por vesículas mucosas o unidades vivas que continúan sobreviviendo después de la muerte del organismo al que pertenecen temporalmente, formando parte de otro organismo. A principios del siglo XIX, esta visión era bastante popular y se asociaba con la microscopía de animales. y las estructuras de las plantas. La combinación de observaciones condujo al desarrollo de la teoría celular.
A principios del siglo XVII, Hooke, Malpighi y Leeuwenhoek utilizaron microscopios para ver las células de las plantas, pero no se los consideraba independientes. unidad estructural viva del mundo vegetal.
A principios del siglo XIX, el estudio de la anatomía vegetal resucitó, cuando los botánicos alemanes Treviranus y von Maur reconocieron que las células son plantas. Unidad estructural En la década de 1820, Amici. y otros en Italia fabricaron microscopios acromáticos mejorados, que permitieron observar los detalles de las células orgánicas. Un médico londinense, Robert Brown, observó en 1831 que las células vegetales generalmente tienen un núcleo, pero no le dio mucha importancia a su descubrimiento en 1835. , el checo Puginye observó con un microscopio el núcleo embrionario de un huevo de gallina y señaló que los tejidos animales del embrión están compuestos de tejidos bien envueltos. Estas observaciones llevaron a Matthias Schleiden, profesor de botánica de la Universidad de Jena, a declarar en 1838 que las células lo son todo. La unidad básica de actividad de la estructura vegetal y la teoría de la entidad fundamental a través de la cual se desarrollan todas las plantas. Theodore Schwann, profesor de anatomía de la Universidad de Lovaina, amplió la teoría celular al reino animal en 1839. /p>
19 En la década de 1940, muchos investigadores corrigieron algunos de sus puntos de vista erróneos, especialmente los botánicos von Mohr, Negri y Hoffmeister y los zoólogos Kriekel, Leidich y Remarque demostraron que las nuevas células se forman por división del núcleo. primero se divide en dos en la célula madre, y luego la célula madre se divide en dos células hijas
Importancia
La teoría celular demuestra que toda la unidad estructural del mundo biológico y. el origen común de la evolución. El establecimiento de esta teoría promovió el desarrollo de la biología y proporcionó una importante base científica natural para el materialismo dialéctico. Engels una vez propuso la teoría celular conocida como uno de los descubrimientos más importantes del siglo XIX.
La teoría celular de Schleiden y Schwann señaló la dirección de la investigación celular en el siglo XIX, aunque señalaron correctamente que se pueden producir nuevas células a partir de generaciones de células viejas, pero propusieron un concepto erróneo de que las nuevas células son. generadas en el núcleo de las células viejas, las nuevas células se generan a partir de sustancias no celulares y se completan mediante la desintegración de las células viejas. Debido a la autoridad de estos dos científicos, este tipo de visión errónea dominó durante muchos años. p>
Las observaciones de muchos investigadores demostraron que la producción de células sólo puede completarse mediante la división de células preexistentes. En 1858, el patólogo alemán Wei Wei.
La famosa afirmación de Ershaw de que "todas las células proceden de células" no sólo revela la esencia de las células como unidad básica de las actividades vitales a un nivel más profundo, sino que también se considera en general un complemento importante de la teoría celular, y algunas personas incluso piensan que esto es la teoría celular se completó por completo.
Aunque algunas partes de la teoría celular se han convertido en reliquias de la historia, sus ideas centrales todavía influyeron amplia y profundamente en el desarrollo posterior de la biología. La respuesta final debe buscarse en las células.
Principales contribuyentes
Antes del siglo XIX, el trabajo de muchos estudiosos se centraba en la microestructura de las células y se dedicaba a descripciones morfológicas, pero ha habido algunas. No hay resumen teórico del significado de las células en diversos organismos. No fue hasta la década de 1830 que los alemanes Matthias Jacob Schleiden y Theodar Schwann propusieron: Todas las plantas y animales están compuestos de células, y las células son la unidad básica de todos los animales y plantas. Esta teoría se llama "Teoría Celular". En el siglo XIX, el trabajo de muchos científicos hizo una gran contribución a la creación de la teoría celular, como por ejemplo:
1. 1829), el fundador de la teoría de la herencia adquirida, un teniente retirado del ejército francés, y se convirtió en profesor de zoología en París a la edad de 50 años. En 1909, creía que sólo los organismos con células pueden tener vida.
2. Charles Brisseau Milbel (1776~1854), un botánico francés, creía en 1802 que las células existen en cada parte de una planta.
3. Fisiólogo francés que describió con más detalle el principio de las células en 1824. Creía que "Todos los tejidos orgánicos son en realidad células globulares de extremada pequeñez, que parecen estar unidas sólo por simples fuerzas adhesivas; por lo tanto, todos los tejidos, todos los órganos animales (y vegetales), son en realidad sólo un tejido celular modificado de diversas formas. Esta uniformidad de estructura más fina prueba que los órganos en realidad se diferencian entre sí simplemente por la naturaleza de las sustancias contenidas en las células vesiculares que los componen".
4. Matthias. Jacob Schleiden (1804~1881), profesor alemán de botánica, publicó "Beiträge zur Phytogenesis" en 1938, creyendo que no importa cuán complejas sean las plantas, están compuestas de varias células. El descubrimiento de Brown El propio Brown no comprendió la importancia del núcleo. Trató de reconstruir el proceso de desarrollo celular. Por esta razón, eligió sabiamente las células embrionarias como punto de partida para su investigación. p >
5. Theodor Schwann (1810~1882), un profesor de anatomía alemán, estudió la teoría de la formación celular de Schleiden desde el principio. Aceptó plenamente esta teoría y la amplió hasta convertirla en una teoría general del origen y la base de todos los fenómenos de la vida. Teoría. Aplicó los descubrimientos de Schleiden en plantas a animales.
fue y propuso el término "Teoría celular" en 1838; en 1939 publicó "Estudios microscópicos sobre la uniformidad de la estructura y el crecimiento de animales y plantas". Por lo tanto, se considera que la creación de la teoría celular se atribuye a Schleiden y Sehwann. , y el año también se fijó en 1839.
Schwann propuso:
1) Los organismos están compuestos de células
2) Las células están compuestas de Lo básico; unidad de organismos.
En 1855, el alemán R. Virchow propuso la famosa afirmación de que “todas las células proceden de células” (omnis cellula e cellula), mejorando aún más la teoría celular. >Put El concepto de célula como unidad general de la vida y como base única de los fenómenos vitales en los reinos animal y vegetal fue inmediatamente aceptado universalmente por Engels la teoría celular como uno de los tres descubrimientos más importantes del siglo XIX. p>
2 Teoría de la evolución de Darwin
La teoría de la evolución biológica, conocida como teoría de la evolución, es una de las teorías más básicas de la biología. La evolución se refiere a la evolución y el desarrollo de los organismos. Bajo la acción de la variación, la herencia y la selección natural. Proceso de eliminación de especies y generación de especies. Antes de que no hubiera vida en la Tierra, hace unos 3 mil millones de años, bajo ciertas condiciones, se formó vida primitiva. hasta hoy existen más de 1,7 millones de especies en el mundo. La teoría de la evolución biológica fue propuesta por primera vez por Charles Robert Darwin y fue analizada en detalle en su famoso libro "El Origen de las Especies". La teoría de la evolución tiene tres grandes evidencias clásicas: la anatomía comparada, la paleontología y la ley de recurrencia del desarrollo embrionario.
La evolución biológica se puede dividir en tres niveles: microevolución (cambios en la frecuencia de genes en grupos biológicos), generación. de nuevas especies, y la macroevolución (saltos de un tipo a otro, como por ejemplo de los peces a los anfibios). La teoría integral moderna explica perfectamente la microevolución y la generación de nuevas especies, y cree que los resultados obtenidos de las investigaciones sobre la microevolución y la microevolución. La generación de nuevas especies puede extenderse aún más a la macroevolución. Sin embargo, algunos biólogos expresan dudas sobre esta inferencia, creen que la evolución biológica puede tener su propio mecanismo. Según su opinión, la aparición de nuevos tipos biológicos es el resultado de una acción genética. mutaciones durante el desarrollo de embriones biológicos Pequeñas mutaciones durante el desarrollo embrionario pueden provocar grandes cambios en los adultos Recientemente, investigaciones sobre biología del desarrollo parecen demostrar esto: si la velocidad de expresión de un determinado gen se ralentiza durante el desarrollo embrionario, las aletas se convertirán en. extremidades. Es previsible que con el desarrollo de la biología del desarrollo, cada vez más personas se resuelvan más grandes problemas evolutivos
Ley de Conservación y Transformación de la Energía
. Contenido de la ley La energía no se creará ni desaparecerá de la nada. Solo se puede obtener de Cuando una forma se convierte en otra, o se transfiere de un objeto a otro, la cantidad total permanece sin cambios durante el proceso de transformación o transferencia. La ley de conservación de la energía ahora es generalmente reconocida, pero no ha sido estrictamente probada.
(1) Diferentes formas de energía en la naturaleza corresponden a diferentes formas de movimiento: el movimiento de los objetos tiene energía mecánica, el movimiento. de moléculas tiene energía interna, el movimiento de cargas tiene energía eléctrica, el movimiento dentro del núcleo tiene energía atómica, etc.
(2) Se pueden convertir diferentes formas de energía entre sí: "Generación de calor por fricción es la conversión de energía mecánica en energía interna al superar la fricción y realizar trabajo cuando el agua en la tetera hierve, el vapor de agua realiza trabajo sobre la tapa y levanta la tapa, lo que indica que la energía interna se convierte en energía eléctrica mecánica. se puede convertir en energía interna realizando trabajo a través del cable calefactor eléctrico, etc." Estos ejemplos ilustran que diferentes formas de energía se pueden convertir entre sí, y este proceso de conversión se completa realizando trabajo.
(3) Si una determinada forma de energía disminuye, debe haber otra forma de energía que aumenta, y la cantidad de disminución y la cantidad de aumento deben ser iguales. Cuando la energía de un determinado objeto disminuye, debe haber un aumento en la energía de otros objetos, y la cantidad de disminución y la cantidad de aumento deben ser iguales
Expresión específica de conservación de energía
Sistema mecánico conservativo: en sólo Cuando las fuerzas conservativas hacen trabajo, la energía del sistema se expresa como energía mecánica (energía cinética y energía potencial), y la conservación de la energía se expresa específicamente como la conservación de la energía mecánica.
Ley.
Sistema termodinámico: La energía se expresa como energía interna, calor y trabajo. La expresión de la conservación de la energía es la primera ley de la termodinámica.
Mecánica relativista: En la teoría de la relatividad. , masa y energía pueden transformarse entre sí. Teniendo en cuenta el cambio de energía causado por el cambio de masa, la ley de conservación de la energía todavía se cumple. Históricamente, la ley de conservación de la energía en este caso también se llama ley de conservación. de masa y energía.
El flujo total hacia el sistema La energía debe ser igual a la energía total que fluye fuera del sistema más el cambio de energía dentro del sistema. La energía se puede convertir de una forma a. otro.
El aumento de energía almacenada en el sistema es igual a la cantidad de energía que ingresa al sistema. La energía del sistema menos la energía que sale del sistema.
[Editar este párrafo. ] La importancia de la ley de conservación de la energía
La ley de conservación de la energía es una de las leyes básicas más comunes e importantes de la naturaleza. Desde la física y la química hasta la geología y la biología, pasando por la cósmica. Cuerpos, y tan pequeños como el interior de un núcleo atómico, siempre que haya conversión de energía, debe obedecer la ley de conservación de energía. Desde la vida diaria hasta la investigación científica y la tecnología de ingeniería, esta ley juega un papel importante. La utilización por parte de los seres humanos de diversas energías, como el carbón, el petróleo y otros combustibles, así como la energía hidráulica, la energía eólica, la energía nuclear, etc., se logran mediante la conversión de energía. para que las personas comprendan y utilicen la naturaleza.
——El descubrimiento de las leyes de conservación y transformación de la energía
Las leyes de conservación y transformación de la energía, junto con la teoría celular y la La teoría de la evolución, se conocen colectivamente como los tres principales descubrimientos de las ciencias naturales del siglo XIX. Entre ellos, la conservación y la transformación de la energía. El descubrimiento de la ley está relacionado con un médico "loco". El "médico loco" se llamaba Meyer (1814~1878), natural de Hamburgo, Alemania. Comenzó a practicar la medicina en 1840. Hamburgo practicaba la medicina de forma independiente. Siempre preguntaba por qué sucedía todo y debía observar, estudiar y experimentar él mismo. El 22 de enero de 1840, siguió a una flota a Indonesia como médico de un barco. Un día, la flota después de desembarcar en Calcuta, todos los miembros de la tripulación enfermaron debido a la aclimatación, por lo que Meyer utilizó el antiguo método para tratar a los miembros de la tripulación con sangrías. En Alemania, cuando se trata esta enfermedad, solo se necesita colocar una aguja en la vena del paciente y se liberará sangre. Un chorro de sangre negra y roja entró, pero aquí, la sangre que fluía de las venas todavía era sangre roja brillante. Entonces, Meier comenzó a pensar: la razón por la que la sangre humana es roja es porque contiene oxígeno, y el oxígeno se quema en el cuerpo humano para generar calor. El clima aquí es caluroso y la gente no necesita quemarse tanto. Hay mucho oxígeno para mantener la temperatura corporal, por lo que la sangre en las venas todavía es de color rojo brillante. Entonces, ¿de dónde viene el calor en el cuerpo humano? Como máximo 500 gramos de corazón, su movimiento simplemente no puede generar tanto calor, y no puede. mantener la temperatura del cuerpo humano únicamente. Esa temperatura corporal es mantenida por la carne y la sangre de todo el cuerpo, y esto a su vez depende de los alimentos que comen las personas, independientemente de si comen carne o verduras, deben provenir de plantas. por la luz y el calor del sol. ¿Qué pasa con la luz y el calor del sol? Si el sol es un trozo de carbón, puede arder durante 4.600 años. Por supuesto, debe haber otras razones. Propuso audazmente que el centro del sol está a unos 27,5 millones de grados (ahora sabemos que está a 15 millones de grados). Cuanto más pensaba Meier en ello, finalmente lo redujo a un punto: ¿Cómo se convierte (transfiere) la energía? ?
Tan pronto como regresó a Hamburgo, escribió un artículo "Sobre las fuerzas en el mundo inorgánico" y utilizó su propio método para medir el trabajo térmico equivalente a 365 kgm/kcal. Fue a los "Anales de Física" y obtuvo el resultado. Antes de que pudiera publicarse, tuvo que publicarlo en una revista médica desconocida. Dio conferencias por todas partes: "Verá, el sol irradia luz y calor, y las plantas de la tierra lo absorben. ellos y producir sustancias químicas..." Pero incluso si la física Su familia no podía creer lo que dijo y lo llamó "loco" irrespetuosamente. La familia de Meier también sospechaba que estaba loco y le pidió a un médico que lo tratara. Porque no lo entendían según otros, finalmente se suicidó tirándose de un edificio.
Un inglés que estudió la conservación de la energía al mismo tiempo que Maier fue Joule (1818~1889). Bajo la dirección de Dalton desde que era niño, se dedicó a la investigación científica en su cervecería. En 1840, descubrió que cuando se metía un cable de metal electrificado en agua, el agua generaba calor. generado por el conductor electrificado
La cantidad es proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente y la resistencia del conductor es proporcional al tiempo de activación. Esta es la ley de Joule. En octubre de 1841, su artículo se publicó en el "Journal of Philosophy". que independientemente de la energía química, la cantidad de energía eléctrica producida La cantidad de calor equivale a una determinada cantidad de trabajo, es decir, 460 kg m/kcal. En 1845, llevó sus instrumentos experimentales e informes a una conferencia académica celebrada en. Cambridge completó el experimento en el acto y anunció: La fuerza de la naturaleza (energía) no se puede destruir. Dondequiera que se consuma fuerza mecánica (energía), siempre se obtiene un calor considerable. Pero los científicos famosos del público negaron con la cabeza. Incluso Faraday dijo: "Esto es poco probable. " También había un profesor de matemáticas llamado William Thomson (1824-1907). Fue a la universidad con su padre a la edad de 8 años y fue admitido oficialmente. A la universidad a la edad de 10 años. Era un mago. Hoy escuché a un cervecero hablar. Aquí se gritaban algunas teorías extrañas, y abandonó la reunión en el acto muy groseramente. No se tomó en serio la incomprensión de la gente. Se fue a casa y continuó haciendo experimentos, y lo hizo durante 40 años. Determine con precisión el calor equivalente a 423,9 kgm/kcal. En 1847, llevó a la reunión su nuevo experimento. Después de suplicarle duramente, el presidente de la reunión le dio muy poco tiempo para que sólo hiciera experimentos y no hiciera informes. Mientras demostraba su nuevo experimento en público, Joule explicó: "Verá, la energía mecánica puede ser. cuantitativamente en calor, y a la inversa, una kcal de calor también se puede convertir en 423,9 kilogramos de metros de trabajo..." De repente, alguien entre el público gritó: "Tonterías, el calor es una sustancia, un elemento calorífico, no tiene nada que ver". "Esta persona era Thomson. Joule respondió con calma: "El calor no puede realizar trabajo, entonces ¿por qué se mueve el pistón de la máquina de vapor si no se conserva la energía, por qué no se puede construir una máquina de movimiento perpetuo? Las sencillas palabras de Joule inmediatamente silenciaron a la audiencia. Los profesores en la audiencia no pudieron evitar pensar seriamente, y algunos estaban interesados en Joule. Mirando a izquierda y derecha del instrumento, algunos comenzaron a discutir.
Después del golpe de Thomson. una pared, él también comenzó a pensar. Comenzó a hacer experimentos y buscar información. Inesperadamente, descubrió que Meyer lo había descubierto hace unos años. La idea del artículo publicado era completamente consistente con la de Joule. Resultados experimentales y el documento de Meyer para encontrar a Joule. Estaba decidido a declararse culpable y le pidió a Joule que discutiera este descubrimiento con él.
Thomson se encontró con Joule en la cervecería. Mirando los diversos instrumentos caseros en el laboratorio de Joule. Estaba profundamente conmovido por la perseverancia de Joule. Sacó el artículo de Meyer y dijo: "Sr. Joule, parece que tiene razón. Vine aquí hoy para admitir mi error. Verá, solo sentí que tenía razón después de leer este artículo. ." Cuando Joule vio el periódico, su rostro se iluminó repentinamente de alegría. Pérdida total: "Profesor Thomson, es una lástima que ya no pueda discutir temas con él. Un genio así se ha suicidado saltando de un edificio porque estaba. No comprendido por los demás. Aunque no murió, se ha vuelto loco".
Thomson bajó la cabeza y se quedó sin habla durante mucho tiempo. Después de un rato, levantó la cabeza y dijo: " Lo siento mucho. Sólo entonces me di cuenta de mi pecado. ¿Cuánta presión le hemos ejercido en el pasado? Por favor, perdóneme, científico. A veces se comportan de manera muy ignorante ante las nuevas ideas. y los dos se sentaron uno al lado del otro y comenzaron a estudiar experimentos.
En 1853, los dos finalmente lograron completar la expresión precisa de la ley de conservación y conversión de energía. Hay tres expresiones de la ley de conversión y conservación de la energía: el movimiento perpetuo no se puede crear, la ley de conversión y conservación de la energía y la primera ley de la termodinámica. Estas tres expresiones se encuentran en la literatura. Se describe en: "La primera. La ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía." "Según la ley de conservación de la energía,... la llamada máquina de movimiento perpetuo no debe crearse. A su vez, también se puede derivar la ley de conservación de la energía. del fracaso del movimiento perpetuo”