1017798_3F6A5_mihaylichenko_o_v_istoriya_nauki

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

трубкою. Кульку нагрівали, а кінець трубки опускали у воду. Коли кулька охолоджувалася, тиск в нім зменшувався, і вода в трубці під дією атмосферного тиску піднімалася на певну висоту вгору. При потеплінні рівень води в трубці опускався вниз.

Недоліком приладу було те, що по ньому можна було судити тільки про відносну міру нагріву або охолодження тіла, оскільки шкали у нього ще не було.

Пізніше флорентійські вчені удосконалили термоскоп Галілея, додавши до нього шкалу і відкачавши з кульки повітря.

У 17 столітті повітряний термоскоп був перетворений в спиртовий флорентійським ученим Торрічеллі. Прилад був перевернутий кулькою вниз, посудину з водою видалили, а в трубку налили спирт. Дія приладу грунтувалася на розширенні спирту при нагріванні. Це був один з перших рідинних термометрів.

На той момент показання приладів ще не узгоджувалися один з одним, оскільки ніякої конкретної системи при градуюванні шкал не враховувалася. У 1694 р. Карло Ренальдини запропонував прийняти у якості крайніх меж дві крайні точки: температуру танення льоду і температуру кипіння води.

У 1714 році Д.Г.Фаренгейт137 виготовив ртутний термометр. На шкалі він позначив три фіксовані точки: нижня, 32°F – температура замерзання сольового розчину, 96° – температура тіла людини, верхня 212°F, – температура кипіння води. Термометром Фаренгейта користувалися в англомовних країнах аж до 70–х років ХХ ст., а у США користуються і досі.

Ще одна шкала була запропонована французьким вченим Рене Реомюром138 у 1730 р.

Він робив досліди зі спиртовим термометром і дійшов висновку, що шкала може бути побудована відповідно до теплового розширення

137Даніель Габрієль Фаренгейт (1686–1736) – польсько–німецький хімік і фізик; першим запропонував метод очищення ртуті, винайшов спиртовий (1709) та ртутний (1714) термометри, запропонував температурну шкалу (1724), згодом названу його іменем, в котрій температура танення льоду становила 32 градуси, а відстань до температури кипіння води – 180 градусів.

138Реомюр Рене Антуан Фершо де (фр. René–Antoine Ferchault de Réaumur

(1683–1757) – французький вчений, відомий дослідженнями з біології і металургії. Розробив шкалу для термометру, що була названа його ім'ям. Член Паризької академії наук з 1708 року.

–83–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

спирту. Встановивши, що вживаний ним спирт, змішаний з водою у пропорції 5 : 1, розширюється відносно 1000 : 1080 при зміні температури від точки замерзання до точки кипіння води. Учений запропонував використати шкалу від 0 до 80 градусів. Прийнявши за 0° температуру танення льоду, а за 80° температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску.

У 1742 році шведський вчений Андрес Цельсій139 запропонував шкалу для ртутного термометра, в якій проміжок між крайніми точками був розділений на 100 градусів. При цьому спочатку температура кипіння води була позначена як 0°, а температура танення льоду як 100°. Проте у такому вигляді шкала виявилася не дуже

зручною, і пізніше астрономом М. Штремером і ботаніком К.Ліннеєм було прийнято рішення поміняти крайні точки місцями.

Пізніше російським вченим Михайлом Ломоносовим був запропонований рідинний термометр, що має шкалу з 150 діленнями від точки плавлення льоду до точки кипіння води. Були й інші пропозиції методів вимірювання температури: Німецькому досліднику Йогану Ламберту140 належить створення повітряного

термометра з шкалою 375°, де за один градус бралася одна тисячна частина розширення об'єму повітря. Були також спроби створити термометр на основі розширення твердих тел. Так в 1747 голландець П.Мушенбруг141 використав розширення залізного бруска для виміру температури плавлення ряду металів.

Винахід годинника.

Перший простий прилад для виміру часу – сонячний годинник

– був винайдений вавілонянами приблизно 3,5 тисячі років назад. Невеликий стержень (гномон) зміцнювали на плоскому камені

139 Андерс Цельсій (1701–1744) – шведський астроном і математик, є широковідомим сьогодні завдяки термометру зі стоградусною шкалою, який отримав його ім‗я (термометр зі шкалою Цельсія або термометр Цельсія) і використовується в більшості країн світу.

140 Йоганн Генріх Ламберт (нім. Johann Heinrich Lambert (1728–1777) – німецький фізик, астроном, філософ, математик, член Берлінської (1765) та Баварської (1771) АН.

141 Пітер ван Мушенбрук(Мюссенбрук) (нидерл. Pieter(Petrus) van Musschenbroek, (1692–1761) – голандський фізик, творець "лейденської банки".

–84–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

(кадран), розграфленому лініями – циферблаті. Годинниковою стрілкою служила тінь від гномона.

Але, оскільки такий годинник працював тільки вдень, то вночі йому на заміну приходила клепсидра – так греки називали водяний годинник, який винайшов старогрецький механік–винахідник Ктесибий з Александрії142 близько близько 250 р. до н.е.

Металеву або глиняну, а пізніше – скляну посудину наповнювали водою. Вода повільно, крапля за краплею, витікала, рівень її знижувався, і ділення на посудині вказували котра година.

До речі, перший будильник на землі теж був водяним, будучи одночасно шкільним дзвінком. Його винахідником вважають старогрецького філософа Платона. Прилад служив для скликання учнів на зайняття і складався з двох посудин.

У верхній наливали воду, і звідти вона помалу виливалася в нижній, витісняючи з нього повітря. Повітря по трубочці спрямовувалося до флейти, і вона починала звучати.

Не менш поширеним у Європі і Китаї був так званий "вогневий" годинник. Цей дуже простий годинник у вигляді довгої тонкої свічки з нанесеною по її довжині шкалою, показував час, а вночі він ще і освітлював житло.

Впродовж цілих століть рослинна олія служила не лише для живлення, але і в якості годинникового механізму. На основі встановленої експериментально залежності висоти рівня олії від тривалості горіння гніту виникли масляний лампадний годинник.

Як правило, це були прості лампади з відкритим гнітючим пальником і із скляною колбою для олії, забезпеченою годинною шкалою. Час в такому годиннику визначався у міру згорання олії в колбі.

Перший пісочний годинник з'явився приблизно тисячу років назад. І хоча різного роду сипкі індикатори часу були відомі давно, тільки належний розвиток склодувної майстерності дозволив створити відносно точний прилад. Але за допомогою пісочного годинника можна було вимірювати лише невеликі проміжки часу, зазвичай не більше за півгодини.

Час і місце появи першого механічного годинника невідомий. Втім, деякі припущення із цього приводу, все ж існують. Найстарішими вважають згадки, що відносяться до X століття.

142 Ктесібій, Ктезібій (грец. Κηηζίβιος) – давньогрецький механік і винахідник з Александрії. Творив в період 285 до н. е. – 222 до н. е.

–85–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

Винахід механічного годинника приписують Римському Папі Сильвестру II143 (950 – 1003 рр. н.е.). Відомо, що Герберт усе життя дуже цікавився годинами і в 996 році зібрав перший в історії годинник веж для міста Магдебурга.

Оскільки цей годинник не зберігся, до цього дня залишається відкритим питання: який принцип дії він мав.

На циферблатах того періоду була тільки одна стрілка – годинна. Годинник кожну годину бив в дзвін. Поступово майже усі міста і церкви обзавелися годинниками, що рівномірно відраховували час і вдень, і вночі. Перевіряли їх, природно, за сонцем, підводячи стрілку відповідно до його ходу.

У 1657 році голландський вчений Хрістіан Гюйгенс виготовив механічний годинник з маятником. І це стало наступною віхою в годинниковій справі. У його механізмі маятник проходив між зубами вилки, яка дозволяла спеціальному зубчастому колесу провертатися рівно на один зуб за півгойдання.

Точність годинника зросла багаторазово, але перевозити такий годинник все одно було

неможливо.

Тим часом механічний маятниковий годинник стає предметом домашнього ужитку. Спочатку виготовлявся тільки настінний і настільний годинник, пізніше стали робити підлогові. Незабаром після винаходу плоскої пружини, що замінила маятник, майстер Пітер Хенляйн144 з німецького міста Нюрнберга виготовив перший переносний годинник. Його корпус, що мав тільки одну годинникову стрілку, був виконаний з позолоченої латуні і

143Сильвестр II, в миру – Герберт д'Орільяк (лат. Silvester (бл. 946–1003), сто сороковий папа Римський (2 квітня 999 – 12 травня 1003), визначний учений X століття. Впровадив у Європі знання арабів про арифметику, астрономію та астрологію. Перший папа – француз за походженням.

144Петер Хенляйн (нем. Peter Henlein); (1479/1480–1542) – майстер із замків і годинникових справ з Нюрнберга, який вважається винахідником кишенькові годинника, але це твердження є спірним.

–86–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

мав форму яйця. Перші "Нюрнберзькі яйця" були діаметром 100–125 мм, завтовшки 75 мм і носили його в руці або на шиї.

Значно пізніше циферблат кишенькового годинника був накритий склом. Підхід до їх оформлення став витонченішим. Корпуси стали виготовляти у вигляді тварин і інших реальних об'єктів, а для прикраси циферблату застосовували емаль.

У 60–х роках XVIII століття швейцарець Абрам Луї Бреге145 продовжує поліпшення карманного годинника. Він робить його компактнішим і у 1775 р. відкриває у Парижі власний годинниковий магазин. Проте, "брегета" (як прозвали цей годинник французи) був дорогим, тому доступним тільки дуже багатим людям. У 1790 р.

Бреге виготовляє перший протиударний годинник, а у 1783 у світ виходять його перший багатофункціональний годинник, який він назвав "Королева Марія Антуанета".

Годинник мав автопідзавод, хвилинний репетир, вічний календар, незалежний

секундомір, термометр і індикатор запасу ходу. Задня кришка, виконана з гірського кришталя, давала можливість побачити роботу механізму. Але винахідник не зупинився на цьому. І у 1799 р. виготовив годинник "Tact", що здобув популярність як "годинник для сліпих". Їх власник міг дізнаватися час, доторкнувшись до

відкритого циферблату, при цьому хід годинника від цього не збивався.

1.5.Технічна і промислова революція XVIII – початку XIX ст.

Укінці XVIII – початку XIX ст. проходив процес кардинальних змін в матеріально–технічній сфері виробництва, який з повною підставою називають технічною революцією. У результаті

145 Авраам Луї Бреге (фр. Abraham Louis Breguet (1747–1823) – французький механік–годинникар швейцарського походження, відомий своїми удосконаленнями в годинниковому механізмі і багатьма важливими винаходами в області механіки й фізики. Член Академії наук Франції та Бюро з визначення довгот.

–87–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

вона із самого початку була розрахована на механічну рушійну силу, і, по–друге, тут вже був здійснений принцип безперервності роботи. У результаті усіх цих удосконалень машина придбаває основні риси автоматичною, працюючою без безпосередньої участі людини.

Усередині XIX ст. різко підвищується попит на тканини. Це не забарилося позначитися на розвитку європейської текстильної промисловості. У 1829 р. російські фабриканти представили на промислову виставку в Петербурзі широкий асортимент продукції, що уразила іноземців своїм різноманіттям і багатством.

УРосії створюються оригінальні конструкції різних машин.

Спроби механізувати процеси ручного прядіння були зроблені Родіоном Глінковим149 ще у 1761 р. Цей винахід передбачав збільшення продуктивності у 15 разів.

Машину Глінкова мала декілька істотних технічних удосконалень, головне з яких – механізований мотальний апарат, що дозволив здійснити принцип безперервного перемотування.

Про важливість удосконалення процесу прядіння льону свідчить призначення французьким урядом значної премії за винахід машини для механізації цього процесу. У Європі подібна машина була створена лише на початку XIX ст. французом Жираром.

Переворот в способі виробництва, довеедений до певної досконалості в одній сфері промисловості, обумовлює переворот в інших сферах. У текстильному виробництві машинне прядіння висунуло необхідність машинного ткацтва.

Надалі взаємовплив цих сфер виробництва триває, обумовлюючи стимулювання розвитку і прядіння, і ткацтва.

Удосконалення в ткацький верстат вніс у 1733 р. англійський механік і ткач Джон Кей150, що створив конструкцію з самолітним човником. Машина забезпечувала протягування човника між нитками основи. Але човник був не саморушний: його переміщав робітник за допомогою руків'я, сполученого зі шнуром, який приводив їх у рух. Блоки постійно відтягувалися пружиною від середини верстата до країв.

149Глінков, Родіон (рр. нарожд. і смерті не від.) – російский механік. У 1760 в м.Серпійську (Калузька губ.) на своїй прядильній фабриці уперше побудував гребнечесальну і багатоверетенну прядильну машини для льону, що приведилася в дію водяними колесами.

150Кей(Кау) Джон (1704–1764), англійський винахідник. По професії сукнар. З 1730 жив в Колчестері і займався виготовленням деталей для ткацьких верстатів.

–90–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

У процесі подальшого розвитку цих верстатів видатну роль зіграв англієць Едмунд Картрайт151. У 1785 р. він створив першу, а в 1792 р. другу конструкцію ткацького верстата, що забезпечує механізацію усіх основних операцій ручного ткацтва: прокидання човника, підйом ремізного апарату, пробій бердом уточной нитки, змотування запасних ниток основи, видалення готової тканини і шліхтування основи.

У 1804 р. значним досягненням у розвитку текстильного виробництва і великою подією у вдосконаленні робочих машин

став винахід французом Жозефом Жаккаром152 верстата для візерунчатого ткацтва. Жаккар винайшов принципово новий спосіб виготовлення тканин із складним візерунковим багатоколірним малюнком, застосувавши для цього спеціальний прилад.

Машина Жаккара забезпечувала ткацтво різноколірними нитками, автоматично виконуючи різні візерунки. При роботі на цьому верстаті від ткача не потрібна

віртуозна майстерність і усе його уміння повинне було полягати лише в тому, щоб при виробленні тканини з новим візерунком змінити карту кольрів. Верстат працював з такою швидкістю, яка абсолютно не була доступною ткачеві, працюючому вручну.

Народження сучасної природничої науки

Як зазначалося вище, перші значні відкриття у науці почалися у астрономії. У 1543 році польський священик Микола Копернік153 видав книгу, в якій підтвердив ідею про те, що Земля обертається

151 Едмунд Картрайт(англ. Edmund Cartwright (1748–1823) – англійський винахідник, винайшов чесальну машину, парову обробку волокнистих речовин і парову машину, в якій замість пари води діяли пари алкоголю.

152Жозеф Марі Жаккар (іноді Жаккард; фр. Joseph Marie Jacquard (1752–1834)

– французький винахідник ткацького верстата для візерунчастих матерій (машина Жаккарда).

153Миколай Коперник (пол. Mikołaj Kopernik, лат. Nicolaus Copernicus

Torinensis або Thorunensis або Torunensis, ім'я при народженні – Nikolas Koppernigk (1473–1543) – польський і німецький астроном і математик, автор геліоцентричної теорії побудови Сонячної системи.

–91–

Михайличенко О.В. «Історія науки і техніки»

навколо Сонця – так звану геліоцентричну систему. Проте, як і у стародавні часи, ця теорія не узгоджувалася із спостереженнями багатьох астрономів, зокрема із спостереженнями датського астронома Тихо Браге154, який до того часу створив великі і точні астрономічні таблиці.

Створення геліоцентричної системи світу стало революційним переворотом у науці. Вчення Коперніка науково спростовувало міф про геоцентричну систему, де Земля є центром Всесвіту.

Ідеї Коперніка позитивно сприйняли його сучасники. В подальшому геліоцентрична теорія світобудови набула розвитку і коригування в роботах Галілео Галілея, Йоганна Кеплера, Ісаака Ньютона та інших.

У1609 році Йоганн Кеплер, астроном і астролог при дворі германського імператора здійснив аналіз таблиці Тихо Браге і шляхом кропітких обчислень показав, що Земля обертається навколо Сонця – але не по кругу, а по еліпсу. Таким чином, учені Нового часу вперше перевершили учених Стародавнього світу.

Експериментальне підтвердження теорії Кеплера було дане великим італійським вченим Галілео Галілеєм. З давніх часів основним запереченням проти геліоцентричної теорії було ствердження про те, що місяць обертається навколо Землі, і що і інші небесні тіла повинні обертатися навколо Землі.

У1609 році Галілей одним з перших направив підзорну трубу на небо і з її допомогою зробив багато сенсаційних для того часу відкриттів.

Він виявив нові небесні тіла і відкрив чотири супутники, що обертаються навколо Юпітера. Відтоді стало ясно, що місяць – це не планета, а супутник, подібний до супутників Юпітера, а планети, на відміну від супутників, обертаються навколо Сонця.

Галілей енергійно виступив на підтримку вчення Коперніка і був притягнутий до суду інквізиції. Він був вимушений, стоячи на колінах, публічно відректися від своїх помилок. Галілею тоді було вже 70 років, і він провів залишок життя під домашнім арештом але продовжував працювати і ставити досліди.

154 Тихо Браге (дан. Tycho Brahe (1546–1601) – данський астроном, астролог і алхімік.

–92–