Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек
Шрифт:
Примерно в 1500 г. до н. э., т. е. 35 веков тому назад, колесницы получили широкое распространение во всех древневосточных государствах, в первую очередь в странах Месопотамии и Египте. Предприимчивые критяне, жители средиземноморского острова Крит, в это же время наладили массовое производство колесниц, предназначавшихся для экспортной продажи, если выражаться современным языком.
Самим критянам колесницы были не особенно необходимы, потому что на их острове преобладали гористые местности, тогда как в мастерских обнаружено до 500 колесниц. Остается предположить, что жители Крита продавали свои изделия в Египет и Азию. Колесо становится с этого времени не просто полезным и удобным, но чрезвычайно необходимым. Дальнейшее развитие человечества
Освоение огня
Замечательный писатель P. Киплинг в своей бессмертной «Книге джунглей» поведал красивую, но — увы! — совершенно неправдоподобную сказку о страхе диких животных перед Красным Цветком. Огонь действительно повергает многих зверей в панику, но это неудивительно. В природе не бывает маленьких костров, зато часто случаются обширные пожары, которые легко напугают и человека. Наблюдения за животными показали, что они охотно возвращаются на пожарища, чтобы погреться у еще не потухших до конца языков пламени или чтобы отыскать среди углей погибших в огне птиц и ящериц.
Зоологам удавалось наблюдать, как обезьяны собираются вокруг все еще пылающих древесных остатков, совсем как люди вокруг костров. Предположительно, первобытный человек точно так же подходил к огню за теплом на раннем этапе своего исторического развития. Однако Гомо сапиенс стал единственным живым существом, которое научилось пользоваться огнем.
Порядка 4/5 всей истории люди не умели целенаправленно пользоваться огнем, хотя догадались, что его можно применять для личных нужд, порядка 500–800 тыс. лет назад. Лишь 400 тыс. лет назад синантропы впервые, насколько позволяют судить находки, догадались подбирать угли на пожарище и долгое время хранить их в каменных очагах внутри пещер. Огонь раздувался из тлеющих углей, а после поддерживался хворостом и сухой листвой. Постепенно человек стал сознательно искать места пожарищ и ударов молнии, чтобы подбирать там раскаленные уголья. Каждое горящее дерево было для первобытного человека настоящим сокровищем, т. к. давало много огня.
Добывать же огонь самостоятельно, путем трения, человек в ту пору не умел. Даже жившие 80–100 тыс. лет назад неандертальцы, прямые предшественники современного человека, не знали техники добывания огня. Оттого они не смогли продвинуться далеко на север в эпоху оледенения и под влиянием суровых климатических условий быстро вытеснены кроманьонцами, находившимися на более высокой стадии развития.
Кроманьонцы определенно знали, как добывать огонь, и могли получить его с помощью кремня или дощечек в любое время. Но при этом предпочитали поддерживать постоянный огонь в каменных очагах. Оттого эти люди селились у самой кромки древнего ледника. Широкое применение огня позволило первобытным земледельцам расчищать обширные пространства леса под пашни. Поселяне выжигали участок леса, перемешивали золу с почвой как удобрение и засеивали очищенное пространство дикими злаками и прочими прообразами современных культурных растений.
Наиболее значимым результатом применения огня стала выплавка металлов. Сначала первобытный человек освоил технику работы с медью, которую легче всего обрабатывать. Применение меди положило конец каменному веку и предшествовало векам металлов. Оттого этот сравнительно короткий период человеческой истории получил название меднокаменного века. Затем последовало освоение бронзы, наступил бронзовый век (4–5 тыс. лет назад).
Многие народы на протяжении меднокаменного и бронзового веков применяли еще и золото, однако обработка этого металла не была уже столь революционной. Гораздо более важным событием стало применение железа. Железный век наступил 2,5–3 тыс. лет назад, в период, когда древние кузнецы научились «подкармливать» огонь кислородом, применяя мехи для раздувания жара. Получение высоких температур дало нашим
2. Самые выдающиеся достижения классической механики
В наши дни классическую механику связывают с именем великого английского физика XVII в. И. Ньютона, и даже называют ее «ньютоновой» механикой. Однако многие законы и положения классической механики были выдвинуты задолго до рождения выдающегося ученого. Ньютон же своей деятельностью и открытиями подытожил достижения своих предшественников. Любопытно, что и в последующее время развитие механики не превратилось в слепое комментирование сочинений Ньютона. Напротив, наука значительно расширила свои границы и обогатилась новыми открытиями. О наиболее примечательных «неньютоновских» открытиях и изобретениях механики, совершенных за всю ее историю, рассказано в настоящей главы.
Поиски точки опоры
Когда великий сиракузский геометр и изобретатель Архимед открыл закон рычага, он восторженно воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир». Великое открытие сегодня кажется весьма скромным, однако оно явилось первой точно выполненной и научно обоснованной формулировкой знаменитого «золотого правила» механики. Благодаря открытию закона рычага физика продвинулась значительно вперед.
«Золотое правило» механики
Автор замечательной сказки «Алиса в стране чудес» Л. Кэрролл не был писателем в полном смысле этого слова, а занимался тем, что преподавал математику в Оксфорде. Однажды он предложил своим студентам задачу, которая получила впоследствии название «обезьяньей». Почти все студенты дали самые разные, однако, неправильные ответы на нее. По условию задачи, через колесо блока перекинута веревка. На одной ее части висит обезьяна, другая часть уравновешена гирей. Требуется определить, куда сдвинется груз (и сдвинется ли вообще), если обезьяна поползет по веревке вверх.
Правильным ответом будет утверждение, что гиря тоже начнет подниматься. Ведь веревка под лапами обезьяны сдвигается вниз, а следовательно, груз увлекается наверх. А на первый взгляд может показаться, будто гиря опускается вниз. Конечно, нетрудно сделать так, чтобы обезьяна поднималась вверх, а гиря при этом опускалась. Для этого самой обезьяне вообще не требуется двигаться. Вполне достаточно утяжелить гирю и нарушить тем самым равновесие на блоке. Тяжелая гиря потянет вниз, а обезьяна станет подниматься. Блок является т. н. простым механизмом (простой машиной). Конечно, для физики это крайне простое, если не сказать примитивное, устройство. Но в действительности он не так уж и прост. Существуют разновидности блоков — подвижный и неподвижный, а также системы блоков, полиспаст, наклонная плоскость, винт, клин, рычаг.
Важнейшим свойством этих простых механизмов является их способность восстанавливать и поддерживать равновесие тел за счет приложенных сил. Поскольку равновесие означает баланс сил, то назначение простых машин заключается в изменении направления или величины затрачиваемых сил при сохранении постоянной работы.
Чтобы познакомиться с возможностями простых машин, рассмотрим две нехитрые системы неподвижных блоков. Представим себе, что человек пытается с помощью системы из двух блоков — неподвижного и подвесного — поддержать себя и подвесную платформу, т. е. уравновесить собственный вес и вес платформы посредством мускульной силы. При этом подвесной блок, на который воздействует мускулатурой человек, связан с канатом, перекинутым через неподвижный блок. Возможно ли это?