MỞ ĐẦU
Vào cuối thế kỉ XIX – đầu thế kỉ XX trong khoa học tự nhiên bắt đầu diễn ra một cuộc cách mạng thực sự: Người ta tìm ra các tia Rơn-ghen [1895]; hiện tượng phóng xạ [1896]; điện tử [1897], mà trong quá trình nghiên cứu các đặc tính của điện tử người ta phát hiện thấy rằng khối lượng của nó có thể biến đổi tùy theo tốc độ, v.v. Việc phát hiện ra điện tử đã làm đảo lộn quan niệm thống trị một thời gian dài khi cho rằng nguyên tử là cái nhỏ nhất không thể phân chia được, cái được xem là chân lý thống trị hàng ngàn năm trước đó. Đây là một thắng lợi lớn của khoa học tự nhiên, khoa học vật lý nó đã ảnh hưởng to lớn đến tư duy triết học, đảo lộn những tri thức về kết cấu vật chất và tạo ra cuộc khủng hoảng về thế giới quan trong triết học cũng như trong vật lý đương thời. Với vai trò là người chủ chốt, Lênin đã phát hiện ra cuộc khủng hoảng về mặt thế giới quan triết học và tìm cách tháo gỡ nó.
Tác phẩm “ Chủ nghĩa duy vật và chủ nghĩa kinh nghiệm phê phán” [trích Lênin toàn tập, tập 18] đã khái quát về mặt triết học những phát minh mới của khoa học tự nhiên, những phát minh mà Lênin đã xem xét với tư cách là một nhà triết học được vũ trang bằng một phương pháp tư duy tiến bộ nhất, một phương pháp mà chính các nhà vật lý chuyên nghiệp không có. Phương pháp đó là phép biện chứng duy vật, và chỉ có những phạm trù của nó mới phản ánh đúng biện chứng khách quan của tự nhiên.
Xuất phát từ phép biện chứng duy vật, Lênin đưa ra luận điểm về tính vô cùng tận của vật chất. Người viết: "Điện tử cũng vô cùng tận như nguyên tử, tự nhiên là vô tận, nhưng nó lại tồn tại một cách vô tận và chỉ có thừa nhận một cách tuyệt đối, vô điều kiện như vậy sự tồn tại của tự nhiên ở ngoài ý thức và cảm giác của con người, thì mới phân biệt được chủ nghĩa duy vật biện chứng với thuyết bất khả tri tương đối luận và chủ nghĩa duy tâm" [tr. 323 - 324]. Tư tưởng hết sức sâu sắc này của Lênin đã được quá trình phát triển tiếp theo của khoa học chứng thực một cách toàn diện [sự phát minh ra phóng xạ nhân tạo, cơ cấu phức tạp của hạt nhân nguyên tử, lý thuyết hiện đại về các hạt "cơ bản", và v.v.].
NỘI DUNG
Các phát minh bùng nổ mạnh mẽ giai đoạn cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX một mặt đã chứng minh sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, sự đổi mới trong tư duy nhận thức của con người, mặt khác cũng đã thể hiện sự vô cùng, vô tận của thế giới, rằng những gì con người phát hiện, khám phá ra chỉ rất bé nhỏ trong sự vô cùng đó của thế giới. Trên lĩnh vực khoa học tự nhiên, chúng ta có thể kể tới rất nhiều phát minh mang tính vạch thời đại trên các lĩnh vực tiêu biểu như:
1. Trên lĩnh vực toán học.
Như chúng ta đã biết, tính chất chính xác, nghiêm ngặt và thuần lý của toán học đã đưa nó lên vị trí cao trong cái nhìn của các nhà giáo dục mọi thời đại. Như Plato khẳng định, toán học là môn học hướng dẫn lý trí trong việc nghiên cứu các đối tượng và những mối liên hệ trừu tượng. Nó cung cấp một bằng chứng về suy luận diễn dịch, là thứ suy luận đi từ những tiền đề sáng rõ đến những kết luận tất yếu.
Xuyên suốt thế kỉ 19 toán học đã phát triển nhanh chóng. Trong thế kỉ này có một trong những nhà toán học vĩ đại nhất mọi thời đại như Carl Friedrich Gauss [1777 - 1855]. Trong toán học lý thuyết ông đã làm nên các công trình có tính cách mạng về hằng số với biến phức trong hình học và về sự hội tụ của các chuỗi. Ông đã đưa ra chứng minh đầu tiên của định lý cơ bản của đại số và của luật tương hỗ bậc hai.
Nhà toán học Nga Nikolai Ivanovich Lobachevsky và nhà toán học Hungary Janos Bolyai đã đồng sáng lập ra hình học hyperbolic, trong đó sự duy nhất của các đường thẳng song song không còn đúng nữa, mà qua một điểm ngoài đường thẳng có thể kẻ được vô số đường thẳng song song với đường thẳng đã cho. Trong hình học này tổng các góc của một tam giác có thể nhỏ hơn 180°.
Chúng ta cũng có thể kể tới các hình học mới xuất hiện thế kỷ 19 đó là:
- Hình học Hyperbolic của Lobachevsky
- Hình học cổ điển Euclid.
- Hình học Elliptic
Hình học Elliptic đã được phát triển sau đó vào thế kỉ 19 bởi nhà toán học người Đức Bernhard Riemann; ở đây không thể tìm thấy đường thẳng song song và tổng các góc của một tam giác có thể lớn hơn 180°. Riemann cũng phát triển hình học Elliptic , trong đó hợp nhất và tổng quát hóa cao độ ba loại hình học, và ông định nghĩa khái niệm một đa tạp, trong đó tổng quát hóa khái niệm về đường và mặt. Các khái niệm này rất quan trọng trong Thuyết tương đối của Albert Einstein. Cũng trong thế kỉ 19 William Rowan Hamilton đã phát triển noncommutative algebra, nền móng của lý thuyết vòng. Thêm vào những hướng mới trong toán học, các nền toán học cũ hơn được đưa vào các nền tảng logic mạnh hơn, đặc biệt là trong trường hợp của giải tích với các công trình của Augustin Louis Cauchy và Weierstrass. Một dạng đại số mới được phát triển vào thế kỉ XIX gọi là Đại số Boole, được phát minh bởi nhà toán học người Anh. Nó là một hệ chỉ gồm các số 0 và 1, một hệ mà ngày nay có những ứng dụng quan trọng trong khoa học máy tính, dụng cụ điện tử và quang học.
Cũng lần đầu tiên, các giới hạn của toán học đã được khám phá. Niels Henrik Abel, một người Na Uy, và Évariste Galois một người Pháp, đã chứng minh được rằng không có phương pháp đại số để giải phương trình đại số với bậc lớn hơn bốn. Các nhà toán học thế kỉ 19 khác áp dụng kết quả này trong chứng minh của họ rằng thước kẻ và compa là không đủ để chia ba một góc, để dựng cạnh của một hình lập phương mà thể tích của nó gấp đôi thể tích một hình lập phương cho trước, hay để dựng một hình vuông có diện tích bằng diện tích hình tròn cho trước [còn gọi là phép cầu phương hình tròn]. Các nhà toán học đã tốn công vô ích để giải tất cả các bài toán này từ thời Hy Lạp cổ đại. Các nghiên cứu của Abel và Galois về nghiệm của rất nhiều loại phương trình đa thức khác nhau đã đặt nền móng cho các phát triển sâu hơn về lý thuyết nhóm, và các lĩnh vực liên quan của đại số trừu tượng.
Trong thế kỉ 20 các nhà vật lý và các nhà khoa học khác đã thấy lý thuyết nhóm là một cách lý tưởng để nghiên cứu symmetry - cấu trúc cân đối, sự đối xứng.
Vào thế kỉ 20 toán học đã tăng với một tốc độ cực nhanh, với quá nhiều phát triển mới về khảo sát để thậm chí động chạm tới hầu hết các lĩnh vực quan trọng nhất. Hilbert cũng đã đặt nền móng cho việc tiên đề hóa hình học với cuốn sách "Grundlagen der Geometrie" [Nền tảng của Hình học] bao gồm 21 tiền đề, thay cho các tiên đề Euclid truyền thống. Chúng tránh đi những điểm yếu đã được chỉ ra trong các tiền đề Euclid, mà các tác phẩm của ông [Euclid] lúc đó vẫn được xem như sách giáo khoa. Ông mong muốn hệ thống hóa toán học trên một nền tảng logic vững chắc và đầy đủ, tin rằng tất cả toán học có thể suy ra từ một hệ thống hữu hạn các tiên đề được chọn ra một cách đúng đắn rằng một hệ thống tiên đề như vậy là có thể chứng minh được tính nhất quán [tính không mâu thuẫn] của nó.
Cũng chính Hilbert đã đưa ra khái niệm không gian Hilbert, một cơ sở cho giải tích hàm. Những năm 1930, Kurt Godel đã đưa ra định lý bất toàn, khẳng định rằng bất kì một hệ tiên đề hình thức độc lập nào đủ mạnh để miêu tả số học cũng hàm chứa những mệnh đề không thể khẳng định mà cũng không thể phủ định; tính nhất quán của một hệ thống tiên đề không thể được chứng minh bên trong hệ thống đó. Trong những năm 1900, Srinivasa Aiyangar Ramanujan [1887 - 1920] đã phát triển hơn 3000 định lý, bao gồm lý thuyết về tính chất của các siêu hợp số, hàm phần chia các tiệm cận của nó. Ông cũng tạo nên những đột phá và phát hiện trong lĩnh vực hàm gamma, chuỗi phân kì, chuỗi siêu hình học và lý thuyết số nguyên tố. Năm 1952, John Anthony Pople người Anh tại đại học Cambridge đã vận dụng toán học trong hóa học, lập ra công thức cho một sơ đồ cơ bản để phát triển những mô hình toán học phục vụ nghiên cứu phân tử mà không cần tiến hành thí nghiệm. Ông đã sử dụng máy tính phục vụ cho việc kiểm tra và xác định cấu trúc hóa học cũng như các chi tiết của vật chất. Walter Kohn người Áo làm việc tại đại học Santa Barbara [Mỹ] người nghiên cứu lý thuyết về mật độ, đã đơn giản hóa mô tả toán học về sự liên kết giữa các nguyên tử tạo nên phân tử. Những năm 60 - 70 của thế kỷ XX, việc giáo dục toán học đã bắt đầu sử dụng các phương pháp mới, trong đó nghiên cứu toán được bắt đầu từ những lĩnh vực cơ sở như lý thuyết tập hợp, logic sơ cấp, hệ thống số và hệ thống đếm các phỏng đoán nổi tiếng trong quá khứ tạo nên các kĩ thuật mới và mạnh. Nét độc đáo của toán ứng dụng thế kỉ XX là việc phát minh và phát triển máy tính điện tử. Khả năng của chúng có thể thực hiện các tính toán thông thường với tốc độ hàng tỉ phép tính mỗi giây đã làm thay đổi tận gốc rễ các phương pháp giải quyết vấn đề không những trong khoa học vật lí mà cả trong khoa học xã hội nữa. Các môn khoa học xã hội đang chuyển trọng tâm cơ bản của mình từ khảo sát định tính sang định lượng, một sự chuyển đổi vô cùng khó khăn do thường có quá nhiều biến số có mặt trong các tình huống xã hội. Việc xử lí các biến số này thực sự không thể nào làm được bằng các kĩ thuật cũ, nhưng máy tính có thể mô phỏng và phân tích các tình huống phức tạp dính dáng tới hàng trăm yếu tố, kể cả con người, theo dõi các hậu quả ngẫu nhiên và các dữ liệu thích đáng khác.
Như vậy, trên đây là một số những phát minh tiêu biểu của lĩnh vực toán học đã có ảnh hưởng to lớn tới việc hình thành và củng cố nhận thức của con người về thế giới quan triết học. Ngược lại, triết học khoa học của toán học đã tác động tích cực đến sự phát triển của toán học, trước hết dẫn đến một số khuynh hướng mới trong việc nghiên cứu toán học. Ví dụ, khuynh hướng tìm kiếm các cấu trúc toán tương ứng với quan hệ không tuyển [vừa là...vừa là, chẳng hạn vừa là sóng, vừa là hạt] là một trong những đặc điểm nổi bật của các hệ thống phức tạp trong giới tự nhiên sống và xã hội.
Triết học là thành tựu của nhận thức và hoạt động cải tạo thực tiễn của con người và loài người nói chung. Quá trình hình thành và phát triển của triết học diễn ra quanh co, phức tạp và lâu dài. Trong quá trình đó, toán học đã đóng góp một phần rất quan trọng trong sự hình thành và phát triển tư tưởng triết học của xã hội loài người. Thành tựu nổi bật của toán học thời kỳ này là tư tưởng cấu trúc. Thực chất của tư tưởng này là cho phép ta tiếp cận một cách trừu tượng và khái quát các đối tượng có bản chất rất khác nhau để vạch ra quy luật chung của chúng. Nói theo ngôn ngữ toán học, tức là có sự tương tự về cấu trúc hay sự đẳng cấu giữa các lĩnh vực có bản chất khác nhau. Có thể nói rằng tư tưởng cấu trúc là một trong những cơ sở lý luận cho sự ra đời của các khoa học tổng hợp như logic toán, tin học, toán lý, toán sinh, toán kinh tế... Về phương diện thực tiễn, trên cơ sở sự tương tự về cấu trúc giữa các quá trình diễn ra trong giới tự nhiên vô sinh, sự sống và xã hội [tư duy] người ta đã chế tạo ra hệ thống máy tự động, hoạt động theo cơ chế tương tự bộ não và các giác quan con người.
Như vậy cả về phương diện lý luận và thực tiễn, toán học thế kỉ XIX đóng vai trò nền tảng trong quá trình nhất thể hoá các khoa học. Hơn nữa, tư tưởng cấu trúc của toán học còn phản ánh sâu sắc sự thống nhất vật chất của thế giới. Sự thống nhất của toán học với thế giới quan triết học biểu hiện ở chỗ chúng xác nhận những tư tưởng cơ bản của chủ nghĩa duy vật: tư tưởng về sự thống nhất vật chất của thế giới và tính có thể nhận thức được của thế giới đó. Các khoa học khác như vật lý học, sinh học đã có những đóng góp quan trọng vào việc luận chứng cho sự thống nhất này. Có thể nói rằng cùng với sự phát triển của khoa học và thực tiễn, các lý thuyết toán học ngày càng có khả năng đi sâu vào việc luận chứng cho tư tưởng về sự thống nhất vật chất của thế giới. Tư tưởng cấu trúc của toán học thế kỉ XIX góp phần quan trọng vào sự nhận thức những cơ sở nền tảng của sự tổng hợp tri thức vốn chứa đựng nội dung thế giới quan, phương pháp luận sâu sắc. Đồng thời nó là một trong những cơ sở khoa học để luận chứng cho thế giới quan duy vật biện chứng về sự thống nhất vật chất của thế giới. Chúng ta biết rằng “Giá trị thực hành” cao nhất của toán học là trong việc phát triển trí tuệ con người. Toán học có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày như: đo đạc địa hình, thiết kế nhà cửa và quần áo, vạch quỹ đạo súng pháo binh. Nhưng ngay cả khi các máy tính điện tử và các phương tiện tối tân khác thay thế cho mọi tính toán của con người, lý trí chúng ta vẫn phải cần đến nguyên lý toán học để nắm được một phương diện thiết yếu của thế giới chúng ta đang sống.
Tóm lại, lịch sử phát triển của toán học, đặc biệt là toán học thế kỉ XIX đã chứng minh rằng sự phát triển của toán học góp phần vào sự hình thành, luận chứng, củng cố, hoàn thiện thế giới quan khoa học mà nền tảng của nó là triết học duy vật nói chung, triết học duy vật biện chứng nói riêng. Mối quan hệ giữa toán học và triết học duy vật biện chứng là mối quan hệ khách quan, hợp quy luật trong tiến trình phát triển nhận thức của con người.
2. Trên lĩnh vực vật lý học.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các lĩnh vực khoa học tự nhiên khác, vật lý học cũng không đứng ngoài quỹ đạo đó. Các phát minh trên lĩnh vực vật lý đã tỏ rõ tính vạch thời đại của nó, đã làm đảo lộn hoàn toàn tư duy nhận thức trước đó của loài người về phần tử nhỏ nhất cấu tạo nên thế giới. Các phát minh vật lý chúng ta có thể kể tới trong giai đoạn này như:
Trên lĩnh vực vật lý học điện từ, công lao của Volta được đánh giá rất cao. Volta là người đã tạo ra nguồn điện một chiều đầu tiên. Dựa trên phát minh này, pin Vola, một bộ các tế bào Galvanic riêng đặt thành xê ri, được Alessandro Volta phát minh năm 1800 đã tạo ra sự sản sinh dòng điện liên tục và ổn định qua một tấm kẽm và tấm đồng nối với nhau trong dung dịch axit sunfuric H2S04.
Năm 1808, nhà hóa học, vật lý người Anh John Dalton đã đưa ra lý thuyết nguyên tử của ông để giải thích định luật bảo toàn khối lượng và định luật tỷ lệ các chất trong phản ứng hóa học. Lý thuyết của ông dựa trên năm giả thuyết. Giả thuyết thứ nhất phát biểu rằng tất cả vật chất đều được tạo thành từ các nguyên tử. Giả thuyết thứ hai là các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng một cấu trúc và tính chất. Giả thuyết thứ ba là các nguyên tử không thể bị phân chia, không thể được sinh ra hoặc mất đi. Giả thuyết thứ tư là các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau kết hợp với nhau để tạo ra các hợp chất. Giả thuyết thứ năm là trong các phản ứng hoá học, các nguyên tử có thể kết hợp, phân tách hoặc tái sắp xếp lại. Lý thuyết của Dalton không chỉ giải thích các định luật trên mà còn là cơ sở để xây dựng các lý thuyết khác về nguyên tử sau này.
Năm 1831, Faraday đã đưa ra một trong những phát minh quan trọng nhất trong lịch sử điện và từ đó là cảm ứng điện từ. Ý tưởng của Faraday về sự chuyển đổi của năng lượng đã dẫn dắt ông đến với 1 phát hiện mới đó là: nếu dòng điện là nguyên nhân sinh ra từ trường thì từ trường cũng có thể sản sinh ra dòng điện.Trong những thí nghiệm sau đó, ông đã nhận ra rằng: dòng điện trong một mạch điện thứ nhất có thể kích thích dòng điện trong một mạch điện thứ hai khi dòng điện này biến đổi.
Trên cơ sở nghiên cứu như vậy, ông đã phát hiện rằng: 1 cái nam châm đặt trong không khí có thể quay khi dòng điện chạy qua dây dẫn. Và ông cũng thấy rằng những mạt sắt đặt xung quanh một nam châm, tự chúng sẽ sắp xếp lại theo một trật tự rõ ràng và từ đó ông đưa ra kết luận: tất cả không gian đều được bao phủ bởi những đường sức từ. Ông nghĩ rằng: chúng là những đường cong kín, một phần của những đường cong kín đó xuyên qua nam châm mà chúng thuộc về. Ý tưởng này không chỉ cho chúng ta biết được hướng của lực từ mà còn cho chúng ta biết về độ lớn của lực từ, ở những nơi mà số đường sức từ dày thì lực từ mạnh và ngược lại.
Sau đó, ông đưa ra các nguyên lí đặt nền tảng cho hai công cụ chủ chốt của điện ứng dụng: cảm ứng điện - từ, đưa đến máy biến áp và cảm ứng từ - điện đưa đến máy phát điện. Định luật cảm ứng của ông là một trong những đóng góp xuất sắc cho khoa học, ông chính là người có công lớn nhất trong việc biến từ thành Điện - nguồn năng lượng sạch và phổ biến nhất ngày nay.
Với phát minh về định luật cảm ứng này, nhà khoa học German Hemhônxơ [1821 – 1894] ngưòi Đức đã nói một câu mà chúng ta không thể nào quên:“Chừng nào loài người còn sử dụng đến điện, thì chừng đó mọi người còn ghi nhớ công lao của Micheal Faraday”
Phát minh của Faraday đã mở ra 1 kỉ nguyên mới trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Việc phát minh ra máy phát điện đã mở ra cho loài người những triển vọng lớn trong lĩnh vực sử dụng năng lượng điện. Từ đây, điện không còn là điều bí ẩn của thiên nhiên [sét], không còn là những trò ma thuật không thể giải thích nổi mà đã nằm trong sự kiểm soát của con người. Hơn cả 1 chiếc máy phát điện, như chúng ta đã biết, máy phát điện của Micheal Faraday cũng là 1 động cơ điện, nghĩa là khi cho 1 dòng điện ngoài chạy vào máy, sẽ tạo ra 1 chuyển động quay [điện năng thành cơ năng],…Một kỉ nguyên mới về điện đã bắt đầu!
Suốt phần lớn thời gian của thế kỷ XIX, người ta vẫn cho rằng khái niệm điện, từ ánh sáng là tồn tại độc lập và không có liên quan gì đến nhau. Và những công trình nghiên cứu thời đó đều dựa trên cơ sở của sự suy đoán này. Sau đó, James Clerk Maxwell – một nhà vật lý người Scot đã phát hiện ra sự tương đồng giữa ba khái niệm, thực chất chúng ta là bức xạ điện từ có hình thức khác nhau.
Maxwell đã chứng minh rằng điện trường và từ trường đi qua không gian dưới dạng sóng, và tốc độ liên tục của ánh sáng. Năm 1865, Maxwell xuất bản “Lý thuyết động lực của lĩnh vực điện từ”. Với cuốn sách này lần đầu tiên ông đề xuất rằng ánh sáng uốn lượn thực tế trong cùng một môi trường là nguyên nhân của hiện tượng điện và từ. Công việc của ông trong việc sản xuất một mô hình thống nhất về điện là một trong những tiến bộ lớn nhất trong vật lý.
Phát hiện vĩ đại này của ông đã gây chấn động toàn thế giới, nó được coi là phát hiện vật lý vĩ đại nhất của thết kỷ XIX. Maxwell đã làm theo Newton, nghiên cứu về vạn vật hấp dẫn, ông cũng dùng phương pháp toán học để hiểu thị bức xạ điện từ với mục đích là giúp cho mọi người có thể dễ dàng hiểu và tận dụng loại lực tự nhiên này.
Maxwell được coi là một trong những nhà vật lý nổi tiếng của thế kỷ XIX, những người có ảnh hưởng lớn nhất về vật lý thế kỷ 20. Đóng góp của ông cho khoa học được coi là có độ lớn tương tự như những nhà khoa học là Isaac Newton và Albert Einstein
Heinrich Rudolf Hertz [1857 - 1894] là một nhà vật lý người Đức, là người làm sáng tỏ và mở rộng lý thuyết điện từ của ánh sáng đã được đề ra bởi James Clerk Maxwell. Ông là người đầu tiên chứng minh thỏa đáng sự tồn tại của sóng điện từ bằng cách chế tạo một thiết bị để phát và thu sóng vô tuyến VHF hay UHF mà ngày nay con người áp dụng rất nhiều trong việc thu và bắt các dạng sóng tần nhằm phục vụ công tác phát thanh, truyền hình.
Đầu năm 1886, Hertz đã phát triển thiết bị thu sóng ăng ten hertz. Đây là tập hợp các thiết bị đầu cuối mà không xây dựng trên các hoạt động điện của nó. Ông cũng phát triển một loại hình truyền của lưỡng cực ăngten, một phần tử chủ đạo trong việc phát sóng vô tuyến UHF. Cũng qua qúa trình thử nghiệm, ông đã chứng minh rằng sóng điện từ là sóng ngang và có thể truyền được trong chân không với tốc độ ánh sáng. Điều này đã được dự đoán bởi James Clerk Maxwell và Michael Faraday. Với cấu tạo thiết bị của ông, điện từ trường sẽ thoát ra khỏi dây, lan truyền vào không gian. Hertz cũng đo sóng Maxwell và chứng minh rằng vận tốc của sóng vô tuyến chính bằng vận tốc ánh sáng. Đây được coi là một trong những phát minh lớn của thời đại, đã mở ra khả năng mới cho loài người trong việc nắm bắt các dạng sóng điện từ, từ đó đưa vào ứng dụng trong các ngành truyền thông.
Nhắc tới phát minh lớn trong lĩnh vực vật lý học chúng ta không thể nhắc tới việc khám phá ra tia X vào năm 1895 – phát minh đánh dấu sự khởi đầu của một sự thay đổi mang tính cách mạng trong nhận thức của chúng ta về thế giới vật chất.
Các nhà hóa học đã dùng tia X để giải mã những cấu tạo phân tử phức tạp [ví dụ như penicillin] và việc nghiên cứu phổ của sóng điện từ cũng trở nên thuận lợi hơn. Việc phát minh ra tia X giúp ích rất nhiều cho y học để chuẩn đoán cấu trúc xương, xác định bệnh lý về xương, cũng có thể giúp ích trong việc dò ra các bệnh tật về phần mềm. Một vài ví dụ đáng chú ý như khảo sát ngực, có thể dùng để chuẩn đoán các bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi, khảo sát về vùng bụng, có thể dò ra sự tắc ống thực quản, tràn khí, tràn dịch trong khoang bụng...
Tia X còn được sử dụng trong kỹ thật thời gian thực như khám phá định thành mạch máu hay nghiên cứu độ tương phản của lỗ hổng do nội tạng bằng việc sử dụng dụng cụ nhìn trang bị huỳnh quang. Các giải phẫu thành mạch máu, như sự can thiệp y tế của hệ thống động mạch, dựa chủ yếu vào các máy đo nhạy với tia X để định các thương tổn tiềm tàng có thể chữa trị. Liệu pháp xạ trị tia X, một sự can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho ung thư chính là sử dụng các tia X có năng lượng mạnh
Chính nhờ phát hiện vĩ đại này mà nhà vật lý học Wilhelm Roentgen đã được nhận giải Nobel vật lý năm 1901.
Antoine Henri Becquerel, nhà vật lý Pháp, người phát hiện ra hiện tượng phóng xạ. Ông nghiên cứu về tia Rơn- ghen, cho rằng nhiều loại chất khác nhau có thể phát ra tia này sau khi chúng được ánh nắng rọi vào. Ngày 1-3-1896, Becquerel đã phát hiện được rằng tinh thể muối Uranium liên tục phóng ra một loại bức xạ có khả năng xuyên qua các màn chắn ánh nắng và làm đen các kính ảnh. Đó chính là hiện tượng phóng xạ tự nhiên. Sau đó năm 1898 hai ông bà Pierre Curie và Marie Curie đã tinh chế được chất radium và phát hiện ra tính phóng xạ của nó. Với phát hiện này, người ta hiểu ra rằng quan niệm về sự bất biến, vĩnh hằng của nguyên tử là không chính xác.
Họ tìm thấy hoạt tính mạnh đến cùng với các phần chứa bismuth hoặc barium. Khi Marie tiếp tục phân tích của bà về thành phần bismuth, bà nhận thấy mỗi lần bà lấy đi một lượng bismuth, thì phần còn lại có hoạt tính mạnh hơn phần ban đầu khi chưa lấy.
Năm 1896, J.J. Thompson quyết định làm một thí nghiệm để giải quyết cuộc tranh luận về tia ca-tốt và tới năm 1897, Joseph J. Thomson phát hiện các tia phát ra từ ca-tốt trong một ống chân không là những hạt có mang điện tích. Ông đã chứng minh rằng, các tia này gồm những hạt rời rạc mà sau này chúng ta gọi là các hạt điện tử. Ông đã đo tỉ số giữa khối lượng của hạt và điện tích [âm] của hạt đó và thấy rằng giá trị đó chỉ bằng một phần rất nhỏ so với giá trị dự đoán của các nguyên tử mang điện. Và ngay sau đó người ta thấy rằng các hạt có khối lượng nhỏ bé mang điện tích âm đó phải là những viên gạch cùng với hạt nhân mang điện tích dương đã tạo nên tất cả các loại nguyên tử. Ông cũng đi đến kết luận chỉ cần đo được độ lệch hướng do mỗi loại lực gây ra trong dòng tia ca-tốt [sự đổi hướng] là có thể tính ra được khối lượng các hạt nhỏ chạy trong tia âm cực. Xác định được các hạt này thì có thể giải đáp được câu đố gây nhiều tranh cãi.
Như vậy, J.J. Thompson là người đầu tiên trên thế giới đã phát hiện ra loại hạt nhỏ nhất. Ông đã tự chứng minh thí nghiệm này vài trăm lần và đã viết thành bản luận văn giải thích chi tiết phát hiện của mình. Đến lúc này người ta mới tin rằng ông thực sự phát hiện ra sự tồn tại của loại hạt đó.
Trên cơ sở phát minh trên, năm 1891, George Stoney, nhà vật lý người Ailen đã đặt tên cho loại hạt nhỏ này là “electron”, có điều ông không biết gì về tính chất của nó J.J. Thompson cũng đồng ý cái tên “electron” bởi vì đây là các hạt mang dòng điện. Năm 1898, một người Pháp có tên là Bequerel đã đưa ra bức hình về “electron”, nó đã trở thành một minh chứng hùng hồn cho phát hiện vĩ đại của J.J. Thompson. Chính phát minh tìm ra loại hạt nhỏ này đã đánh đổ nhận thức tồn tại từ trước đó hàng ngàn năm rằng nguyên tử là hạt nhỏ nhất cấu tạo nên thế giới vật chất, đã mở đường cho các nhà triết học đặc biệt là các nhà duy vật hướng nghiên cứu mới về vật chất, trả lời cho câu hỏi vật chất cấu tạo từ đâu, từ các hạt như thế nào...
Năm 1900, nhà vật lý người Đức Max Plank [1858-1947] nghiên cứu sự phát xạ ánh sáng của một vật nóng. Ông giả thiết rằng sự phát xạ sóng điện từ theo từng lượng gián đoạn gọi là lượng tử năng lượng [tiếng Anh: quantum of energy], hay gọi tắt là lượng tử. Một lượng tử năng lượng của sóng điện từ tỷ lệ với tần số của nó với hệ số tỷ lệ được gọi là hằng số Plank. Năm 1905, khi giải thích cho hiệu ứng quang điện, Albert Einstein [1879-1955] cho rằng ánh sáng không chỉ được phát xạ theo từng lượng tử mà còn có thể bị hấp thụ theo từng lượng tử. Ánh sáng vừa có tính chất sóng và tính chất hạt. Mỗi hạt ánh sáng được gọi là một quang tử [photon], có năng lượng là một lượng tử ánh sáng. Giả thuyết của Einstein giúp giải thích sự phát xạ trong ống chùm ca-tốt. Ông đã tạo nên cuộc cách mạng trong lĩnh vực vật lý, đưa ra những quan niệm mới lạ và quan trọng về không gian, thời gian, vật chất, năng lượng. Trong bài đầu, Einstein giải thích bản chất ánh sáng trong đó có hiệu ứng quang điện nổi tiếng, và với phát minh này ông đoạt giải Nobel vào năm 1921. Bài báo thứ hai chứng minh rằng các nguyên tử hiện hữu thật sự. Bài thứ ba làm thay đổi thế giới với lý thuyết mới về không gian và thời gian, về sau gọi là "thuyết tương đối". Bài thứ tư và thứ năm nói về "điện động lực học của các vật thể di chuyển".
Kể từ khi khám phá ra thế giới hạ nguyên tử năm 1901, con người chỉ phát hiện ra hai loại hạt mang điện tích đó là proton và electron. Các nhà khoa học cho rằng hai loại hạt này cấu tạo nên toàn bộ khối lượng của nguyên tử. Nhưng quan điểm này tồn tại một vấn đề: nếu nguyên tử được tạo bởi hai hạt proton và electron thì khi tự xoay chuyển tổng của chúng sẽ không chính xác. Năm 1925, tại nước Đức, George Uhlenbeck và Samuel Goudsmit đã phát hiện ra rằng mỗi hạt hạ nguyên tử đều có thể tự xoay chuyển. Ví dụ nguyên tử lượng của nguyên tử nitơ là 14 [khối lượng của 1 proton là 1], nguyên tử của nó mang 7 điện tích dương [1 proton mang 1 điện tích dương]. Do có sự cân bằng về điện tích nên có 7 electron [1 electron mang 1 điện tích âm] xoay chuyển quanh nhân của nguyên tử. Nhưng bất luận thế nào, trong nhân của nguyên tử phải có 7 electron thì mới triệt tiêu được 7 điện tích dương khác của proton. Và như vậy, trong mỗi nhân nguyên tử nitơ phải có 21 hạt [14 proton và 7 electron], sự xoay chuyển của mỗi hạt nếu không phải là +1/2 thì sẽ là -1/2. Bởi vì con số 21 là số lẻ cho nên cho dù chúng có kết hợp như thế nào thì tổng số xoay chuyển trong nhân nguyên tử nitơ phải có sự tồn tại của 1/2. Thế nhưng tổng số lượng xoay chuyển của hạt nitơ đo được lại là một số nguyên chứ không phải là một nửa. Điều này cho thấy nhất định có sự nhầm lẫn ở một chỗ nào đó.
Ernest Rutherford khẳng định về sự tồn tại của proton và electron, trong nguyên tử nitơ có 7 proton và 7 proton - electron [như vậy mới có thể tạo thành số 14 và lại đúng là số chẵn, do đó tổng lượng xoay chuyển mới có thể chính xác], nhưng tất cả những điều này chỉ là lập luận mà thôi. Lúc này, phương pháp duy nhất để khám phá các hạt đó là tìm ra được điện tích của chúng, Rutherford không biết làm cách nào có thể tìm ra proton - electron.
Thời gian đó Jame Chadwick cũng tham gia vào nghiên cứu. Chadwick
sinh ra tại nước Anh và cũng là một thành viên trong đoàn các nhà vật lý nghiên
cứu về vật lý học nguyên tử của Rutherford. Vào giữa những năm 20 của thế kỷ
XX, ông luôn chú trọng tìm kiếm những hạt proton - electron không mang điện
tích mà Rutherford đã đề cập tới.
Năm 1928, Chadwick bắt đầu làm thí nghiệm với nguyên tử Berib. Nguyên tử Be rất
nhỏ và có cấu tạo rất đơn giản, nguyên tử lượng của nó là 9. Ông đã lấy hạt á từ
nguyên tố Po [một loại nguyên tố có tính phóng xạ lớn] để tác động lên nguyên tử
Be, hy vọng một phần nguyên tử Be sẽ bị hạt á xâm nhập, từ đó tách thành hai hạt
á mới [mỗi hạt có khối lượng là 4]. Nếu
điều này xảy ra thì hai hạt á mới này sẽ mang toàn bộ điện tích của nhân nguyên
tử Be, nhưng không mang toàn bộ khối lượng mà sẽ có 1 đơn vị khối lượng [chính
là khối lượng của proton] được giữ lại từ con số 9 ban đầu trong khối lượng
nguyên tử của Be. Nhưng các hạt proton nhiều kích cỡ được giữ lại qua sự phân
chia trong nhân nguyên tử Be sẽ không mang điện tích, chúng chắc chắn là những
hạt proton - electron mà ông đang tìm kiếm [hiện nay gọi là nơtron].
Nếu kết quả thí nghiệm thành công thì trong quá trình Chadwick tạo ra hạt á đồng thời cũng sẽ tạo ra một số lượng lớn các hạt nơtron. Tuy nhiên ông đã phải mất ba năm mới có thể tìm ra các nơtron bằng phương pháp trên. Ông dùng điện trường mạnh [toàn bộ điện tích] để làm hạt á lệch khỏi quỹ đạo chuyển động của nó, chỉ có những hạt không mang điện tích mới có thể tiếp tục truyền đến mục tiêu.
Tuy vậy điều khiến cho Chadwick vui mừng đó là ông phát hiện ra có vật va đập vào cục sáp nến với một lực rất mạnh, đủ để làm hạt á mới tách ra khỏi sáp nến. Chúng chắc chắn được tạo ra trong quá trình va đập giữa nguyên tử Be và hạt, và kích thước của nó phải ngang với proton [như vậy mới có thể làm hạt á mới tách ra khỏi sáp nến]. Chúng nhất định là các hạt nơtron bởi vì khi ở trong từ trường chúng không bị lệch ra khỏi quỹ đạo chuyển động và chắc chắn chúng không hề mang điện tích. Vì mang điện tích trung tính nên chúng được gọi là nơtron. Chadwick đã phát hiện và chứng minh được sự tồn tại của nơtron nhưng người đặt tên cho nơtron thì lại là Rutherford.
Phát hiện nơtron được coi là cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển khoa học thế kỷ XX. Thứ nhất là vì phát hiện này đã giúp con người nhận thức một cách đầy đủ về cấu tạo nguyên tử; thứ hai là do hạt nơtron không mang điện tích nên chúng là hạt tốt nhất để có thể tiến hành việc kiểm tra từ hiện tượng va đập, phản ứng hạt nhân cho đến việc nghiên cứu cấu tạo và phản ứng nguyên tử. Nhờ nơtron mà Errnest Lawrence thuộc phân hiệu UC Berkeley đã phát hiện ra hơn 10 loại nguyên tố mới, nó có vai trò quan trọng trong việc tiến hành kiểm tra sự phân hạch hạt nhân và chế tạo bom nguyên tử.
Các phát minh trong lĩnh vực vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi thế giới quan và phương pháp luận triết học. Chính nhờ những phát minh này, đặc biệt trong việc tìm ra các hạt và phản hạt đã đưa tới những nhận thức hoàn toàn mới trong lĩnh vực triết học, rằng không phải nguyên tử là hạt nhỏ nhất cấu tạo nên vật chất, rằng vật chất không phải là tiêu tan theo như lời những nhà triết học duy tâm, thần học, rằng nhận thức của con người về thế giới là rất nhỏ bé so với sự rộng lớn, vô tận của thế giới này...
3. Trên lĩnh vực hóa học.
Giai đoạn thế kỉ XIX, XX lĩnh vực hóa học cũng đã có những đóng góp không nhỏ cho sự phát triển của khoa học tự nhiên nói chung, cho việc định hình lại những thang bậc của triết học duy vật biện chứng nói riêng.
Đầu tiên phải kể đến thành tựu của Đ.Đantôn [Anh] và A.Avôgadrô [Ý] vào năm 1803 – 1911 đã phát minh ra thuyết phân tử - nguyên tử, xây dựng bảng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố hóa học. Đantôn nhận ra rằng nếu như các nguyên tố cấu tạo gồm những nguyên tử, mỗi nguyên tố khác nhau có một loại nguyên tử riêng thì thuyết nguyên tử có thể giải thích các kết quả của Lavoisier. Nếu hai nguyên tử hyđrogen luôn luôn kết hợp với một nguyên tử oxygen thì tổ hợp nguyên tử thu được gọi là phân tử sẽ là nước. Phát minh trên đã làm thay đổi quan điểm nguyên tử không thể phân chia được của các nhà khoa học đi trước. Nó là điều kiện để cho các nhà khoa học sau này tiếp tục có những phát minh vĩ đại về nguyên tử.
Tiếp theo đến năm 1840 nhà khoa học người Đức Iu.Libic đã xác định được vai trò của các nguyên tố vi lượng trong sự dinh dưỡng của thực vật và động vật. Các nguyên tố vi lượng bao gồm: Đồng [Cu], kẽm [Zn], Bo [B], Mangan [Mn], Molipden [Mo], sắt [Fe], clo [Cl]. Các nguyên tố vi lượng làm tăng khả năng giữ nước của tế bào, mô và tăng khả năng hút nước của các đại phân tử. Từ phát minh đó đã giúp cho con người có được một chế độ ăn uống hợp lý hơn, quan tâm hơn đến sức khỏe của mình, đồng thời nó cũng giúp cho động, thực vật sinh sống và phát triển.
Đến năm 1861 A.Butlerôp [Nga] thông báo về thuyết cấu tạo học của các hợp chất hữu cơ do ông xây dựng: Trong hợp chất hữu cơ các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị, theo một trật tự nhất định thứ tự đó gọi là cấu tạo hóa học. Trong phân tử hữu cơ cácbon có hóa trị IV, các nguyên tử C không những có thể liên kết với các nguyên tố của các nguyên tử khác mà chúng còn có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cácbon. Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào thành phần phân tử và cấu tạo hóa học [trật tự liên kết giữa các nguyên tử].
Năm 1869 Đ.Menđeleev đã phát minh định luật tuần hoàn: Menđêleev phát minh ra định luật tuàn hoàn mới chỉ biết được trên 60 nguyên tố, ông cho rằng nhiều tính chất hóa học được quyết định bởi khối lượng nguyên tử của chúng vì vậy theo ông cơ sở của sự hệ thống hóa học các nguyên tố là khối lượng nguyên tử. Các nguyên tố trong bảng tuần hoàn được sắp xếp theo cấu trúc electron. Do cấu trúc electron là yếu tố quyết định các tính chất hóa học của các nguyên tố nên việc sắp xếp này tạo nên sự thay đổi đều đặn của các tính chất hóa học theo các hàng và cột. Mỗi nguyên tố được liệt kê bởi số nguyên tử và ký hiệu hóa học. Bảng tuần hoàn tiêu chuẩn cho biết các dữ liệu cơ bản nhất của một nguyên tố hóa học gồm ký hiệu hóa học, khối lượng, số proton, số nơtron...
Đây là một cống hiến xuyên thời đại đối với lĩnh vực phát triển hóa học của ông. Định luật của ông đã có tác dụng trong việc nghiên cứu các chất và tổng hợp các nguyên tố mới. Quy luật tuần hoàn các nguyên tố chứng tỏ vạn vật trên thế giới này là tất nhiên và có luật tuần hoàn của chúng. Nó là chìa khóa để phát minh ra nhiều nguyên tố hóa học mới. Với phát minh này, con người đã có thể kết luận được rằng: các nguyên tố - nguyên tử là những “viên gạch” xây dựng nên thế giới vật chất này. Và chúng là những thực thể tồn tại khách quan không phụ thuộc vào ý thức của con người.
Như vậy với việc ra đời nhiều phát minh trong lĩnh vực hóa học đặc biệt là việc tìm ra bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Menđeleep đã cho thấy thế giới này là vô cùng vô tận, không có cái gì là tồn tại bất biến, vĩnh cửu. Bảng hệ thống tuần hoàn khi mới được tìm ra chỉ mới có 63 nguyên tố nhưng tới thời điểm hiện tại đã được bổ sung thêm lên tới 110 nguyên tố. Nếu theo như dự đoán của Menđêleep, vẫn còn rất nhiều nguyên tố chưa được tìm ra và bổ sung. Điều này thể hiện khả năng giới hạn của con người còn rất nhỏ bé so với sự lớn lao, vô cùng tận của giới tự nhiên.
4. Trên lĩnh vực sinh học:
Thế kỷ XIX, XX là thế kỷ bùng nổ của những phát minh khoa học vĩ đại của nhân loại. Có hàng nghìn phát minh lớn, nhỏ đã ra đời trong đó chúng ta không thể không nhắc tới thành tựu to lớn trong lĩnh vực sinh học. Từ trước tới nay, đây là một lĩnh vực luôn luôn thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu bởi ứng dụng to lớn của nó trong thực tế đặc biệt là với sức khoẻ con người. Chúng ta có thể kể tới một số phát minh lớn của thời kỳ này như:
Đầu tiên, phát minh vĩ đại nhất phải kể tới đó là học thuyết về cấu tạo tế bào thực vật và động vật do những nhà khoa học người Đức là Sơlâyđen và Savanxơ xây dựng vào những năm 30 của thế kỷ XIX. Thuyết tế bào có những nội dung: mọi sinh vật được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào; các tế bào chỉ được tạo ra từ những tế bào trước đó; mọi chức năng sống của sinh vật được diễn ra trong tế bào và rằng các tế bào chứa các thông tin di truyền cần thiết để điều khiển các chức năng của mình; có thể truyền vật liệu di truyền này cho các thế hệ tế bào tiếp theo. Học thuyết đã chứng minh sự thống nhất bên trong của các cơ thể thực vật và động vật, giải thích quá trình phát triển của chúng đồng thời bác bỏ quan niệm siêu hình cũ không thấy được sự thống nhất về mặt nguồn gốc và hình thái giữa thế giới động vật và thực vật.
Kế đến đó là học thuyết tiến hóa của Đác-uyn xuất hiện vào đầu những năm 40 của thế kỷ XIX chứng minh rằng các loài thực vật và động vật đã từng xuất hiện và tồn tại là kết quả của một quá trình chọn lọc lâu dài thông qua sự biến dị và sự di truyền. thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo. Với học thuyết tiến hóa này, nguồn gốc của các loài, của con người đã không còn là điều bí ẩn mà nó diễn ra theo trình tự từ thấp lên cao, từ đơn giản đến phức tạp... Học thuyết Tiến hóa của Darwin như một bản tuyên ngôn chống lại quan điểm duy tâm siêu hình cho rằng loài có tính đứt đoạn, bất biến và không có mối liên hệ với nhau. Học thuyết Tiến hóa cũng thể hiện tính cách mạng trong tư duy về thế giới khi cho rằng thế giới là một thực thể khách quan luôn biến đổi và phát triển và có thể nhận thức được. Động lực của sự phát triển là những nhân tố tự nhiên, khách quan chứ không phải do một lực huyền bí siêu nhiên điều khiển. Điều này hoàn toàn phù hợp với các nguyên lý về mối quan hệ phổ biến và nguyên lý phát triển của sự vật và hiện tượng theo quan điểm biện chứng duy vật. Như vậy, học thuyết tiến hóa có thể được xem như là nền tảng của triết học duy vật biện chứng về thế giới sống.
Song song với hai phát minh lớn có tính chất là tiền đề khoa học tự nhiên cho sự ra đời của triết học Mác – Lênin là hàng loạt những phát minh mang tính đột phá, thay đổi bộ mặt lĩnh vực sinh học lúc bấy giờ:
Đó là vào năm 1865, nhà bác học người Áo Gregor Mendel phát hiện ra phương thức tự nhiên mang đặc tính di truyền từ đời này sang đời khác của các đặc trưng khi ông tiến hành nghiên cứu thử nghiệm trên cây đậu Hà Lan. Sự phát hiện này của Mendel đã đặt nền móng cho sự ra đời của di truyền học cũng như lĩnh vực nghiên cứu về gien và di truyền. Từ đây đã mở ra bước tiến mới cho khoa học trong việc nghiên cứu cấy ghép, lai tạo các loại gen tốt có năng suất cao trong nông nghiệp đồng thời cũng đã tạo ra cơ sở cho việc giải thích những hiện tượng di truyền có tính chất kì quặc, phức tạp để tìm ra những biện pháp, những hướng khắc phục.
Năm 1902 Landsteiner khám phá ra các nhóm máu. Máu con người được chia làm nhiều nhóm - dựa theo một số chất cacbohydrat và protein đặc thù trên hồng cầu. Có khoảng 46 nhóm khác nhau, nhưng ở con người có 4 nhóm máu : O, A, B, AB. Việc phát hiện ra các nhóm máu đã có một ý nghĩa rất to lớn đối với con người đó là:
+ Để truyền máu khi cần. Cụ thể là: Nhóm máu O có thể truyền cho cả 4 nhóm nhưng lại chỉ nhận được nhóm của mình là O. Ngược lại AB có thể nhận được cả 4 nhóm nhưng chỉ truyền được cho nhóm của mình là AB. Còn 2 nhóm A, B thì vừa phải, nghĩa là nhận 2 và cho cũng 2, cụ thể là nhóm A nhận được A và O nhưng cũng cho được A và AB. Nhóm B nhận được B và O, cũng cho được B và AB.
+ Để phục vụ cho ngành pháp y trong vấn đề xác định, loại trừ tội phạm..., hiện khoa học đã tiến xa hơn bằng cách xác định bằng ADN [Deoxyribo Nucleic Acid].
Năm 1909, nhà sinh vật học Morgan đã có phát minh vĩ đại về chức năng của nhiễm sắc thể. Theo đó ông chỉ ra rằng trong cơ thể, gen được sắp xếp theo trình tự thành chuỗi dọc theo nhiễm sắc thể. Đây chính là mắt xích quan trọng thứ hai mở ra bức màn bí mật về di truyền và tiến hóa, đồng thời dặt nền móng vững chắc cho việc khám phá chức năng của nhiễm sắc thể và kết cấu phân tử DNA sau này.
Phát minh tiếp theo được tìm ra là một loại thần dược của thế kỷ XX là Peniciline được tạo ra năm 1928 bởi nhà nghiên cứu người Scotland: A. Fleming khi ông phát hiện ra một loại mốc tiêu diệt các loài vi khuẩn xung quanh chúng. Mười năm sau, một nhóm các nhà bác học người Anh tìm ra phương pháp làm sạch chế phẩm từ loại mốc này và tới năm 1943, những viên kháng sinh Peniciline đầu tiên được ứng dụng rộng rãi trong y học và đã cứu sống rất nhiều sinh mạng. Trong một thời gian dài đây được coi là một biệt dược có chức năng “cải tử hoàn sinh”. Trong chiến tranh thế giới lần II, loại thuốc này được sử dụng nhiều trong việc cầm máu, chữa trị những vết thương nặng, lở loét trên cơ thể các binh sĩ bị thương. Đây là một phát minh có ích được ứng dụng nhiều trong đời sống hàng ngày.
Thành tựu tiếp theo trong lĩnh vực sinh học là việc phát hiện ra phân tử AND mang trong mình những thông tin di truyền của hai nhà bác học Ciric [người Anh] và Watson [người Mỹ] đã tạo nên những thành công to lớn trong y học và nông học, hình thành cả một bộ môn khoa học mới trở thành mũi nhọn cho thế kỷ sau.
Một phát minh quan trọng nữa đó là phát minh về việc cấy ghép bộ phận cơ thể. Đó là vào năm 1967 khi bác sĩ người nam Phi C. Barnard cấy ghép thành công trái tim của một người mới chết cho người khác. Sau đó y học dần thành công trong việc ghép tay, da buồng trứng…, đã đem lại hi vọng được cứu sống cho rất nhiều người mắc những căn bệnh hiểm nghèo.
Phát minh tiếp theo là việc sinh con trong ống nghiệm đã đem lại hạnh phúc cho rất nhiều cặp vợ chồng hiếm hoi, đem đến niềm vui sướng cho rất nhiều người, đồng thời cũng giải phóng người phụ nữ ra khỏi gánh nặng của việc mang thai.
Như vậy qua một số phát minh trên, chúng ta thấy rằng các phát minh sau bao giờ cũng ra đời dựa trên sự kế thừa những thành tựu của phát minh trước và có xu hướng đúng đắn, đầy đủ hơn. Điều này chứng tỏ thế giới tự nhiên là vô cùng, vô tận không có cái gì gọi là đúng nhất và là điểm dừng đúng như câu nhận xét của Lênin.
5. Trên lĩnh vực thiên văn học:
Từ những năm 2000 trước công nguyên con người đã có những ghi nhận rất chính xác về thiên văn như vị trí các chòm sao, đường đi của các hành tinh, đường hoàng đạo, chu kỳ Saros. Những nước có nền văn minh cổ đáng lưu ý là: Ai Cập, Ấn Độ, Trung Quốc, các nước Ả Rập, nhưng đặc biệt là Hy Lạp. Người đáng chú ý nhất là Aristotle [khoảng năm 350 trước công nguyên] với các ý tưởng đáng lưu ý như: Ý tưởng về hệ Địa tâm, về 4 nguyên tố cấu thành vũ trụ: đất, không khí, lửa, nước, về sự bất biến của vũ trụ, sự phân chia thế giới phía dưới Mặt trăng và bên trên Mặt trăng v.v...
Cùng với sự ra đời của Thiên chúa giáo với ý tưởng Chúa [Thượng đế] sáng tạo ra thế giới và con người là trung tâm ưu ái, hệ địa tâm Ptoleme ra đời [năm 150 trước công nguyên]. Nó đã thống trị trong thiên văn trong suốt một thời gian rất dài. Chỉ bằng những cuộc đấu tranh kiên trì của biết bao nhiêu nhà thiên văn dũng cảm mới làm thay đổi được cái nhìn sai lầm về Hệ Mặt trời mà nó đưa ra.
Từ thế kỷ XVI, mặc dù bị sự giám sát chặt chẽ của nhà thờ, các nhà thiên văn vẫn không chịu công nhận hệ địa tâm Ptoleme và kiên trì đấu tranh cho những tư tưởng mới. Hệ nhật tâm do nhà thiên văn Ba Lan Nicolaus Copernicus [1473 - 1543] đưa ra trong tác phẩm “Về sự quay của thiên cầu” đã mở ra cho thiên văn học một kỷ nguyên mới. Sau đó, nhà thiên văn Đức Iohan Kepler [1571 – 1630] đã tìm ra 3 định luật về sự chuyển động của các hành tinh trong Hệ măt trời. Đây là thời kỳ đấu tranh khốc liệt cho sự thắng lợi của thuyết nhật tâm. Tấm gương chiến đấu tiêu biểu là cái chết trên dàn hỏa thiêu của nhà khoa học Ý G. Bruno tại Roma và sự kiên định của nhà thiên văn Ý G. Galileo [1564 - 1642]. Galileo còn là cha đẻ của kính thiên văn, một công cụ không thể thiếu được trong việc quan sát bầu trời. Nhưng đặc biệt nhất trong giai đoạn này là các công trình nghiên cứu về cơ học của nhà bác học Anh I. Newton với tác phẩm “Principia” [ Các nguyên lý [1643[1727]. Ông đã đặt nền móng vững chắc cho môn cơ học thiên thể cũng như thiên văn quang học. Các phương pháp tính toán của Newton đã đóng góp rất nhiều cho toán học. Sau ông, các nhà toán học như: Lagranges, Laplace, Le Verrier [Pháp] đã tính toán tìm được thêm một số hành tinh mới của Hệ Mặt trời, đánh dấu sự toàn thắng của thiên văn cổ điển. Vào cuối thế kỷ XVIII bằng những nỗ lực hoàn thiện công cụ quan sát [kính thiên văn] F.W. Herschel người Anh [1738 - 1822] đã khai sinh thiên văn học hằng tinh [sao]. Ông đã nhận thấy Mặt trời không đứng yên một chỗ mà tham gia chuyển động trong một hệ thống sao gọi là Ngân hà [Our Galaxy]. Ông là người đầu tiên thu được mô hình kết cấu của Ngân hà. Sau đó, nhà thiên văn Mỹ Shapley đã chứng minh được Mặt trời không nằm tại tâm Ngân hà, nó không phải là tâm của vũ trụ. Một lần nữa con người nhận thức chính xác hơn về chỗ đứng của mình trong vũ trụ. Đồng thời trong quãng thời gian này những nghiên cứu về quang học cũng phát triển vượt bậc, với sự phát hiện quang phổ vạch Mặt trời của Fraunhofer, các lý thuyết về bức xạ của vật đen tuyệt đối của Kirchhoff... Cuối thế kỷ XIX cuộc tranh luận về bản chất của ánh sáng đã chấm dứt và đã đóng góp rất nhiều cho việc hiểu các quá trình thu nhận thông tin [ánh sáng] từ các thiên thể. Các định luật về bức xạ của Boltzmann, Plank, Einstein... làm cơ sở cho môn thiên văn vật lý. Các phép trắc quang [Photometry] và quang phổ nghiệm [Spectroscopy] cho phép ta hiểu sâu về bản chất của các quá trình vật lý trong các thiên thể. Đầu thế kỷ XX, E.P. Hubble [1889 - 1953], nhà thiên văn Mỹ, người sáng lập ra thiên văn học tinh hệ đã nhận thấy qua hiệu ứng Doppler là các tinh hệ [thiên hà] là đang rời xa chúng ta: vũ trụ không có tâm, tất cả đang dãn nở. Và ông đã tìm ra định luật về sự dãn nở đó. Cùng với các thuyết tương đối rộng và hẹp của A. Einstein vĩ đại [1879 - 1955] về bản chất của không thời gian, những phát kiến của Hubble đã làm cho môn vũ trụ luận [Cosmology] tiến thêm một bước, với thuyết vụ nổ lớn [Big - Bang] nổi tiếng hiện nay. Với lý thuyết về vụ nổ lớn này, các nhà khoa học tự nhiên đã đánh bại quan niệm của các nhà thần học trong “đêm trường trung cổ” rằng thế giới này là do Thượng đế, chúa trời tạo ra.
Từ năm 1945 thiên văn vô tuyến ra đời, góp phần đắc lực cho việc tìm hiểu vũ trụ. Trong thế kỷ XX ta thấy có sự kết hợp hài hòa giữa hai lĩnh vực nghiên cứu khác nhau của vật lý: vi mô và siêu vĩ mô. Các vật thể vũ trụ dù to lớn đến mấy cũng được cấu tạo từ những thành phần rất nhỏ là nguyên tử và hạt nhân. Vật lý hạt nhân - nguyên tử cho phép giải thích nguồn gốc năng lượng của các thiên thể. Các định luật của thế giới vi mô trong cơ học lượng tử làm cho người ta hiểu rõ cơ chế của các quá trình hình thành, tiến hóa của các vật thể trong vũ trụ [Nguyên lý Pauli, Giới hạn Chandrasekhar, Nguyên lý bất định Heisenberg, Những kỳ dị toán học [Singularity] của S. Hawking...]. Thiên văn đã đặt ra nhiều vấn đề cho vật lý học hiện đại và vật lý cũng góp phần giải quyết nhiều vấn đề của thiên văn. Đặc biệt trong việc giải thích nguồn gốc của vũ trụ rất cần sự kết hợp giữa các lý thuyết vật lý hiện đại thành một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh mà hiện nay vật lý chưa tìm ra được. Do đó thiên văn vật lý đang là một ngành mũi nhọn trong khoa học.
Không thể không kể đến việc từ những năm 60 của thế kỷ này con người đã thành công trong việc bước ra khỏi chiếc nôi Trái đất bé bỏng của mình, đã đặt những bước chân đầu tiên vào vũ trụ. Đó chính là những bước sải dài trong lịch sử thiên văn. Nhờ có ngành hàng không vũ trụ thiên văn của thế kỷ XX đã thu được nhiều thành tựu rất lớn.
Tóm lại, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học tự nhiên thế kỉ XIX và thế kỉ XX thông qua sự ra đời của những phất minh khoa học đã chứng tỏ ý muốn hiểu biết, chinh phục thế giới của con người. Chúng ta không bao giờ tự bằng lòng với những kết quả, những nhận thức mà chúng ta đạt được trước đó. Không những vậy sự bùng nổ của các phát minh còn chỉ ra tính vô cùng tận của thế giới tự nhiên. Chúng ta đã hiểu được bao nhiêu phần về thế giới này? Còn bao nhiêu phần chúng ta chưa biết và cần phải tìm hiểu? Đó là những câu hỏi đồng thời cũng là nhiệm vụ đặt ra cho loài người nói chung, các nhà khoa học nói riêng. Các phát minh trong lĩnh vực khoa học tự nhiên trên không hề tự tách mình độc lập với thế giới mà là nhằm giải thích, nhìn nhận thế giới này theo những hướng tư duy đúng đắn khoa học. Tư duy hiểu biết của con người là có hạn nhưng bằng sự nỗ lực cộng với khát khao tìm tòi, khám phá thế giới chắc chắn con người sẽ còn có những bước tiến xa hơn nữa.
KẾT LUẬN
Tự nhiên vô cùng, vô tận, thành tựu quá trình tìm kiếm sự thật của các ngành khoa học cho đến hiện nay vẫn chỉ là những hạt bụi trên vũ trụ bao la. Khoa học vẫn còn đứng trước nhiều thách thức, khó khăn cần vượt qua để không ngừng giúp con người gần gũi và thân thiện hơn với tự nhiên. Với những thành tựu đạt được ở cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX đã mở ra một tầm nhìn mới, góp phần chứng minh rằng: Điện tử cũng vô cùng tận như nguyên tử, tự nhiên là vô tận .Điều này một lần nữa khẳng định rầng phát minh về điện tử, về các hạt nhỏ hơn nữa đã phủ nhận tư duy trước đó cho rằng nguyên tử là hạt nhỏ nhất của thế giới. Vậy một câu hỏi đặt ra: liệu sẽ còn có những hạt, những phản hạt nhỏ hơn phân tử? Có những hạt nhỏ nhất hay không, khối lượng của chúng là bao nhiêu, chúng có tồn tại bên ngoài hay không hay chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm?... Vật lý học đã chứng minh được điện tử cũng không hề tiêu tan và cũng không mất đi mà chỉ là sự chuyển vào tự nhiên bằng những lượng vật chất không dễ dàng nhìn thấy được. Các tia catốt phóng qua tấm màng vật chất không thích ứng với nó và tạo ra luồng ánh sáng ổn định.
Các ngành sinh học, hóa học, thiên văn học đã đem đến cho chúng ta cái nhìn mới mẻ hơn về vũ trụ xung quanh, con người ngày càng hiểu nhiều hơn thế giới quanh mình. Tuy nhiên điều đó đòi hỏi thời gian và những tiến bộ mới của sự liên ngành trong khoa học. Tự nhiên vẫn còn là bí mật lớn mà chúng ta cần phải khám phá. Mọi cái bây giờ chúng ta tìm ra và thừa nhận chưa chắc sau này đã đúng hay còn nguyên giá trị. Vì vậy, nhiệm vụ của chúng ta vẫn phải là không ngừng khám phá để chỉ một chút nào đó thôi, giải thích được thế giới này. Hiểu thế giới để từ đó “cải tạo” thế giới, cải tạo thiên nhiên nhằm đem lại lợi ích phục vụ cho nhu cầu đời sống ngày càng tăng của con người.