ПРОРЫВ В МЕДИЦИНЕ ХХ ВЕКА

Пичугина Олеся Юрьевна

школа № 651, 10 класс

Научные руководители: Чудинова Елена Юрьевна, учитель биологии, Моргачева Ольга Александровна, учитель биологии

Историческая ситуация в начале XX века

До XX века медицина находилась на очень низком уровне. Человек мог умереть от любой даже незначительной царапины. Но уже в начале XX века медицинский уровень начал очень быстро расти. Открытие условных и безусловных рефлексов, сделанное Павловым и открытия в области психики, сделанные З.Фрейдом и К.Юнгом – расширили наше представление о возможностях человека. Эти и многие другие открытия удостоились Нобелевских премий. Но я в своей работе расскажу вам более подробно о двух глобальных медицинских открытиях: об открытии групп крови, начале переливания крови и об открытии антибиотиков.

Открытие групп крови. Начало переливания крови

История переливания крови (ненаучный этап)

Еще в древности считалось, что кровь – это чудодейственная жидкость: стоит только ее применить, как жизнь может быть продлена на многие годы. Если человек выпьет кровь, то она заменит ему ту, которая была потеряна им. В 1628 г. английский ученый У.Гарвей открыл закон кровообращения. Он установил принцип движения крови в живом организме и тем самым раскрыл широкие возможности для разработки метода переливания крови.

Первый научный опыт переливания крови

В 1667 г. во Франции врачами Дени и Эммерезом было произведено первое в истории человечества внутривенное переливание крови человеку. Обескровленному умирающему

юноше перелили кровь ягненка. Первое переливание случайно оказалось удачным. Хотя чужеродная кровь и вызвала тяжелую реакцию, больной перенес ее и выздоровел.

Однако последующие переливания были неудачными и родственники погибших возбудили судебный процесс и переливание было запрещено законом.

Именно тогда ученые поняли, что человеку следует переливать только человеческую кровь.

В 1832 г. петербургский акушер Г.Вольф сделал первое в России переливание крови от человека человеку. Это была роженица, потерявшая большое количество крови. Переливание прошло успешно, и женщина была спасена.

Ученые горячо взялись за внедрение в жизнь нового замечательного метода лечения. Однако уже с самого начала стало ясно, что в одних случаях перелитая кровь действовала прекрасно, в других - больные умирали.

Открытие групп крови

У ученых возникло множество вопросов ответы, на которые дал в 1901г венский бактериолог К.Ландштейнер. Он установил, что все люди по биологическим свойствам крови делятся на четыре группы. Существующую и привычную для нас классификацию групп крови в 1907 году предложил профессор Ян Янский, а принята она была в 1921 году на съезде американских бактериологов и иммунологов.

После открытия групп крови переливание крови стало могучим средством в борьбе за спасение человеческой жизни. Однако вскоре было установлено, что даже при переливаниях совместимой по групповому признаку

крови у некоторых больных наступают осложнения, такие же, как при переливаниях несовместимой крови. Оказывается, на поверхности эритроцитов располагаются не только те белки-антигены, которые определяют их групповую принадлежность, а также на них располагается антиген, называемый резус-фактором. Люди, эритроциты которых обладают этим резус-фактором, называются резус-положительными, а люди, у которых он отсутствует, называются резус-отрицательными. Чтобы избежать осложнений, связанных с переливанием крови, в настоящее время считается обязательным определение как групповой, так и резус-принадлежности крови донора и реципиента.

Значение переливания крови и дальнейшие пути развития медицины

в этом направлении

В последнее десятилетие стали применять не только внутривенные, но и внутриартериальные переливания крови. Этот способ переливания крови возвращает к жизни людей с остановившимся дыханием и прекратившейся работой сердца. В самые последние годы стали широко применять переливание отдельных составных частей крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и плазмы - в зависимости от того, в каких составных частях крови больше нуждается больной. Успешные переливания крови ежедневно спасают тысячи жизней, возвращают здоровье больным.

Наука постепенно раскрывает тайны крови. Продолжается изучение ее строения и свойств, совершенствуются методы борьбы с болезнями крови.

Открытие, продлившее вашу жизнь на 35 лет

Через 27 лет после открытия групп крови было сделано еще одно немаловажное открытие в области медицины – это открытие антибиотиков.

Во все времена инфекция была самым страшным бедствием человечества. Люди не понимали, как можно было сражаться с тем, кто в миллионы раз меньше тебя? Его не было видно и не было слышно, его не могли ощутить на ощупь, у него не было ни вкуса, ни запаха, ни цвета. Враг подкрадывался беззвучно и так же беззвучно убивал…

Ученые подсчитали: от чумы, холеры, оспы погибло больше людей, чем от всех войн!

Трудно себе и представить жуткие сцены этих повальных эпидемий, как и трудно, представить то, что еще в начале XX века, когда братья Райт запускали первый самолет, а Альберт Эйнштейн работал над своей теорией относительности, люди лечили болезни кровопусканием, порошками из высушенных животных и всякой другой бессмыслицей. А во время первой мировой войны начался настоящий кошмар: из-за незначительных ранений людям ампутировали руки и ноги - врачи были бессильны против инфекции. В наше время, когда в любой аптеке можно купить быстродействующее средство против простуды и гриппа, а сами эти болезни кажутся нам лишь небольшим неудобством, отвлекающим от работы или учебы, трудно поверить, что еще в конце XIX века грипп считался смертельным заболеванием и безнаказанно уносил жизни людей.

Открытие Флеминга

В 1928 году Александр Флеминг, сам того не подозревая, вплотную приблизился к главному открытию своей жизни. А произошло это так. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы, Александр не выбрасывал культуры по две-три недели, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40 или 50 чашками, и лишь тогда принимался за уборку. И вот, однажды, он оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а наступившее затем потепление – для роста стафилококков. Вернувшись, Флеминг заметил, что многие культуры были испорчены пушистой, похожей на шерсть котенка, плесенью, и колонии стафилококков вокруг плесени растворились и вместо желтой мутной массы, виднелись капли, похожие на росу. Занявшись исследованием, Флеминг установил, что его чудодейственная плесень относится к «Penicillium Notatum».

Однако на этом и прекратились исследования Флемингом пенициллина, и прошло еще несколько лет, прежде чем пенициллин начал применяться в медицине.

Великое открытие так и осталось бы «лежать на полке» никем не замеченным, если бы другой ученый Чейн ненароком не столкнулся в коридоре с медсестрой, которая несла какие-то бутылки с мутновато-зеленой жидкостью.

Это была «плесень Флеминга», которой никто не занимался. Чейн попросил подарить ему эти бутылки - так были начаты опыты над выделением чистого пенициллина…

Работы современных ученых в области открытия и изучения антибиотиков

Однако оказалось, что пенициллин убивает не все бактерии и бессилен, в частности, против микробактерий туберкулеза, печально знаменитой «палочки Коха».

Средство против нее открыл в 1943г. сотрудник американского университета Зельман Ваксман.

Он обнаружил, что некоторые актиномицеты выделяют вещество, подавляющее рост туберкулезной палочки. Это вещество он назвал стрептомицином. Именно Ваксман в 1941 г. первым назвал «антибиотиками» органические  вещества,  получаемые  из

микроорганизмов и обладающие способностью убивать микробы или препятствовать их росту.

В конце 1950 – начале 60-х гг. путем химической модификации был получен полусинтетический пенициллин. Вскоре к семейству антибиотиков прибавились полусинтетические произ-водные аминогликозидов, тетрациклинов, макролитов и т.д. В настоящее время полусинтетические антибиотики имеют наиболее широкое применение в антибактериальной терапии.

Значение открытия антибиотиков

За всю историю человечества не было в мире лекарства, которое спасло столько жизней. Открытие пенициллина, а затем и других антибиотиков, произвело настоящую революцию в лечении болезней: антибиотики победили самые злые инфекции.

Общий вывод

Два глобальные открытия разницей в 27 лет полностью изменили жизнь человечества. До открытия антибиотиков и начала переливания крови человек мог умереть от малейшей царапины или какой-то инфекции. Эти открытия буквально продлили среднюю продолжительность человеческой жизни на тридцать пять лет - с сорока лет в XVIII веке до семидесяти пяти в конце XX. Если бы не было этих открытий, тогда возможно сейчас мы с вами не сидели бы здесь, потому что могли не родиться наши родители. Именно поэтому мы должны благодарить Ландштейнера, Флеминга, Янского, Чейна и остальных выдающихся ученых, с помощью которых были сделаны величайшие открытия XX века.

Но слово «выдающийся» мало подходит для характеристики исследователей такого масштаба. Это великие люди, сформировавшие и продолжающие формировать эпоху.

ВКЛАД К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО В РАЗВИТИЕ

КОСМОНАВТИКИ ХХ ВЕКА

Соколов Александр Сергеевич

школа № 651, 10 класс

Научный руководитель: Скобелева Наталья Романовна, учитель физики, зам. директора школы

Люди с давних времен интересовались загадками природы, в частности космосом, привлекавшим своей бесконечностью.

В своих мечтах, воплощенных в сказках, легендах, фантастических романах, человечество уже давно стремилось в космос, об этом свидетельствуют и многочисленные изобретения прошлого. Рассказы о полете в небо уже встречаются в ассиро-вавилонском эпосе, в древнекитайских и иранских легендах.

Теоретическое обоснование возможности полетов в космическом пространстве впервые было дано русским ученым К.Э.Циолковским в конце XIX века. В своем труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами» и дальнейших работах Циолковский показал реальность технического осуществления космических полетов и дал принципиальное решение ряда основных проблем космонавтики.

Циолковский Константин Эдуардович - русский ученый и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолета и дирижабля; основоположник современной космонавтики.

Основные работы Циолковского после 1884 года были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата, обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.

С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий.

Важнейшие научные результаты получены Циолковский в теории движения ракет. Строгая теория реактивного движения изложена им в 1896.

Только в 1903 году ему удалось опубликовать часть статьи «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой он обосновал реальную возможность их применения для межпланетных сообщений. Он заложил основы теории ракет.

В 1926—29 Циолковский разработал теорию многоступенчатых ракет.

Циолковский - основоположник теории межпланетных сообщений. Его исследования впервые показали возможность достижения космических скоростей, доказав осуществимость межпланетных полетов.

Он первым изучил вопрос о ракете — искусственном спутнике Земли и высказал идею создания околоземных станций как искусственных поселений, использующих энергию Солнца.

Ракета - летательный аппарат, который перемещается в пространстве благодаря реактивной тяге, возникающей при отбросе ракетой части собственной массы - рабочего тела.

В общем случае ракета включает следующие узлы: один или несколько ракетных двигателей; источник исходной энергии; емкости с рабочим телом; полезный груз.

Основные энергетические и эксплуатационные характеристики ракеты определяются типом ракетного двигателя и видом топлива.

Практически все современные ракеты имеют двигатели, работающие на химическом топливе.

Ракеты применяются в военном деле, для научных исследований, для запуска космических аппаратов.

Ракеты бывают неуправляемые (некоторые типы противотанковых, зенитных, авиационных ракет) и управляемые.

По важнейшим конструктивным признакам ракеты подразделяют на одиночные (одноступенчатые) и составные ракеты (многоступенчатые), включающие несколько ракетных ступеней. Современная одноступенчатая ракета обычно состоит из головного, приборного, топливного и двигательного отсеков. В головном отсеке размещается полезный груз, в приборном находятся системы управления и другие приборы.

Составная (многоступенчатая) ракета - ракета, у которой в полете по мере израсходования топлива происходит последовательный сброс использованных и ненужных для дальнейшего полета элементов конструкции (ракетных ступеней).

Вначале, при пуске, работает двигатель 1-й ступени, способный поднять и разогнать до определенной скорости всю составную ракету. После израсходования основной массы топлива двигатель 1-й ступени вместе с конструкцией, включающей опорожненные баки, отбрасывается. Дальнейший полет продолжается при работающем двигателе 2-й ступени, имеющем меньшую тягу, но способным сообщить облегченной ракете дополнительную скорость. После выгорания топлива 2-й ступени включается двигатель 3-й ступени, а 2-я ступень сбрасывается.

Конструктивно составная ракета выполняются с последовательным и параллельным расположением ступеней.

В 1903 году Циолковский спроектировал ракету для межпланетных сообщений. Передняя часть металлического корпуса ракеты предназначена для размещения людей и приборов. В средней части ракеты расположены запасы горючего (жидкого водорода) и окислителя (жидкого кислорода). Газы, образующиеся при сгорании топлива, вытекая из камеры сгорания с громадной скоростью, создают большую реактивную тягу.

Это открытие произвело огромное впечатление на весь мир. Так же это открытие послужило началом развития современной космонавтики.

С помощью ракет в наше время в космическое пространство выведено несколько тысяч искусственных спутников Земли и космических кораблей. Развитие космонавтики и проведение исследований в космосе оказали большое, по сути, революционное влияние на развитие техники, а так же ряда других наук. Благодаря трудам Циолковского, человечество смогло вступить в новую эру – эру космонавтики и освоения космоса.

Возможно, в недалеком будущем нам предстоит встреча с неземным разумом, параллельными мирами и цивилизациями.

Все это будет возможно, в конечном итоге, благодаря трудам Циолковского, и его последователей.

СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ АТОМНОЙ ФИЗИКИ

В НАЧАЛЕ XX ВЕКА

Хачатурян Анна Камоевна, Крыгина Дарья Сергеевна

школа № 651, 10 класс

Научный руководитель: Скобелева Наталья Романовна, учитель физики, зам. директора школы

Из прошлого произрастает будущее. Это дает толчок к мысли о том, что человечество, открыв цель своего существования на Земле, сможет подняться на следующую ступень эволюции.

Конец XIX – начало XX века можно назвать исторической лабораторией будущего, в которой наблюдался рост сил распада и преобразования. Шпенглер и Ницше возвестили об «упадке Запада» и переоценке всех прежних ценностей. Все подверглось сомнению, как будто гранитное здание науки всем вдруг показалось карточным домиком. Казалось, зарождается новый мир, а старый навсегда канет в Лету…

Ницше

Шпенглер

В первой половине XX века нашу планету коренным образом преобразило большее количество открытий и изобретений, чем в любой другой период истории.

В это время были начаты работы по изучению атомного ядра, сложилась школа современной физики. Благодаря исследованию атома человечество получило АЭС и атомное оружие.

Но все это следствия из открытий начала XX века. Давайте рассмотрим, как продвигались работы по изучению атома.

Насколько сегодня известно, мысль о том, что материя может состоять из отдельных частиц, впервые была высказана Левкиппом из Милета в 5 веке до нашей эры. Эту идею развил его ученик Демокрит, который и ввел слово АТОМ.

В 1904 году появились публикации о строении атома, одни из которых принадлежали японскому физику Хантаро Нагаока, другие - английскому физику Д.Д.Томсону.

Хантаро Нагаока

Нагаока представил строение атома аналогичным строению солнечной системы: роль Солнца играет положительно заряженная центральная часть атома, вокруг которой по установленным кольцеобразным орбитам движутся «планеты» – электроны.

В атоме Томсона положительное электричество «распределено» по сфере, в которую вкраплены электроны.

Но вскоре оказалось, что новые опытные факты опровергают модель Томсона и, наоборот, свидетельствуют в пользу планетарной модели.

Дж. Дж. Томсон

Первым, кто всерьез обратился к планетарной модели, был Резерфорд. Он установил, что заряд ядра является важнейшей характеристикой атома. В 1913 году было показано, что заряд ядра совпадает с номером элемента в таблице Менделеева. В 1919 году Резерфордом было сделано новое сенсационное открытие - расщепление ядра. Он утверждал, что атом распадается вследствие громадных сил, разви-вающихся при столкновении с другими атомами.

Резерфорд

Немаловажную роль в изучении атома сыграло открытие Эйнштейном теории относительности.

В 1907-1916 гг. создана общая теория относительности, которая объединяет современное учение о пространстве и времени с теорией тяготения. В основе теории относительности лежит факт, полу-ченный опытным путем: независимость скорости света от скорости источника.

Еще одним важным событием в атомной физике стало открытие внешнего фотоэффекта.

В недалеком прошлом русский физик Столетов Александр Григорьевич столкнулся с загадочным явлением – внешним фотоэффектом.

Эйнштейн

Столетов

Проводя многократные экспе-рименты, он установил, что метал-лическая пластинка, а точнее ее поверхность испускает электроны под действием электромагнитного ультра-фиолетового излучения. Объяснить этого Александр Григорьевич не смог, но все же, эта работа принесла ему мировую известность.

Эксперимент был проведен в 1888 г. Затем фундаментальные исследования были сделаны многими учеными, такими как Планк, Эйнштейн и др. Все результаты работы внесли и даже открыли новую дверь в физику, а точнее квантовую физику.

С помощью фотоэффекта «заговорило» кино и стало возможной передача движущихся изображений (телевидение).

Применение фото-электронных приборов позволило создать станки, которые без всякого участия человека изготавливают детали по заданным чертежам.

Все это оказалось возможным благодаря изобретению особых устройств – фотоэлементов.

В связи с изучением атома появились такие понятия, как радиоактивность и радиация.

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем.

Анри Беккерель

В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности. Радиоактивные эле-менты естественного происхождения присутствуют повсюду в окружающей человека среде. Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. На данной диаграмме представлено процентное содержание радиоактивных веществ в естественном фоне нашей планеты: 4% - природный газ, 5% - вода, 13% - наружный воздух. Наибольшее количество радиоактивных веществ (78%) содержится в материалах стен и грунте под зданием.

Различают несколько видов радиации:

Альфа-частицы: относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия.

Бета-частицы - это просто электроны.

Гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью.

Рентгеновское излучение (открытое ученым Рентгеном)  подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце - один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

Результатом исследования атома стало создание атомных электростанций и атомного оружия. Но, как и все открытия, они имеют как положительную, так и отрицательную стороны.

К отрицательным сторонам, безусловно, относятся испытания ядерных боеголовок, потому что при взрыве бомбы в атмосферу выбрасывается большое количество радиоактивных веществ.

Попадая внутрь человека или животного, радиоактивные вещества разрушают весь организм.

Итак, с оружием массового поражения все понятно, но остается еще один вопрос. Как быть с атомными электростанциями? Вне всяких сомнений, возникновение атомных электростанций стало огромным прорывом в сфере энергодобычи. Благодаря АЭС люди получают достаточное количество электроэнергии. Но в то же время многие помнят аварию в Чернобыле. Радиация, радиоактивное излучение – все это повлекло за собой необратимые последствия, в том числе мутации и болезни (особенно облучение и раковая опухоль), которые в последствии приводит, так или иначе, к гибели.

Исследования в области атома, ядра, электрона позволили приблизиться к разгадке тайн Вселенной. Но следует помнить про оборотную сторону всех открытий.

Как сказал Ницше: «Сражающемуся с чудовищами следует позаботиться о том, чтобы самому не превратиться в чудовище; слишком долго вглядывающемуся в бездну следует помнить, что и бездна вглядывается в него».