Лазер

ОТКРЫТИЕ

Своим возникновением лазер обязан Альберту Эйнштейну, который предположил, что под действием электромагнитного поля определенной частоты молекула (атом) может перейти с более высокого энергетического уровня на более низкий, с испусканием фотона энергии. Процесс этот получил название вынужденного (индуцированного) испускания.

Таким образом, была доказана возможность создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Однако реализовать этот постулат на практике удалось только в середине ХХ в. В 1955 г. советские физики Николай Басов и Александр Прохоров разработали мазер – квантовый генератор, который усиливал микроволны с помощью индуцированного излучения, активной средой которого являлся аммиак. Опираясь на эту разработку, Басов и Прохоров, а также работающие параллельно американцы Чарльз Таунсом и Артур Шавлов начали разработку лазера. Однако первая действующая модель лазера, работающего на рубине с длиной волны 0,69 мкм, была сконструирована только в 1960 г. американским физиком Теодором Мейманом.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Лазер по праву считают одним из самых значимых изобретений ХХ в. Исключительно широкое применение лазеров в науке и промышленности объясняется уникальными свойствами лазерного луча: когерентностью, монохроматичностью и возможностью достижения высочайшей плотности мощности излучения. Все это позволяет сфокусировать лазерный луч на точке, достигающей по размеру всего нескольких нанометров, что, в свою очередь, позволяет хранить на лазерных записывающих устройствах гигабайты информации (достаточно вспомнить всем хорошо известные DVD). Громадная плотность излучения позволяет использовать лазерный луч в качестве скальпеля при самых ювелирных операциях - к примеру, при коррекции зрения. В промышленности же лазеры с успехом применяют для резки, плавления и даже испарения самых тугоплавких материалов. Не стоит забывать и о таких ставших обыденными вещах, как лазерные шоу, лазерные указки, лазерные принтеры и т.д. Сложнее с военным применением лазеров. Вопреки Голливуду, лазерные пистолеты все еще не созданы. Пока, к счастью, дело ограничивается лазерными прицелами и системами наведения.

Атомная энергия

ОТКРЫТИЕ

В 1896 г. французский физик Анри Беккерель открыл естественную радиоактивность солей урана. Через два года Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли радиоактивность тория и выделили из солей урана полоний и радий, радиоактивность которых во много раз превышала радиоактивность всех известных ранее веществ. В 1911 г. британский физик Эрнст Резерфорд, создавший ядерную модель атома, установил, что радиоактивное излучение возникает в результате процессов, происходящих внутри атомного ядра. 30-е годы ХХ в. ознаменовались открытием искусственной радиоактивности.

ПОСЛЕДСТВИЯ

16 июля 1945 г. на полигоне в штате Нью-Мексико (США) было проведено первое успешное испытание атомной бомбы. 6 августа 1945 г. атомная бомба “Малыш” была сброшена на Хиросиму, 9 августа 1945 г. еще одна атомная бомба, “Толстяк”, стерла с лица земли Нагасаки. Две эти бомбардировки были первыми и последними случаями боевого применения ядерного оружия. Однако они оказали колоссальное влияние на всю последующую историю человечества. Милитаристская Япония почти сразу же капитулировала, Вторая мировая война была завершена. Две супердержавы, СССР и США, вступили в ядерную гонку. В последующие годы к ядерному клубу присоединились Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан и КНДР. Наличие оружия, способного за несколько минут уничтожить все живое на Земле, породило политику “ядерного сдерживания” и “гарантированного уничтожения”, что, как ни странно, сделало мир более безопасным. Однако антиядерная истерия, охватившая в 70-80 гг. ХХ в. весь мир, стала одним из решающих факторов, определивших успех перестройки в СССР, что послужило сигналом к окончанию “холодной войны”. Военные разработки помогли создать управляемые реакции распада, применяющиеся в атомной энергетике. Однако Чернобыльская катастрофа 1984 г. затормозила ее развитие во всем мире. Вспомнить о ней заставил только надвигающийся глобальный энергетический кризис. В настоящее время атомные электростанции считаются наиболее перспективными альтернативными источниками получения энергии. Атомная энергетика интенсивно развивается во всем мире.

Электричество

ОТКРЫТИЕ
В начале XVIII в. английский ученый Стивен Грей обнаружил, что существуют вещества (металлы), которые проводят электричество от одного тела к другому. В это же время другой английский ученый, Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, пришел к выводу, что ее вызывают две взаимодополняющие субстанции, свойства которых стали обозначать понятием “заряд”, различая положительные и отрицательные заряды. По мнению Симмера, данные субстанции разделялись при трении тел друг о друга, при этом на одном теле накапливались заряды одного типа, а на другом - другого. Также ему удалось установить, что заряды одного знака отталкиваются, заряды разных знаков притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным). В 1785 г. Шарль Кулон экспериментально изучил закон взаимодействия зарядов. Открытие поставило науку об электричестве в ранг точных наук, к которым применимы математические методы. Очень быстро сформировалась электрическая теория вещества, согласно которой все физические тела представляют собой комплексы взаимодействующих частиц, имеющих электрические заряды, и многие свойства физических тел определяются их взаимодействием и движением. На практике правомерность этой теории доказал знаменитый английский физик Джозеф Томсон, который в 1897 г. открыл носитель отрицательного заряда - частицу, получившую название “электрон”. Английская королева удостоила его за это выдающееся открытие титула лорд Кельвин. В дальнейшем свой вклад в развитие электрической теории вещества внесли такие знаменитые исследователи структуры атома, как Эрнст Резерфорд (получивший за это титул лорда Нельсона), Фредерик Содди и другие ученые.

ПОСЛЕДСТВИЯ

XIX век по праву называют веком электротехнической революции. Именно тогда были изобретены электрические батареи, электромагниты, электролампочки, телеграф, телефон, электродвигатели, электрогенераторы, электротранспорт (трамвай, троллейбус, метро), проложен трансатлантический кабель. В ХХ в. электричество пришло в каждый дом. Весь наш современный мир зиждется на электричестве. Оно питает бытовые приборы, освещает дома и улицы. Его существованием мир обязан появлению электроники. Чем чревато массовое отключение электричества, москвичи сполна испытали во время крупномасштабной аварии на подстанции “Чагино” в мае 2005 г. В мгновение ока жизнь многомиллионного города была полностью парализована.

Компьютер

ОТКРЫТИЕ

Компьютерная техника обязана своимдением математике. В 70-е гг. XVII в. великий английский физик, математик и астроном Исаак Ньютон заложил основы математического анализа. В 1673 г. известный немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц разработал двоичную систему счисления, на которой и основаны все современные компьютеры. В 1936 г. английский математик, логик и криптограф Алан Матисон Тьюринг доказал, что существуют математические задачи, которые не могут решить компьютеры, что предопределило направление развития вычислительной техники на долгие годы вперед.

ПОСЛЕДСТВИЯ

В настоящее время компьютеры стали главными помощниками человека как в офисе, так и дома. С их помощью набирают тексты, смотрят фильмы, слушают музыку, проводят вычисления,ают, общаются с друзьями, путешествуют по Интернету... Трудно найти сферу, в которой не применялись бы компьютеры! Ученые предсказывают, что компьютеризация общества будет только увеличиваться. На повестке - “умный дом”, целиком и полностью управляемый компьютером, и системы искусственного интеллекта, не уступающие человеческому.

Полиэтилен

ОТКРЫТИЕ

Полимеризация как явление была открыта в середине XIX в., когда были выделены первые способные к ней мономеры (стирол, изопрен, винилхлорид, метакриловая кислота и др.). В 1922 г. немецкий химик Герман Штаудингер доказал, что полимеры представляют собой соединения, состоящие из больших молекул, атомы которых связаны между собой ковалентными связями. В начале 30-х гг. ХХ в. советские химики Сергей Лебедев и Борис Бызов разработали технологию получения синтетического каучука. Однако самое главное открытие было еще впереди. Сделал его немецкий химик Карл Вольдемар Циглер, причем совершенно случайно. С начала 40-х гг. он работал в Кайзеровском институте исследования угля в Мюльхейме (Германия), занимаясь проблемой утилизации побочного продукта угольной индустрии - этилена. В 1952 г. ему удалось получить полиэтилен низкого давления, но полностью заполимеризовать этилен не получалось. Химики безрезультатно бились над этой проблемой, пока однажды из колбы неожиданно не выпал не полимер, а димер (соединение двух молекул этилена) - альфа-бутен. Столь неожиданный результат обескуражил ученых. Проведенное по горячим следам расследование показало, что виной всему - соли никеля, оставшиеся на стенках пробирки по вине нерадивого студента, который просто плохо промыл посуду. Но вот что интересно: сами соли никеля нисколько не изменились, то есть они выступили катализатором реакции. Профессор Циглер понял, что удача сама идет к нему в руки. Достаточно найти подходящую соль металла - и полиэтилен можно будет получать без высокого давления и большой температуры, что во много раз удешевит процесс его производства. В 1953 г. Карлу Циглеру удалось-таки найти вожделенный универсальный катализатор, им оказалась смесь триэтилалюминия и галогенидов титана. Узнав об открытии Циглера, другой знаменитый химик-органик, итальянец Джулио Натта, работавший на компанию “Монтекатини”, решил опробовать его на другом мономере - пропилене, являвшемся побочным продуктом переработки нефти. Небольшая модификация универсального катализатора позволила ему получить стереорегулярный пропилен, в котором все молекулы располагались одинаково.
ПОСЛЕДСТВИЯ

Катализаторы Циглера - Натта открыли перед химиками неограниченные возможности полимеризации, что привело к появлению великого множества новых синтетических материалов. Пластмассовые ведра, тазы, посуда прочно вошли в нашу жизнь. И все же пальма первенства по-прежнему принадлежит полиэтилену. Изготавливаемая из него упаковка для продуктов спасла от кишечных инфекций миллионы человек. Есть, правда, и обратная сторона медали – куда девать использованные пакеты, ведь полиэтилен практически не разлагается в дикой природе. Впрочем, ученые уже нашли выход, выведя специальных бактерий, с большим удовольствием жующих полимеры.

Антибиотики

ОТКРЫТИЕ

В 1928 г. британский бактериолог Александр Флеминг совершенно случайно обнаружил, что в одной из чашек Петри в его лаборатории, содержащей колонию бактерий Staphylococcus aureus, выросли плесневые грибки Penicillium. Самым удивительным было то, что питательный раствор вокруг них стал прозрачным. Последующее исследование показало, что произошло это из-за разрушения клеток бактерий и их гибели. Путем проб и ошибок Флемингу удалось выделить из плесневых грибков активное действующее вещество, уничтожавшее бактерии. Таким образом, на свет появился первый в мире антибиотик пенициллин. В 1929 г. работа Флеминга была опубликована, и антибиотики начали свое победное шествие по миру.

ПОСЛЕДСТВИЯ

За короткое время антибиотики произвели настоящую революцию в медицине. Гангрена, сепсис, пневмония и другие заболевания, вызываемые болезнетворными бактериями, перестали быть смертельно опасными. Последующие исследования показали, что некоторые антибиотики обладают противогрибковой активностью, стимулируют иммунитет, а также способны разрушать злокачественные опухоли. Доксициклин и миноциклин оказались весьма эффективны при ревматоидном артрите. Кроме медицины антибиотики широко применяются в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями растений (преимущественно - бобов, перца и груш). Также их добавляют в корм домашней птице, свиньям и коровам для ускорения их роста.

E-NEWS