Дмитрий Соколов - Об изобретательстве понятным языком и на интересных примерах
Как мы уже отмечали в главе 5, наука необходима для изобретательской деятельности, но и изобретения практически всегда необходимы для развития научных знаний. Без изобретения Антони ван Левенгуком (1632–1723) микроскопа на основе знаний о преломлении света (рис. 6.14) невозможна была бы микробиология. Кстати, на его примере хорошо прослеживается цепочка от изобретателя до ученого. Создание микроскопа позволило ему открыть эритроциты, бактерии и многое другое. Благодаря микроскопу Ж. Ингенгхауз в 1785 году открыл хаотичное движение частиц древесного угля в спирте. В 1828 году Роберт Броун наблюдал беспорядочное скачкообразное движение пыльцы растений в капле воды, названное броуновским движением, а это уже почти нанотехнология. Изобретение оптической трубы Липперсгеем в 1603 году послужило началом развития астрономии, что в скором времени позволило составить карту Луны и изучать пятна на Солнце (рис. 6.15, 6.16). Следует также заметить, что многие высокотехнологичные изобретения того времени стали использоваться в быту, например, достижения оптики были реализованы в виде волшебного фонаря (рис. 6.17).
Рис. 6.14. Таблица преломления световых лучей в линзах. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год
Сильнейший импульс развитию естествознания дало изобретение книгопечатания (Германия, г. Майнц, 1440 г.) Иоганном Гуттенбергом (ок. 1399 – ок. 1468). Суть этого изобретения заключается в том, что слова собираются из отдельных букв на рамах. Особая сложность заключалась в выборе сплава, из которого изготавливались буквы. Он должен быть пластичным для исправления букв и одновременно достаточно прочным, чтобы они не истирались.
Рис. 6.15. Поверхность Луны. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год
Рис. 6.16. Перемещение пятен на поверхности Солнца. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год
Окончательно решить эту проблему смог ученик Гуттенберга Петр Шеффер (1430–1503) примерно в 1450-х годах путем добавления сурьмы в свинец. Этот сплав для книгопечатания почти без изменений просуществовал в течение 400 лет [15]. Но у книгопечатания существовала связь времен и в прошедшее время. Печать отдельными буквами уже использовалась на Фестском диске минойской цивилизацией в XVII веке до н. э.
Рис. 6.17. Волшебный фонарь. Иллюстрация из книги Жана Ноле «Лекции по экспериментальной физике». Париж. 1748 год
Печать с деревянных досок была известна в Египте и Китае во II–IV веках, в XII–XIII веках эта технология пришла в Европу. При этом приоритет Гуттенберга оспаривается до сих пор. В Голландии изобретателем книгопечатания считают Лоренца Костера, во Франции – Прокопия Вальтфогеля, в Италии – Памфилио Кастальди, в Бельгии – Иоганна Брито [16].
Механические часы, производство бумаги, книгопечатание сыграли огромную роль в развитии естествознания. Компас, предположительно изобретенный в Китае во втором веке н. э. [17], примененный арабскими мореплавателями в XII веке и пришедший в Европу в XIII веке открыл эпоху великих географических открытий. Следует заметить, что, не смотря на такую долгую историю компаса, патенты на него продолжают получать до сих пор. Например, в патенте RU2338157 от 11.04.2007 за счет введения дополнительных магнитомягких элементов уменьшена погрешность курсоуказания. Есть также много и других патентов на компас, повышающих его надежность, расширяющих его функциональные возможности и т. п. А вот бумага, изобретенная в начале первого тысячелетия в Китае, потом в VIII веке перешедшая к арабам, а затем в Испанию, Италию, Англию и т. д., послужившая распространению научных знаний, в настоящее время из-за всеобщей компьютеризации теряет свое значение, как, к сожалению, и книги, напечатанные на ней.
И еще одна связь древнейшего изобретения и науки сегодняшнего дня. Считается, что толчком к развитию эры автоматов послужил анализ действия ямы-ловушки для поимки мамонтов и других зверей [18]. Яма выкапывалась на тропе, прикрывалась ветками, и зверь падал в нее, наступая на них. Яму-ловушку без натяжки можно назвать первым автоматом, т. к. по определению автомат – это устройство, которое срабатывает по установленной человеком программе каждый раз, когда возникает определенное условие (например, когда животное наступает на ветки).
Для реализации изобретений нужны чертежи. В средние века уже научились делать подробные изображения механизмов. По рисункам 6.18 и 6.19 XVI века хоть сейчас можно изготавливать эти машины. Но и на миниатюре XII века (рис. 6.20) неплохо изображена суть процесса пусть даже в алхимии. Интересен также переход от алхимии к химии. Поначалу перегонка фосфора, изображенная на картине Джозефа Райта (рис. 6.21), носила налет таинственности, свойственный алхимии, а потом стала обыденным процессом.
И еще пример длительного использования средневековых изобретений. Греческие монастыри на скалах монашеского центра Метеора издавна использовали подъемники на тросах и лебедках для доставки людей и грузов (рис. 6.22). Прошло время, но и сейчас иногда можно увидеть то же самое (рис. 6.23).
Рис. 6.11. Яхта Виктора Языкова «Лагуна» в гонке одиночек через Атлантику. 1992 год
Рис. 6.20. Дистилляционный аппарат. Миниатюра из арабской рукописи XII века «Получение философского камня»
Рис. 6.21. Перегонка фосфора. Картина Джозефа Райта из Дерби. Англия. Около 1770 года
Рис. 6.23. Метеора, монастырь Варлаама. Дата основания 1350 г.
Рис. 6.24. Витражи дворцовой церкви Сент-Шапель. Начало строительства 1242 год
Рис. 7.1. Вольт демонстрирует свое изобретение Наполеону. Роспись Дж. Бертини в Музее истории науки во Флоренции. 1880-е годы
Рис. 9.1. Филипповские садки на Большом Соловецком острове. Сооружены в середине XVI века. (Фото А.А. Захарченко)
Рис. 9.3. Сухой док на выходе канала из Святого озера. Построен в 1801 году
Рис. 9.4. Закрытая валунная гавань на Большом Заяцком острове. Сооружена в середине XVI века. (Фото А.А.Захарченко)
Рис. 9.5. Соловецкий монастырь со стороны бухты Благополучия. Начало каменного строительства 1552 год
Рис. 9.6. Соловецкий монастырь со стороны Святого озера – изображен на российской купюре достоинством в 500 руб.
Рис. 9.7. Каменный лабиринт на Большом Заяцком острове. II тыс. до н. э.
Рис. 14.1. Наскальная живопись верхнего палеолита. Пещера Альтамира. Испания
Рис. 14.2. Встреча Иоакима и Анны. Фреска Джотто. 1304–1306 годы
Рис. 14.3. Фрагмент Гентского алтаря. Братья Хуберт и Ян ван Эйки. 1432 год
Рис. 14.4. Поклонение пастухов. Картина Эль Греко. 1610 год
Рис. 14.5. Крик. Картина Эдварда Мунка. 1893 год
Рис. 14.6. Невольничий рынок с исчезающим бюстом Вольтера. Картина Сальвадора Дали. 1940 год
Рис. 6.18. «Бесконечная цепь». Иллюстрация из альбома Жана Бессона «Театр математических и механических инструментов». Лион. 1579 год
Рис. 6.19. Машина для забивания наклонных свай. Иллюстрация из альбома Жана Бессона «Театр математических и механических инструментов». Лион. 1579 год
Рис. 6.22. Метеора, центр православного монашества. Греция. Известен с XI века
От средневековья переходим к относительно недавнему времени. Русский ученый Ю.В. Кондратюк в 20-е годы прошлого века рассчитал траекторию полета на Луну и многие другие характеристики межпланетных сообщений, чем воспользовались американцы в программе «Apollo», кстати, со ссылкой на первоисточник и увековечили его имя. Гениальный изобретатель В.Г. Шухов связал своими изобретениями несколько поколений конструкторов и технологов в различных областях. Его называли «человеком-фабрикой» и первым инженером России. Одно из его великолепных изобретений – это всем известная радиобашня на Шаболовке. В его арсенале также разработки нефтепроводов, организация водоснабжения Москвы, огромное количество строительных конструкций (180 стальных мостов) [19], а также средств их разрушения, мин и артиллеристских систем.
Картина будет неполной, если не остановиться на двух великих открытиях XIX–XX веков и на том, как каждое из них связывает время и как они связаны между собой. Открытие по отношению к изобретению – это категория высшего порядка, но, по моему мнению, эта информация здесь уместна, так как почти каждое открытие порождает серию следующих за ним изобретений, о чем мы уже упоминали ранее. Начнем с более позднего открытия. Принцип матричного размножения биологических макромолекул (способ) был открыт Николаем Константиновичем Кольцовым (1872–1940) и опубликован им в 1928 году. Этот принцип он развивал, отталкиваясь от идей о молекулярной передаче наследственных признаков, высказанных Александром Андреевичем Колли (1840–1916). В конечном итоге матричный принцип явился базой для открытия двойной спирали ДНК, за что Джеймс Уотсон (род. в 1928 г.) и Френсис Крик (1916–2004) в 1962 г. получили Нобелевскую премию. Но в своих работах, что прискорбно, они не сослались на Кольцова. Как считает Симон Эльевич Шноль [20], идеи Кольцова им были известны, а что это его идеи – нет. Анализируя достижения биологии, в частности циклическую спираль ДНК, циклическую работу ферментов, биоритмы и т. п.; в других областях – циклические ядерные реакции в звездах, циклы ноосферы и многое другое, вплоть до философии Гегеля, В. Реутов и А. Шехтер полагают, что теория цикличности является основополагающей для живой и неживой материи [21].
