Текст книги "Кто есть кто в мире открытий и изобретений"

Что такое ультразвук?

Любой находящийся в движении либо выведенный из состояния равновесия предмет (вибрирующие колокол или струна, прыгающий мячик, летящая птица, упавшая доска) распространяет вокруг себя упругие волны или колебания, которые через воздух достигают наших ушей и воспринимаются нами как звук. Человек не может различать звуки слишком высокой частоты, т. е. ультразвук. Но некоторые животные могут его и издавать, и воспринимать.

Человеческий слух воспринимает упругие волны с частотами от 16 до 20 000 колебаний в секунду.

Первая цифра характеризует низкочастотный звук, вторая – высокочастотный. Звук, частоты которого превышают 20 000 колебаний, называется ультразвуком, и он не слышится человеческим ухом. Однако дельфины, некоторые рыбы и насекомые воспринимают его, как нечто совершенно обыкновенное.

Так уж устроены их слуховые органы. Издают ультразвуковые локационные сигналы и летучие мыши.

Отраженные от предметов, эти волны воспринимаются ими как ориентиры: сюда можно лететь, здесь открытое пространство, а сюда нельзя – стена. Кстати, если попробовать оценить наш слух и слуховые способности летучих мышей, то они у них выше раз в 5–6. Ведь максимально воспринимаемая ими частота – 120 000 колебаний в секунду!

Кто открыл рентгеновские лучи?

Знаете ли вы, что история рентгеновских, или как их еще называют, X-лучей началась более 100 лет назад?

В середине XIX века человек по имени Генрих Гейслер открыл, что когда электрический заряд под высоким напряжением проходил через вакуум в трубке, получался красивый световой эффект. Позднее сэр Уильям Крукс доказал, что причиной светового эффекта были электризованные частицы.

Далее Генрих Герц показал, что эти лучи могут проходить через тонкие пластины золота и платины. Его ученик Ленард сделал «окна» из этих веществ, так что лучи могли выходить из трубки в открытый воздух.

Вот мы и подошли к настоящему открытию рентгеновских лучей. В 1895 году Вильгельм Рентген экспериментировал с одной из таких трубок, но без «окон». Он вдруг заметил, что некоторые находившиеся рядом кристаллы ярко засветились. Так как Рентген знал, что лучи, открытые раньше (называемые катодными лучами), не могли проникнуть через стекло, чтобы произвести этот эффект, он предположил, что это должен быть новый вид лучей.

Происхождение этих невидимых лучей, которые так отличались от других лучей и от света, нельзя было объяснить, поэтому он назвал их X-лучи, т. е. лучи неизвестного происхождения. Позднее ученые назвали их рентгеновскими лучами.

Рентгеновские лучи получают в рентгеновской трубке. Большая часть воздуха оттуда выкачана. В ней закреплены два электрода, и электроны двигаются с одного (катода) на другой (анод). Маленький щит, сделанный из вольфрама, внезапно останавливает их поток. Большая часть энергии этих электронов переходит в тепло, но некоторые из них излучают рентгеновскую радиацию.

Рентгеновские лучи могут проходить сквозь предметы, потому что у них очень короткая длина волн. Чем короче длина волн, тем сильнее их проникающая сила.

X-лучи нашли самое разнообразное применение в жизни. Например, в медицине для выявления заболеваний внутренних органов человека. Однако применять рентгеновские лучи нужно чрезвычайно осторожно, в определенных дозах. Сильное облучение может разрушить живые ткани. Впрочем, это же свойство X-лучей позволяет им убивать больные клетки в организме. С их помощью можно определять подлинность драгоценных камней и картин, обнаруживать скрытые дефекты в металлах и конструкциях, а также делать массу других полезных вещей.

Как люди открыли законы наследственности?

Каждое живое существо на нашей планете, будь то животное или растение, производит потомство только того же вида, к которому относится само. Это происходит именно так вследствие действия законов наследственности.

Сказанное выше отнюдь не означает, что потомок двух родителей обязательно должен походить на них по своему внешнему виду, физическому или умственному развитию. Эти различия также вытекают из законов наследственности.

Каждое существо отличается от других индивидуальным набором черт – признаков наследственных и приобретенных. Наследственными признаками являются такие, которые формируются у данной особи в тот самый миг, когда ее жизнь зарождается, причем источник их находится внутри нее самой. Изучением всех вопросов, связанных с наследственностью, занимается наука генетика. Начало ей было положено благодаря работам австрийского монаха и ученого Грегора Менделя, жившего в середине XIX века.

В своем саду Мендель ставил эксперименты по наследственности у сладкого гороха. Он обнаружил, что целый ряд различных факторов определенным образом влияет на то, какое потомство вырастает из семян, полученных от взрослых растений. В то время, однако, Мендель не мог установить истинную природу этих факторов. Это было сделано его последователями, назвавшими их генами. Признание истинности учения Менделя произошло не сразу. Лишь в 1900 году, 16 лет спустя после его смерти, другие ученые осознали важность сделанных им открытий. Правила, сформулированные на основе этих открытий, получили название законов Менделя.

Кто открыл инсулин?

Инсулин используют для лечения болезни под названием диабет. Когда у человека эта болезнь, определенные нарушения обмена веществ в его организме ведут к тому, что в нем не перерабатываются крахмал и сахар, необходимые для получения энергии.

Большая железа, называемая поджелудочной, вырабатывает вещество, называемое инсулином, в котором нуждается организм, чтобы переработать крахмал и сахар. У человека, больного диабетом, или не производится достаточно инсулина, или не используется весь выработанный инсулин. Если эту болезнь не лечить, больной страдает от жажды, теряет в весе, чувствует слабость, может потерять сознание и даже умереть.

Однако сейчас от этого избавлены люди, больные диабетом, так как инсулин в достаточном количестве производится промышленностью. И диабетики могут получать его путем ежедневной инъекции. При помощи производимого на фабриках инсулина и регулярной диеты они могут вести нормальную жизнь.

Врачи давно знали, что люди, страдающие от диабета, не могут усваивать сахар, находящийся в их организме. Проблема была в том, как обеспечить диабетиков инсулином. Ученые полагали, что задача заключается только в том, что нужно дать диабетикам инсулин, полученный из поджелудочной железы здоровых животных. Но ни один из них долгое время не мог найти способ выделить инсулин. Впервые это сделал Фредерик Грант Бантинг – канадский врач и ученый, родившийся в 1891 году недалеко от Аллистона, в провинции Онтарио. Он преподавал в городе Лондон в той же провинции и однажды вечером, готовясь к лекции о поджелудочной железе, он вдруг понял, как можно получить инсулин. Он поехал в университет Торонто и попросил профессора Джона Маклеода, директора большой лаборатории, помочь ему. Маклеод разрешил ему использовать лабораторию в течение нескольких недель.

В мае 1921 года с помощью молодого выпускника Чарльза Беста Бантинг приступил к работе. Они работали днем и ночью и в течение нескольких недель получили первый инсулин из поджелудочной железы собаки. К январю 1922 года, после многих проверок, они смогли дать инсулин больному диабетом – умирающему молодому человеку. Наступило быстрое улучшение. Другие больные, получившие инсулин, тоже пошли на поправку. Был сделан важный шаг вперед в истории медицины.

Как лазером лечат зрение?

Достижения медицины позволяют эффективно корректировать зрение различными способами. Более тридцати лет известен метод кератомии. С помощью специального алмазного лезвия хирург делает насечки на роговице, в ходе операции форма роговицы изменяется, у человека исчезают дальнозоркость или близорукость. Методику разработал японский офтальмолог Сато. Но только в клинике С. Федорова удалось отработать ее буквально до мельчайших деталей.

Практика показала, что кроме больших достоинств кератомия имеет и существенные недостатки. К ним относится непредсказуемость последствий. Ведь исход лечения, восстановление нормального зрения зависит не столько от искусства врача, сколько от способностей глазных тканей регенерироваться, восстанавливаться. А повторить операцию невозможно.

Поэтому врачи искали наименее травматичный способ воздействия на глаз. В Соединенных Штатах Америки разработали метод имплантации дополнительного хрусталика. В глаз вбрызгивается микрокапля особого химического вещества. Оно образует искусственную линзу, которая находится впереди хрусталика и работает как составная часть уже имеющейся у человека оптической системы, помогая таким образом восстановить зрение.

Появление медицинских лазеров открыло новые возможности. Еще в начале XX века врачи установили, что при увеличении близорукости начинает меняться форма глазного яблока. Глаз вытягивается, чтобы как можно дольше сохранялась четкость зрения.

С возрастом процесс приводит к отслаиванию сетчатки. Так возникает необходимость корректирующей операции, в ходе которой врачи стремятся добиться более прочного соединения сетчатки с внутренней оболочкой глазного яблока.

Но внутренняя поверхность глаза настолько труднодоступна и требует такого деликатного обращения, что до последнего времени хирурги не решались к ней прикоснуться. Лишь появление лазера позволяет им разрабатывать методику по точечному приращению сетчатки и избежать ее отслоения после операции.

Но склероукрепляющие операции лишь приостанавливают процесс роста близорукости, но не могут полностью избавить от нее больного. Полное излечение происходит при воздействии лазера на роговицу, прозрачное окошечко, расположенное в глазном яблоке и пропускающее свет внутрь глаза к хрусталику.

Высокочастотный лазер испаряет микрофрагменты роговицы, изменяя ее наружную кривизну. Программа работы лазера разрабатывается с помощью компьютера: он анализирует кривизну глазного яблока и просчитывает оптимальное расположение точек воздействия на роговицу. При недостаточной коррекции число точек можно увеличить. Подобная операция практически не травмирует глаз.

Она длится от 20 до 30 секунд, но на ее подготовку уходит несколько часов. Результаты наступают быстро: уже через 2 часа после операции происходит стойкое улучшение зрения.

Возможно, в будущем удастся разработать другие способы микрохирургической коррекции зрения.

Кто первый использовал лекарства?

Лекарства с давних пор используются в медицине для лечения и профилактики болезней, так же их называют фармацевтическими препаратами. Фармакология – это наука о лекарственных препаратах и их использовании в медицине.

Приготовление лекарственных препаратов такое древнее искусство, что мы даже не знаем, когда оно зародилось. Первые лекарства приготовлялись шаманами, древние люди верили, что они могут волшебным образом превращать растения в целебные средства. Позже лечение заболеваний превратилось в специальную науку. Варево из трав и минеральных веществ приготовить было нетрудно. Поэтому врачи Древней Греции и Рима не только лечили пациентов, но и сами готовили лекарства.

Искусство фармакологии зародилось у арабов. К X веку они собрали все известные к тому времени медицинские сведения. Они позаимствовали у персов их знания о целебных растениях. Арабы получали из растений много лекарств.

В XIII веке арабские рецепты приготовления лекарств распространились в Европе. Но эти рецепты были невероятно сложными. Многие из арабских лекарств имели более 40 составляющих.

К 1500 году для некоторых лекарственных препаратов требовалось уже более 100 компонентов. Фармацевты снова начали изучать растения, чтобы создать более простые препараты.

Фармакология практически не изменялась до XVIII века. Ученые последующих веков уже не только интересовались составом лекарств, но и их влиянием на человека. Они начали экспериментировать на животных. А в XIX веке изготовление лекарственных препаратов перешло от частных фармацевтов к промышленным компаниям.

Кто первым начал делать прививки?

Однажды, в 1768 году, к глостерширскому врачу пришла молодая молочница, чтобы проконсультироваться. Во время разговора была упомянута оспа, вызывающая в те времена всеобщий страх. Молочница заметила, что не может ею заразиться, потому что уже переболела коровьей оспой – болезнью, симптомы которой были такими же, как и при оспе, но протекавшей в гораздо более мягкой форме.

Важность ее замечания не ускользнула от внимания Эдварда Дженнера, присутствовавшего при разговоре юного студента медицины. Идея полностью завладела его разумом. Получив диплом, он вернулся уже практикующим врачом в свою маленькую деревушку в Глостершире в 1773 году, где в последующие двадцать лет посвятил все свое свободное от работы время исследованиям и экспериментам. Он выяснил, что молочница была права, переболевшие коровьей оспой, очень редко болели настоящей оспой.

В 1796 году он проделал первый эксперимент, который заключался в том, что он прививал людям коровью оспу, чтобы добиться потом их защищенности от оспы. В 1798 году он впервые проделал наиболее ответственный эксперимент: сначала четырем детям была привита коровья оспа, а затем – настоящая оспа. К его великой радости ни один из них не заболел этой страшной болезнью. Вакцинация, или прививка, была великим открытием, позволившим практически полностью избавиться от этой болезни.

Поначалу вакцинация имела немало противников, но в конечном итоге ее необходимость стала настолько общепризнанной, что почти во всех цивилизованных странах в наше время въезд иностранцев допускается лишь при условии, что они сделали все необходимые прививки. В нашей стране прививки доступны практически всем, и их обычно начинают делать, когда ребенку исполняется 15 месяцев.

Кто придумал инъекцию?

В 1628 году английский ученый У. Гарвей впервые заявил о возможности введения в организм лекарственных веществ через кожу.

Он опубликовал фундаментальный труд, в котором рассказал о работе системы кровообращения у человека. Гарвей высказал предположение, что благодаря циркуляции крови можно осуществлять распространение лекарств по всему организму. Там же Гарвей заметил, что легче всего вводить лекарства непосредственно в кровеносные сосуды – вены.

После того как в ходе проведения многочисленных экспериментов удалось подтвердить справедливость теории Гарвея, в 1670 году впервые в истории медицины немецкий врач М. Пурман ввел лекарство в вену больного. Он сконструировал специальное приспособление, состоявшее из тонкой стальной иглы, соединенной со стеклянной ампулой, по которой двигался кожаный поршень. Пурман назвал свое изобретение шприцем (от немецкого глагола «шприцен» – впрыскивать).

Первой пациенткой Пурмана стала больная проказой. После переливания телячьей крови ее физическое состояние улучшилось. Второй опыт Пурман поставил на самом себе. Во время войны он заразился чесоткой. Чтобы избавиться от болезни, Пурман попросил своего ассистента ввести ему лекарство в вену. Однако во время манипуляции Пурман неожиданно упал в обморок. Оказалось, что ассистент ввел лекарство слишком быстро, поэтому нарушилось нормальное кровообращение.

Эксперимент завершился удачно, через 3 дня у Пурмана исчезли симптомы болезни. Процедура заживления произошла намного быстрее, чем при обычном приеме лекарств через рот.

Пурман понял, что новый способ является эффективным средством лечения больных. Но в то же время он требовал соблюдения определенной методики: постепенного введения лекарства в вену. Врач усовершенствовал сконструированный шприц: он нарезал резьбу на штоки, по которым двигался поршень. Поворачивая шток, можно было медленно и постепенно вводить лекарство в вену.

Предложенная Пурманом конструкция шприца оказалась настолько удачной, что она вошла в обиход во всех медицинских учреждениях мира. Постепенно совершенствовалась и методика введения лекарств.

Самым практичным оказался способ, предложенный в 1910 году немецким врачом П. Эрлихом. Он занимался лечением сифилиса и открыл сальварсан – эффективное лекарство против этой болезни. Препарат требовалось постепенно вводить в вену, чтобы он равномерно смешивался с кровью.

Проведя серию испытаний, Эрлих сконструировал капельницу – аппарат, обеспечивающий равномерное введение лекарства в кровеносный сосуд больного.

Капельница представляла собой стеклянную ампулу, внутри которой находилась пипетка. Лекарство по каплям поступало в нижнюю часть ампулы. Оттуда оно переходило в кровь больного.

Приспособление Эрлиха оказалось настолько удобным, что его стали использовать для внутривенного введения практически всех лекарств.

Кто такой испытатель?

Рискуя своей жизнью, испытатель первым садится за руль автомашины или штурвал самолета. Это должен быть смелый, никогда не теряющий самообладания человек.

Любое транспортное средство, будь то паром, вертолет, ракета, аэробус или сверхзвуковой самолет, должно пройти испытание своих возможностей. Перед началом серийного производства испытатели проверяют опытный образец, чтобы узнать его возможности и недостатки, выяснить, насколько легок он в управлении. Этот этап в разработке того или иного самолета, автомобиля или судна крайне полезен: замечания испытателя позволяют внести в конструкцию поправки еще до того, как она будет запущена в производство. Кстати сказать, первые космонавты были, по сути, испытателями ракет. Ведь до них никто на ракетах не летал!

Культура

Как человек открыл огонь?

Первобытный человек не сразу научился добывать огонь и им пользоваться. Вначале у него преобладал инстинктивный страх, присущий всем животным. Но постепенно он стал употреблять огонь для своих нужд, например, чтобы отгонять животных.

Правда, в то время он еще не умел сам добывать огонь. Во время бури, когда молния попадала в сухие ветки или в дерево, они загорались. Тогда древние люди собирали горящие куски дерева. Потом им приходилось постоянно поддерживать огонь. Для этого обычно в племени выделялся специальный человек, и если он не мог уследить за огнем, его часто ждала смертная казнь.

Благодаря раскопкам мы знаем, как жили различные доисторические племена, например неандертальцы. Некоторые исследователи считают, что именно они впервые научились разжигать огонь.

Другие, небольшие по численности племена первобытных людей, чей образ жизни еще недостаточно изучен, жили в пещерах или около них. На стенах этих пещер ученые нашли рисунки.

Конечно, чтобы рисовать внутри пещер, необходимо было освещение. Итак, вывод напрашивается сам собой: художники того периода уже работали при свете факелов и знали огонь.

Примерно 10 000 лет тому назад население Европы все еще вело кочевой образ жизни, и многое зависело от удачной охоты. Мясо при этом чаще ели сырым, но постепенно человек научился жарить его в пламени костра.

Вероятно, все началось со случайного попадания мяса в костер. Попробовав его, человек увидел, что поджаренное мясо мягче и вкуснее сырого. Кроме мяса первобытные люди поджаривали рыбу и мелких птиц.

Примерно в то же время человек начал обожествлять огонь. Считая его живым существом, которого надо все время кормить, человек поклонялся огню, видя его разрушительную силу.

Кто изобрел колесо?

Колесо, по-видимому, придумали жители азиатского континента. Вероятно, первые колеи от колес образовались несколько тысяч лет тому назад. На основании следов, обнаруженных при раскопках, археологи пришли к выводу, что первые колеса представляли собой цельный кусок дерева или камня, имеющий округлую форму.

Итак, в Азии колесо было известно с незапамятных времен. Перемещение с помощью колеса имело огромное значение в этих странах. Именно отсюда колесные средства транспорта стали распространяться на восток. Известно, что самые первые колеса были сделаны в Месопотамии (современный Ирак) в 3500–3000 годах до нашей эры. Они были двух видов: гончарный круг и колесо для телеги. Гончарный круг был предком наших шкивов, водяных колес, шестеренок часового механизма, других двигательных машин.

В других частях мира люди переносили грузы на спине, плечах и даже на голове. Использовались для перевозки грузов и животные (лошади, ослы, верблюды, яки, ламы и другие). На спину им клали особые мешки – вьюки.

Со временем люди стали переносить все больше и больше грузов. Более того, они сами начали путешествовать на спинах животных: лошадей, слонов, в северных странах одним из средств передвижения были сани, запряженные оленями.

Тем более удивительно, что еще в течение столетий колесо не использовалось в Америке, Африке и в странах, лежавших вдоль Тихого океана.

Почему это произошло? Как считают некоторые ученые, главная причина заключалась в отсутствии дорог, связывавших отдельные населенные пункты, а также и достаточно твердого грунта. Ведь по заболоченной тундре легче ехать на санях, чем на телеге с колесами.

Правда, это объяснение не выдерживает никакой критики: у инков из Перу были в распоряжении отличные дороги, однако основные грузы перевозились во вьюках на ламах. А колесный транспорт появился там гораздо позже.

Первые телеги представляли собой сани, поставленные на колеса, которые были скреплены осями. На это людей подтолкнула практика, когда приходилось под сани класть бревна, которые играли роль катков. Сани катились вперед, а катки, по которым сани уже проехали, подкладывались спереди.

Древние колеса были крепко прикреплены к своей оси. Колеса и ось составляли одно целое. Когда телега с такими колесами поворачивала, внешнее колесо ехало по большему радиусу, чем внутреннее.

Поэтому колесо обязательно скользило или буксовало. Более позднее изобретение – прикрепление оси к экипажу и свободный ход колес, что позволяло ехать быстро и легче делать поворот.

Первыми экипажами были крестьянские телеги, военные колесницы, царские катафалки и священные повозки богов.

Ранние телеги и колесницы были двух– и четырехколесными. Но первые четырехколесные экипажи были непрактичны. Передняя и задняя оси крепились к корпусу. Так как ни та, ни другая оси не могли двигаться, экипаж не мог делать крутых поворотов. 2000 лет назад изобрели переднюю управляемую ось, с помощью которой экипаж мог поворачивать влево и вправо.

Во 2-ом тысячелетии до нашей эры в Юго-Западной Азии изобрели колеса со спицами.