Естествознание
10 класс

§ 8. Великие эксперименты в естественных науках

Тебе бы опыт сделать не мешало,
ведь он для нас источник всех наук.
А. Данте

Содержит ли каждая клетка организма информацию об организме в целом? Зависит ли скорость света от скорости источника, излучающего свет, и от скорости приемника, регистрирующего свет? Как распределены положительный и отрицательный заряды в атоме?

Урок-конференция

Цель конференции. Познакомиться с тем, как совершаются открытия, подсказанные экспериментом.

План конференции.1. Эксперимент Шпемана. 2. Опыт Майкельсона—Морли. 3. Опыт Резерфорда.

Сообщение 1. Эксперимент Шпемана к клонированию.

Развитие любого организма начинается с одной клетки. В самом простом случае, когда организм состоит всего из одной клетки (одноклеточные протисты), она делится на две и более одинаковые клетки. При развитии многоклеточного животного клетки по мере увеличения их числа в зародыше постепенно начинают отличаться друг от друга. Процесс превращения первоначально однотипных клеток в специализированные клетки органов и тканей получил название клеточная дифференцировка.

А вот долго ли сохраняется в ядре клетки информация о целом организме? Это только свойство ядра яйцеклетки? Или же ядра дифференцированных клеток (например, кишечного эпителия или кожи) также несут эту информацию в полном объеме? Ответ на эти вопросы могли дать только эксперименты. Первым подошел к решению этой задачи один из основателей экспериментальной эмбриологии немецкий ученый Ханс Шпеман. Проведенный им эксперимент показал, что на начальной стадии деления яйцеклетки, по крайней мере до стадии 16-клеточного зародыша, каждая клетка зародыша несет всю информацию, заключенную в исходной яйцеклетке. Дальнейшие опыты, связанные с именами ученых Т. Кинга, Р. Бригса, Дж. Гёрдона, доказали, что ядра дифференцированных клеток способны сохранять в полном объеме ту информацию, которая содержится в яйцеклетке, т. е. информацию об организме в целом.

Какое именно изобретение показывает А. Вольта императору? Как оно повлияло на развитие естествознания и техники? Таким образом, еще в 50—60-е гг. XX в. стало понятно, что имеется принципиальная возможность клонирования организмов. Для этого из яйцеклетки одной животной особи удаляют ее родное ядро, а затем пересаживают в нее ядро клетки любой ткани взрослого организма другой особи того же вида. Однако на практике все оказалось не так просто, и только сейчас ученые вплотную подходят к разработке приемов клонирования таких сложных биологических систем, как млекопитающие, включая и человека.

Источники информации

  1. Биология: Большой энциклопедический словарь / гл. ред. М С. Гиляров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1998.
  2. Белоусов Л. В Введение в общую эмбриологию / Л. В. Белоусов. — М.: Изд-во Моск. ун-та. 1980.

СООБЩЕНИЕ 2. Опыт Майкельсона—Морли — попытка экспериментального определения скорости движения Земли относительно эфира.

К концу XIX в. возникла гипотеза распространения света в некоторой субстанции, которую назвали эфиром, подобно тому как звук распространяется в воздухе или другой среде. Предполагалось, что скорость света относительно эфира всегда постоянна. Относительно наблюдателя, движущегося сквозь эфир, скорость света должна изменяться. Эта гипотеза требовала экспериментального подтверждения.

Идею эксперимента выдвинул в 1875 г. ученый Джеймс Максвелл. Уникальный эксперимент, позволяющий проводить измерения с такой точностью, был осуществлен в 1887 г. учеными Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли. Он основывался на явлении интерференции волн.

Эксперимент дал результат очень высокой точности. Он оказался уникальным еще и потому, что, несмотря на отрицательный результат (изменение скорости света не было зафиксировано), стал ключом к пониманию свойств пространства и времени и послужил экспериментальной основой для построения теории относительности.

Революционные открытия в естествознании часто совершались под влиянием результатов опытов, поставленных талантливыми экспериментаторами. Великие эксперименты в биологии, химии, физике способствовали изменению представления о мире, в котором мы живем, о строении вещества, о механизмах передачи наследственности. На основании результатов великих экспериментов совершались другие теоретические и технологические открытия.

Источники информации

  1. Гарднер М. Теория относительности для миллионов/ М Гарднер. — М.: Атомиздат, 1965.
  2. Мякишев Г. Я. Физика: учеб. для 10 кл. / Г. Я. Мяки-шев, Б. Б. Буховцев. — М.: Просвещение, 2001.
  3. 1С:Репетитор. Физика. — М.: 1С, 2003.

СООБЩЕНИЕ 3. Опыт Резерфорда — определение структуры атома.

Опыт заключается в бомбардировке атома α-лучами (ядрами атома гелия). По отклонению α-лучей при прохождении золотой фольги Резерфорд сделал вывод о том, что при размерах атома порядка 10-10 м весь его положительный заряд сосредоточен в области гораздо меньших размеров — 10-15 м.

Источники информации

  1. Кабардин О. Ф Физика: справочные материалы: пособие для учащихся / О. Ф. Кабардин. — 3-е изд. — М.: Просвещение, 1991.
  2. Крицман В. А. К тайнам строения вещества / В. А. Крицман, Б. Я. Розен, И. С. Дмитриев. — Минск: Вышейшая школа, 1983.
  3. Открытая физика 2.5. Ч. 2. — М.: Физином, 2003.

Рейтинг@Mail.ru