Wonderful inventions 1868

Выдающиеся изобретения: от морского компаса до океанского телеграфа.

Wonderful inventions: from the mariner's compass to the electric telegraph cable.

Создание и публикация различных списков (TOP10, TOP100, The BEST, и т.д.) самых лучших, ярких, выдающихся, … изобретений является в наше время достаточно модным (популярным) увлечением, которым занимаются все кому не лень. Но, оказывается, что это увлечение достаточно давнее, Подтверждение этому утверждению, я недавно нашел, благодаря замечательному сервису Google Книги.

В 1868 году в Лондоне вышла книга Wonderful inventions: from the mariner's compass to the electric telegraph cable, в которой была предпринята попытка проанализировать движение человечества по пути технического прогресса в виде составления списка самых замечательных, изумительных, удивительных, … (wonderful одним словом) изобретений всех времен и народов. На тот момент времени, разумеется.

Вот список изобретений, на языке оригинала, вошедших в эту книгу.

1. The Mariner's Compass
2. Lighthouses and Lifeboats
3. The Barometer
4. The Thermometer
5. Printing
6. The Telescope
7. The Microscope
8. Clocks and Watches
9. Gunpowder and Gun-cotton
10. Gas-lighting
11. Artesian Wells
12. The Steam-engine
13. The Cotton Manufacture
14. Steam Navigation
15. The Railway and the Locomotive Steam-engine
16. Iron Ships of War, Guns, and Armour
17. The Electric Telegraph
18. Ocean Electro-Telegraphy. – The Electric Cables

Попытаюсь перевести и представить этот список на русском языке, исходя при этом не из точности перевода, а из общепринятых русских эквивалентов этих английских названий. Итак …

Список самых выдающихся изобретений сделанных человечеством к 1868-му году.

1. Морской компас / The Mariner's Compass
2. Маяки и спасательные шлюпки / Lighthouses and Lifeboats
3. Барометр / The Barometer
4. Термометр / The Thermometer
5. Книгопечатание / Printing
6. Телескоп / The Telescope
7. Микроскоп / The Microscope
8. Часы / Clocks and Watches
9. Порох и бездымный порох (Черный порох и пироксилин) / Gunpowder and Gun-cotton
10. Газовое освещение / Gas-lighting
11. Артезианская скважина / Artesian Wells
12. Паровая машина / The Steam-engine
13. Хлопчатобумажное производство / The Cotton Manufacture
14. Пароход / Steam Navigation
15. Железная дорога и Паровоз /The Railway and the Locomotive Steam-engine
16. Военные железные корабли (броненосцы), пушки и броня / Iron Ships of War, Guns, and Armour
17. Электрический телеграф / The Electric Telegraph
18. Океанский электрический телеграф / Ocean Electro-Telegraphy. – The Electric Cables

Список весьма интересный, однако, для многих наших современников удивительный, а по некоторым позициям, возможно, и непонятный (неизвестный). В связи с этим придется дать некоторые комментарии, как по всему списку, так и по отдельным его пунктам.

Какими критериями руководствовался автор этой книги Джон Тимбс (John Timbs) при отборе изобретений, можно только догадываться. Человеку, живущему в начале 21-го века, трудно понять живущего в веке 19-м. Однако кое-что объяснить можно. Например, под номером 2 в этом списке стоит Lighthouses and Lifeboats, т.е. маяки и спасательные шлюпки. Не знаю с чем связана такая нумерация в этой книге: по степени значимости, по древности изобретения, либо по другим неведомым мне причинам, но отчасти второе место маяков и спасательных шлюпок можно объяснить тем, что книга издана в Великобритании, а для владычицы морей безопасность мореплавания всегда была важна. Стоящие на первом месте компас и на третьем барометр, только подтверждают это мое предположение. С мореплаванием также связаны пункты 8, 14 и 16 из этого списка. С пароходами и броненосцами все ясно, здесь прямая связь, а вот о часах, возможно, не все знают, что без них нельзя точно определить свои координаты на поверхности земного шара.
Каждое изобретение в этом списке вполне заслуживает отдельного рассказа, что мне когда-нибудь и удастся сделать. В этом же сообщении лишь кратко остановлюсь на каждом изобретении.

1. Морской компас / The Mariner's Compass
В данном случае, речь идет, прежде всего, о магнитном компасе. Других в то время, вероятно, еще не знали.
Принцип действия основан на взаимодействии поля постоянных магнитов свободно вращающейся стрелки компаса с магнитным полем Земли. В результате этого взаимодействия, стрелка компаса располагается параллельно линиям магнитного поля, т.е. указывает на магнитный полюс Земли.
В наше время существуют и другие виды компасов (например, гирокомпас), но они работают на других принципах, и к морскому компасу середины 19-го века отношения не имеют.
Компас был изобретен, как предполагают, в Китае на рубеже первого и второго тысячелетия нашей эры, и первоначально служил для указания направления движения по пустыням, а не по морям. В Европе компас появился в XII—XIII вв., однако устройство его было простым - намагниченная стрелка, укрепленная в пробке, плавала в сосуде с водой и ориентировалась нужным образом.
В дальнейшем компас значительно усовершенствовали. Магнитную стрелку надели на вертикальную шпильку, а к стрелке был прикреплен лёгкий круг, разбитый по окружности на 16 румбов. В XVI в. ввели деление на 32 румба, а коробку со стрелкой стали помещать в карданном подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля. В XVII в. компас снабдили пеленгатором - вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укрепленной на крышке коробки над стрелкой. К середине 19-го века морские компасы выглядели так.

Морские компасы середины 19-го века.
Gowland’s mariner’s compasses. The mechanic’s magazine. October 27, 1855
Нактоуз (ящик для судового компаса). Brown’s “gravity binnacle”.  The mechanic’s magazine. July 3rd – December 25th,  1858. Vol. LXIX.
Ritchie’s liquid ship’s compass. Scientific American, 1864

2. Маяки и спасательные шлюпки / Lighthouses and Lifeboats
Маяки в этом списке самых замечательных изобретений человечества были изобретены раньше всех. Достаточно вспомнить самый знаменитый маяк всех времен и народов – Александрийский маяк. В середине 19-го века маяки в техническом оснащении шли в ногу со временем. Вот как выглядела в то время осветительная установка маяка.

Gilliland’s dioptric crystal lenses. Scientific American, may 14, 1853

Кому интересно, более подробно о маяках и их истории можно узнать и посмотреть вот в этой статье: Самые красивые маяки.

Что касается спасательных шлюпок, точно указать время, когда обыкновенные лодки, обычно всегда имеющиеся на любом судне, превратились в спасательные, я не могу. Вероятно, у них есть своя давняя история, но она мне пока неизвестна. А в середине 19-го века спасательные шлюпки уже присутствовали на судах, и выглядели примерно так.

The Fareham life-boat. The mechanic’s magazine. July 1st – December 30th, 1854. Vol. LXI

 Современные спасательные средства, конечно, далеко ушли от представленной выше шлюпки. Вот какими спасательными шлюпками оснащены сейчас нефтяные танкеры.

Шлюпка. Фото Александр Потёмка
Черное море. Шлюпочные учения танкера NS Champion. Все танкера оборудованы шлюпками закрытого типа, в которых экипаж должен после оставления судна преодолеть полосу горящей разлившейся нефти.

3. Барометр / The Barometer
Прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр, изобрел итальянский ученый Эванджелиста Торричелли (итал. Evangelista Torricelli; 15 октября 1608 - 25 октября 1647).
В ртутном барометре давление измеряется высотой столба ртути в трубке, запаянной сверху, а нижним концом опущенной в сосуд все с той же ртутью. Такие барометры являются наиболее точными и поэтому даже сейчас используются на метеостанциях.
Как можно заметить, изобретение это достаточно давнее.  К середине 19-го века был придуман более безопасный вид барометра – механический, т.н. Анероид, который показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создан вакуум.
В повседневной жизни современного человека барометр не играет практически никакой роли. Даже анероид уже трудно найти в современном жилище. А все дело в том, что он перестал играть роль предсказателя погоды, как это было раньше. Прогноз погоды мы узнаем из интернета или телевизора, и потому барометр на бытовом уровне оказался невостребованным.
А вот в 19-м веке в каждом приличном доме должен был быть подобный прибор.

The Royal polytechnic barometer из книги English Mechanic and mirror of science. (March 25, 1870)

А если дом очень хороший, то можно себе позволить и такое произведение искусство - предмет зависти любого современного антиквара.

Барометры с Иллюстрированного каталога Парижской Промышленной Выставки 1867 года.

4. Термометр / The Thermometer
Термометр, как известно, это прибор для измерения температуры.
Изобретение это также достаточно давнее. И настоящее время известно несколько видов термометров: жидкостные, механические, электрические и др. Но первые термометры были жидкостные, и их изобретение обычно связывают с именем Галилея и его учеников (Нелли и Вивиани), которые утверждали, что уже в 1597 году проводились эксперименты с прибором для измерения степеней тепла, названным впоследствии термобароскоп или термоскоп.
Изобретение термометра также приписывают лорду Бэкону, Роберт Фладду, Санкториусу, Скарпи, Корнелию Дреббелю (Cornelius Drebbel), Порте и Саломону де Каус. Но все эти первые термометры были далеки от совершенства и от термометров в современном понимании этого слова, т.к. это были не жидкостные, а скорее воздушно-жидкостные термометры.
Шло время. Совершенствовались технологии. Человечество стало больше понимать природу тепла. Все это привело к совершенствованию термометра. Наиболее значительные изменения в конструкции термометра связаны с именами Фаренгейт, Цельсий и Кельвин. 
Современную форму термометр приобрел благодаря Фаренгейту, который описал свой способ его изготовления в 1723 году. Фаренгейт придумал также свою шкалу, в которой температура замерзания воды была 32°, а кипения - 212°. Этой шкалой до сих пор продолжают пользоваться в США.
В 1742 году шведский физик Цельсий создал свою шкалу, в основе которой лежали две постоянные точки - тающего льда и кипящей воды, разделенные на 100 градусов. Такие термометры получили самое широкое распространение.
В 1848 г. английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) создал абсолютную шкалу температур. Точкой отсчета в шкале Кельвина является значение абсолютного нуля: −273,15° С. Этой шкалой пользуются, в основном, в научной среде, а в повседневной жизни распространение получила шкала Цельсия.

5. Книгопечатание / Printing
Для человека, учившегося в советской школе, изобретение книгопечатания обычно связано с именем Ивана Федорова. Ни в коем случае не умаляя достижений первопечатника Федорова в развитии славянской культуры, все же следует заметить, что первая русская книга Апостол вышла в 1564 году, а искусство печатать книги было изобретено Иоганном Гутенбергом из г. Майнц в 1440 г., т.е. более чен на сто лет раньше. 
Вообще то, как любой другой сложный технологический процесс или устройство, книгопечатание развивалось не на пустом месте. Вероятно были предшественники. Кто-то работал параллельно и независимо от Гуттенберга, что дает поводы оспаривать у него приоритет. Кроме того, Гутенберг работал не сам - у него были ученики и последователи. Это, в конце концов, привело к устоявшему  мнению, что изобретателями книгопечатания (Printing) являются Иоганн Гутенберг (John Gutenberg), Иоганн Фуст (Johannes Faust или Fust) и Петер Шеффер (Peter Schoeffer). Так, по крайней мере, утверждает Джон Тимбс (John Timbs) - автор книги Wonderful inventions: from the mariner's compass to the electric telegraph cable.

Иоганн Гутенберг, Иоганн Фуст и Петер Шеффер – изобретатели книгопечатания.

Основными элементами этого изобретения были наборной шрифт и пресс, хотя понятно, что даже в то время технология была достаточно сложной. А к середине 19-го века книгопечатание уже превратилось в полиграфию, вернее в полиграфическую промышленность, с технологией не сравнимой со средневековой. Вот как выглядело рабочее место (машина) наборщика и печатный пресс, согласно журналу Scientific American из 1864 года, найденному мною благодаря сервису Google Книги.

Alden’s type-setting and type-distributing machine. Scientific American. September 3, 1864.

Potter’s improved printing press. Scientific American. January 7, 1866.

6. Телескоп / The Telescope
7. Микроскоп / The Microscope
Эти два оптических прибора действительно являются великими изобретениями человеческого гения. Появились они благодаря развитию области физики – оптики, а также оптической промышленности, которая появилась в Голландии в виде производства очков. Поэтому и появились Телескоп и Микроскоп в Голландии на рубеже 16-го и 17-го веков благодаря стараниям голландских очковых дел мастеров Иоанна Липперсгея и Захария Янсена. Хотя исследователи до сих пор спорят, кому из них отдать приоритет на эти изобретения, мне представляется спор этот несколько бессмысленный, хотя бы в силу давности этих событий.
И, тем не менее, микроскоп появился к 1590 году, а телескоп, вернее подзорная труба – в 1608 году.
А вот дальнейшее усовершенствование, а главное практическое использование, связано с именем Галилео Галилея. Он первый догадался в 1609 году направить зрительную трубу в небо, тем самым превратив её в телескоп. В дальнейшем Галилей активно занимался совершенствованием телескопов, создав инструмент с 32-кратным увеличением и сделав с помощью его ряд научных открытий в области астрономии. В 1611 году греческий математик Джованни Демизиани для одного из новых приборов Галилея предложил название телескоп.
К развитию микроскопа Галилей также приложил свои усилия. В 1624-м году он представил свой новый составной микроскоп, который назывался occhiolino, что по-итальянски означает - маленький глаз. Однако, через год, его друг по Академии Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин микроскоп.

Вот так выглядел телескоп в середине 19-го века.
Гравюра из книги: Les grandes inventions scientifiques et industrielles: chez les anciens et les modernes. Автор:    Louis Figuier. Издатель: Hachette, 1859

8. Часы / Clocks and Watches
В английском языке часы выражаются разными словами. Слово Clocks обозначают обычно большие часы, т.е. настенные, настольные, башенные. А слово Watches – карманные, наручные. В контексте описываемой книги, в данном случае имеется в виду изобретение механических часов. До них были известны другие виды часов, а именно: солнечные, водяные, песочные и др. К настоящему времени известны также другие виды часов: электронные, атомные и т.д..
Отличие механических Clocks и Watches между собой, кроме естественно размеров, заключается в  приводе, которым в карманных (наручных) часах является только пружина - важное изобретение в часовом механизме, сделанное в 15-м веке.
Как ни странно, одним из видов Watches является  хронометр - механические часы с особо точным ходом (погрешность ±5 секунд в сутки), размер которых, обычно, не позволяет их носить в кармане. Хронометр долгое время служил, чуть ли не единственным, способом определения долготы, которую можно было вычислить по разнице между местным временем астрономического события (например, восхода Солнца), и временем данного астрономического события на долготе Гринвичской обсерватории. Поэтому, после своего изобретения в период между 1734 - 1768 годами английским часовщиком-самоучкой Гаррисоном (John Harrison), хронометр стал неотъемлемой частью оборудования морского судна.

9. Порох и бездымный порох (Черный порох и пироксилин) / Gunpowder and Gun-cotton
16. Военные железные корабли (броненосцы), пушки и броня / Iron Ships of War, Guns, and ArmourК изобретению пороха, как и к изобретению других взрывчатых  веществ, в современном обществе отношение неоднозначное. Пережив две кровопролитные мировые войны, и не раз стояв на пороге третей, которая могла бы уничтожить современную цивилизацию, человечество весьма осторожно в оценке любых нововведений в военной сфере. В 19-м веке еще было не так очевидно, к каким ужасам войны могут привести усовершенствования средств и орудий войны, вызванные развитием науки и техники. Потому и попали в список самых замечательных изобретений порох и железные корабли войны с их новыми, на тот момент, пушками и защитной броней.

Существует устойчивое мнение, что порох, вернее дымный или черный порох, представляющий собой механическую смесь калиевой селитры, угля и серы в соотношении 15:3:2 (75 % KNO3, 15 % C и 10 % S), изобрели в древнем Китае. Однако, калиевая селитра, которая необходима для получения стабильных составов пороховых смесей, в природе не встречается, и для её получения требуется химическая технология, появившаяся только в XV—XVI веках. Получение древесного угля с высокой удельной поверхностью требует технологий получивших распространение лишь с развитием металлургии железа. Поэтому, приоритет в изобретении пороха, следует отдать Европе, причем его можно считать плодом коллективного труда многих европейских исследователей и ученых. Все что было до того в Китае, на Востоке и в самой Европе, можно назвать пиротехническими составами из природных селитросодержащих смесей и органики, и считать их порохами, в современном понимании, все же не следует.
Что касается бездымного пороха (англ. Smokeless powder или nitro powder), то упоминаемый в книге Gun-cotton им не является.
Настоящий бездымный порох изобрел в 1884 году Поль Вьель (Paul Vieille). Получивший название Poudre B, этот порох был смесью желатинизированного пироксилина с эфиром и спиртом, с последующей грануляцией и сушкой.
Пироксилин это вид нитроцеллюлозы - продукт полной этерификации целлюлозы азотной кислотой.
Способ получения стабильной нитроцеллюлозы разработал швейцарский химик Кристиан Фридрих Шёнбейн (Christian Fridrich Schönbein), который заключался в обработке одной части хлопковых волокон в пятнадцати частях смеси серной и азотной кислот в соотношении 50:50. После такой обработки хлопок удалялся из раствора, промывался и высушивался. Полученный новый материал стал применяться в производстве т.н. ружейного хлопка (Guncotton, Gun-cotton) о котором и идет речь в книге. Нитроцеллюлоза давала в 6 раз больший объем продуктов горения, чем дымный порох, намного меньше дыма и меньше нагревала оружие. Исследованиями пироксилина с 1862 года занимался английский химик Фредерик Август Абель, которому в 1868 году удалось получить прессованный пироксилин. Однако производство, хранение и использование пироксилина было крайне опасным и сопровождалось многочисленными взрывами. Эти взрывы привели к практически полному отказу от применения пироксилина в течении 20 лет, пока в 1884 году не был изобретен Poudre B – первый вариант настоящего бездымного пороха.

Что касается бронированных кораблей и артиллерии к ним, то в 1868 году всё ещё только начиналось, хотя огромные перспективы уже просматривались, раз Iron Ships of War, Guns, and Armour попали в список Wonderful inventions.
Развитие металлургии привело к появлению высококачественной стали, способы обработки которой уже позволяли изготовлять орудия, заряжающиеся с казенной части. Такие орудия привели к  появлению новых снарядов, что вынудило кораблестроителей защищать военные суда броней. Началось, шедшее с переменным успехом, противостояние брони и снаряда, которое не закончилось и сейчас. А в то время, все это выглядело так:

Корабельное орудие образца 1855 года.
Maudslay’s patent brech-loading cannon.
The mechanic’s magazine. July 7th – December 29th, 1855. Vol. LXIII.

Французский, покрытый железом, фрегат “La Gloire”
The French iron-plated frigate “La Gloire”.
Scientific American. Vol.IV.-No.7. February 16, 1861.

Способ бронирования (plating ships) деревянных кораблей.
Improvement in plating ships of war with iron.
Scientific American. Vol.IV.-No.3. January 19, 1861.

Продолжение следует.