Текст книги "100 знаменитых изобретений"

Антибиотики

Те, кто бывал в Европе, вероятно, обращали внимание на памятники жертвам чумы, стоящие на центральных площадях таких крупных городов, как, например, Вена. Они – красноречивое напоминание живущим о тех страшных эпидемиях, которые всего несколько столетий назад буквально опустошали Европу. Известно ли читателю о том, что в XVI в. средняя продолжительность жизни человека составляла около 30 лет, в XIX в. и даже в начале XX в. (всего-то 100 лет назад) человек запросто мог умереть от незначительной раны или от обычного гриппа?

Во все времена эпидемии были самым страшным бедствием человечества. Тихим, коварным, смертельным. «Труднее всего победить врага, которого не видишь», – утверждали древние. Так и здесь: ну как можно сражаться с тем, кто в миллионы раз меньше тебя? Его не видно и не слышно, его нельзя потрогать, у него нет ни вкуса, ни запаха, ни цвета. Враг подкрадывался незаметно и убивал беззвучно…

Так было во все времена. Ученые подсчитали: от чумы, холеры, оспы погибло больше людей, чем во всех войнах! Древнегреческий историк Фукидид, описывая Пелопоннесскую войну между Афинами и Спартой, рассказал про «афинский мор» – страшную эпидемию чумы. В библейские времена чума и другие инфекционные заболевания представляли грозную опасность. Так, широко цитировалось повеление Божье из Второзакония: «…не ешьте из жующих жвачку <…> верблюда, зайца и тушканчика: потому что <…> нечисты они для вас: не ешьте мяса их и к трупам их не прикасайтесь». Однако мало кто знает, что в этом запрете – забота о людях, запрет был направлен на предотвращение элементарного и трансмиссивного заражения чумой. Другой библейский запрет гласил: «не ешьте <…> и свиньи, потому, что<…> нечиста она для вас» и был связан с профилактикой трихинеллеза – не менее страшного инфекционного заболевания.

Чума и другие инфекционные заболевания свирепствовали в Европе, в Японии, на Ближнем Востоке. Свирепствовали они и в Украине и России. Кровохарканию предшествовала острая боль в груди, затем следовали жар, обильный пот, озноб. Через три дня наступала смерть. Смертность была ужасающе высокой: мертвых не успевали хоронить, в одну могилу закапывали 5–10 трупов – вымирали целые города. Вот подлинные слова историка об эпидемии того времени: «[Мрут] бо старыя и молодыя люди, и чернцы и черницы, мужи и жены и малыя детки, не бе бо их где погребати, все могиле вскопано бяше; а где место вскопают или мужу или жене, и ту с ним положат малых деток, семеро или осмеро голов в един гроб».

Трудно себе даже представить ужас этих повальных эпидемий, как трудно представить, что еще в начале XX в., когда братья Райт уже взлетели в воздух, а Альберт Эйнштейн работал над теорией относительности, врачи лечили больных кровопусканием, порошками из высушенных земноводных и заклинаниями. А во время Первой мировой войны врачи оказались бессильны в борьбе с инфицированием ран и ожогов: при незначительных ранениях вынуждены были ампутировать руки и ноги. Сегодня, когда в любой аптеке можно купить эффективное средство от гриппа, а сама эта болезнь представляет нам лишь небольшое неудобство, отвлекающее от работы или учебы, трудно поверить, что в конце XIX в. грипп считался смертельно опасным заболеванием и уносил сотни тысяч жизней.

Человечество всегда пыталось бороться с инфекционными болезнями, но лишь с открытием бактерий и вирусов человек наконец-то понял, кто является его злейшим врагом и благодаря микроскопу смог увидеть его «лицо». Вероятнее всего, человечество проиграло бы битву с микроскопическими убийцами (а многие из нас попросту не родились бы на свет, так как наши родители, возможно, тоже не родились бы на свет или же умерли в младенчестве), если бы не Божье озарение, снизошедшее на шотландского ученого, открытие которого изменило весь ход истории.

Александр Флеминг появился на свет 6 августа 1881 г. восьмым ребенком в семье фермера. В пять лет Алек пошел в школу. Путь длиною в одну милю среди вересковых пустошей. Флеминг вспоминал, что в сильные морозы мать давала каждому ребенку по две горячие картофелины, чтобы по дороге дети могли согревать руки, а придя в школу, поесть их. Флеминг всю жизнь утверждал, что ему крупно повезло, поскольку самую важную роль в его образовании сыграла именно эта маленькая шотландская школа и ежедневные прогулки туда и обратно.

В 1908 г. он выдержал вступительные экзамены в университет, работал в бактериологической лаборатории. Флеминг занялся поиском вещества, способного убить микробы. Первым его открытием был лизоцим. Лизоцим – антисептик, присутствующий в человеческом организме. Например, слезы, которые содержат лизоцим, являются прекрасным антибактериальным средством, они естественным образом защищают наши глаза от заражения микробами. Кстати, именно опыты со слезной жидкостью помогли Флемингу в открытии лизоцима. Один из его коллег вспоминал: «Мы срезали с лимона цедру, выжимали ее себе в глаза, потом пипеткой набирали слезную жидкость и переливали ее в пробирку». Вот тот мучительный опыт, посредством которого было определено, что в слезах содержится вещество, способное удивительно быстро убивать некоторые микробы. И сейчас широко используется открытое Флемингом вещество: лизоцим незаменим для предохранения продуктов питания от гниения. Кроме того, его широко применяют для лечения кишечных и глазных инфекций. И все же лизоцим был бессилен против серьезных болезнетворных микробов.

Флеминг продолжает работать. К сожалению, многие забывают, что каждое открытие – это годы, а то и десятки лет напряженной, изматывающей работы. Флеминг трудился неистово по 16 часов в сутки. Современники сравнивали его с Галилео Галилем и Джордано Бруно, ради истины пожертвовавшими жизнями. Флеминг готов был на все. Лишь в 1928 году он, еще не подозревая об этом, вплотную приблизился к главному открытию своей жизни. А произошло это так. В отличие от своих коллег, мывших чашки с бактериальными культурами после окончания работы, Александр не мыл посуду с остатками культуры по две– три недели, пока его лабораторный стол не загромождали 40 или 50 чашек, и лишь тогда принимался за уборку. Не удивительно, что, делая уборку, он заметил – остатки культур были покрыты пушистой, словно шерстка котенка, плесенью. Но вместо того чтобы выбросить заплесневелые культуры, Флеминг начал внимательно их изучать. Он заметил, что колонии стафилококка вокруг плесени растворились и вместо желтой мутной массы в чашке появились капли, напоминавшие росу. Это явление сильно заинтересовало Флеминга.

Теперь необходимо было определить вид плесени. Занявшись исследованием, Флеминг установил, что его чудодейственная плесень относится к виду «Pénicillium Notatum», виду, который был впервые открыт на сгнившем иссопе (полукустарниковом растении, содержащем эфирные масла). Осознав это, Флеминг, как глубоко верующий человек, воскликнул: «Окропи меня иссопом, и буду чист» (50-й псалом Библии). Таково было первое в истории медицины упоминание о пенициллине. Во время Второй мировой войны чудодейственную плесень, антисептические свойства которой теперь не вызывали сомнений, необходимо было спасти от бомбардировок. Ради этого Флеминг и еще двое ученых из Оксфорда пропитали коричневой жидкостью подкладку своих пиджаков. Если спасется хоть один из них, он сохранит на себе споры пенициллиновой плесени и сможет вырастить новые культуры. Уже в 1943 г. американские фармацевтические компании начали производство пенициллина, и Министерство обороны дало заказ на выпуск ста двадцати миллионов единиц препарата.

Раненым перед и после операции кололи пенициллин, после чего у большинства раны рубцевались без воспалительных осложнений и нагноений. Пенициллин показался видавшим виды полевым хирургам настоящим чудом. Вскоре весь мир заговорил о чудодейственном препарате. Действительно, пенициллин спасал безнадежных больных. За всю историю человечества не было в мире лекарства, которое спасло столько жизней. Открытие пенициллина, а затем и других антибиотиков произвело настоящую революцию в медицине: пенициллин победил самые злые инфекции, увеличив тем самым среднюю продолжительность человеческой жизни на тридцать пять лет – с сорока в XVIII в. до семидесяти пяти в конце XX. Сегодня, принимая назначенные врачом таблетки бисептола или получая укол пенициллина, к сожалению, мало кто задумывается, кому мы обязаны открытием антибиотиков и что было бы с нами, если бы антибиотиков не существовало.

Но пожалуй, самое удивительное в этой истории то, что ни другие ученые, ни сам Флеминг не смогли объяснить, каким же образом обстоятельства сложились так, что в чашках с культурами оказались споры пенициллиновой плесени? А дело вот в чем. Споры плесени пенициллина, с которой Флеминг столкнулся впервые в своей лаборатории, вероятнее всего, залетели через окно. Ведь плесень, которой оказалась заражена культура, относится к очень редкому виду Pénicillium (из тысяч известных плесеней лишь одна содержит пенициллин), и чудесным образом именно она попала в лабораторию. Флеминг оставил чашку с плесенью на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а начавшееся затем потепление – для бактерий. Если бы не перепад температур, Флеминг, возможно, так никогда и не сделал бы своего знаменитого открытия. Но это еще не все. Великое открытие так и осталось бы «лежать на полке» не востребованным, если бы не еще одна счастливая случайность: ученый Чейн случайно столкнулся в коридоре с медсестрой, которая несла бутылки с мутновато-зеленой жидкостью. Это была «плесень Флеминга», которой никто не занимался. Заинтересовавшись, Чейн попросил подарить ему бутылки – и начал проводить опыты, стараясь выделить чистый пенициллин.

До конца своей жизни Флеминг усматривал в этом невероятном стечении обстоятельств руку Провидения, которое позволило появиться на свет величайшему открытию, спасшему миллиарды жизней и подарившему каждому человеку пять лет жизни. Александр Флеминг никогда не считал изобретение пенициллина своей заслугой, полагая, что он лишь случайно получил в дар от Бога то, что Бог сотворил сам. Впрочем, как отмечал Пастер, судьба одаривает только подготовленные к такому дару умы.

В 1945 году Флеминг, Чейн и Флори удостоились звания лауреатов Нобелевской премии в области медицины. Это произошло именно тогда, когда завершилась Мировая война, во время которой пенициллин спас жизни миллионов людей. В последние годы жизни Флеминг был удостоен рыцарского звания, 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 13 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах. Но слава не вскружила ему голову. До конца своей жизни Флеминг оставался простым, скромным и веселым человеком. На его могильном памятнике нет пышной эпитафии. Только имя и два слова: «Сэр Александр Флеминг – изобретатель пенициллина».

Пенициллин так и остался не запатентованным. Ученые, получившие за открытие одну Нобелевскую премию на троих, отказались патентовать препарат. Они считали, что средство, которое может спасти человечество, не должно служить источником легкого обогащения. Вероятно, это единственное открытие такого масштаба, на которое никто и никогда не предъявлял авторских прав.

Артиллерия

Артиллерийские подразделения – старейший род войск. Рождение артиллерии связано с появлением пороха и огнестрельного оружия. Тогда на вооружении были стенобитные и метательные машины, такие как катапульта, баллист, онагр и др., однако принцип их действия, основанный на использовании силы упругости материалов естественного происхождения, принципиально отличался от действия пороховых зарядов.

Считается, что огнеметное оружие проникло в Европу с Востока, предположительно из Индии и Китая через арабов и византийцев в I-м тысячелетии н. э. Начало Il-го тысячелетия ознаменовалось повсеместным распространением и применением огнестрельных орудий в сражениях и при осаде городов.

Стволы первых «пушек» делались из кованых железных полос. Их либо сваривали при помощи кузнечной сварки, либо сворачивали железный лист вокруг стержня с последующей проковкой по шву. Дном служил конусообразный кусок железа, вбиваемый в ствол в разогретом состоянии. Стволы вкладывались в деревянную колоду (сруб) и скреплялись с ней металлическими обручами (обоймами).

Эти орудия не имели прицельных приспособлений для наводки. Прицеливание производилось путем наведения ствола на цель. Для производства выстрела поджигали пороховой заряд через специальное отверстие в казенной части при помощи раскаленного прута или тлеющего фитиля.

В качестве снарядов применялись каменные, железные и свинцовые, позже – чугунные ядра, куски железа, а также дроб-картечь.

С развитием литейного дела стали отливать цельные стволы из меди и бронзы. Это позволило облегчить орудия, улучшить их баллистические свойства и обеспечило однотипность снарядов. Стволы устанавливали на колесный лафет, что резко повысило подвижность артиллерии. Были введены прицельные приспособления – прорези и мушки, это упростило наводку и сделало ее более точной. Для придания углового возвышения применялся клин, служивший подъемным механизмом.

И тут родилась идея увеличить скорострельность. Первоначально эта проблема решалась путем создания многоствольных орудий. Появились «сороки» – орудия, имевшие 7 стволов калибром 18 мм, «органы» – 4–5 рядов стволов на вращающемся барабане по пять 61-миллиметровых мортирок в каждом ряду.

В XVI в. из-за отсутствия унифицированной системы изготовления орудий существовало множество разных образцов и калибров. Но постепенно сложилась строгая классификация орудий по принципу их устройства и характеру боевого применения. Так, в русской армии существовала следующая классификация:

– пищали, служившие для настильной стрельбы. Они имели калибр от 38 до 219 мм, массу от 3,5 до 450 пудов. Дальность стрельбы 400–800 м;

– пушки верховые – прототипы мортир. Их калибр достигал 300–600 мм, они имели незначительную длину, масса – от 1,5 до 80 пудов. Предназначались для навесной стрельбы и разрушения городских построек при осаде города;

– тюфяки – орудия небольшого калибра (до 90 мм); стреляли картечью на расстояние 150–200 м;

– гафуницы (гаубицы), стрелявшие «каменным дробом». Они могли вести и навесной огонь ядрами.

В XVI–XVII веках зародились основы артиллерийской науки. Это стало возможным благодаря исследованиям Тартальи, Гартмана и других ученых.

В то время применялись сплошные, разрывные, зажигательные, осветительные снаряды. Сплошные – каменные, железные чугунные и свинцовые ядра, картечь. Разрывные, напоминающие бомбы и гранаты, стали предшественниками снарядов осколочного действия.

Применение зернистого пороха вместо пороховой «мякоти» позволило увеличить заряды и повысить скорострельность. Были введены картузы-мешочки из плотной ткани для порохового заряда. Они упростили и ускорили заряжание.

В начале XVII в. у полевых и осадных орудий имелся тяжелый деревянный лафет, который закреплялся на двухколесном передке.

В России в 60-е годы XVII в. впервые появились нарезные орудия. Они были казнозарядными с поршневым затвором. В странах Западной Европы такие орудия появились примерно на 40 лет позже.

В конце XVII – начале XVIII века ведущие позиции в артиллерии занимала Швеция. Благодаря голландцу Луи де Гееру, организовавшему в стране доменное производство по новой технологии, шведская армия была вооружена легкими чугунными пушками, которые везли за армией, что обеспечивало огневое превосходство над противником.

Уже в начале XVIII в. пушкари при стрельбе пользовались таблицами. После первого произвольного выстрела определялась дальность точки падения снаряда и разница с табличными данными. Затем рассчитанную поправку вводили для уточнения наведения на цель.

В 1700–1721 гг. Россия вела войну со Швецией. Она получила название «Северная». Сначала преимущество шведской артиллерии обусловило победу под Нарвой над русскими войсками. Потом Петр I провел ряд преобразований в артиллерии, что позволило добиться перелома в войне. В 1708 г. шведский король Карл XII вторгся в пределы России. В ходе генерального сражения под Полтавой решающую роль сыграло преимущество русской армии в орудиях.

Позже Петр I устранил многокалиберность и многосистемность орудий, оставив на вооружении всего 12 образцов пушек, гаубиц и мортир. Для достижения единообразия при производстве орудий была введена единая система измерений – русская артиллерийская шкала и русский артиллерийский фунт, с помощью которых определяли калибр орудий и вес снарядов. На артиллерийские заводы были разосланы чертежи стволов с требованием, чтобы производимые орудия были однотипны. За счет улучшения конструкции была уменьшена масса орудий.

Были усовершенствованы прицельные приспособления, благодаря чему наводка орудий стала более точной. В вертикальной плоскости она осуществлялась при помощи квадранта, дугового прицела и деревянного клина, а в горизонтальной – простым перемещением орудия. Некоторые пушки имели на дульной части мушку, а на казенной – целик. В Западной Европе подобные преобразования были проведены позже – лишь во второй половине XVIII века.

В 1741 г. русский мастер А. К. Нартов сконструировал скорострельную батарею, состоявшую из 44 мортирок, расположенных на подвижном горизонтальном круге. Нартову также принадлежит прибор для наведения орудий в цель. Это была шкала, нарезанная в градусах, прикрепленная к металлическому подъемному винту.

Важнейшим нововведением в области материальной части орудий стало принятие на вооружение новой артиллерийской системы под названием «единорог», сконструированной в 1757 г. офицерами Даниловым и Мартыновым. Это была гаубица с длиной ствола 8–11 калибра, позволявшая вести настильную и навесную стрельбу всеми видами снарядов. Орудия имели калибр от 76 до 245 мм, их масса была в 2 раза меньше, чем у старых систем. Практическая дальность стрельбы достигала 1,5–2 км, а некоторых – до 5 км. «Единороги» были удобны в обращении, отличались огневой мощью и скорострельностью. Подъемный механизм состоял из вертикального винта и неподвижной гайки. В качестве прицелов вместо прорези с мушкой применялся диоптр, что повышало качество наводки.

«Единорог» был гораздо совершеннее старых артсистем. Его позаимствовали страны Западной Европы, он состоял на вооружении почти 100 лет.

В конце XVIII – начале XIX века совершенствовалась организация артиллерии. Ее стали концентрировать на важнейших направлениях, применялся новый огневой маневр – стрельба через голову своих войск.

Толчком к развитию артиллерии стали войны наполеоновской Франции. Сам Наполеон, в прошлом офицер-артиллерист, умело применял артиллерию и своими победами во многом обязан этому роду войск.

В битве при Бородино важную роль играла артиллерия обеих воюющих сторон. Русская армия имела небольшое количественное и качественное преимущество перед французами. Кутузов умело маневрировал своими артиллерийскими резервами.

В первой половине XIX в. была создана горная артиллерия, изобретены боевые ракеты – прообраз современной реактивной артиллерии.

Во второй половине XIX в. произошел качественный рывок в развитии артиллерии: появились нарезные орудия. Первые образцы нарезных бронзовых орудий, заряжавшихся с дула, были приняты на вооружение в 1857 г. во Франции, в России – в 1858 г. В 60-е годы XIX в. на вооружение были приняты нарезные пушки, заряжавшиеся с казенной части. К ним прилагались продолговатые снаряды со свинцовыми ведущими частями. Сами пушки уже делались из стали.

Переход к нарезной артиллерии способствовал увеличению дальности стрельбы в 2–2,5 раза и точности – более чем в 5 раз. Теперь можно было буквально расстреливать боевые порядки противника.

В 70–80-е годы XIX в. все развитые государства Европы перевооружили свои армии дальнобойной стальной артиллерией. Русский изобретатель Барановский создал 2,5-дюймовую скорострельную пушку с унитарным патроном. В 1884 г. француз Вьель изобрел медленно горящий бездымный порох, что ускорило развитие скорострельной артиллерии.

Русско-японская война 1904–1905 гг. доказала преимущество скорострельной артиллерии. Благодаря применению угломера и панорамы, русские артиллеристы впервые стреляли с закрытых позиций. В ходе этой войны капитан Гобято создал новый вид артиллерийского оружия – миномет. Он предназначался для поражения живой силы противника, которая пряталась за укрытиями.

Для пробивания бронированных сооружений адмирал С. О. Макаров предложил конструкцию бронебойных снарядов с баллистическим наконечником из тигльной и хромистой стали.

Уже после Русско-японской войны стала развиваться измерительная и наблюдательная техника. В 1909 г. в России была создана первая звукометрическая станция.

К началу Первой мировой войны артиллерия основных воюющих государств насчитывала свыше 26 000 орудий и подразделялась на полевую легкую, конную, горную, полевую тяжелую и тяжелую осадную. Кроме того, в германской армии на вооружении уже было около 160 минометов.

В ходе войны во всех армиях обнаружилось предпочтение гаубичной и тяжелой артиллерии. Это было связано с позиционным характером войны и необходимостью поражать закрытые цели. Зародилась артиллерия сопровождения пехоты, в которую входили легкие пушки (калибр – 45 мм), гранатометы и минометы. Минометов становилось все больше и больше.

Быстрое развитие авиации привело к появлению зенитной артиллерии. В 1918 г. в армиях воюющих стран насчитывалось 4200 зениток. Применение танков привело к созданию противотанковой артиллерии.

Шрапнель – основной снаряд довоенной артиллерии, был заменен гранатой. Появилось много специальных снарядов – зажигательные, химические, дымовые, пристрелочные.

Возникли и новые подходы к управлению артиллерийским огнем, более точные методы расчета данных для стрельбы, новый вид огня – заградительный, а также огневой вал как способ сопровождения пехоты. Для повышения подвижности применяется механическая тяга.

В 1920–1930-е годы была полностью обновлена материальная часть, вводились новые орудия: гаубицы-пушки, новые марки пороха, снарядов. Артиллерия переводилась на механическую тягу, испытывались первые образцы самоходной артиллерии.

Но увлечение перспективами воздушной и танковой войн привело к недооценке роли артиллерии в США, Франции и Англии. В Германии на вооружении стояли в основном модернизированные орудия времен Первой мировой войны.

Наиболее полно вопросы боевого применения артиллерии в 20–30-е годы XX в. были отработаны в Советском Союзе. В созданной советскими военными теоретиками «теории глубокой операции» артиллерия во взаимодействии с другими родами войск должна была взламывать оборону противника, сопровождать огнем наступающие войска, вести борьбу с танками и авиацией противника. Это выразил И. В. Сталин в 1940 г. крылатой фразой «Артиллерия – бог войны».

На вооружение были приняты осколочно-фугасные, фугасные, бронебойные, бетонобойные, дымовые, зажигательные снаряды. Перед самой войной в СССР была создана реактивная артиллерия – знаменитые «катюши».

Вторая мировая война способствовала всестороннему развитию артиллерии, особенно новых ее видов – зенитной, противотанковой, реактивной и самоходной. В ходе войны выявилась неспособность танков и авиации осуществлять прорыв хорошо укрепленной обороны без поддержки артиллерии. Это вызвало увеличение артиллерийского парка во всех воюющих странах.

Наша армия перешла к новым формам артиллерийского обеспечения боя – артиллерийскому наступлению, включавшему артподготовку, поддержку пехоты и сопровождение боя пехоты и танков. К концу Второй мировой войны артиллерия была переведена в основном на механическую тягу, что повысило ее подвижность.

Во второй половине XX в. происходит качественное усиление роли артиллерии. Возросла дальность, точность стрельбы, мощность снарядов. В артиллерии применяются усовершенствованные системы оптической, звуковой и радиолокационной разведки, приборы управления огнем. Были разработаны активнореактивные снаряды, боеприпасы кассетного типа, различные виды химических боеприпасов, ядерные боеприпасы.

Артиллерия остается на вооружении всех развитых стран мира.