Maszyna. Rewolucja naukowo‑techniczna

Rewolucja techniczna

Człowiek od czasów starożytnych wytwarzał przedmioty i rozpoznawał zjawiska, mające na celu poprawienie warunków bytowych i wyjaśnienie tego, jak funkcjonuje świat. Wielokrotnie odkrycia miały podłoże religijne, choćby obserwacje nieba i ruchu gwiazd, czy zmiany pór roku. W kolejnych stuleciach uczeni coraz bardziej zaczęli się interesować samym człowiekiem, jego organizmem i twórczością. Odkrycia geograficzne, powstawanie nowych państw, zakładanie kolonii, ale też wojny tworzyły okoliczności do rozwoju technicznego. Za sprawą pasji i ciężkiej pracy wybitnych umysłów odkrywano nowe zjawiska i powstawały wynalazki, które z czasem zmieniały życie przeciętnego mieszkańca Ziemi. W związku z powyższym wiek XIX jest określany także jako wiek postępu.

Elektryczność

Historia badań nad zjawiskiem elektryczności sięga schyłku XVIII wieku, nie od razu jednak znalazła ona zastosowanie praktyczne. Przełom przyniosły dopiero lata
20. XIX wieku, kiedy odkryto magnetyczne właściwości prądu. W 1831 Anglik Michael Faraday [czyt.: majkel faradaj], prowadząc doświadczenia nad związkiem między elektrycznością i magnetyzmem, czyli elektromagnetyzmem, zdołał wytworzyć prąd elektryczny w polu magnetycznym (nazywając go indukcją elektromagnetyczną). Odkrycie to legło u podstaw wszystkich późniejszych wynalazków. Niemal natychmiast po odkryciu zjawiska indukcji powstała pierwsza prądnicaPrądnicaprądnica - zwana także dyskiem Faradaya. Jej wersję o wyższym napięciu, przy użyciu zwojnicy, skonstruował w 1832 roku francuski fizyk Hyppolite Pixii [czyt.: hipolit piksi]. Pod koniec lat 50. XIX wieku powstał pierwszy akumulator ołowiowy.

W 2. połowie XIX wieku prąd stał się dobrem ogólnie dostępnym, a koszty jego uzyskania sukcesywnie malały. W 1882 roku pod kierunkiem Thomasa EdisonaThomas Alva EdisonThomasa Edisona, wszechstronnego amerykańskiego wynalazcy, zbudowano w Nowym Jorku pierwszą na świecie miejską elektrownię. Uzyskany w niej prąd przesyłano, za opłatą, publicznym i prywatnym użytkownikom siecią przewodów wysokiego napięcia. Wkrótce kolejne miasta – Mediolan, Petersburg, Berlin – uruchomiły podobne elektrownie. Do wytwarzania elektryczności stosowano energię wytwarzaną m.in. przez turbiny wodne lub węgiel. Symbolem tej epokowej przemiany stała się udoskonalona przez Edisona w 1879 roku żarówka. Nad jej skonstruowaniem pracowano kilkadziesiąt lat. Aby umieszczone w środku włókno się nie zużywało zbyt szybko Amerykanin wytworzył w żarówce próżnię. Rok później rozpoczął jej produkcję handlową. Tym samym dobiegała końca era oświetlenia naftowego i gazowego.

Ciekawostka

RZbD6ogXzB3Dd

Laboratorium Thomasa Edisona w Menlo Park. Zdjęcie przedstawia perspektywę dużego pomieszczenia, z szeregiem drewnianych stołów laboratoryjnych, oddzielonych od części korytarza za pomocą szpaleru muzealnego. Widoczne są rury w części sufitu, doprowadzane do lamp wiszących nad stołami. Na stołach znajdują się instrumenty laboratoryjne: tuby, menzurki, pipety, palniki. Przy ścianach pomieszczenia znajdują się półki z preparatami w szklanych pojemnikach o różnych kolorach. Zdjęcie zrobione w jasny dzień, pomieszczenie jest oświetlone naturalnym światłem.

Thomas Edison był jednym z najbardziej twórczych ludzi na świecie. W 1876 w Menlo Park w stanie New Jersey zbudował wielkie laboratorium, w którym wraz z zespołem pracowników opracowywał kolejne wynalazki. Było ono pierwszym w świecie przemysłowym instytutem badawczym. Edison sygnował swoim nazwiskiem ponad… 1000 patentów. Mimo ogromnej sławy i zaszczytów, jakich doświadczył, w życiu prywatnym pozostał człowiekiem skromnym.

Detronizacja pary

Od przełomu lat 30. i 40. XIX wieku Europę i Stany Zjednoczone zaczęła pokrywać stale rozrastająca się sieć kolei żelaznej. Innowacje techniczne przyczyniały się do postępu techniki parowej. W parowozach wprowadzano wiele ulepszeń, które zwiększyły moc trakcji parowej. W żegludze morskiej na coraz większą skalę wykorzystywano parowce. Ledwie jednak ówczesne społeczeństwa przyzwyczaiły się na dobre do widoku dymiących lokomotyw i żelaznych statków bez żagli, gdy pojawiła się konkurencja dla silnika parowego: silnik elektryczny, który powstał w 1837 r., i spalinowy w 1876 roku.

Kilka lat później silnik elektryczny zaczął być wykorzystywany w przemyśle do napędu maszyn. Równolegle postępowały prace nad silnikiem spalinowym, którego pierwszy – gazowy – egzemplarz z zapłonem elektrycznym powstał w 1860 roku. Był on mało wydajny, chodził nierówno i często się zatrzymywał, nie odegrał więc większej roli w dziejach techniki. Przełomową konstrukcję zaprojektował dopiero w 1876 roku Niemiec Nikolaus Otto. Stworzył czterosuwowy silnik spalinowy ze sprężaniem mieszanki i zapłonem elektrycznym. Napędzał go kontrolowany wybuch mieszanki powietrza i oparów paliw. Był to cichy i niezawodny mechanizm, przez wielu uważany za największe osiągnięcie w dziedzinie budowy maszyn cieplnych od czasów Watta [czyt.: łota]. W ten sposób przełamał on trwający od schyłku XVIII wieku technologiczny monopol Brytyjczyków w tej dziedzinie. Dekadę później, w 1886 roku, silnik ów udało się jeszcze ulepszyć, zwiększając ilość obrotów na minutę. Niezależnie od siebie dokonali tego niemieccy inżynierowie Karl Benz [czyt.: benc] i Gotlieb Daimler [czyt.: dajmler]. Szczytowym osiągnięciem tej epoki był wysokoprężny silnik spalinowy Rudolfa Diesla [czyt.: dizla] z 1895 roku. Urządzenie mogło pracować praktycznie na każdym paliwie.

Dzięki prowadzonym od 1854 roku badaniom nad wydobyciem i przetwórstwem ropy naftowej przez lwowskiego farmaceutę Ignacego Łukasiewicza stała się ona podstawowym paliwem wykorzystywanym w silnikach spalinowych. Na początku XX wieku ropa była, oprócz węgla, najbardziej poszukiwanym surowcem energetycznym.

W przestworzach

Pod koniec XIX wieku wielki postęp dokonał się także w dziedzinie aeronautyki.
Już sto lat wcześniej rozpoczęto eksperymenty z balonami, ale w zbyt dużym stopniu były one zdane na łaskę wiatrów, by znaleźć zastosowanie praktyczne jako środek transportu. W XIX wieku lot balonem stał się rozrywką i sprowadzał się do pokazów urządzanych przez zawodowych aeronautów w większych miastach Europy i Stanów Zjednoczonych. Balony nie zrobiły kariery jako środek bojowy choć próby takie podejmował Napoleon, a także armia austriacka w czasie Wiosny Ludów. Dopiero skonstruowanie lekkich silników zmieniło tę dziedzinę. W 1895 roku powstał pierwszy sterowiec szkieletowy – czyli wyposażony w napęd balon – stworzony przez niemieckiego pilota i konstruktora lotniczego Ferdinanda Zeppelina
[czyt.: cepelina]. Swój pierwszy lot odbył on w 1900 roku, a od 1910 roku tzw. zeppeliny były używane do przewozów pasażerskich. Jako popularny środek transportu zostały zdetronizowane dopiero w latach 30. XX wieku przez samoloty pasażerskie, dużo bardziej od nich bezpieczne.

Lotnictwa rewolucjonizowali dopiero bracia WrightWright [czyt.: rajt]. Pierwszy lot ich napędzanego silnikiem samolotu miał miejsce w dniu 17 grudnia 1903 roku. Sześć lat później, w 1909 roku, francuski pionier lotnictwa [Louis Blériot [czyt.: luis blerjo] wyruszył samolotem w podróż nad kanałem La Manche. Na ten rok datuje się początek ery lotnictwa. Wkrótce przedsiębiorczy Francuz założył wytwórnię pierwszych produkowanych seryjnie samolotów.

RhBNPoIwV72dW

Pierwszy udany lot Wright Flyer. Zdjęcie przedstawia w centralnej części ilustracji uchwycony moment oderwania się od ziemi konstrukcji dwupłatowej szkieletowej z silnikiem w centralnej części. Po prawej stronie widoczny mężczyzna, przyglądający się uchwyconemu momentowi startu. Zdjęcie wykonane na otwartej przestrzeni, niewidoczne, zamglone tło sceny. Zdjęcie z epoki.

Telegraf

Od czasu wynalezienia pisma w połowie IV tysiąclecia przed naszą erą nie znano żadnego poza alfabetem sposobu na utrwalenie słów. W epoce średniowiecza, przed VIII wiekiem, wynaleziono zapis nutowy. Jednak dopiero w XIX wieku opracowano metody mechanicznego zapisywania dźwięku. Równie wielkim sukcesem techniki zachodniej stało się opanowanie umiejętności przekazywania go na odległość w czasie rzeczywistym.

Nim to nastąpiło, elektryczność zrewolucjonizowała inny wynalazek – telegraf optyczny, nazywany również semaforowym, używany od schyłku XVIII wieku. Pozwalał on przekazywać informacje z jednej stacji do drugiej, znajdującej się w zasięgu wzroku, za pomocą umownych znaków nadawanych za pośrednictwem ruchomych dźwigni, znajdujących się na dachu każdej ze stacji. W 1837 roku amerykański artysta malarz Samuel Morse [czyt.: samjuel mors] skonstruował odmienny rodzaj telegrafu, którego działanie polegało na zamykaniu i przerywaniu obwodu elektrycznego na dłuższe lub krótsze chwile. Wprowadził też do obiegu alfabet, którego znaki kodowano specjalnymi zestawami kropek i kresek. Amerykański wynalazek wkrótce na dobre zadomowił się także w Europie.

R1GSKiC94j5pZ

Ilustracja przedstawiająca schemat telegrafu Samuela Morse'a. W centralnej części stół z konstrukcją drewnianą, o którą opiera się szkielet. Pośrodku widoczne trzy rolki, na które nawinięty jest drut. Nad nimi element urządzenia przypominający kształtem kowadełko, do którego podpięto dwa kable. Jeden z kabli przechodzi przez rolkę z wypustem. Kable doprowadzone są do podłużnej skrzynki aparatu - telegrafu - znajdującego się u dołu ilustracji. Telegraf z mechanizmem - młoteczkiem sygnalizującym przekaz telegraficzny na prostej, cienkiej blaszce. Kable są poprowadzone do adaptera bliżej lewej krawędzi ilustracji. Poszczególne elementy oznaczone zostały literami alfabetu łacińskiego.

Tymczasem w Anglii dwa lata po wynalazku Morse’a poprowadzono pierwszą kolejową linię telegraficzną. W 2. połowie XIX wieku linie takie stały się nieodłącznymi towarzyszkami wszelkich szlaków kolejowych świata . Od połowy XIX wieku rozbudowa sieci telegraficznej zaczęła obejmować także linie podmorskie. W ten sposób 'okablowano' kanał La Manche , połączono drutem telegraficznym Korsykę z Sardynią czy Tulon z Korsyką i Algierem. W 1866 roku, po kilkunastu latach starań, udało się zainicjować trwałe transatlantyckie połączenie telegraficzne. Akcję kładzenia kabla na dnie oceanu przeprowadzono z pokładu największego na świecie żelaznego statku parowego, Great Eastern [czyt.: grejt istern].

Halo, halo

Wkrótce miało się okazać, że możliwe jest przekazanie czegoś więcej, niż tylko zakodowanych systemem Morse’a informacji. Tym czymś był ludzki głos. Pomysł skonstruowania telefonu narodził się na początku lat 60. w Niemczech, ale wykorzystywano urządzenie do przekazywania muzyki i regularnych dźwięków. Prawdziwy telefon, umożliwiający rozmowę na odległość, skonstruował w 1876 roku Amerykanin Graham Bell [czyt.: bel]. Działał on na zasadzie przetworzenia głosu na sygnał elektryczny w mikrofonie i odwrócenie tego procesu w słuchawce. Wkrótce udoskonalił go Edison, który był także twórcą fonografu (w roku 1877), jednego z pierwszych aparatów służących do zapisywania i odtwarzania dźwięków. Dekadę później, w 1887 roku, emigrant z Niemiec, Emil Berliner skonstruował gramofon i wkrótce opracował metodę produkcji płyt gramofonowych na masową skalę.