Направи дарение на училище!

ХХ – Векът на науката (Част І)

В апогея на техническата революция (1900-1909)

Тази статия е от в брой 151 (март 2022 г.) на сп. „Българска Наука“ 

Още с възникването на цивилизацията, преди около 7 хилядолетия, човешкото познание и технологичен напредък започват да бележат бавен, но упорит напредък през вековете. Макар не съвсем постоянен и понякога прекъсван задълго, поради най-различни бедствия от природен или социален характер, пламъкът на прогреса така и никога не угасва напълно. А особено силно той се разгаря най-вече в епохата непосредствено след Великите географски открития, когато всички отделни култури и цивилизации по един или друг начин влизат в контакт помежду си и започват обмен на опит и идеи. Най-мощният тласък на прогреса идва след Индустриалната революция и най-вече след като от средата на ХІХ век електричеството става приложимо за използване в технологиите. Но истинският технологичен бум настъпва през ХХ век и ако в началото кривата на развитието е пълзяла едва забележимо към своя растеж, ускорявайки се осезаемо чак след Ренесанса, то през този век тя направо излита в небесата, че и в космоса. Буквално.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Целият ХХ век е доминиран от поредица значими събития, които определят облика на съвременната епоха: пандемията от испански грип и развитието на медицината, Първата и Втората световна война, появата на нови военни технологии, ядрените оръжия, ядрената енергетика и изследването на космоса, национализма и деколонизацията, технологичният напредък през Студената война, появата на интернет и цифровата революция, развитието на транспортните комуникации в глобализиращия се свят. В резултат на всичко това настъпват сериозни промени в политическата и социалната структура на земното кълбо.

Също така през ХХ век се наблюдава огромна трансформация и на отношенията на човечеството към природния свят. Глобалното население, морското равнище и екологичните сривове се увеличават, докато конкуренцията за земя и намаляващите ресурси ускоряват обезлесяването, изчерпването на водата и масовото намаляване и изчезване на много от биологичните видовете. Докато същевременно глобалното затопляне, причинено включително и от човешката дейност, увеличава риска от екстремни метеорологични условия.

В тази поредица от статии ще разгледаме хронологично как човечеството успя да постигне всичко това само за един век?

В зората на последния век от второто хилядолетие

Първото десетилетие на века започва с поредица от невероятни научни и технологични постижения като първият полет на братя Райт, Теорията на относителността на Алберт Айнщайн, първият Model-T на Хенри Форд и въобще широкото приложение на двигателите с вътрешно горене, включително масовото производство на автомобили, както и въвеждането на пишещата машина. Но също така включва и трудности като бунта на боксерите в Китай, Руско-японската война и разрушителното земетресение в Сан Франциско.

През тези години се наблюдава и разцвета на индустрията на нямото кино, като 400-ият филм на Жорж Мелис „Пътуване до Луната“ е заснет през 1903 г. 

През 1908 г. пък мистериозна мега експлозия, с епицентър край река Подкаменная Тунгуска, разтърсва целия Сибир. За щастие районът е много слабо населен, поради което инцидентът се разминава почти без жертви. До ден днешен случилото се там остава загадка за науката, теориите варират от сблъсък на Земята с малка черна дупка до мащабен електромагнитен експеримент на Никола Тесла, но днес обикновено се смята, че причината е въздушен метеоритен взрив.

Голям напредък през това десетилетие бележи първата вълна на феминизма, в резултат на която жените в Япония, България, Русия, Куба и Перу са допуснати до университетите. С официалното навлизане на жените в науката изключително много се увеличава потенциалът на човечеството за реализиране на научни иновации и нововъведения. В България специално още през 1901 г. е разрешено на жените да следват в Софийския университет.
В 1905 г. българският микробиолог Стамен Григоров открива млечно-киселата бактерия, наречена Lactobacillus bulgaricus, която предизвиква ферментацията, необходима за получаване на българско кисело мляко. 

През това десетилетие България обявява и своята независимост (на 22 септ. 1908 г.) и от княжество става царство. По този начин страната отхвърля васалната си зависимост от Османската империя, която дотогава затормозява стопанското ѝ развитие и ограничава нейните възможности в международните отношения. С това окончателно отпадат и точките от Берлинския договор, задължаващи княжеството да се съобразява с режима на капитулациите, наложен от Великите сили на Османската империя, който налага преференциален внос на европейските промишлени стоки и обрича развитието на българското вътрешно производство. 

Студенти в действащия амфитеатър на Женския медицински колеж в Пенсилвания през 1903 г. Снимка: Drexel University College of Medicine Legacy Center Archives.

Поривът към географски открития не стихва

В периода 1903-1906 г. норвежкият полярен пътешественик и изследовател Руал Амундсен предприема една доста смела експедиция към все още непроучените ледове на Канадския арктически архипелаг, като оборудва кораба „Йоа“ с керосинов двигател с мощност 13 конски сили и механизирани лебедки за платната. С него той преминава за първи път т.нар. Северен морски маршрут от Гренландия до Аляска и Калифорния, достигайки по този начин до Тихия океан от Атлантическия. Така по време на тази експедиция е преминат и последният все още неизследван морски маршрут на земното кълбо, а освен това са извършени и важни магнитни изследвания от екипажа за точното определяне на северния магнитен полюс и неговото изместване.

Оттук нататък по географската карта не остават повече неизследвани от човека бели петна, ако не броим достигнатия отново от Амундсен южен полюс пет години по-късно. Така че посоките за нови открития остават само нагоре към все още непокорените високопланински върхове и космоса, както и надолу към океанските дълбини и земните недра. По отношение на последното през 1906 г. Ричард Олдам установява съществуването на земното ядро и значението на сеизмичните данни за изследване на структурата на дълбоката вътрешност на планетата. Чрез наблюдение на начините, по които сеизмичните вълни се отразяват и пречупват, по-късно са идентифицирани различните гранични слоеве, а през 1909 г. е установена границата между земната кора и мантията.

Светът навлиза в ерата на автомобилите

В тези години транспортът бележи небивало развитие с широкото приложение на двигателя с вътрешно горене, който от своя страна води до интензивно производство на автомобили. На Световното изложение в Париж “1900 Exposition Universelle”, Рудолф Дизел демонстрира своя дизелов двигател, за който използва гориво от фъстъчено масло (вид биодизел). Дизеловият двигател взема Гран при, а експозицията е посетена от ок. 50 милиона души. 

Същата година Вилхелм Майбах проектира двигател, построен в Daimler Motoren Gesellschaft – следвайки спецификациите на Емил Йелинек – който изисква двигателят да бъде наречен Daimler-Mercedes на дъщеря му Мерседес Йелинек. През 1902 г. Компанията пуска в производство автомобилите Mercedes с този двигател, който тогава е с мощност 35 к.с.

Масовото комерсиално производство на автомобили обаче започва чак след като Хенри Форд от Ford Motor Company представя Ford Model T. Първият сериен модел T е произведен на 27 септември 1908 г. в завода на Ford Piquette Avenue в Детройт. Той се смята за първия общодостъпен автомобил и за колата, която „постави Америка на колела“. Това се дължи основно на иновациите на Форд, включително поставянето на производството на поточна линия вместо индивидуалната ръчна изработка, както и концепцията за плащане на заплати, пропорционални на цената на автомобила, така че самите работници после да осигурят готов пазар.

Двама мъже във Ford Model T ‘Runabout’, близо до Вашингтон.

Човечеството полита в небесата

На 2 юли 1900 г. е извършен първият полет на цепелин (известен още и като дирижабъл) над езерото Констанс близо до Фридрихсхафен в Германия. Но поради гигантските си размери и слаба подвижност цепелините съвсем скоро биват изместени от навлезлите почти веднага след тях самолети. В края на 1903 г. американските авиоконструктори, братята Уилбър и Орвил Райт, летят на създаден от тях самолет с бензинов двигател с вътрешно горене (с мощност 12 к. с.) в продължение на петдесет и девет секунди над Кити хоук (Северна Каролина). Това е първият успешен, безспорно доказан, контролиран полет с летателен апарат, по-тежък от въздуха и със собствено автоматично задвижване.

Малко след това през 1905 г., с проектираните от Джон Монтгомъри планери с тандемни крила, вече се правят редица полети на голяма надморска височина (до 1200 м) в района на Санта Клара, Калифорния. 

В края на същата година братя Райт представят своя Wright Flyer III, с който Уилбър прелита разстояние от 39 км за 39 минути и 23 секунди, по-дълго от общата продължителност на всички полети за миналите две години на масови експерименти в областта. Накрая той завършва полета с безопасно кацане, след като горивото свършва. 

Първият полет на Wright Flyer, 17 декември 1903 г., Орвил пилотира, а Уилбър стои до върха на крилото.

Айнщайн и неговата теория на относителността

Именно през това десетилетие избухва и великият ум на ХХ век – Алберт Айнщайн, публикувайки тогава едни от най-емблематичните си трудове. През 1905 г. едва на 26 години Айнщайн пише 5 статии на три различни теми, които разтърсват и променят научния свят. Темите са специалната теория на относителността, статистическата теория на брауновото движение, обясняваща го на молекулярно и на атомно ниво, и уравнението: E=mc2 за еквивалентност на маса и енергия.

Първа излиза статията „За една евристична гледна точка върху възникването и трансформацията на светлината“, в която той обяснява фотоелектричния ефект, използвайки понятието светлинни кванти. За тази статия Айнщайн ще получи Нобелова награда за физика през 1921 г. 

Отново през 1905 г. той представя докторската си дисертация „За движението, изисквано от молекулната теория на топлината, на частици, суспендирани в неподвижна течност”, в която чрез научни изследвания обяснява Брауновото движение. Малко след това публикува “Към електродинамиката на движещите се тела“, където построява Специалната теория на относителността, в която динамиката на тела и полета е обединена от релативистичната инвариантност на движението в четиримерния пространствено-времеви континуум. 

И накрая през септември 1905 г. излиза статията “Зависи ли инерцията на тялото от съдържащата се в него енергия?”. В нея той показва, че отговорът на този въпрос е положителен и прави извод, че “Ако теорията съответства на фактите, то излъчването пренася инерция между излъчващите и поглъщащите тела”.

Всяка от тези работи решава конкретни физически проблеми, но заедно с това съдържа и лесно разпознаваеми признаци на програмност, която се потвърждава от по-нататъшните изследвания на Айнщайн.

Най-уникалното е, че тези статии не са базирани на трудни експерименти и на сложни изчисления, а по-скоро на елегантни аргументи, изводи и интуиция. За първи път в историята на човечеството Алберт Айнщайн доказва, че чистата мисъл може да промени представите ни за природата.

Нововъведения в комуникациите и ежедневието

През 1906 г. Реджиналд Фесенден и Лий Де Форест въвеждат звуковото радиоразпръскване. А Фесенден и Ернст Александърсън разработват високочестотен алтернатор-предавател, подобрение на вече съществуващо устройство. За разлика от предишните предаватели с искрова-междина, подобреният модел работи при честота на предаване от приблизително 50 kHz, макар и с много по-малко мощност. На 21 декември същата година Фесенден прави обширна демонстрация на новия алтернатор-предавател в Брант Рок, показвайки неговата полезност за безжична телефония от точка до точка, включително свързване на неговите станции към кабелната телефонна мрежа. 

Още същата година се появяват и първите аудио радиопредавания за развлечения и музика, които постепенно ще се превърнат в част от ежедневието на всички ни.

Пак през този период Жорж Клод изобретява неоновата лампа. Той прилага електрически разряд към запечатана тръба с неонов газ, което довежда до червено сияние. Клод започва да работи върху неонови тръби, които могат да се използват като обикновени крушки. Първата му публична демонстрация на неонова лампа се състи на 11 декември 1910 г. в Париж. Впоследствие сътрудникът на Клод започва да продава неонови разрядни тръби като рекламни табели. Сиянието и атрактивният червен цвят дават на неоновата реклама огромно предимство пред тези на конкуренцията. Оттогава нощните градове грейват в типичните неонови светлини, в каквито сме свикнали да ги гледаме.

Друго важно откритие е оповестено на срещата на Нюйоркската секция на Американското химическо дружество през февруари 1909 г. Лео Бекеланд от Синт-Мартенс-Латем (Белгия) официално обявява, че е създал бакелит изцяло от синтетични компоненти. Бакелитът представлява първата пластмаса – евтина, незапалима и универсална субстанция, която освен това е електрически непроводима, топлоустойчива в електрически изолатори, радио и телефонни обвивки и разнообразни продукти като кухненски съдове, бижута, тръбни стени, детски играчки и огнестрелни оръжия. 

Поради всички тези полезни характеристики нейното производство и употреба ще придобият такива гигантски размери през следващия век, че ще доведат до глобални проблеми със замърсяването на световния океан с пластика и рециклирането ѝ.

Отново през тези години Уилис Кариер от Ангола, Ню Йорк, изобретява първия вътрешен климатик. Той проектира своята климатична система, задвижвана от пръскане, която контролира както температурата, така и влажността с помощта на дюза, първоначално проектирана за пръскане на инсектициди. Той патентова своя „Апарат за третиране на въздух“ през 1906 г. и използва охладени намотки, като така не само може да се контролира топлината, но и да се намали влажността до 55%. Устройството дори успява да регулира нивото на влажност до желаната настройка. Чрез регулиране на движението на въздуха и нивото на температурата до хладилните намотки той успява да определи размера и капацитета на устройството, така че да отговаря на нуждите на клиентите. Въпреки че Кариър не е първият, който проектира система като тази, той съумява да създаде много по-стабилен, успешен и безопасен продукт от всички останали версии дотогава и да въведе климатизацията на помещенията от тъмните векове директно в царството на науката.

Уилис Кариер.

Пробиви в медицината

Днес е добре известно, че когато човек загуби много кръв поради злополука или заболяване, тя трябва да бъде заменена с кръв от дарител. Опити за трансфузии от един човек на друг са правени още от средновековието, но резултатът от тях обикновено е завършвал печално, поради което и този способ дълго е считан за опасен и неефективен. През 1901 г. австрийският учен Карл Ландщайнер намира обяснение защо когато кръвта на различни хора се смесва, кръвните клетки понякога се съсирват. Той открива, че хората имат различни видове кръвни клетки, тоест съществуват различни кръвни групи. Установената от него AB0-система, прави възможно спасяването на безброй човешки животи през следващия век, чрез трансфузия на кръв между хора със съвместими кръвни групи.

Фредерик Хопкинс, който основава предмета биохимия в Кеймбридж става първият човек, достигнал през 1907 г. до заключението за съществуването на витамините. По-късно той е удостоен с Нобелова награда за откритието на стимулиращите растежа витамини, споделяйки я с Кристиан Айкман, който открива антиневритния витамин.

Хората и животните се нуждаят от основни хранителни вещества като въглехидрати, протеини и мазнини, за да живеят и функционират правилно. Въпреки това, когато Хопкинс започва да разглежда подробно въпроса, засича няколко индикации, че всъщност имаме нужда и от други вещества. Повод за това е, че когато храни лабораторните плъхове само с чисти хранителни вещества, растежът им спира, но е необходимо само малко количество мляко, за да започнат да растат отново. Заключението, съобщено официално през 1910 г., е че тези неизвестни дотогава вещества, впоследствие станали известни като витамини, са необходими в минимални количества за нормалното протичане на жизнените процеси. 

Също така през това десетилетие са открити методи за лечение на някои от най-страшните болести, измъчвали човечеството от векове, като туберкулоза, сифилис, дифтерит, антракс и холера. В резултат на тези открития здравето и качеството на живота през новия век се подобрява неимоверно много.

Автор: Радослав Тодоров

Източници: nobelprize.org, press.uchicago.edu, thoughtco.com, encyclopedia.com, wikipedia.org, u4avplovdiv.com, upb.phys.uni-sofia.bg, greelane.com

Тази статия е от брой 151 (март 2022 г.) на сп. „Българска Наука“ – вижте повече за съдържанието как да изтеглите броя от тук: https://nauka.bg/bgnauka151/

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!