В области физических исследований всемирную известность получили труды А. Г. Столетова, автора исследований фотоэлектрических явлений, заложивших основу современной электроники, и Н. А. Умова, который занимался проблемой движения энергии. Ф. А. Бредихин известен как автор учения о ко-метных формах.
Крупные достижения были достигнуты в области геологии. Следствием необходимости освоения огромных пространств России было последовательное и планомерное изучение русскими учеными различных регионов страны. Так, А. А. Иностранцев составил подробные описания Донецкого бассейна, Урала, Кавказа; И. В. Мушкетов — Средней Азии; И. Д. Черский — Сибири. Геологическим прошлым Европейской России и Урала занимался А. П. Карпинский. Крупнейшим минералогом был В. И. Вернадский, положивший начало новой науке — геохимии. Классический труд его учителя В. В. Докучаева — «Русский чернозем», вышедший в 1883 г., лег в основу новой дисциплины — научного почвоведения. Докучаев разработал учение о географических зонах, дал научную классификацию почв. Неоценимое практическое значение имели предложенные им меры борьбы с засухой. Разработка методики постоянных сейсмологических наблюдений, создание сейсмологии как науки связаны с именем Б. Б. Голицына.
В пореформенное время была продолжена традиция крупных географических экспедиций. Несколько из них — на Урал, Тянь-Шань и Памир — возглавлял Г. Н. Потанин. Исследование Центральной Азии принесло известность Н. М. Пржевальскому, который был первым европейцем, побывавшим во многих районах Тибетского нагорья. Составленные им описания его экспедиций 1867–1885 гг. демонстрируют, кроме богатейших научных результатов, незаурядные литературные достоинства. П. А. Кропоткин занимался географическим и геологическим изучением Сибири. Антропологические и этнографические исследования в Юго-Восточной Азии вел Н. Н. Миклухо-Маклай; собранный им материал об Океании и ее населении он трактовал в духе единства видов и родства рас. К числу наиболее крупных деятелей географических наук относится А. И. Воейков, автор капитального исследования «Климаты земного шара, в особенности России», заложившего основы мировой климатологии.
1860–1870-е гг. считаются золотым веком российской химии. Профессорами Казанского университета Н. Н. Зининым и А. М. Бутлеровым была создана научная школа в исследованиях по органической химии. Зинин был первым президентом Русского химического общества, открытого в 1868 г., которое позднее преобразовалось в Русское физико-химическое общество. В 1869 г. великим Д. И. Менделеевым был сформулирован один из фундаментальных законов естествознания, на основе которого создана знаменитая периодическая таблица. Круг исследований Менделеева был энциклопедически разнообразен: он занимался учением о растворах, проблемами воздухоплавания, метрологии и др. Как писал СИ. Вавилов, химия в трудах Менделеева «получила новую основу, реформировавшую все химическое мышление».
Уровень биологической науки определялся трудами И. М. Сеченова и И. П. Павлова, которые получили мировое признание. «Отец русской физиологии» Сеченов напечатал в 1863 г. капитальный труд «Рефлексы головного мозга». Первоначальное название исследования — «Попытка ввести физиологические основы в психические процессы» — было изменено по цензурным соображениям и объясняет его огромный не только научный, но и общественный резонанс. Павлов, крупнейший физиолог, чья деятельность началась в 1870—1880-х гг., был учеником и единомышленником Сеченова. Ему первому из русских ученых была присуждена в 1904 г. Нобелевская премия. В области зоологии прославились А. О. Ковалевский и И. И. Мечников, создавшие сравнительную эволюционную эмбриологию. Позже Мечников стал заниматься сравнительной патологией и микробиологией, достигнув в них выдающихся результатов. Он стал основоположником иммунологии, открыв явление фагоцитоза и обосновав учение о защитных свойствах организма. Эти труды принесли ему Нобелевскую премию. Выдающуюся роль в изучении физиологии растений имели работы К. А. Тимирязева, исследователя процесса фотосинтеза, заложившего основы научной агрономии.
В 1895 г. А. С. Попов на заседании Русского физико-химического общества сообщил об изобретении им радиотелеграфа. Выдающимися электротехниками были П. Н. Яблочков, создавший дуговую лампу и первым осуществивший трансформацию переменного тока, и А. Н. Ладыгин, который изобрел лампу накаливания.
Читать дальше