Текст книги "Все обо всем. Том 1"

Кто открыл атом?

Древние греки считали, что все сущее состоит из атомов. В сущности, слово «атом» происходит от греческого слова, означающего «неделимый», поскольку греки думали, что, если делить некую вещь до тех пор, пока станет невозможным это делать, в результате последним останется атом. Сейчас, даже несмотря на то, что греки знали об этом, мы не можем доподлинно сказать, что именно они открыли атом. Прежде всего их вера в атом была ненаучной: она не исходила ни из какой-либо научной информации и не подтверждалась ею. Это была просто «философская» идея о бытии и мире.

Атом, как мы знаем, был открыт на основе научных исследований и теорий. Приблизительно до начала XIX века идея, из чего состоит материя, или субстанция, рассматривалась только философами! Потом появился английский химик и математик Джон Дальтон, и в 1803 году он был первым, кто развил научную теорию атома.

Дальтон был старательным экспериментатором. Он взвешивал образцы многих газов и выявлял разницу в их массах. Он обнаружил, что газы так же, как и твердые и жидкие вещества, состоят из невероятно мелких частиц, которые он также назвал атомами. Он высчитал относительные массы для атомов известных ему элементов. Когда Дальтон установил, что атомы разных элементов имеют различные свойства и различные массы, он по-настоящему положил начало научному познанию атома.

Конечно, точного объяснения, что есть атом и какую роль он играет, еще не было. Другой англичанин, Эрнест Резерфорд, почти 100 лет спустя обосновал теорию атома, напоминающую описание Солнечной системы: тяжелое положительно заряженное ядро в центре, окруженное отрицательно заряженными электронами.

Сегодня ученые думают, что атом состоит из электронов, протонов, нейтронов, позитронов, нейтрино, мезонов и гиперонов. Вообще они открыли более 20 различных частиц в составе атома. Но, что самое странное, до сих пор не существует полного описания атома, способного объяснить все о нем.

Когда впервые были применены ракеты?

Приходилось ли вам когда-нибудь наблюдать за работой спринклера – устройства для поливки газонов, которое вращается, разбрызгивая воду по кругу? Прекрасно, значит, вы увидели на практике принцип ракеты.

Вода в спринклере с силой вырывается в одну сторону, и эта сила толкает его в противоположную. В ракете быстро сгорающее топливо или взрывчатое вещество оказывает давление в одном направлении, и это заставляет ракету двигаться в противоположном.

Мы живем в век ракет, и нам кажется, что они изобретены нашими современниками. На самом же деле реактивный принцип известен очень давно. Еще китайцы использовали ракеты для фейерверков более 800 лет назад! Затем они стали известны в Индии и арабских странах. Первые упоминания о ракетах в Западной Европе относятся к 1256 году.

Что касается военного применения ракет, то вначале они как бы заменяли горящие стрелы: ими целились в дома, чтобы поджечь их. Затем военные и моряки стали использовать ракеты для подачи сигналов, но до настоящего их применения в войне дело еще долго не доходило.

В 1802 году некий капитан британской армии прочитал, как английские войска в Индии были атакованы с помощью ракет. Это навело его на мысль испытать их в королевской армии. Эксперимент оказался настолько удачным, что очень скоро большинство армий европейских стран, а также Соединенных Штатов начали применять боевые ракеты.

В Европе ракеты использовались в битве под Лейпцигом, в которой Наполеон потерпел поражение. В Соединенных Штатах англичане применили боевые ракеты для бомбардировки форта Мак-Генри в порту Балтимор. Вот почему в национальном гимне США есть слова о багровом свете ракеты.

Однако в течение XIX века артиллерия становилась все более мощным и точным оружием и стала вытеснять ракеты. В результате они опять утратили военное значение. И такое положение сохранялось до второй мировой войны и появления известной германской ракеты Фау-2.

Как было открыто стекло?

Тысячи лет известно человеку стекло. Долгое время оно использовалось для украшения и изготовления драгоценных вещей. Но по-настоящему стекло стало полезным для всех, когда люди научились использовать главное его качество – прозрачность. Оказалось, что через него можно видеть!

Никто в точности не знает, когда и где было впервые получено стекло, хотя известно, что оно использовалось с древнейших времен. Главные компоненты для изготовления стекла – песок, содовая зола, или поташ и известь, расплавленные вместе при высокой температуре. А так как все эти материалы широко распространены на Земле, секрет изготовления стекла мог быть обнаружен во многих странах. Поэтому единое мнение на этот счет отсутствует. Согласно одной из существующих версий, честь открытия стекла принадлежит древним финикийцам. Команда какого-то корабля, утверждает легенда, высадилась на берег реки в Сирии. Желая приготовить себе обед на огне, они не нашли больших камней, чтобы поставить на них горшок, и использовали для этой цели крупные куски селитры (соединения натрия) из груза корабля. От сильного жара селитра расплавилась, соединилась с окружающим песком и потекла струей жидкого стекла! Дело читателя – верить этому рассказу или нет, но бесспорно, что Сирия была одним из первых мест изготовления стекла на Земле. А финикийские торговцы продавали изделия из стекла во всех средиземноморских странах.

Другой страной, где изготовление стекла было известно издревле, был Египет. Стеклянные бусы и амулеты находили в гробницах, которые относятся к 7000 году до н э. Впрочем, эти изделия могли попасть туда и из Сирии. Но мы точно знаем, что около 1500 года до н э. египтяне делали собственное стекло. Для этого они использовали смесь измельченной кварцевой гальки с песком. Они также обнаружили, что если прибавить к этой смеси кобальт, медь или марганец, то можно получить стекло голубого, зеленого, пурпурного цвета.

После 1200 года до н э. египтяне научились отливать стекло в стеклянных формах. Но трубка для выдувания стекла была неизвестна вплоть до начала христианской эры, когда ее изобрели финикийцы.

Большими умельцами по части изготовления стекла были римляне, которые, видимо, первыми начали делать тонкие оконные стекла. А к началу новой эры оконное стекло уже стало предметом повседневного быта!

Кто построил первый мост?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратиться к доисторическим временам, так как всегда и везде человеку нужно было искать способ пересекать встречавшиеся на его пути ручьи и реки.

Вероятно, сама природа предоставила человеку первый мост, когда поперек какого-то ручья упало дерево. Человек легко мог это скопировать. Наверное, долгое время использовались именно такие деревянные мосты, прежде чем какой-то доисторический инженер не придумал насыпать посреди ручья камни и перекинуть бревна от них к берегам.

Так получился простой балочный мост с одной несовершенной опорой. Следующим шагом при строительстве моста через широкий неглубокий ручей было сооружение нескольких опор и соединение их с помощью бревен или каменных плит. Два бревна укладывались рядом и на них в качестве настила клались поперечины. В результате получался деревянный балочный мост, очень похожий на те, что до сих пор строятся через небольшие ручьи в сельской местности. Более крупные балочные мосты сейчас строятся на железных, а самые мощные – стальных балках.

Пролеты моста не должны быть слишком длинными, но там, где необходимые опоры могут быть построены, можно строить мост любой длины. Поэтому многие длинные железнодорожные виадуки являются именно балочными мостами.

У любого моста две основные части – пролетное строение и опоры, на которых он держится.

Опоры моста должны быть прочными, так как, если они осядут или будут смыты водой, весь мост может рухнуть. Сегодня инженеры обычно стремятся установить опоры моста как можно глубже, а это часто связано с огромным объемом земляных работ. Например, при сооружении моста Идз через Миссисипи в городе Сент-Луис (штат Миссури) опоры были вкопаны ниже уровня воды на 40 метров, а для моста через залив между Сан-Франциско и Оклендом – даже на 70 метров!

Как был получен динамит?

Есть много важных событий, которые стали вехами в истории человечества, но, конечно, одним из самых значительных было создание взрывчатых веществ. Традиционно считается, что порох изобрели китайцы до новой эры. Европейцы начали использовать его лишь в XIV веке. Но именно после этого они смогли распространить свое влияние на весь остальной мир.

Порох старого образца – это смесь калийной соли (селитры), древесного угля и серы. Это было самое распространенное взрывчатое вещество почти до конца XIX века.

В 1845 году немецкий химик Шенбайн обработал хлопковое волокно смесью концентрированных азотной и серной кислот. В результате получился белый волокнистый продукт, похожий на хлопок и известный в настоящее время как нитроцеллюлоза, или пироксилин. Это было скорее взрывчатое вещество, чем порох.

Примерно в это же время итальянец Асканио Собреро экспериментировал с глицерином. Он осторожно, каплю за каплей добавлял его в смесь концентрированных азотной и серной кислот. В результате получилось небольшое количество нитроглицерина, который оказался даже более сильным взрывчатым веществом, чем пироксилин.

Почти 20 лет спустя шведскому химику Альфреду Нобелю случайно удалось получить динамит. Он работал с нитроглицерином, который создавал много проблем, так как часто взрывался при производстве и транспортировке. Хотя Нобель и нашел достаточно безопасный способ получения нитроглицерина, работа с ним все же оставалась чревато неожиданностями.

Однажды Нобель доставал несколько бидонов с нитроглицерином из коробки с диатомитом (рыхлой породой вулканического происхождения), в которой они находились, и обнаружил, что бидон дал течь. Смесь пролившегося нитроглицерина и диатомита образовала твердую массу. Это сделало взрывчатое вещество намного менее чувствительным к сотрясениям.

Так случай помог открыть динамит!

Кто придумал компас?

Самая простая форма компаса – это магнитная стрелка, укрепленная на стержне так, чтобы она могла свободно вращаться во все стороны. Стрелка такого так называемого компаса указывает на «север», под которым имеется в виду Северный магнитный полюс Земли. Поскольку местоположение его известно, все точки на земле, на суше и воде, наносятся на карту в соответствии с ним. Таким образом, компас может быть путеводителем для путешественника повсюду на Земле.

Никто не знает, как и когда было впервые обнаружено, что намагниченная железная стрелка, свободно вращающаяся по кругу, всегда показывает северное направление. Одно время считалось, что это открытие сделали китайцы около 4500 лет тому назад, но сейчас эта версия подвергается сомнению. В любом случае китайцы были среди самых первых людей, знавших принцип компаса.

Арабские купцы от них узнали о компасе и познакомили с ним Европу. Точно известно, что в течение XII века компас стал уже хорошо известен в Европе. Вероятно, самый ранний тип компаса состоял из намагниченной стрелки, вдетой в деревянную планку и плавающей в чаше с водой.

Следующим этапом было использование иглы, надетой на ось, торчащую со дна чаши.

Целью первых компасов было определение только направления север-юг, и чашу поворачивали так, что северный конец стрелки находился над обозначением севера, нанесенным на чашу. В более поздних приборах к самой стрелке стали прикреплять карточку со всеми нанесенными частями света.

Как вы знаете, Северный магнитный полюс и Северный полюс не совпадают. Северный магнитный полюс расположен в самой северной точке арктического берега Северной Америки, на полуострове Бутия. Стрелки всех компасов в Северном полушарии указывают на эту точку.

Древним народам не было известно различие между Северным магнитным и географическим Северным полюсами. Они были далеко от обоих и им казалось, что стрелка компаса всегда указывает на север. Моряки более поздних времен, которые рисковали уплывать далеко от дома, заметили это различие и были сильно озадачены. Можете себе представить недоумение древних скандинавов, путешествовавших по арктическим морям вокруг Гренландии, когда они обнаружили, что в некоторых точках стрелка компаса указывает почти на запад!

Кто изобрел термометр?

Задавались ли вы когда-нибудь вопросом: «Интересно, насколько это горячо?» Или: «Интересно, насколько это холодно?» Если вы интересуетесь теплотой, то представите себе круг вопросов, связанных с этим явлением, которые хотят прояснить ученые! Но первым шагом науки о теплоте должен стать вопрос: как ее измерить?

Таким образом, сама жизнь потребовала изобретения термометра. Кстати, «термо» означает «теплота», а «метр» – «мера». Таким образом, термометр – это «измеритель теплоты (или температуры)».

Основное требование к термометру: он всегда должен давать одинаковые показания при одинаковой температуре. Итальянский ученый Галилей понимал это, когда начал свои эксперименты около 1592 года (через 100 лет после открытия Колумбом Америки). Ему удалось сделать разновидность термометра, которую можно назвать «воздушным термоскопом». Он состоял из стеклянной трубки и полого шарика, наполнявшихся воздухом. Затем они нагревались, чтобы расширить воздух внутри, после чего открытый конец трубки помещался в какую-нибудь жидкость, например, в воду. Воздух в трубке по мере охлаждения сжимался, и жидкость поднималась по трубке, стремясь занять его место. Изменения температуры вызывали повышение или понижение уровня жидкости в трубке. Таким образом, это был первый «термометр», так как он измерял теплоту. Но заметьте: фактически он фиксировал расширение и сжатие воздуха в трубке. Нетрудно поэтому понять, что этот термометр не был точным: ведь на него влияли изменения в атмосферном давлении.

Современный тип термометра использует для измерения температуры расширение и сжатие жидкости. Эта жидкость герметично запаивается в стеклянном шарике с прикрепленной к нему тонкой трубкой. Повышение температуры заставляет жидкость расширяться и подниматься по трубке, понижение – сжиматься и спускаться вниз. Градуированная шкала на трубке показывает нам температуру.

Этот вид термометра был впервые применен около 1654 года великим герцогом Тосканским Фердинандом II.

Кто автор микроскопа?

Слово «микроскоп» – это комбинация двух греческих слов: «микрос» (маленький) и «скопос» (наблюдатель). Таким образом, «микроскоп» означает «наблюдатель маленького». Это прибор, использующийся для того, чтобы увидеть крошечные предметы, невидимые невооруженным глазом.

Обычно объект предстает тем больше, чем ближе он поднесен к человеческому глазу. Но если поднести его ближе 25 сантиметров, он становится неясным. Тогда говорят, что он не в фокусе. А что, если между глазом и объектом поместить выпуклую линзу? Тогда его можно будет поднести к глазу ближе 25 сантиметров, и он будет в фокусе.

Сегодня мы описываем это просто как «использование увеличительного стекла». Но обычные увеличительные стекла в действительности являются «простыми микроскопами», и в таком качестве они были известны с незапамятных времен. Поэтому, когда мы говорим об изобретении микроскопа, мы на самом деле имеем в виду «сложный микроскоп». В настоящее время мы подразумеваем только его, когда говорим о микроскопе.

Что же такое «сложный микроскоп»? В этом виде микроскопа увеличение происходит в два этапа благодаря двум линзам. Одна из них, которая называется «объективом», создает первоначальное увеличенное изображение. Другая, «окуляр», увеличивает первое изображение.

На самом деле в ныне существующих микроскопах имеется несколько линз, использующихся для объектива, так и для окуляра. Но главное – все эти микроскопы основаны на принципе двухэтапного увеличения изображения. Сложный микроскоп был открыт где-то между 1510 и 1610 годами. Нет точных сведений об авторе этого открытия, и обычно его приписывают Галилею. Иногда «отцом микроскопа» называют датского ученого Левенгука, но это благодаря многим его открытиям, которые он сделал с помощью этого прибора.

Левенгук показал, что долгоносики, блохи и другие мелкие существа вылупляются из яиц и не являются «самозарождающимися». Он был первым, кто увидел такие микроскопические формы жизни, как одноклеточные организмы и бактерии. С помощью построенного собственными руками микроскопа он первым увидел процесс полного кровообращения.

Сегодня человеку трудно обойтись без микроскопа почти в любой отрасли науки и промышлености.

Кто изобрел фотокамеру?

Сегодня, когда мы имеем возможность сделать моментальный снимок и с такой легкостью проявить его, трудно поверить, что понадобились сотни лет экспериментов, прежде чем это стало возможным. Фотография была изобретением не какого-то одного человека. Чтобы дать вам представление о том, что привело ее к современному уровню совершенства, познакомим вас кратко с ее историей.

Между XI и XVI веками люди пользовались прибором, который назывался «камера-обскура» Он давал возможность проецировать на бумагу изображение, которое затем обводилось от руки, чтобы получить точный рисунок объекта. Ясно, что в действительности эта камера не являлась фотоаппаратом.

В 1568 году Даниэлло Барбаро снабдил «камеру-обскура» линзой-объективом и отверстием с изменяющимся диаметром для повышения резкости изображения. В 1802 году Томас Уэджвуд и сэр Хамфри Дэйви методом контактной печати получили силуэты и изображения на бумаге со специальным покрытием, но они не смогли добиться прочных отпечатков.

В 1816 году Джозеф Нипс сделал еще несовершенный фотоаппарат из шкатулки и объектива, взятого из микроскопа, и смог с его помощью получить негативное изображение. В 1835 году Уильям Талбот первым сделал позитивы из негативов, а также получил прочные отпечатки.

В 1839 году Луи Дагер объявил об изобретении дагерротипного процесса, при котором изображение фиксировалось на серебряной пластинке. Шло время, разные люди во всем мире вносили свои усовершенствования в развитие фотографии. Многие из них слишком сложны в техническом отношении, чтобы обсуждать их здесь, но, как видите, это был долгий, медленный процесс роста.

И вот, наконец, в 1888 году в продаже появился разработанный компанией «Истмэн драй плэйт энд филм» фотоаппарат, использующий систему Кодак. Он продавался уже заряженный пленкой шириной 6 сантиметров, достаточной для 100 экспозиций. После полного использования пленки фотокамера с ней возвращалась компании в Рочестер. Здесь пленка вынималась и проявлялась, фотоаппарат перезаряжался, и все вместе возвращалось клиенту.

С этого фотоаппарата, вероятно, и началось современное искусство фотографии, которое популярно среди миллионов людей во всем мире.

Кто придумал велосипед?

Если мы постараемся проследить происхождение велосипеда, нам, вероятно, придется вернуться на тысячелетия назад на землю Древнего Египта. Есть доказательства, что у египтян уже был какой-то двухколесный механизм, который приводился в движение ногами ездока. Но появление первых моделей велосипедов для широкого практического применения могут быть отнесены к 1817 году. Именно тогда в Германии барон фон Дрез представил публике механизм, который он назвал в свою честь «дрезиной». Два колеса дрезины соединялись деревянным бруском. Седок переносил часть веса тела на деревянный упор перед собой и продвигал дрезину вперед, отталкиваясь от земли поочередно левой и правой ногами. Он управлял дрезиной, поворачивая укрепленную на оси переднего колеса ручку.

Этот механизм был прозван «лошадь денди» (первоклассная лошадь) за свою высокую цену. На нем, кстати, любил ездить английский король Георг IV!

Около 1840 года шотландец Макмиллан взял старую «лошадь денди» и поставил рычаги на ось заднего колеса. Они соединялись приводными стержнями с педалями. Он ездил на ней так быстро, что даже был арестован за «бешеную езду»!

Название «велосипед» («байсикл») впервые появилось в 1865 году, когда француз Лалемен прикрепил рычаги и педали к переднему колесу механизма, очень похожего на «лошадь денди». Эти велосипеды в шутку прозвали «драндулетами» потому что у них были тяжелые деревянные рамы и железные обода, которые тряслись при езде. В 1868 году вошли в употребление легкие металлические колеса с проволочными спицами и массивными резиновыми шинами. Во всех этих велосипедах колеса были одного размера.

Вскоре после этого появился новый тип велосипеда – с большим передним колесом. По мере его усовершенствования переднее колесо становилось все больше и больше. В результате один оборот педалей, прикрепленных к оси, продвигал велосипед на большее расстояние. В некоторых моделях переднее колесо достигало в диаметре 1, 5 метра или даже больше, в то время как заднее – всего 30 сантиметров. Ездок располагался над огромным передним колесом, и, если ему не хватало ловкости, чтобы удержаться в седле, прогулка могла закончиться падением головой вперед!

И, наконец, примерно в 1885 году появился современный «безопасный велосипед». В этой модели колеса были одного размера, а сиденье располагалось чуть впереди заднего колеса. Цепное колесо на педалях делали намного больше, чем на заднем колесе, и поэтому при каждом повороте педалей заднее колесо преодолевало такое же расстояние, как и небезопасное большое переднее колесо в предыдущих моделях.

Последующие усовершенствования окончательно придали велосипеду современный вид.