Дмитрий Соколов - Об изобретательстве понятным языком и на интересных примерах

Патенты Тесла US1365547, СН54375, АТ60332, GB191024001, АТ13115, FR549261 и многие другие очень интересны с практической точки зрения до сих пор. И опять вспоминаем Леонардо да Винчи. Летательный аппарат вертикального взлета Тесла по патенту US1655114 (рис. 6.12) очень напоминает изобретение Леонардо (рис. 6.13). Но здесь следует заметить, что вопрос приоритета для Тесла имел очень важное значение.

Рис. 6.12.Патент Николы Тесла US 1655114. 1927 год

Рис. 6.13.Леонардо да Винчи. Рисунок летательной машины. 1488 год

Он глубоко изучал предшествующие разработки и всегда подчеркивал первоисточники. «Несмотря на то, что изобретения Тесла были в высшей степени оригинальными, и он называл себя «творцом новых принципов», ученый не считал себя автором хотя бы одной новой идеи, не привнесенной извне, например, из природного механизма или из работы других ученых» [11]. На выступлении в Лондоне 3 февраля 1892 года перед великими учеными Дж. Дж. Томпсоном, сэром Дж. А. Флемингом, сэром Дж. Дьюаром, сэром У. Круксом, лордом Кельвином и др. Тесла заявил: «Любое преимущество, которое может заключаться в моих изобретениях, основано на трудах многих ученых, присутствующих сегодня здесь, тех, которые могут предъявить больше требований к моим творениям, чем я сам. По крайней мере, одного я должен назвать. Это имя связано с самым блестящим изобретением: Крукс! Я уверен, что причиной моих успехов была эта очаровательная книжечка о лучистой энергии, которую я прочитал много лет назад» [11].

Кроме этого Тесла выдвинул идеи специальных приборов, проникающих в глубь материи до границ наномира. Именно он предсказал создание в будущем электронного микроскопа [13]. За 10 лет до Резерфорда Тесла сравнил атомные и субатомные частицы с Солнечной системой. И последний пример из многочисленных предвидений Тесла. Еще в конце XIX века он понял, что грязная питьевая вода является одной из самых серьезных опасностей для человечества, и пытался решить эту проблему. Ее решение до сих пор не найдено. (Для справки: 42000 человек погибает еженедельно от грязной питьевой воды, 80 % всех болезней в мире связано с небезопасной водой и элементарной антисанитарией [14]).

Как мы уже отмечали в главе 5, наука необходима для изобретательской деятельности, но и изобретения практически всегда необходимы для развития научных знаний. Без изобретения Антони ван Левенгуком (1632–1723) микроскопа на основе знаний о преломлении света (рис. 6.14) невозможна была бы микробиология. Кстати, на его примере хорошо прослеживается цепочка от изобретателя до ученого. Создание микроскопа позволило ему открыть эритроциты, бактерии и многое другое. Благодаря микроскопу Ж. Ингенгхауз в 1785 году открыл хаотичное движение частиц древесного угля в спирте. В 1828 году Роберт Броун наблюдал беспорядочное скачкообразное движение пыльцы растений в капле воды, названное броуновским движением, а это уже почти нанотехнология. Изобретение оптической трубы Липперсгеем в 1603 году послужило началом развития астрономии, что в скором времени позволило составить карту Луны и изучать пятна на Солнце (рис. 6.15, 6.16). Следует также заметить, что многие высокотехнологичные изобретения того времени стали использоваться в быту, например, достижения оптики были реализованы в виде волшебного фонаря (рис. 6.17).

Рис. 6.14.Таблица преломления световых лучей в линзах. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год

Сильнейший импульс развитию естествознания дало изобретение книгопечатания (Германия, г. Майнц, 1440 г.) Иоганном Гуттенбергом (ок. 1399 – ок. 1468). Суть этого изобретения заключается в том, что слова собираются из отдельных букв на рамах. Особая сложность заключалась в выборе сплава, из которого изготавливались буквы. Он должен быть пластичным для исправления букв и одновременно достаточно прочным, чтобы они не истирались.

Рис. 6.15.Поверхность Луны. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год

Рис. 6.16.Перемещение пятен на поверхности Солнца. Из трактата «Роза дома Орсини». Амстердам. 1630 год

Окончательно решить эту проблему смог ученик Гуттенберга Петр Шеффер (1430–1503) примерно в 1450-х годах путем добавления сурьмы в свинец. Этот сплав для книгопечатания почти без изменений просуществовал в течение 400 лет [15]. Но у книгопечатания существовала связь времен и в прошедшее время. Печать отдельными буквами уже использовалась на Фестском диске минойской цивилизацией в XVII веке до н. э.

Рис. 6.17.Волшебный фонарь. Иллюстрация из книги Жана Ноле «Лекции по экспериментальной физике». Париж. 1748 год

Печать с деревянных досок была известна в Египте и Китае во II–IV веках, в XII–XIII веках эта технология пришла в Европу. При этом приоритет Гуттенберга оспаривается до сих пор. В Голландии изобретателем книгопечатания считают Лоренца Костера, во Франции – Прокопия Вальтфогеля, в Италии – Памфилио Кастальди, в Бельгии – Иоганна Брито [16].

Механические часы, производство бумаги, книгопечатание сыграли огромную роль в развитии естествознания. Компас, предположительно изобретенный в Китае во втором веке н. э. [17], примененный арабскими мореплавателями в XII веке и пришедший в Европу в XIII веке открыл эпоху великих географических открытий. Следует заметить, что, не смотря на такую долгую историю компаса, патенты на него продолжают получать до сих пор. Например, в патенте RU2338157 от 11.04.2007 за счет введения дополнительных магнитомягких элементов уменьшена погрешность курсоуказания. Есть также много и других патентов на компас, повышающих его надежность, расширяющих его функциональные возможности и т. п. А вот бумага, изобретенная в начале первого тысячелетия в Китае, потом в VIII веке перешедшая к арабам, а затем в Испанию, Италию, Англию и т. д., послужившая распространению научных знаний, в настоящее время из-за всеобщей компьютеризации теряет свое значение, как, к сожалению, и книги, напечатанные на ней.

И еще одна связь древнейшего изобретения и науки сегодняшнего дня. Считается, что толчком к развитию эры автоматов послужил анализ действия ямы-ловушки для поимки мамонтов и других зверей [18]. Яма выкапывалась на тропе, прикрывалась ветками, и зверь падал в нее, наступая на них. Яму-ловушку без натяжки можно назвать первым автоматом, т. к. по определению автомат – это устройство, которое срабатывает по установленной человеком программе каждый раз, когда возникает определенное условие (например, когда животное наступает на ветки).

Для реализации изобретений нужны чертежи. В средние века уже научились делать подробные изображения механизмов. По рисункам 6.18 и 6.19 XVI века хоть сейчас можно изготавливать эти машины. Но и на миниатюре XII века (рис. 6.20) неплохо изображена суть процесса пусть даже в алхимии. Интересен также переход от алхимии к химии. Поначалу перегонка фосфора, изображенная на картине Джозефа Райта (рис. 6.21), носила налет таинственности, свойственный алхимии, а потом стала обыденным процессом.