Об изобретательстве понятным языком и на интересных примерах - Дмитрий Соколов

Рис. 6.3. Преломление лучей в камере-обскуре. Гравюра. 1642 год

Рис. 6.4. Изображение предметов в перспективе. Гравюра. 1642 год

В 1802 году англичанин Веджвуд описал способ получения фотографического изображения на бумаге и коже, пропитанных раствором азотно– кислого серебра и только в 1839 году Даггер и Ниепс изобрели фотопроцесс, соединив воедино известные элементы [6].

И еще раз вспомним Леонардо да Винчи и его танк с шестеренчатым редуктором [1] (рис. 6.5). Основные идеи этого танка с успехом реализованы в настоящее время. А о связи танка Леонардо с танком Чингисхана, упоминаемым в истории, информация отсутствует. Скорее всего, Леонардо свой танк придумал самостоятельно. Раз мы сказали о танках, уместно сказать и о снарядах. Оригинальные разрывные ядра были придуманы Леонардо (рис. 6.6), а в XX веке успешно модернизированы В.А. Одинцовым в разрывные снаряды кругового поражения с подрывом в воздухе (патент RU2018779) [7].

Какие-то изобретения совершенствовались во времени, а какие-то сохранились в первоначальном виде, например, секстант 1660-го года (рис. 6.7), который не изменился до настоящего времени.

Рис. 6.5. Леонардо да Винчи. Закрытая боевая машина («Танк»). 1485 год

Рис. 6.6. Леонардо да Винчи. Пушки со взрывающимися ядрами. 1490 год

Любопытная связь времен представлена в словаре Кариона Истомина (рис. 6.8), где в качестве предметов для обучения грамоте используются древнейшие изобретения – лук, ладья, лопата, лестница, которые не изменились за тысячи лет.

Интересен также вариант не только появления и развития нового в науке и технике, но и возвращения к старому. В.И. Ковалев в своей книге «Путь к изобретению» приводит следующие примеры. Болты в начале делались методом ковки, потом их стали вытачивать из профильного прутка, а в настоящее время высадка металла (аналог ковки) прочно заняла свое место в производстве резьбового крепежа [8].

Рис. 6.7. Иоганн Гевелий у большого секстанта. Иллюстрация из книги Гевелия «Небесная машина». Издание 1660 года

Рис. 6.8. Буква «Л». Иллюстрация из «Букваря» Кариона Истомина. 1692 год

А вот корабли с колесной тягой были уже известны в середине XVI века (рис. 6.9), но реальное массовое воплощение они получили лишь в XIX веке. Или рули египтян, расположенные на носу их кораблей (рис. 6.10), нашли применение у некоторых современных яхт. В конце XIX века парусные суда были окончательно вытеснены пароходами, но и здесь можно наблюдать возвращение к старому.

Рис. 6.9. Корабль с колесной тягой. Иллюстрация из базельского издания «Десять книг по архитектуре» Витрувия. 1575 год

Рис. 6.10. Парусные корабли царицы Хатчепсут. Храмовый рельеф, XV век до н. э.

В настоящее время парусная тяга опять серьезно рассматривается как экономичная альтернатива двигателям внутреннего сгорания. Здесь также хочется привести пример талантливого русского изобретателя и великого путешественника Виктора Языкова, который на яхтах, построенных своими руками, не имеющих двигателя, на парусе с оригинальной системой управления пересек несколько раз Атлантику и обошел вокруг света. Его яхты изготовлены из традиционного материала, тысячелетиями используемого мореплавателями – дерева, но в оригинальном сочетании: кавказский каштан и дуб с бальсовым заполнителем. Кроме этого при строительстве яхт применялись углеволокно, углепластик, титановый сплав и уникальные технологии удаления газовых пузырей при полимеризации эпоксидной смолы. На примере Виктора Языкова наиболее отчетливо и эффективно видна связь времен в изобретательстве, приводящая к достижению максимального результата (рис. 6.11). И еще пример возвращения к известному в смежных областях. Подъемная сила крыла была рассчитана по собственным формулам еще в 1906 году Н.Е. Жуковским, но только спустя 50 лет этим заинтересовались судостроители и создали корабль на подводных крыльях [9]. А вот два примера использования давно известного. Из древней рукописи, датируемой 1435 годом, которую нашли ереванские ученые, узнаем: «…Считайте достойным памяти, что 900 строк написал, единожды обмакнув ручку…». По этому описанию ученые изготовили самопишущую ручку из двух бамбуковых половинок с пустотелым шариком, заполняемым древними чернилами [10], которую можно считать прообразом всех современных самопишущих ручек. А теперь об истории создания современной шариковой ручки. Чернильная самопишущая ручка была неприемлема для пилотов военной авиации, так как из нее вытекали чернила при перепаде давлений. Шариковая авторучка, которую в 1943 году запатентовал венгр Ласло Биро, решила эти проблемы. Правда, ее прототип был создан американцем Джоном Д. Лауда в 1882 году, а отдельные элементы были известны еще и из «армянской» авторучки. Но все знают, если шариковой ручкой писать лежа, то очень быстро она перестает работать, так как необходимо давление пишущего состава, направленное сверху вниз. Когда шла подготовка первых космических полетов, американцы потратили много сил, чтобы разработать очень сложную конструкцию космической шариковой ручки с системой подачи пасты под давлением. Наконец решение было найдено – это карандаш, которому более 500 лет, а если иметь в виду его аналоги, то они известны еще со времен верхнего палеолита. У меня нет сведений о разработках космических авторучек российскими учеными, однако известно, что бортовой журнал Гагарин заполнял карандашом.

Говоря о связи времен в изобретательстве, нельзя еще раз не упомянуть Николу Тесла – гениального ученого и изобретателя. Развитие техники в XX веке во многом связано с его работами в области переменно тока, многофазных систем, электродвигателей, люминесценции, беспроводной передаче энергии и информации. Очень интересны его разработки безлопастных турбин, судна на воздушной подушке, радиоуправляемых «телеавтоматов», летательных аппаратов вертикального взлета, прототипа лазера и огромного количества других изобретений в различных областях техники. «Придет время (писал он своей знакомой Кэтрин), когда, переплывая океан на корабле… при помощи карманного прибора… вы сможете говорить с друзьями, у которых дома будет точно такое же приспособление» [11]. Совсем свежий пример, связанный с беспроводной передачей энергии. Texas Instrument завершил разработку специализированного комплекса беспроводной зарядки аккумуляторов мобильных устройств bqTESLA, который позволит дистанционно заряжать МРЗ-плейеры, мобильные телефоны, смартфоны, нетбуки и устройства GPS [12].

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]).