18 случайных научных изобретений и открытий, изменивших мир
Большинство научных открытий происходят в результате кропотливой, целенаправленной и безумно сложной работы, цель которой сводится к одной-единственной задаче — совершить прорыв в той или иной сфере. Однако история полна случаев, когда невероятные открытия совершались ученым тогда, когда их взор был направлен совершенно в противоположную сторону.
Иногда очень значимые открытия происходят совершенно случайным образом. Взять хотя бы разработку препарата с целью улучшения кровотока в миокарде и лечения стенокардии и ишемической болезни сердца. Для сердца это лекарство, как показали клинические испытания, оказалось практически бесполезно, но так на свет появился силденафил, более известный сейчас как Виагра. Открытие того же сахарина – искусственного заменителя сахара – стало следствием усталости, а возможно, простой забывчивости российского профессора химии помыть руки перед едой.
В большинстве случаев исследователи, стоящие за подобными открытиями, не стали бы называть их по-настоящему «случайными», поскольку перед этим люди нередко проводили множество бессонных ночей и анализировали огромную гору научной информации – все ради того, чтобы действительно совершить открытие, хотя и не то, что получилось в итоге.
Стремление понять, как работает тот или иной новый продукт, тоже нередко вносит свою лепту, как это было с изобретателем специального вещества, предназначавшегося для чистки стен от сажи. Всего лишь простое любопытство и желание сменить один ингредиент на другой воплотились в очень интересное и весьма прибыльное изобретение – пластилин.
Также следует понимать, что ни одно из изменивших этот мир «случайных» изобретений не было бы возможным без наличия того, кто смог бы своевременно разглядеть потенциал и ценность открытия. И все же история показывает, что лучшие инновации могут приходить в этот мир в самый неожиданный момент.
Микроволновая печь
Инженер компании «Raytheon» Перси Спенсер, занимавшийся изготовлением оборудования для радаров, в 1945 году совершил одно из важнейших для этого мира открытий. Он обнаружил, что СВЧ-излучение способно нагревать предметы. Легенд о том, как он это выяснил, есть несколько. Согласно одной из них, однажды он случайно оставил в кармане шоколадный батончик и приступил к работе с магнетроном, а спустя несколько минут с удивлением почувствовал, как в шоколад в кармане начал плавиться. Попытавшись выяснить, в чем дело, Спенсер решил провести эксперимент с другими продуктами: яйцами и зернами кукурузы. Из увиденного он сделал вывод, что причиной наблюдаемого является микроволновое излучение.
Как бы там ни было, в 1946 году Спенсер получил патент на первую микроволновую печь. Первая микроволновка «Radarange» была выпущена в 1947 году той же фирмой, в которой он работал. Но предназначалась она не для разогрева пищи, а для быстрой разморозки продуктов и использовалась исключительно военными. Ее высота составляла 168 сантиметров, масса — 340 кг, а мощность — 3 кВт, что примерно в два раза больше мощности современных бытовых СВЧ-печей. Микроволновка для военных стоила 3000 долларов. В 1965 году вышел ее бытовой вариант, который продавался за 500 долларов.
Хинин
В течение длительного времени хинин использовался как основное средство лечения малярии. Сейчас его по-прежнему можно встретить в качестве одного из компонентов лекарств против малярии, а также в качестве добавки в различные тонизирующие напитки.
Иезуитские миссионеры использовали хинин еще с начала 1600 годов, обнаружив его в Южной Америке и привезя впоследствии в Европу, однако, согласно одной из легенд, применение этого вещества для лечения болезней практиковалось представителями андских цивилизаций еще раньше, а открытие хинина, и в частности его свойств, нередко связывают со случаем удачи.
В одной из легенд говорится об одном андском жителе, потерявшемся в джунглях и подхватившем малярийную лихорадку. Совсем обессиленный от жажды, он выпил из лужи воды, находившейся у подножия хинного дерева. Горьковатый привкус воды сначала очень напугал человека. Тот подумал, что выпил что-то, что еще сильнее усугубит его состояние. Но, к счастью, все произошло совсем наоборот. Через время его лихорадка отступила, человек смог найти дорогу домой и поделиться историей об удивительном дереве.
Эта история не так хорошо задокументирована, как та же официальная версия о миссионере Бернабе Кобо, который привез полученный от индейцев хинин в Европу и вылечил им жену вице-короля Перу, однако мы просто не могли проигнорировать интересную легенду об удаче, которая впоследствии изменила этот мир.
Рентгеновское излучение
В 1895 году немецкий физик Вильгельм Рентген работал с катодно-лучевой трубкой. Несмотря на то, что сама трубка была экранирована, Рентген заметил, что картон, покрытый платиносинеродистым барием и находившийся рядом с трубкой, начинал светиться в темной комнате.
Рентген попытался блокировать лучи, но большинство вещей, которые он помещал перед ними, проявляли аналогичный эффект. Когда в конце концов он поставил перед трубкой свою руку, то заметил, что она начинает просвечиваться на изображении, проецируемом на экране. Свое открытие он назвал «икс-лучами» (X-rays). После Рентген заменил трубку фотографической пластиной и получил первую рентгенограмму.
Вскоре после этого технология была адаптирована медицинскими учреждениями и исследовательскими лабораториями. Однако опасность длительного воздействия рентгеновских лучей ученым еще только предстояло понять.
Радиоактивность
Радиоактивность была открыта в 1896 году французским физиком А. Беккерелем. Он занимался исследованием связи люминесценции и недавно открытых рентгеновских лучей.
Беккерель решил выяснить, не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами? Для проверки своей догадки он взял несколько соединений, в том числе одну из солей урана, фосфоресцирующую желто-зеленым светом. Осветив ее солнечным светом, он завернул соль в черную бумагу и положил в темном шкафу на фотопластинку, тоже завернутую в черную бумагу. Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель действительно увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через черную бумагу, и только рентгеновские лучи могли в этих условиях засветить пластинку.
Проведя несколько аналогичных экспериментов с использованием урановой соли, он понял, что открыты новые лучи, проходящие сквозь непрозрачные предметы, но не являющиеся рентгеновскими.
Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. Таким образом, это свойство было присуще не соединениям, а химическому элементу — урану.
Застежки-липучки
В 1941 году швейцарский инженер Жорж де Местраль решил прогуляться в Альпах со своей собакой. По возвращении домой он, как обычно, принялся отчищать шерсть животного от головок репейника. Но на этот раз решил посмотреть, как те выглядят под микроскопом. Как оказалось, на каждой головке имелись крошечные крючки, с помощью которых они и цеплялись к шерсти животного и одежде.
Инженер не планировал придумывать новую систему застежек, но увидев, насколько просто и крепко цепляются крючки к ткани и шерсти, он все-таки не устоял перед соблазном. Через годы проб и ошибок он понял, что самым подходящим материалом для создания липучек является нейлон.
Застежки-липучки стали очень популярными вскоре после того, как технология была адаптирована аэрокосмическим агентством NASA. Позже липучки стали широко использоваться в производстве повседневной одежды и обуви.
Сахарин
Сахарин представляет собой искусственный подсластитель, примерно в 400 раз слаще сахара. Он был открыт в 1878 году немецким химиком российского происхождения Константином Фальбергом в Университете Джона Хопкинса. Фальберг и его руководитель американский профессор Айра Ремсен вели исследования производных битума (каменноугольные смолы).
После долгого дня, проведенного в лаборатории, Фальберг забыл помыть руки перед ужином. Взяв в руку хлеб и откусив кусочек, ученый заметил, что тот имеет сладковатый вкус, как, впрочем, и вся остальная еда, к которой он прикасался руками.
Он вернулся в лабораторию и стал проводить эксперименты по смешиванию различных составляющих, пока в конечном итоге не обнаружил, что при сочетании орто-сульфобензойной кислоты с хлористым фосфором и аммиаком получается вещество с тем самым сладковатым привкусом (следует отметить, что практика пробовать случайные химикаты на вкус совсем не типична для ученых).
Фальберг запатентовал химическую формулу сахарина в 1884 году (не вписав в держателя патента Ремсен, несмотря на то что они вместе до этого опубликовали первую научную статью по этому открытию). Широкое распространение искусственный подсластитель получил во время Первой мировой войны, когда запасы и поставки сахара в мире были ограничены.
Тесты вещества показали, что оно не усваивается организмом и не является калорийным. В 1907 году сахарин в качестве заменителя сахара стал приниматься диабетиками как диабетический подсластитель, не содержащий сахар.
Имплантируемый кардиостимулятор
В 1956 году американский инженер и изобретатель Уилсон Грэйтбатч занимался разработкой устройства, записывающего сердечный ритм. Потянувшись в коробку за резистором, который должен был завершить контур схемы, он достал неправильный – резистор оказался большего размера.
Тем не менее, установив этот резистор, инженер обнаружил, что контур излучает электрические пульсации. Частота пульсаций натолкнула его на мысль о сердечном ритме. Грэйтбатч загорелся желанием создать компактный вживляемый кардиостимулятор. Оставалось лишь придумать способ, как уменьшить размеры стимулятора, чтобы при этом он мог работать.
Через два года он представил первый вживляемый кардиостимулятор, подающий искусственные импульсы для стимуляции работы сердца. Устройство было имплантировано собаке. Эта запатентованная инновация привела к началу производства и дальнейшему развитию кардиостимуляторов.
ЛСД
ЛСД-25 был впервые синтезирован швейцарским химиком Альберт Хофманом в 1938 году, проводившим исследования лизергиновой кислоты, вырабатываемой ядовитым грибом спорыньей, паразитирующим на некоторых злаках. Изучаемые химические вещества Хофман планирован использовать в фармацевтике. И, кстати, многие их производные по-прежнему в ней используются.
В 1943 году, еще не зная о действии полученного препарата, Хофман случайно впитал некоторое количество вещества подушечками пальцев, ощутив ярко выраженный эффект беспокойства и головокружения, о чем сообщил своему ассистенту.
Вернувшись домой, он лег на кровать и «погрузился в своеобразное состояние опьянения, характеризующееся очень активной игрой воображения», как он сам писал в своих заметках. Тремя днями позже Хофман решил первым в мире преднамеренно принять препарат. Вот как он описывал свои ощущения после:
«Я попросил моего лабораторного ассистента, который был информирован об эксперименте, проводить меня домой. Мы отправились на велосипеде, так как автомобиля не было из-за ограничений военного времени. По дороге домой моё состояние начало принимать угрожающие формы. Все в моем поле зрения дрожало и искажалось, как будто в кривом зеркале. У меня также было чувство, что мы не можем сдвинуться с места. Однако мой ассистент сказал мне позже, что мы ехали очень быстро. Наконец, мы приехали домой целые и невредимые, и я едва смог обратиться с просьбой к своему спутнику, чтобы он позвал нашего семейного врача и попросил молока у соседей. Головокружение и ощущение, что я теряю сознание, стали к этому времени настолько сильными, что я не мог больше стоять, и мне пришлось лечь на диван. Окружающий меня мир теперь ещё более ужасающе преобразился. Все в комнате вращалось, и знакомые вещи и предметы мебели приобрели гротескную угрожающую форму. Все они были в непрерывном движении, как бы одержимые внутренним беспокойством. Женщина возле двери, которую я с трудом узнал, принесла мне молока — на протяжении вечера я выпил два литра. Это больше не была фрау Р., а скорее злая и коварная ведьма в раскрашенной маске.
Ещё хуже, чем эти демонические трансформации внешнего мира, была перемена того, как я воспринимал себя, свою внутреннюю сущность. Любое усилие моей воли, любая попытка положить конец дезинтеграции внешнего мира и растворению моего «Я» казались тщетными. Какой-то демон вселился в меня, завладел моим телом, разумом и душой. Я вскочил и закричал, пытаясь освободиться от него, но затем опустился и беспомощно лёг на диван. Вещество, с которым я хотел экспериментировать, покорило меня. Это был демон, который презрительно торжествовал над моей волей».
Пластилин
Вопрос о том, кого считать изобретателем пластилина, является спорным. В Германии им считают Франца Колба (патент 1880 года), в Великобритании — Уильяма Харбута (патент 1899 года). Существует еще одна версия создания пластилина, согласно которой это вещество придумал Ной Маквикер.
Липкий материал был создан Ноем Маквикером, работавшим на тот момент со своим братом Клео в компании Kutol, производившей мыло. Однако изначально изготовленный Маквикером материал не задумывался как игрушка. Он разрабатывался как средство для очистки обоев.
Одной из проблем, с которой приходилось сталкиваться держателям каминов, которыми люди отапливали дома, была сажа, оседавшая на стены и портившая обои. Липкая глина обещала беспроблемную очистку. Однако вскоре в моду вошли виниловые обои, которые можно было мыть простой губкой, смоченной водой, и чистящая глина стала неактуальной.
Когда Маквикеры уже собирались выйти из бизнеса, к ним поступила новая идея, предложенная воспитательницей детского сада по имени Кей Зуфалл, которая заметила, что материал отлично меняет форму и его можно использовать для лепки. Через общих близких родственников она сообщила об этой идее Ною Маквикеру. Тот, в свою очередь, решил удалить из материала моющую составляющую и добавил в него краситель. Изначальное название нового материала «Kutol’s Rainbow Modelling Compound» решили заменить на предложенный Кей вариант «пластилин».
Пенициллин
«Когда я проснулся на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал революцию в медицине своим открытием первого в мире антибиотика или бактерии-убийцы. Но полагаю, что именно это я и сделал».
В 1928 году сэр Александр Флеминг, профессор бактериологи, вернувшись в свою лабораторию спустя месяц отдыха со своей семьей, обнаружил, что в одной из его чашек Петри появились плесневые грибы, которые уничтожили до этого находившиеся в ней колонии стафилококков, но при этом не тронули другие культуры.
Флеминг отнес грибы, выросшие на пластине с его культурами, к роду пеницилловых и спустя несколько месяцев назвал выделенное вещество пенициллином. Но поскольку Флеминг не был химиком, он не был в состоянии извлечь и очистить активное вещество.
О своем открытии ученый написал в 1929 году в британском журнале Экспериментальной Патологии, но его статье было уделено мало внимания. До 1940 года Флеминг продолжал свои опыты, пытаясь разработать методику быстрого выделения пенициллина, которую можно было бы использовать в дальнейшем для более масштабного применения.
Впервые пенициллин был применен для лечения человека британскими учеными Говардом Флори и Эрнстом Чейном 2 февраля 1941 года, что положило начало эпохи антибиотиков.
Виагра
Виагра стала первым препаратом для лечения эректильной дисфункции, однако изначально она разрабатывалась совсем не для этого. Ее создателем является американская компания Pfizer, разработавшая препарат силденафил, по задумке предназначавшийся для лечения сердца.
Однако во время клинических испытаний было выявлено, что влияние препарата на сердечный кровоток минимально, однако он обладает выраженным влиянием на кровоток в области органов малого таза, сопровождавшееся более продолжительной и сильной эрекцией у мужчин. Даже в тех случаях, когда люди уже и не помнили, когда у них последний раз она была. Так появилась Виагра.
Дополнительные клинические испытания Pfizer с участием 4000 мужчин с эректильной дисфункцией показали аналогичный результат эффективности препарата.
Инсулин
Открытие, которое позже позволило изобрести инсулин, стало чистой случайностью.
В 1889 году два доктора из Страсбургского университета, Оскар Минковски и Джозеф вон Меринг, пытаясь понять, как поджелудочная железа влияет на пищеварение, удалили этот орган у здоровой собаки. Спустя несколько дней они обнаружили, что вокруг урины подопытного пса собираются мухи, что оказалось совершенной неожиданностью.
Они провели анализ этой мочи и обнаружили в ней сахар. Ученые поняли, что его наличие связано с удаленной несколькими днями ранее поджелудочной железой, что привело к тому, что у собаки развился диабет.
Тем не менее эти двое ученых так и не выяснили, что гормоны, вырабатываемые поджелудочной железой, регулируют сахар в крови. Это выяснили исследователи из Университета Торонто, которые в рамках экспериментов, проводившихся с 1920 по 1922 годы, смогли выделить гормон, который впоследствии получил название инсулин.
За это революционное открытие ученые из Университета Торонто были удостоены Нобелевской премии, а фармацевтическая компания Eli Lilly and Company, с одним из владельцев которой был знаком один из ученых, начала первое промышленное производство этого вещества.
Вулканизированная резина
Изобретателем способа вулканизации считают американца Чарльза Гудьира, который с 1830 года пытался создать материал, способный оставаться эластичным и прочным в жару и холод.
Он обрабатывал резиновую смолу кислотой, кипятил ее в магнезии, добавлял различные вещества, однако все его изделия превращались в липкую массу в первый же жаркий день.
Открытие пришло к изобретателю случайно. В 1839 году, работая на Массачусетской резиновой фабрике, он однажды уронил на раскаленную плиту ком резины, перемешанной с серой.
Вопреки ожиданию, она не расплавилась, а, наоборот, обуглилась, словно кожа. В первом своем патенте он предложил подвергать каучук воздействию нитрита меди и царской водки. Впоследствии изобретатель обнаружил, что резина становится невосприимчивой к температурным воздействиям при добавлении серы и свинца.
После многочисленных испытаний Гудьир нашел оптимальный режим вулканизации: он смешал каучук, серу и свинцовый порошок и нагрел эту смесь до определенной температуры, в результате чего получилась резина, которая не изменяла свои свойства ни под влиянием солнечных лучей, ни под воздействием холода.
Кукурузные хлопья
История кукурузных хлопьев берет начало в XIX веке. Владельцы санатория «Батл-Крик» в штате Мичиган (США), доктор Келлог и его брат Вилл Кит Келлог готовили какое-то блюдо из кукурузной муки, но им срочно понадобилось отлучиться по неотложным делам пансиона.
Когда же они вернулись, то обнаружили, что кукурузная мука, находившаяся на строгом учете, чуть-чуть испортилась. Но они все равно решили приготовить из муки тесто, однако тесто свернулось, и получились хлопья и комки. Братья от отчаяния пожарили эти хлопья, и оказалось, что некоторые из них стали воздушными, а некоторые приобрели приятную хрустящую консистенцию.
Впоследствии эти хлопья были предложены пациентам доктора Келлога в качестве нового блюда, и подававшиеся к столу с молоком и зефиром они были очень популярны.
Добавив в хлопья сахар, Вилл Кит Келлог сделал их вкус более приемлемым для широкой аудитории.
В 1894 году оригинальные кукурузные хлопья были запатентованы американским врачом Джоном Харви Келлогом. В 1906 году Келлоги начали массовое производство нового типа пищи и основали собственную компанию.
Тефлон
Благодарить за изобретение тефлона стоит химика Роя Планкетта. В 1938 году он работал в одной из лабораторий фирмы Дюпон (DuPont) в штате Нью-Джерси. В ту пору Планкетт изучал свойства фреонов.
Однажды он под сильным давлением заморозил тетрафторэтилен, вследствие чего был получен воскообразный белый порошок, который в дальнейшем продемонстрировал удивительные свойства.
Терзаемый любопытством Планкетт провел несколько экспериментов с новым веществом и обнаружил, что порошок не только жаропрочен, но еще и имеет низкие фрикционные свойства. Через два года уже был налажен выпуск нового материала, и мир узнал его под названием «тефлон».
Суперклей
Когда в 1942 году американский химик Гарри Кувер создал вещество, которое позже будет названо «суперклеем», он на самом деле экспериментировал с новыми материалами для прицелов в боевом оружии. Однако вещество из-за излишней клейкости было забраковано.
В 1951 году американские исследователи во время поисков термостойкого покрытия для кабин истребителей случайно обнаружили свойство цианоакрилата прочно склеивать различные поверхности. В 1955 году разработка была запатентована, а в продажу поступила в 1959 году.
Суперклей долгое время присутствовал в различных американских ток-шоу, где выяснялись его все новые и новые потрясающие свойства.
Цианокрилатный клей мог склеивать любые поверхности, даже если они не были предварительно зачищены должным образом. Основная проблема этого клея состоит не в том, чтобы намертво склеить детали, а в том, чтобы их потом разъединить.
Ударопрочное стекло
Небьющееся стекло широко используется в автомобильной промышленности и строительстве. Сегодня оно повсюду, но когда французский ученый Эдуард Бенедиктус в 1903 году случайно уронил на пол пустую стеклянную колбу и она не разбилась, он очень удивился.
Как оказалось, до этого в колбе хранился раствор коллодия, раствор испарился, но стенки сосуда остались покрыты его тонким слоем.
В то время во Франции интенсивно развивалось автомобилестроение, и ветровое стекло изготовляли из обычного стекла, что было причиной множества травм водителей, на что и обратил внимание Бенедиктус.
Он увидел реальную выгоду для спасения человеческих жизней в использовании его изобретения в автомобилях, но автомобилестроители посчитали его слишком дорогим для производства. Сейчас же оно используется повсеместно.
Вазелин
Название «вазелин» было запатентовано в США как торговая марка и торговый знак в 1878 году. Всем известное косметическое и лечебное средство изобрел и запатентовал эмигрировавший в Америку английский химик Роберт Чезбро. В этом изобретении ученому «помогли» нефтяники.
Когда в 1859 году начался нефтяной бум, Чезбро, общаясь с нефтяниками, заинтересовался липким нефтепродуктом – парафинообразной массой, которая при нефтедобыче налипала к бурильным установкам и забивала насосы. Он заметил, что рабочие постоянно используют эту массу при ожогах и порезах в качестве успешно заживляющего раны средства.
Ученый стал экспериментировать с массой и сумел выделить из нее полезные ингредиенты. Получившимся веществом он смазал свои многочисленные ожоги и шрамы, полученные во время опытов.
Эффект оказался поразительным. Раны зажили, причем довольно быстро. В дальнейшем поразительную ранозаживляющую способность этого вещества Чезбро продолжил совершенствовать и, пробуя на себе, наблюдал за результатом.
