Великие забытые изобретения

Великие забытые изобретения

История знает немало примеров, когда ученые и изобретатели высказывали идеи и создавали приборы, намного превосходящие научный и технический уровень своего времени, тем самым как бы нарушая привычный нам ход исторического развития. Однако открытия, которые, казалось бы, должны потрясти весь мир и изменить ход самой истории, часто не были поняты и по достоинству оценены современниками, предавались забвению. Эти знания будут переоткрыты потомками лишь десятилетия или даже столетия спустя.

Настоящий клад забытых изобретений – античность. Изучая историю, можно обнаружить древние аналоги вполне современных приборов. Еще до Рождества Христова (т.е. до нашей эры) древние греки совершили открытия в области алгебры, геометрии, астрономии и медицины, которые современные люди изучают в школах и в институтах. Римская культура дополнила и впитала в себя древнегреческую, таким образом, образовалась культура античная. Сама основа современной культуры сформировалась в Древней Греции и Древнем Риме, именно поэтому многие научные термины состоят из греческих и латинских слов.

Расцвет античной науки и культуры, как и все хорошее, не мог продолжаться вечно. В середине четвертого века начинается эпоха великого переселения народов, вызванная откочевкой гуннов и глобальным изменением климата, известным как климатический пессимум раннего Средневековья. Находящаяся в упадке Римская империя рушится под ударами варварских нашествий, а ее великое наследие предается забвению. Человечество вернет из небытия культуру античности во времена Ренессанса, а научные достижения древних будет переоткрывать на протяжении всего Нового времени.

Когда был изобретен паровой двигатель? Большинство из нас связывают изобретение паровой машины с именем Джеймса Уатта, и действительно, этот гениальный и разносторонне одаренный человек запатентовал ее в 1781 году. Кто-то вспомнит Ньюкомена, Севери и многих других изобретателей, работавших до Уатта с энергией пара, но не достигших подобного успеха на этом поприще. И лишь немногие знают о греческом инженере Героне Александрийском, который во второй половине первого века н.э.(!) изобрел паровую турбину или по-гречески эолипил. Впрочем Герон является автором множества других гениальных устройств, таких как пожарный насос, автомат для открывания дверей и одометр. Изобретения эти, помимо создателя, объединяет еще и один примечательный факт – почти все они не получили практического применения и впоследствии были забыты.

Эолипил представляет собой котел, заполненный водой. На котле установлены трубы, служащие также осями для полой сферы. Именно эта сфера, имеющая направленные в противоположные стороны сопла, приводилась в движение силой пара. Самое интересное то, что эолипил является не просто первой паровой турбиной, но и простейшим реактивным двигателем. Интересно, в каком направлении пошла бы история человечества, если бы реактивные двигатели получили распространение тогда, почти за две тысячи лет до современных космических ракет?

Каким бы замечательным устройством ни был эолипил, в то время рабский труд был более дешевым и распространенным "двигателем", так что для развития парового двигателя не было подходящих экономических условий. Эолипил так и остался эффектной игрушкой в глазах обывателя.

Устройство Герона было вновь изобретено в середине шестнадцатого века арабским учёным Таки аль-Дином, кстати тоже жившим в Египте. Похожую машину предложил и итальянец Джованни Бранка в 1629 году. И снова устройства, движимые энергией пара, не получают распространения.

В семнадцатом веке многие ученые конструируют или описывают принцип действия паровой машины, среди них: де Бомонт, Папен, Сомерсет, и лишь Севери догадывается получить в 1698 году патент на свой поршневой паровой насос. В 1712 году Ньюкомен совершенствует насос Севери, и, наконец, в таком виде паровой двигатель получает распространение. Казалось бы, светлое будущее парового двигателя обеспечено, но складывается поразительная, почти возмутительная, ситуация: более пятидесяти лет эта продвинутая на тот момент технология никак не совершенствуется и применяется весьма ограниченно. Так продолжается, пока в 1781 году, после долгих исследований, полных надежд и разочарований, Уатт не получает патент на свою версию паровой машины, которая выгодно отличается от предыдущих тем, что ее можно устанавливать куда угодно и использовать для любых целей. Так универсальная паровая машина завоевывает свое место под солнцем, а Уатт становится отцом промышленной революции.

Великие забытые изобретения. Часть 2 или Машина различий.

В научной фантастике есть такое направление – клокпанк. Это жанр, который моделирует мир, где в совершенстве освоены технологии использования энергии пружин и маховиков, шестерней и различных хитроумных механизмов (хороший образец этого жанра – игра «Сибирь»).

В реальной жизни «эпоха клокпанка» наступила или, по крайней мере, могла наступить с окончанием Ренессанса, когда были изобретены первые аналоговые калькуляторы: считающие часы Шиккарда (1623 г.), Паскалина (1642 г.) и арифмометр Лейбница (1673 г.). Никаких действительно сложных вычислений они, конечно, не позволяли делать, но с помощью таких калькуляторов можно было складывать-вычитать и умножать-делить даже семизначные числа. Как вы уже догадались, эта «инновация» не получила широкого распространения. Лишь в далеком 1820 году арифмометры начинают выпускаться серийно.

Другим важным событием в истории аналоговых вычислительных устройств было создание в 1843 году разностной машины Бэббиджа. Вопреки названию, построил эту машину не Бэббидж, а шведский изобретатель Шутц (Шойц). Идея о создании механизма для автоматизации сложных вычислений посетила Чарльза Бэббиджа в 1812 году. Уже через 10 лет он заканчивает работу над малой разностной машиной, которая оперировала 18-ти разрядными числами, с точностью до восьмого знака после запятой. Как и ее предшественницы, малая разностная машина состояла из валов и шестерней, которые вручную приводились в движение. Тем не менее даже такое устройство не могло производить больших вычислений и имело слишком малую память, чтобы облегчить труд огромного количества людей, занятых в астрономическими, навигационными и математическими расчетами. Именно поэтому почти сразу после создания малой, Бэббиджа посещает идея о большой разностной машине. Ее малая предшественница так впечатлила Лондонское королевское и Астрономическое общества, что британское правительство незамедлительно выдало Бэббиджу субсидию для реализации его идей. Однако еще на этапе проектирования Бэббидж сталкивается с серьезными трудностями. По мере разработки, машина все более усложнялась. Не облегчало ситуацию и то, что в то время не было технологий для изготовления ее деталей с требуемой точностью: ни станков, ни инструмента, ни специалистов. Поэтому помимо проектирования своего устройства, Бэббиджу приходилось изобретать новые технологии обработки металла. Все это срывало сроки окончания работы и, самое главное, увеличивало расходы, а последнее совсем не понравилось правительству и финансирование было прекращено. Бэббиджу так и не удалось достроить свое устройство, однако часть машины все же могла функционировать и производила вычисления с большей точностью, чем ожидалось. По замыслу, разностная машина должна была состоять из 25000 деталей, весить 14 тонн и быть 2,4 метра в высоту. Для вывода данных Бэббидж даже разработал нечто вроде принтера.

Усилия Бэббиджа все же не пошли прахом: в 1843 году изобретатель Георг Шутц, основываясь на его разработках смог собрать разностную машину. Позже Шутц собирает еще несколько таких, внося некоторые улучшения.

Тем временем неудачи как будто бы не огорчают Бэббиджа. И в 1834 году, как раз во время приостановки работ над большой разностной машиной, он начинает работу над более совершенным устройством - аналитической машиной, которую уже можно назвать полноценным аналоговым компьютером. Однако полноценная «эпоха клокпанка» в реальном мире закончилась так и не начавшись. Идеи Бэббиджа слишком сильно опередили свое время: тогда просто не существовало технологий, позволяющих обрабатывать металл с достаточной степенью точности, чтобы создать детали аналитической машины. Аналитическая машина осталась лишь ворохом чертежей. Устройства подобной сложности человечество сможет реализовать лишь в середине двадцатого века, правда уже на цифровой основе.

Великие забытые изобретения. Часть 3 или Звёздные часы.

Обычно в фантастических произведениях клокпанковский мир находится на технологическом уровне семнадцатого – первой половины девятнадцатого веков (дальше идет уже стимпанк). По какой-то совершенно непонятной причине, любители этого жанра часто забывают о том, что пружинные и пневматические механизмы, а также механические вычислительные устройства были изобретены еще в глубокой древности.

"Иногда неуместные артефакты заставляют нас в корне пересмотреть представления о знаниях древних..." Именно таким артефактом и стал загадочный Антикитерский механизм, найденный в Эгейском море в 1900 году. Однако, обо всем по порядку.

Эта история началась, когда группа ныряльщиков в 1900 году недалеко от греческого острова Антикитер обнаружила затонувший римский корабль. Сам процесс изучения корабля достоин отдельного поста, так как стал первыми подводными раскопами в истории. В результате было извлечено немало предметов античной культуры. Среди прочих находок был кусок известняка, в котором находилось несколько бронзовых шестеренок. Этот кусок остался без внимания и провалялся непонятно где полвека, просто потому, что ученые тогда не представляли, что в 100 году до нашей эры могли существовать такие технологии. Гром грянул в 1951 году, когда английский историк Прайс понял, что имеет дело с древним вычислительным устройством.

В результате более чем полувековых исследований, было выяснено, что дата создания Антикитерского механизма находится между 100-150 годами до н.э. Устройство представляло собой набор из 37 шестеренок в деревянном корпусе и имело три циферблата: один на передней панели и два на задней. Передний циферблат показывал текущую дату и использовался для расчета и моделирования движения Меркурия, Венеры, Марса, Сатурна и Юпитера (других планет древние еще не знали). На нем же находилась панель с астрономическим календарем, который указывал даты восходов и заходов созвездий и некоторых звезд. Верхний циферблат на обратной панели использовался для точного вычисления времени греческих религиозных праздников и для коррекции календарей. Нижний циферблат моделировал движение Солнца и Луны и применялся для расчета дат солнечных и лунных затмений. Механизм учитывал поправку на високосные годы и поправку на непостоянную эллиптическую орбиту Луны, которая незадолго до создания этого механизма была описана древнегреческим астрономом Гиппархом.

Находка Антикитерского механизма поставила ученых в тупик: кто бы мог подумать, что подобное устройство существовало еще до рождения Юлия Цезаря? Сегодня Антикитерский механизм иногда называют античным компьютером, хотя он, конечно, был устроен много проще разностной машины Бэббиджа и, строго говоря, первым компьютером является его же аналитическая машина.

Историки науки порылись в архивах и нашли упоминания о подобных механизмах в древнегреческих и древнеримских источниках. Согласно Цицерону, Архимед еще в третьем веке до н.э. создавал аналогичные механизмы, правда, куда более примитивные. Кроме того, у древнегреческих ученых уже была теоретическая база для создания вычислительных устройств, ведь их достижения в математике и математической астрономии несомненны. Все это говорит в пользу того, что в античности существовали технологии строительства сложных механизмов, которые были забыты после падения Римской империи, впрочем, как и многие другие достижения эллинистической культуры.

В прицепе фотография фрагмента оригинального Антикитерского механизма.

Комментарии: