10. Фейерверк
Примерно 2000 лет тому назад на китайской кухне обычный повар совершил одно из самых старинных случайных открытий в истории человечества. Он просто смешал серу, селитру (нитрил калия) и уголь, причем сделал он это над огнем. В общем, вы уже наверняка догадались, к чему это привело. О чем этот повар вообще думал, и вышел ли он на работу на следующий день, неизвестно, но факт остается фактом – этот повар абсолютно случайно полностью изменил ход истории. Древние китайцы назвали эту смесь «химическим огнем» и быстро осознали, что если засыпать черный порошок в стебли бамбука и кидать их потом в огонь, можно спровоцировать зрелищные взрывы. Так и появились первые в истории фейерверки.
Эти химические огни быстро стали довольно популярными, и их принялись использовать по всей стране на самых разных важных мероприятиях, включая свадьбы и похороны. Китайцы верили, что взрывы фейерверков сдерживают злые духи и защищают значимые церемонии. В ходе многочисленных экспериментов они выяснили, что при должном воздействии на бамбуковые заряды они не взрываются сразу, а уже только высоко в воздухе. Вскоре были изобретены ракеты на твердом топливе. Затем китайцы совместили корпус с пиротехническим зарядом и эти ракеты, и таким образом появились первые фейерверки в их более привычном для нас виде.
Историки пишут, что из Китая фейерверки попали на Ближний Восток благодаря Марко Поло. Оттуда они попали уже в Англию, где интерес к фейерверкам был сугубо военным. Именно англичане придумали всем известный рецепт пороха, которым мы пользуемся и по сей день. Однако итальянцам принадлежит другая не менее важная заслуга – они первыми среди европейцев превознесли фейерверки до уровня настоящего искусства, научившись разукрашивать огненные взрывы в разные цвета и придумав способ, как менять узоры фейерверков. По мере того, как местные пиротехники разрабатывали все более новые химические смеси, торжества в Италии становились все более громкими и яркими. Однако все это никогда бы не случилось, если бы почти 2000 лет тому назад один китайский повар чуть было не спалил свою кухню. Чего же именно он вообще добивался от своего эксперимента, мы уже так и не узнаем…
9. Веселящий газ (оксид азота)
Фото: Louis Figuier
В 1799 году молодой английский изобретатель и химик по имени Гемфри Дэви (Humphry Davy), который в итоге даже был избран президентом Лондонского королевского общества, решил выступить в роли подопытного зверька и выяснить, какие эффекты оказывает на человека вдыхание искусственно произведенных газов. Все во имя науки! Ученому ассистировал его коллега, доктор Кинглейк (Dr. Kinglake), и вместе они обнаружили, что во время термической обработки кристаллы нитрата аммония преобразовываются в газ, который можно собирать в специальные шелковые мешочки, пропитанные маслом. Для очистки получившегося газа его пропускали через водные пары.
После изобретения самодельной маски с загубником Гемфри приступил к непосредственным ингаляциям различных газов и был приятно удивлен веселящим эффектом вдыхания закиси азота. По словам рискового химика, после вдыхания веселящего газа он чувствовал головокружение, у него краснели щеки, он испытывал сильное удовольствие и самые возвышенные эмоции, а в голову приходили яркие идеи. Гемфри не на шутку увлекся экспериментами с этим газом, и вскоре он начал вдыхать его не только в лаборатории, но и дома, иногда совмещая это дело с алкоголем. Все это время изобретатель тщательно документировал свои ощущения, записывал точное количество вдыхаемого соединения, которое раз за разом становилось все более значительным.
Дэви давал попробовать веселящий газ своим пациентам и коллегам, чтобы они тоже делились своими впечатлениями и ощущениями для науки. Некоторые из подопытных были довольно известным личностями. Например, наследник знаменитой в те годы гончарной компании Wedgwood и известные поэты Сэмюэл Тейлор Кольридж и Роберт Саути (Samuel Taylor Coleridge, Robert Southey). Гемфри в своих опытах зашел так далеко, что он даже создал специальный герметичный бокс, в котором люди дышали фактически чистым оксидом азота. В 1800 году ученый опубликовал свой труд под названием «Researches, Chemical and Philosophical, chiefly concerning Nitrous Oxide and its Respiration» (Исследования, химические и философские, главным образом в отношении оксида азота и его вдыхания). Эта интересная работа (80 страниц) описывает весь опыт ученого, связанный со случайно открытым веселящим и анестезирующим газом.
8. Сахарин
В отличие от токсичного оксид свинца, сахарин – первый искусственный и вполне недорогой подсластитель, прекрасно заменивший обычный столовый сахар, а ведь открыт он был совершенно случайно. Где-то в конце 1878 или в начале 1879 года американский профессор Айра Ремсен (Ira Remsen) работал в небольшой лаборатории в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд (John Hopkins University, Baltimore, Maryland), когда к нему обратился владелец фирмы, занимающейся импортом товаров. Это был крупный предприниматель Росс Перо (H.W. Perot), и его интересовали исследования, связанные с сахаром. Фирма хотела, чтобы их эксперт в этой области, немецкий химик Константин Фальберг (Constantin Fahlberg), в лаборатории Ремсена провел проверку чистоты завезенного сахара.
После проведения успешных тестов Фальберг решил задержаться у Ремсена и поработать вместе с профессором над другими проектами. Однажды во время ужина немец обнаружил, что его хлеб был необычно сладким на вкус и решил выяснить, почему. Оказалось, что пекарь не использовал в приготовлении хлеба никаких подсластителей. Тогда ученый предположил, что химическое вещество, придавшее выпечке новый вкус, могло оказаться на его собственных руках. Видать, он просто не смыл его после работы в лаборатории, а потом это соединение попало на еду и изменило ее вкус. Поскольку употребленное в пищу химическое вещество не вызвало никаких побочных эффектов, Фальберг задался целью выяснить, что же это было.
Сначала химик никак не мог понять, что же именно попало в его хлеб, поэтому он просто перепробовал все лабораторные образцы, с которыми он работал в последнее время, и в итоге ответ был найден! Ученый выяснил, что сладость выпечки придало сочетание хлорида фосфора, аммиака и сульфобензойной кислоты. Получившийся из этих веществ бензойный сульфид был известным Фальбергу веществом, но он никогда прежде не пробовал его на вкус. Так и был открыт сахарин, который стал очень популярным заменителем сахара во времена Первой мировой войны.
Вопреки распространенному заблуждению, сахарин абсолютно безвреден, и это доказывает множество различных исследований. В 2010 году Агентство по охране окружающей среды США даже заявило, что «сахарин более не считается потенциально опасным для здоровья человека».
7. Рентгеновское излучение
Фото: Wellcome Trust
8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Конрад Рёнтген (Wilhelm Conrad Rontgen) работал в своей лаборатории, пуская ток через катодную трубку, когда внезапно краем глаза он заметил странное свечение на экране, который ранее был обработан специальным химическим составом. Так Вильгельм и стал первым человеком на планете, который впервые столкнулся с икс-излучением. Столь необычно физик назвал это явление из-за его загадочных и незнакомых прежде свойств.
Икс-излучение или рентгеновское излучение – это электромагнитные волны, похожие на световое излучение, но существующие в диапазоне длин волн в 1000 раз короче. Это позволяет им проникать сквозь мягкие ткани (мышцы, кожа), но появившиеся на пути рентгеновских лучей кости или металл становятся серьезной преградой. Открытие этого излучения навсегда изменило диагностическую медицину, позволив докторам использовать неинвазивные методы, чтобы увидеть, что происходит внутри человеческого тела, не прибегая к хирургическому вмешательству. Совсем скоро рентгеновское излучение стали применять по всему миру, и его даже использовали в полевых госпиталях во время Балканских войн, чтобы находить пули и определять характер перелома костей.
Ученые тех лет не сразу смогли оценить все свойства икс-излучения, поэтому у них ушло намного больше времени, чем хотелось бы, чтобы исследователи узнали и про вредные качества этих волшебных лучей. Сначала врачи верили, что рентгеновское излучение, проходя через человеческое тело, не наносит ему никакого вреда, как и обычный свет, но спустя годы люди начали жаловаться на повреждения кожи, включая даже целые ожоги. В 1904 году Кларенс Далли (Clarence Dally), ученый, работавший по поручению Томаса Эдисона с икс-лучами, умер от рака кожи, спровоцированного как раз слишком частым контактом с рентгеновским излучением. Это происшествие наконец-то заставило исследователей стать более аккуратными с новым видом волн, хотя пагубное влияния радиации все еще оставалось недооцененным.
Например, с 1930-х годов в американских магазинах обуви на потеху клиентам были установлены рентгеновские флюороскопы, чтобы покупатели могли посмотреть на кости в своих ступнях. Вплоть до 1950-х годов опасность такого развлекательного новшества оставалось неизвестной, но в итоге эти аппараты запретили к использованию в обычных магазинах. В наши дни рентгеновское излучение до сих пор крайне популярно в области медицины, охранного дела и анализа веществ, но его применение связано с жесткими ограничениями и протоколами по технике безопасности.
6. Жвачка для рук
Фото: plastelina.sk
Жвачка для рук в свое время была настоящей чумой для родителей и мечтой для детей. Пожалуй, эти вязкие и склизкие тянучки стали самыми продаваемыми игрушками во всем мире. Только в первые 5 лет по всей планете было продано свыше 32 миллионов жвачек для рук. По последним подсчетам всего их было куплено почти 300 миллионов. Похоже, что изобретатель этой забавы явно не прогадал. Хотя на самом деле жвачка для рук была придумана совершенно случайно.
Инженер из знаменитой компании General Electric, доктор Джеймс Райт (James Wright), открыл этот полимерный состав в 1943 году. Во время Второй мировой войны начальство поставило перед ученым важное задание – разработать синтетический вид резины. Но вместо военной пользы его открытие принесло радость и улыбки миллионам людей всех возрастов по всему миру. Испробовав самые разные комбинации химических соединений, чтобы произвести новую форму резины, доктор Райт смешал силиконовое масло и борную кислоту, а на выходе получил клейкую массу, которую в итоге на Западе назвали Silly Putty, а у нас ее знают как жвачку для рук или лизун.
У нового вещества были довольно необычные свойства. Например, оно сохраняло свою упругость в довольно широком диапазоне температур, причем намного лучше резины, но при ударе молотком эта жвачка с легкостью разлеталась на куски. Ученые из General Electric провели немало испытаний новой субстанции, но они так и не смогли найти для нее практического применения. Не желая совсем уж сворачивать этот проект, они отправили образцы жвачки инженерам по всему миру в надежде, что кто-то из иностранных коллег придумает, что с ней делать, и как ее использовать.
Существует сразу несколько версий о том, что же произошло дальше. Однако самая достоверная из них заключается в следующем: лизуна оценили на какой-то вечеринке, и ей наконец-то придумали применение. Пол Ходжсон (Paul Hodgson) был рекламным агентом, и он как раз занимался каталогом игрушек, а на той вечеринке он обратил внимание на странную забаву – взрослые с хохотом перекидывались какой-то вязкой массой. Растягивать и приклеивать эту жвачку на самые разные предметы в комнате оказалось таким увлекательным занятием, что Ходжсон захотел внести тягучую массу в свой каталог под названием «Nutty Putty». К удивлению рекламного агента новинку раскупили, как горячие пирожки. Тогда он выяснил, что жвачка была создана в GE, сделал там заказ побольше, расфасовал жвачку по пластиковым яйцам и продал около 250 тысяч таких игрушек всего за первые 3 дня! Каждое яйцо стоило 1 доллар, что не так уж и много за 1 игрушку, но принесло предприимчивому американцу сказочную прибыль.
В последующие годы фанаты Silly Putty придумали для этой жвачки самые разные сферы применения. Ее начали использовать в качестве тренажера для предплечий, подкладывали под ножку шатающегося стола, собирали ею ворсинки с вещей и даже научились делать отпечатки комиксов и газет. В 1968 году жвачка для рук отправилась в космос вместе с астронавтами на корабле Аполлон-8 (Apollo 8). В условиях микрогравитации эти лизуны использовались в качестве крепежа инструментов.
5. Микроволновые печи
Вы нажимаете на кнопочку, внутри загорается свет и ваша тарелка начинает крутиться вместе со стеклянной подставкой, пока вы не почувствуете запах разогретой еды. И вот всего за несколько минут перед вами либо любимый попкорн, либо другое горячее угощение, и все это возможно благодаря одному из самых полезных и популярных изобретений в истории, а ведь сделано оно было тоже совсем неожиданно! Да-да, речь сейчас пойдет о микроволновках. В наши дни микроволновые печи можно встретить практически на каждой кухне, и приготовить или разогреть в ней можно практически любую еду или напиток в считанные секунды и минуты.
В 1946 году в американской военно-промышленной компании Raytheon работал инженер по имени Перси Спенсер (Percy Spencer). На службе он трудился над магнетронной установкой для системы радаров, когда внезапно обнаружил, что конфетка в его кармане рубашки расплавилась в сахарную жижу. Оказалось, инженер стоял слишком близко к устройству, с которым он возился. Это вызвало у Спенсера неподдельный интерес, и следующим подопытным предметом стало куриное яйцо, которое ученый поместил прямо на пути луча магнетрона. Яйцо разорвало на части, обляпав и самого Спенсера.
Затем ему пришла идея положить на тарелку перед магнетроном кукурузные зерна, и их, конечно же, разнесло по всей лаборатории. Остальная часть истории вам уже понятна. Кстати, Спенсер изобрел также и радиовзрыватель, благодаря которому бомбы могут взрываться на заданном расстоянии от их цели без контакта с ней же.
4. Фирменная пленка Scotchgard
Американская компания 3M уже давно занимается разработкой и производством товаров с флюорохимическими компонентами. В этой индустрии она даже была мировым лидером почти 50 лет, хотя были времена, когда ее ученые только начинали свой труд в этом направлении, и перед ними стояли довольно сложные задачи по созданию полезных изобретений с помощью флюорохимической технологии.
Молодой химик по имени Пэтси Шерман (Patsy Sherman) однажды тоже приняла этот вызов, и членом исследовательской команды 3М она стала в 1952 году. В 1953 году Шерман дали задание изобрести резиноподобный материал, который бы защищал поверхности от реактивного топлива, и в ходе работы над этим веществом талантливая женщина открыла кое-что совсем другое.
Все началось с неприятного случая, когда один из ее ассистентов пролил исследуемый раствор на новые кроссовки Шерман. Пэтси была жутко рассержена тем фактом, что никакой растворитель или чистящее средство не смогли справиться с въевшейся в ее обувь массой. Впрочем, это заодно и заинтриговало нашего химика, восхитившегося стойкостью экспериментального вещества. Шерман обратилась за помощью к Сэму Смиту (Sam Smith), другому специалисту из 3М, и вместе они занялись разработкой очень полезного и удивительно недорогого флуорохимического водонепроницаемого вещества для защиты одежды и других ежедневных вещей.
На доработку состава новой смеси у команды ушло несколько лет, но в итоге Шерман и Смит представили миру свой принципиально новый продукт, и в 1956 году на свет появился бренд под названием Scotchgard. Компания 3М очень быстро нашла спрос на этот уникальный товар. Когда Ричарда Карлтона (Richard Carlton), исполнительного директора 3М, спросили, как его сотрудникам удается постоянно разрабатывать совершенно новые и очень успешные продукты, он ответил примерно следующее: «Не спотыкается тот, кто ничего не делает».
3. Кардиостимулятор
В 1956 году американский инженер Уилсон Грейтбатч (Wilson Greatbatch) работал над устройством, которое смогло бы следить и записывать звуки, издаваемые человеческим сердцем. В свой аппарат он интегрировал транзистор, который оказался в 100 раз мощнее, чем изобретатель изначально рассчитывал. Эта ошибка привела к тому, что в экспериментальном механизме возникли электрические импульсы, которые идеально воспроизводили биение сердца. Вместо неудачной оплошности из-за неправильных расчетов, устройство, которое должно было только отображать жизнедеятельность сердца, смогло его фактически продублировать! Грейтбатч был просто шокирован и сразу же осознал, что его изобретение можно будет использовать в качестве внутреннего кардиостимулятора. Напомним, в те годы подобные механизмы устанавливались только поверх тела - их чаще всего носили на шее, и эти жизненно важные устройства постоянно били своих владельцев током, чтобы их сердце продолжало биться.
Самые первые кардиостимуляторы и вовсе больше напоминали телевизоры, к которым пациенты были фактически прикованы. Кстати, батарейки в те годы, естественно, тоже были довольно громоздкими и маломощными, так что простейшие кардиостимуляторы все время зависели от электрических розеток. Больной, нуждающийся в подобном аппарате, напоминал сегодняшних пациентов на диализе, ведь он не мог отойти от этого устройства ни на шаг и не мог его куда-то перемещать по собственной воле.
Новые мобильные кардиостимуляторы, которые можно вшивать в грудную клетку пациента, позволили миллионам людей вести абсолютно нормальный образ жизни. Первый экспериментальный образец Грейтбатча был имплантирован собаке в 1958 году, и он прекрасно справился со своей задачей без каких-либо осложнений. Первым человеком, принявшим участие в испытании устройства, стал 77-летний мужчина, проживший с этим кардиостимулятором 18 месяцев. Кстати, впоследствии пациент помоложе прожил с таким же устройством целых 30 лет!
Впрочем, изначально не все шло гладко. Жидкости тела проникали в новое устройство и тем самым портили некоторые его детали, а батарейки хватало всего на 2 года. Из-за этого Грейтбатч начал искать другие способы питания устройства. В 1970 году ученый основал свою собственную компанию Greatbatch Inc и разработал литиевые батарейки, которые функционировали по 10 лет и в итоге стали аккумуляторами для 90% всех кардиостимуляторов в мире. Талантливый изобретатель спас немало жизней, и в 1986 году он даже попал на доску почета Национального Зала славы изобретателей США. Сегодня свыше 3 миллионов человек пользуется плодами трудов этого исследователя, и каждый год имплантируется по 600 тысяч новых кардиостимуляторов. Уилсон Грейтбатч умер в 2011 году в возрасте 92 лет.
2. Клейкие листочки, бренд Post-it
В 1968 году Спенсер Силвер (Spencer Silver), ученый, работавший на уже известную вам компанию 3М (Minnesota Mining and Manufacturing), получил задание создать суперсильный клей, который можно было бы использовать в аэрокосмической индустрии. Первоначальные попытки этого изобретателя не увенчались успехом. Он искал стойкость и клейкость, а в итоге смог придумать смесь, которая была способна удержать разве что тонкий лист бумаги. Однако даже эта находка оказалась полезной, и впоследствии компания разработала целую линию канцелярских товаров, включая популярные блокнотики со стикерами.
Арт Фрай (Art Fry), другой сотрудник 3М, начал использовать эти клейкие листочки в качестве закладок в своем сборнике хоровых песнопений, потому что он все время терял нужную ему страницу и строку. Силвер, Фрай и несколько других специалистов в итоге разработали целую линию продуктов, а ведь начиналось все с задания создать клей для ракет. Во многих крупных городах компания 3М не смогла продвинуть свой новый бренд, но ее представителям все же удалось показать бесплатные образцы ключевым людям в столичном городе Бойсе, штат Айдахо (Boise, Idaho), где марка Post-it наконец-то была оценена по заслугам. На продвижение этих канцтоваров потребовалось почти 12 лет, но в итоге они стали популярны по всему миру.
С клейкими листочками желтого цвета связана одна интересная история. Все мы знаем, что это практически фирменный цвет этих стикеров. Официальная версия гласит, что именно желтый цвет вызывает у пользователей хорошую эмоциональную реакцию, и что он отлично контрастирует с белым цветом, если приклеивать эти стикеры на обычную бумагу или даже на стену. Но если верить другой информации от одного из сотрудников 3М, у команды из соседней лаборатории были большие излишки желтой бумаги, и именно поэтому все первые клейкие листочки были желтыми. Впрочем, даже когда все эти излишки закончились, для новых образцов лаборанты из проекта Post-it все равно продолжили покупать желтую бумагу.
Химик Спенсер Силвер, получивший свое образование в очень скромной школе, в итоге стал обладателем целых 22 патентов, включая патент на «низкоэластичный, многоразовый, чувствительный к давлению клей».
1. Самовоспламеняющиеся спички
Люди пользуются огнем уже больше миллиона лет, и мы всегда искали самые простые способы его разведения. Современные спички очень сильно изменили наш мир и обогатили наш образ жизни намного больше, чем их изобретатели только могли себе представить. Впрочем, первые версии спичек зажигались намного сложнее и нуждались в других специальных приспособлениях. Например, первые китайские спички покрывали серой, которая горела очень ярко, и их использовали для растопки уже горящего костра, но этим они и ограничивались.
Именно парижанин по имени Жан Шансель (Jean Chancel) стал тем самым человеком, которому мы обязаны появлением первых самовоспламеняющихся спичек. В 1805 году он смешал сахар, резину, хлорат калия и серу вместе и покрыл деревянные соломки этой смесью. Для поджога этих спичек нужно было окунать их в раствор серной кислоты. Проблема этого открытия состояла в том, что в процессе реакции образовывались токсичные летучие пары диоксида хлора. Эти облака были взрывоопасными, поэтому спички Шанселя не прижились.
Настоящий прорыв состоялся уже в 1826 году, когда английский химик по имени Джон Уокер (John Walker) изобрел первую «тёрочную» спичку, причем по совершенной случайности. Работая в своей лаборатории, Уокер заметил, что капля химикатов, которые он изучал ранее, высохла и образовала налет на кончике его специальной палочки для размешивания составов. Не желая занести это вещество в состав из своего нового эксперимента, химик начал соскребать этот налет с мешалки, и к его удивлению и радости от трения кончик загорелся. Уокер разработал смесь на основе серы и покрывал ей головки спичек, а чиркал ими по плотной бумаге с фосфорным покрытием. Чтобы зажечь такую спичку, человеку нужно было вложить деревянную палочку в эту сложенную бумажку, сжать ее и с силой выдернуть спичку из свернутого листка. Химик даже начал продавать свое произведение, но возникла одна проблема – сера горела так сильно, что она пережигала сам черенок и горящая головка просто отлетала в непредсказуемом направлении.
В наши дни головки спичек чаще всего порывают смесью на основе красного фосфора, и ее впервые применил именно шведский ученый Йохан Эдвард Лундстрем (Johan Edvard Lundstrom). В этот раз новое вещество наконец-то стало совершенно безопасным для обычных людей. Самый распространенный на Западе вид спичек – это сесквисульфидные спички, которые еще называются безопасными спичками. Их массовым производством и продажей в Америке занялась компания Diamond Match Company, благородно отказавшаяся от патента на этот товар, чтобы и другие компании могли распространять безопасные спички.
