1017798_3F6A5_mihaylichenko_o_v_istoriya_nauki

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

році він отримав патент на використання і спосіб отримання світильного газу шляхом сухої перегонки деревини або вугілля. Це відкриття мало величезне значення, насамперед, для розвитку техніки освітлення. Дуже скоро у Франції, а потім і в інших країнах Європи газові лампи стали успішно конкурувати з дорогими свічками. Проте світильний газ годився не лише для освітлення.

У1801 році Лебон одержав патент на конструкцію газового двигуна. Принцип дії цієї машини грунтувався на відомій властивості відкритого ним газу:

його суміш з повітрям вибухала при займанні з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння нестримно розширювалися, чинячи сильний тиск на довкілля. Таким чином, створивши відповідні умови, цю енергію можна використати для здійснення якихось силових дій. У двигуні Лебона були передбачені два компресори і камера змішування.

Один компресор повинен був накачувати в камеру стисле повітря, а інший – стислий світильний газ з газогенератора. Газоповітряна суміш поступала потім в робочий циліндр і там запалювалася. Двигун був подвійної дії, тобто поперемінно діючі робочі камери знаходилися по обидві сторони поршня.

По суті, Лебон виношував думку про двигун внутрішнього згорання, проте, у 1804 році він загинув, не встигнувши утілити в життя свій винахід.

Уподальші роки декілька винахідників з різних країн намагалися створити працездатний двигун на світильному газі. Проте, всі ці спроби не привели до появи на ринку двигунів, які могли б успішно конкурувати з паровою машиною. Честь створення

комерційно успішного двигуна внутрішнього згорання належить бельгійському механікові Жану Етьєну Ленуару120.

Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар дійшов думки, що топливоповітряну суміш у газовому двигуні можна запалювати за допомогою електричної іскри, і на основі цієї ідеї вирішив побудувати двигун.

Ленуар не відразу добився успіху. Після того, як вдалося виготовити усі деталі і зібрати машину, вона пропрацювала зовсім

120 Жан Жозеф Етьєн Ленуар (фр. Jean Joseph Étienne Lenoir (1839–1900) – французький винахідник та підприємець. Кавалер Ордену Почесного легіону.

–73–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

небагато і зупинилася, оскільки із–за нагріву поршень розширився і його заклинило у циліндрі. Ленуар удосконалив свій двигун, подумавши систему водяного охолодження. Проте, друга спроба запуску також закінчилася невдачею із–за поганого ходу поршня. Ленуар доповнив свою конструкцію системою мастила. Тільки тоді двигун почав працювати.

Двигун було продемонстровано 23 січня 1860 року у присутності близько 20 чоловік. У 1863 року Ленуар сконструював автомобіль на газовому двигуні, а у 1866 р. – моторний човен. Авто Ленуара проїхало 9–и кілометрову трасу з Парижа до Жонвіль–ле–Пон за 3 години.

У1864 році було випущено вже більше 300 таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і це зумовило її долю – вона була

витіснена з ринку досконалішим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто121.

У1864 році Отто отримав патент на свою модель газового двигуна і в тому ж році уклав договір з багатим інженером Лангеном для експлуатації цього винаходу. Незабаром була створена фірма "Отто і Компанія".

Оскільки двигуни Отто були майже у п'ять разів економічніше за двигуни Ленуара, вони відразу стали мати великий попит. У подальші роки їх було випущено близько п'яти тисяч штук.

Отто наполегливо працював над удосконаленням їх конструкції. Незабаром зубчасту рейку замінила кривошипно–шатунна передача. Але найістотніший з його винаходів був зроблений у 1877 році, коли Отто одержав патент на новий двигун з чотиритактним циклом. Цей цикл до цього часу лежить в основі роботи більшості газових і бензинових двигунів.

Чотиритактний цикл був найбільшим технічним досягненням

Отто.

121 Николаус Август Отто (нім. Nicolaus August Otto (1832–1891) – німецький інженер і винахідник, відомий в якості одного із винахідників двигуна внутрішнього згорання.

–74–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Але незабаром виявилося, що за декілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Рошем122.

Група французьких промисловців оскаржила у суді патент Отто. Суд визнав їх аргументи переконливими. Права Отто, що витікали з його патенту, були значно скорочені, у тому числі було анулюване його монопольне право на випуск чотиритактний двигуна.

Хоча конкуренти Отто налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним виробництвом модель Отто все одно була кращою і попит на неї не припинявся.

До 1897 р. було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Проте, та обставина, що у якості палива використовувався світильний газ, значно звужувала сферу застосування перших двигунів внутрішнього

згорання.

Тому стала проблема пошуку нового пального для двигуна

внутрішнього згорання. Деякі винахідники намагалися застосувати в якості газу випаровування (пар) рідкого палива. Ще у 1872 р. американець Джордж Брайтон123 намагався використати в цій якості гас. Проте гас погано випаровувався, і Брайтон перейшов до легшого нафтопродукту – бензину. Але для того, щоб

двигун на рідкому паливі міг успішно конкурувати з газовим, необхідно було створити спеціальний пристрій для випару бензину і отримання горючої суміші його з повітрям.

122 Альфонс Бо де Рош (франц. Alphonse Beau de Rochas (1815–1893) –

французький залізничний інженер і винахідник.

123 Джордж Брайтон (англ. George Brayton (1830–1892) – американський інженер–механік. Винахідник одного з перших варіантів поршневого двигуна внутрішнього згорання, термодинамічний цикл якого, названий циклом Брайтона, згодом був використаний для опису робочих процесів деяких типів теплових двигунів безперервної дії – газотурбінних і повітряно–реактивних.

–75–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Брайтон в тому ж 1872 р. придумав один з перших так званих "випарних" карбюраторів. І з цього часу почалась ера бензинових карбюраторних двигунів.

Перші двигуни внутрішнього згорання були одноциліндровими, і, для того, щоб збільшити потужність двигуна, зазвичай збільшували об'єм циліндра. Потім цього стали домагатися збільшенням числа циліндрів. У кінці XIX століття з'явилися двоциліндрові двигуни, а з початку XX століття стали поширюватися двигуни чотирьох і більше циліндрові.

Винахід телескопа.

В історії техніки нерідкі випадки, коли винахід зв'язують не з ім'ям його творця, а з тим, хто найвдаліше використав винахід або сповістив про нього світу.

Наприклад, перші конструкції телескопів називають іменами Галілея, Кеплера і Ньютона, хоча, якщо бути справедливим, ніхто з них не був першим.

Телескоп Галілея складається з однієї опуклої і однієї увігнутої лінз, які дозволяють отримати пряме зображення видаленого предмета. Телескоп Кеплера, де увігнута лінза замінена опуклою, дає перевернуте зображення. Він незручний в якості зорової труби, але в астрономічних спостереженнях ця особливість не має принципового значення.

Роком винаходу телескопа, а вірніше зорової труби, вважають 1608 рік, коли голандський окулярний майстер Іоанн

Липперсгей124 продемонстрував свій винахід у Гаазі. Проте, у видачі патенту йому було відмовлено, в силу того що і інші майстри, як Захар Янсен125 з Мидделбурга вже мав екземпляр підзорної труби.

124 Йоганн (Ханс) Ліпперсгей (Лапрей, Ліппергей, нідерл. Hans Lippershey (1570–1619, Мидделбург) – голландський майстер окуляр німецького походження, найбільш вірогідний винахідник телескопа.

125 Захар(Захариас) Янсен(нідерл. Sacharias Jansen, Zacharias Jansen, Zacharias

Janssen (1585–1632) – голландський майстер окуляр, якому приписують винахід телескопа (разом з Іоанном Липперсгеєм) і виготовлення першого мікроскопа.

–76–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Пізніше дослідження показало, що, ймовірно, підзорні труби були відомі раніше. Ще у 1604 р. Йоган Кеплер126 досліджував хід променів в оптичній системі, що складається з двоопуклої і двоввігнутої лінз. А найперші креслення простого лінзового телескопа були виявлені ще в записах Леонардо да Вінчі127, датованих 1509–м роком. У його відомому манускрипті «Атлантичний кодекс» зберігся його запис: "Зроби стекла, щоб дивитися на повний

місяць".

Але першим, хто направив зорову трубу в небо, перетворивши її на телескоп, і отримав нові наукові дані став Галілей128. У 1609 році він створив свою першу зорову трубу з триразовим

збільшенням. У тому ж році він побудував телескоп з восьмикратним збільшенням завдовжки біля півметра. Пізніше їм був створений телескоп, що давав 32–кратне збільшення: довжина телескопа була близько метра, а діаметр об'єктиву – 4,5 см. Це був дуже недосконалий інструмент, проте, з його допомогою Галілей зробив ряд відкриттів.

Назву "телескоп" запропонував у 1611 році грецький математик Джовані Демізиані для одного з інструментів Галілея, показаному на банкеті в Академії Лінчеї. Сам Галілей використав для своїх телескопів латинський термін perspicillum129.

У середині XVII століття "телескопічна лихоманка" захопила усіх. У містах лінзи шліфували у будинках ремісників і купців, дворян і вельмож. Виготовлення телескопів стало модним. А спостереження неба – просто необхідним зайняттям кожної більш менш освіченої людини. Тепер люди могли не просто стежити за переміщенням по небу блукаючих зірок, але і розглядати подробиці будови місяця,

126Йоганнес Кеплер (нім. Johannes Kepler (1571–1630) – німецький філософ, математик, астроном, астролог і оптик, відомий, насамперед, відкриттям законів руху планет, названих законами Кеплера на його честь.

127Леонардо да Вінчі (італ. Leonardo da Vinci (1452–1519) – видатний італійський вчений, дослідник, винахідник і художник, архітектор, анатоміст і інженер, одна з найвизначніших постатей італійського Відродження.

128Галілео Галілей (італ. Galileo Galilei (1564–1642) – італійський мислитель епохи Відродження, засновник класичної механіки, фізик, астроном, математик, поет і літературний критик, один із засновників сучасного експериментально–теоретичного природознавства.

129С. И. Вавилов. Галилей в истории оптики // УФН. – 1964. – Т. 64. – № 8. – С.

583–615.

–77–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

спостерігати планети разом з супутниками. Правда, перший час такі дослідження вимагали від спостерігача маси зусиль.

Погану якість шліфованих лінз давала замість точки, що світиться, каламутна розпливчата пляма, оточена кольоровим ореолом.

Вихід залишався один: збирати телескопи з великої кількості слабких, але таких, що дають хороше зображення лінз. Виникла необхідність у збільшення кількості лінз, завдяки чому з'явилися перші довгі телескопи.

Перший такий телескоп побудував Христіан Гюйгенс130 разом з братом, він мав 12 футів в довжину. Це приблизно три з половиною метри. А отвір його був усього 57 міліметрів. Тобто в шістдесят разів менше довжини.

Гюйгенс з його допомогою відкриває супутник Сатурну. Щоб розгледіти загадкові

утворення на поверхності Сатурну, брати Гюйгенси беруться за спорудження ще більш довгофокусного телескопа. Його розміри мають бути 23 фути. Таку довгу трубу вже важко підвішувати до стовпів, ще важче її повертати і наводити. За допомогою таких змін у своєму пристрої, Гюйгенси відкривають кільце Сатурну.

У 1609 р., дізнавшись про винахід голландськими оптиками зорової труби, Галілей самостійно виготовив телескоп з плоскоопуклим об'єктивом і плосковогнутым окуляром, який давав триразове збільшення. Через деякий час їм були виготовлені телескопи з 8 і 30–кратним збільшенням. У 1609 р., почавши спостереження за допомогою телескопа,

Галілей виявив на місяці темні плями, які назвав морями, гори і гірські ланцюги. 7 січня 1610 р. відкрив чотири супутники планети Юпітер, встановив, що Чумацький Шлях є скупченням зірок.

Після того, як вщухли перші захоплення з приводу нових можливостей, відкритих телескопами,

130 Христіан Гюйгенс (нідерл. Christiaan Huygens (1629–1695) – нідерландський механік, фізик, математик, астроном і винахідник.

–78–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

винахідники серйозно замислилися над якістю зображення. Усі відкриття, що "лежали на поверхні", були вже зроблені, люди бачили і розуміли, що для подальшого проникнення в таємниці неба Землі треба покращувати інструменти.

Першим приймачем зображень в телескопі, винайденим Галілеєм у 1609 році, було око спостерігача. Відтоді не лише збільшилися розміри телескопів але і принципово змінилися приймачі зображення.

На початку ХХ століття в астрономії стали вживатися фотопластини, чутливі до різних галузей спектру. Потім були винайдені фотоелектронні помножувачі, електронно–оптичні перетворювачі ті інші винаходи, що поліпшували якість спостереження за небесними світилами.

Винахід мікроскопа.

Перші мікроскопи, винайдені людством, були оптичними, і першого їх винахідника не так легко виділити і назвати. Самі ранні відомості про мікроскоп відносять до 1590 р. і зв'язують з іменами Иоанна Липперсгея (який також розробив перший простій оптичний телескоп) і Захарія Янсена, які займалися виготовленням окулярів. Трохи пізніше, у 1624 р. Галилео Галілей представляє свій складений мікроскоп, який він спочатку назвав "оккиіліно"

(occhiolino італ. – маленьке око). Роком пізніше його друг по Академії Джованни Фабер131 запропонував для нового винаходу термін «мікроскоп».

У цей час італійські, англійські і датські дослідницькі механізми поступово стали розвиватися, закладаючи основи сучасної мікроскопії.

Значним поштовхом у подальшому удосконаленню мікроскопа стала робота англійця Роберта Гука132. У 1665 році він опублікував книгу під назвою «Мікрографія», що містила опис ряду досліджень з використанням мікроскопа і телескопа, а також оригінальних спостережень у біології.

131 Фабер Джовані (нім. Faber Johann) (1574–1629) – німецький папський доктор, ботанік і художній колекціонер. Куратор Ватиканського ботанічного саду, член і секретарь Accademia dei Lincei.

132 Роберт Гук (англ. Robert Hooke (1635–1703) – англійський природодослідник, учений–енциклопедист, що зіграв важливу роль у науковій революції сімнадцятого століття.

–79–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Славу ж мікроскопу принесли роботи голландського ученого Антонія Ван Левенгука133, вивчав з допомогою мікроскопа світ мікроорганізмів. Деякі його прилади дозволили

отримати збільшення в 300 разів.

У 1665 р. Левенгук прочитав працю англійського дослідника природи Роберта Гука "Мікрографія". Прочитання цієї книги викликало у нього інтерес до вивчення навколишньої природи за допомогою лінз.

Працюючи шліфувальником скла для окулярів, Левенгук став майстерним і успішним виготівником лінз. Встановлюючи свої лінзи в

металеві оправи, він спорудив мікроскоп і з його допомогою проводив самі передові на ті часи дослідження. Лінзи, які він виготовляв, були незручні і малі, проте, з їхньою допомогою були зроблені ряд найважливіших відкриттів. Усього за своє життя він виготовив більше 500 лінз і як мінімум 25 мікроскопів, 9 з яких збереглися до наших днів.

Левенгук зумів створити мікроскоп, що дозволяв отримати 275– кратне збільшення. За допомогою його він уперше побачив кровоносні тільця, рух крові в капілярних посудинах хвоста пуголовка, смугастість м'язів. Він відкрив мікроорганізми (інфузорії). Він уперше занурився у світ мікроскопічних одноклітинних водоростей, де лежить межа між твариною і рослиною. Нарешті, він бачив навіть бактерії.

У 1698 році Левенгука відвідав російський цар Петро I, що знаходився у той час у Голандії. Петро І і його соратники закупили і привезли зі своїх закордонних поїздок ряд простих і складних мікроскопів для організованої в Петербурзі Кунсткамери. Після створення Російської Академії наук мікроскопи перейшли в її ведення. Тут вони були під рукою у молодих росіян учених, очолюваних М.В. Ломоносовим.

133 Антоні ван Левенгук (Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) –

нідерландський натураліст, конструктор мікроскопів, основоположник наукової мікроскопії, член Лондонського королівського товариства.

–80–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Величезний внесок у розвиток і вдосконалення приладу внесли вчені Росії. Високоякісні мікроскопи були

сконструйовані великим російським винахідником І.П.Кулібіним134.

У процесі спорудження першого приладу І.П.Кулібін не володів ніякими даними про способи його конструювання. Це залишалося таємницею зарубіжних майстрів. Прекрасний російський механік наново придумує способи виготовлення скла для лінз, робить устаткування для їх відшліфовування, і досвідченим шляхом вимірює фокусні відстані. Виготовлені

російськими фахівцями мікроскопи дуже широко застосовуються в наукових дослідженнях учених. Зокрема, досить великі дослідження за участю мікроскопа проводив великий російський учений М.В.Ломоносов. Його вважають першим російським ученим, який постійно використав цей прилад у своїх різноманітних дослідах і дослідженнях.

Винахід барометра.

Ідею створення барометра запропонував Галілео Галілей, а здійснили її його знамениті його учні у 1643 р. ЕванджелістаТоррічеллі135 і Вивіані136.

Ім'я Торрічеллі назавжди увійшло в історію природних наук, який уперше довів існування атмосферного тиску, що отримав назву "торрічеллева порожнеча".

У 1595 р. до Галілея звернулися з проханням пояснити, чому насоси не піднімають воду з глибини, що перевищує 10 м. Галілей притягнув до пояснення гіпотезу, яка затвердилася з часів Арістотеля: «природа боїться порожнечі».

134Кулібін Іван Петрович (1735–1818) – російський механік–винахідник, творець прожектора, семафорного телеграфу, аркових мостів.

135Еванджеліста Торрічеллі (італ. Evangelista Torricelli, 1608–1647) –

італійський математик і фізик, учень Галілея. Відомий як автор концепції атмосферного тиску і продовжувач справи Галілея в області розробки нової механіки.

136Вінченцо Вівіані (італ. Vincenzo Viviani (1622–1703) – італійський математик, фізик, член Флорентійської Академії Наук, Паризької Академії Наук, Лондонського королівського товариства. Учень Галілео Галілея.

–81–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Боязню порожнечі пояснювали безліч фізичних явищ. Згідно з Арістотелем, всесвіт повністю заповнений матерією, і якщо в яке– небудь місце переміщається тіло, то в те місце, де воно тільки що було, спрямується матерія. Стріла, випущена з лука, летить тому, що її штовхає повітря, спрямоване в порожнечу, що утворюється позаду стріли.

Боязню порожнечі пояснювали всмоктування, прилипання двох гладко відшліфованих пластинок, явище зчеплення, підняття води в насосах.

Галілей не знайшов відповіді на питання і відбувся жартом: очевидно, природа боїться порожнечі до висоти 10 м.

Таким чином, була поставлена проблема. Галілей шукав рішення сам і притягнув до неї своїх учнів Еванжелиста Торрічеллі і Вінченцо Вівіані.

Торрічеллі прийшла думка досліджувати, до якої висоти "боятиметься порожнечі" ртуть. У 1644 р. він запропонував Вівіані виконати той

класичний досвід, який близько 300 років повторюється у школах всього світу. Скляна трубка завдовжки близько метра була наповнена ртуттю.

Відкритий кінець був закритий пальцем, трубку опустили в посудину з ртуттю і надали їй, можливість опускатися. Стовп зупинився на висоті 760 мм. З цієї миті веде свій початок поняття нормального атмосферного тиску. День, коли Торрічеллі і Вівіані проводили дослід, був ясний, сонячний, тиск точно дорівнював 760 мм ртутного стовбчика.

Про експеримент дізнався знаменитий французький дослідник природи Блез Паскаль, що розділяв теорію "боязні порожнечі".

У результаті проведення дослідів, правильність теорії атмосферного тиску рішуче підтвердилася. Так з'явилася нова одиниця виміру – міліметр ртутного стовпа, якою користуються і до цього дня. Нарешті, був запропонований прилад, за допомогою якого можна виміряти атмосферний тиск – ртутний барометр.

Винахід термометра.

У 1592 р. Галілео Галілей створив перший прилад для спостережень за змінами температури, назвавши його термоскопом. Термоскоп був невеликою скляною кулькою з припаяною скляною

–82–