Osiągnięcia naukowe

minionego wieku i ich

znaczenie

"NANOTECHNOLOGIA"

Od kilku lat obserwuje się szybki rozwój

nanotechnologii, która należy do

najbardziej dynamicznie rozwijającej się

dziedziny nauki i techniki, łącząc wybrane

obszary fizyki ciała stałego, chemii,

materiałoznawstwa i biologii molekularnej.

Na rysunku poniżej obserwujemy przebieg

zmian w miniaturyzacji jakie przebiegały w

ciągu ostatniej dekady biorąc pod uwagę

tylko fizykę ciała stałego, chemię i

technologię.

Nanotechnologię jako dziedzinę zajmującą się obiektami o
wymiarach rzędu setek nanometrów (1 nm = 10

-9

m)

zaproponował amerykański fizyk, laureat nagrody Nobla,
Richard Feynman w prekursorskim wykładzie na zjeździe
Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego w 1959 roku pt.
"There's Plenty of Room at the Bottom" (Tam na dole jest
mnóstwo miejsca).[3]

Już dziś technolodzy kwantowi potrafią łapać pojedyncze
atomy i wykonywać z nimi doświadczenia. Potrafią odbijać
atomy tam i z powrotem w polach elektromagnetycznych,
rysować atomowe graffiti, przemieszczając atom na
powierzchni ciała stałego i odwzorowywać strukturę
kryształu, ujawniając oddzielne atomy.[1]

Doświadczenia te wnikają głęboko w świat kwantów, wiążąc
mechanikę kwantową silnie z praktyką. Dziś wokół nas jest
wiele rzeczy, które zawdzięczają jej swoje istnienie np.:
odtwarzacz płyt kompaktowych, nieskapujące farby, światła
hamowania w samochodzie, współczesna telekomunikacja
światłowodowa, tomografia mózgu wykorzystująca
magnetyczny rezonans jądrowy oraz skaningowy mikroskop
tunelowy.[1]

Nanotechnologia w

powiększeniu

Oto kilka zdjęć związanych z

Nanotechnologia

fot. Jim Merithew/Wired.com

Podczas badań skuteczności leku naukowcy mierzą jak ściśle
cząsteczki leczniczej substancji wciskają się we wszystkie zakamarki
źle zachowującego się białka. Urządzenia do powierzchniowego
rezonansu plazmowego, takie jak Springle firmy Autolab, mierzą fale
elektromagnetyczne emitowane przy uderzeniu molekuł badanej
substancji w powierzchnię ze złota.

 
 
Badanie prądów elektrycznych w komórkach mózgowych jest trudnym
zadaniem. Nawet najlżejszy ruch lub szarpnięcie może mieć wpływ na tak
czuły pomiar. Z tej przyczyny naukowcy zajmujący się badaniem mózgu, a
także elektrochemicy i audiofile używają stołów izolujących ich wyposażenie
od wibracji, potrząsania i bujania. Ten został wyprodukowany przez firmę
Minus K Technology bez użycia elektroniki.

fot. Coutesy Hitachi

Oto ziarenka piasku w stosunkowo skromnym powiększeniu 600 razy (spory
krater w środkowej części zdjęcia ma szerokość 0,1 mm). W odróżnieniu od
tradycyjnych mikroskopów, w których wykorzystywane jest zwykłe widzialne
światło, elektronowe mikroskopy skaningowe kierują wiązkę elektronów przez
szereg soczewek magnetycznych na powierzchnię badanej próbki. Próbki
biologiczne pokrywane są zazwyczaj cieniutką warstwą złota lub innego
metalu w procesie zwanym "obrzucaniem", co poprawia ich przewodnictwo
elektryczne

W XIX wieku nastąpił gwałtowny rozwój całej myśli
naukowej. Dzięki rozkwitowi nauki ludzkość dokonała w
ciągu XIX wieku największego w swoich dziejach skoku
cywilizacyjnego. Właśnie wtedy powstało słowo
“naukowiec”, a kiedy chciano coś pochwalić mówiono, iż
jest to “naukowe”. Rola, zwłaszcza nauk ścisłych znacznie
wzrosła. Podniósł się także prestiż uczonych i naukowców.
Wyrazem uznania społeczeństwa dla ich osiągnięć było
m.in. rozpoczęcie przyznawania nagród za wybitne
osiągnięcia w dążeniu do odkrywania tajemnic świata. W
wielu krajach zakładano akademie, nowe uczelnie oraz
towarzystwa naukowe, które pomagały nawiązywać
kontakty pomiędzy naukowcami z poszczególnych krajów
oraz ułatwiały im wymianę informacji, doświadczeń oraz
sprzętu do badań.

Poniżej przedstawiamy 50 najważniejszych
według nas osiągnięć XIX wieku:

1. W 1828 r. powstała w Anglii pierwsza kolej, a w latach
1833 – 1835 we Francji, Rosji i Niemczech.
2. Pierwszy statek parowy został skonstruowany przez I.K.
Brunela, zwany „Great Western”.
3. W 1803 r. po raz pierwszy został zaprezentowany
pojazd pasażerski zaprojektowany przez angielskiego
inżyniera Treuithicka.
4. W I połowie XIX wieku został skonstruowany przez J.
Fitrefza pojazd jednośladowy napędzany siłą mięśni –
rower.
5. W 1860 r. powstał

silnik

spalinowy. Było to dzieło

francuskiego mechanika Etienne Lenoira. Miał on zapłon
iskrowy i był napędzany gazem.
6. Niemiecki inżynier Mikołaj August Otto w 1876r.
przerobił silnik spalinowy na silnik czterosuwowy.

7. W 1885 r. Karl Benz wbudował motor do
dwumiejscowego trójkołowca tworząc w ten sposób
pierwszy samochód z wysokoobrotowym silnikiem
benzynowym.
8. W 1886 r. Gottlieb Daimler oraz Wilhelm Maybach
zbudowali czterokołowy

pojazd

poruszany 1,5 konnym

silnikiem spalinowym.
9. W 1885 r. został wykonany przez Daimlera i Maybacha
pierwszy motocykl. Posiadał silnik spalinowy osadzony na
drewnianej ramie.
10. W 1860 r. powstał obiektyw szerokokątny
zaprojektowany przez Anglika Harrisona.
11. W 1862 r. powstała w Niemczech pierwsza fabryka
papierosów.
12. W 1863 r. powstało w Londynie pierwsze metro na
świecie.

13. W 1871 r. otwarto tunel alpejski pod Monte Cenis.
14. W 1873 r. J. Glidden wynalazł drut kolczasty.
15. Thomas Edison (USA) w 1875 r. wynalazł bezpiecznik
elektryczny.
16. Telefon został wynaleziony w 1876 r. przez Aleksandra
Grahama Bell’a. Bell oparł działanie swego telefonu o
mikrofon elektromagnetyczny, który zamieniał głos w
sygnały elektryczne, które przesyłane kablem docierały do
drugiego aparatu, gdzie były z kolei przetwarzane na
dźwięki mowy przez taki sam mikrofon. Na dźwięki mowy
przez taki sam mikrofon. Jak bardzo potrzebny był to
wynalazek, dowodzi fakt, że w dwa lata od prezentacji
powstały pierwsze linie telefoniczne.
17. W 1879 r. T. Edison skonstruował żarówkę. Elementem
świecącym żarówki jest przewód rozżarzony (żarnik) do
wysokiej temperatury na skutek przepływu prądu, światło
wytwarzane jest w wyniku promieniowania cieplnego.
18. W 1881 r. Niemiec Siemens skonstruował tramwaj
elektryczny.

19. H. Seely w 1882 r. wynalazł elektryczne żelazko. Istota
pomysłu Seely’ego polegała na umieszczeniu wewnątrz
żelazka spirali, która rozgrzewa się pod wpływem prądu
elektrycznego.
20. Drapacz chmur w Chicago został zaprojektowany przez
W. Root’a w 1883 r.
21. W 1884 r. Anglik Maxi skonstruował karabin maszynowy.
22. Hippolyt Pixi, wykorzystując odkryte przez Faradaya
zjawisko indukcji elektromagnetycznej, skonstruował
prądnicę prądu stałego.
23. W roku 1820 r. odkryto pole magnetyczne wytwarzanego
przez prąd. Odkrywcą był Hans Oersted. Oersted był także
twórcą teorii elektromagnetycznej.
24. Pierwszy transformator został skonstruowany przez
Faradaya. Dzięki temu odkryciu możliwe było zmniejszenie
lub zwiększenie napięcia prądu, możliwe stało się
przesyłanie energii elektrycznej pod niskim natężeniem oraz
wysokim napięciem.

25. Ważnym odkryciem był także telegraf. Konstruktorem był
Amerykanin Samuel Morse. Powstawał on w latach 1835 –
1838, a w 1840 r. Morse opracował specjalny alfabet (zw.
alfbetem Morse’a), za pomocą którego przepływ wiadomości
został nie tylko udoskonalony, ale i usprawniony
izwielokrotniony.
26. Radiotelegraf został wynaleziony w latach 90-tych przez
Włocha Guglielma Marconiego.
27. W 1845 r. ustalono położenia Neptuna, dzięki
wykorzystaniu wysoce precyzyjnych i szczegółowych
obliczeń matematycznych. Dokonali tego Urban Leverriera i
John Adams.
28. Johann Galle w 1846 r. odkrył Neptun.
29. Humphery Davy dokonał odkrycia dwóch pierwiastków:
sodu i potasu.
30. Zdefiniowano prawo obojętności gazów przez Ludwika
Gay – Lussaca.

31. Skonstruowanie przez Willama Sturgeona elektromagnesu.
32. Thomas Alva Edison w 1879 r. wynalazł pierwszą żarówkę,
zaś w 1882 r. założył pierwszą elektrownię.
33. Wynaleziono dagerotypię, czyli specjalną technikę
otrzymywania zdjęć. Jej nazwa pochodzi od nazwiska
francuskiego malarza, dekoratora i chemika-wynalazcy Louisa
Daguerrea. Prezentacja dagerotypu nastąpiła w 1839 roku.
Patent został zakupiony przez rząd francuski, który to rząd, w
tym samym roku ogłosił wynalazek jako "wolny dla całego
świata".
34. Tomasz Edison wynalazł urządzenie podobne do późniejszej
kamery filmowej, zwane kinetoskopem. Jego działanie polegało
na wykonywaniu sekwencji zdjęć w bardzo niewielkich
odstępach czasu, które następnie rejestrowano na taśmie
filmowej.
35. W 1894 roku bracia August i Louis Lumiere skonstruowali
pierwszy kinematograf. Służył on do robienia zdjęć i projekcji
filmów.
36. Dymitr Mendelejew stworzył tablicę okresowości
pierwiastków.

37. Alfred Nobel w 1867 r. wynalazł dynamit. Stwierdził, że mieszając
nitroglicerynę (75%) z pewnym rodzajem glinki, zwanym ziemią okrzemkową
(25%), można uzyskać substancję wybuchową stosunkowo bezpieczną i
niewrażliwą na niezbyt ostrożne traktowanie. Produkcja dynamitu szybko
rozpowszechniła się w różnych częściach świata.
38. W 1884 r. ustalono południk zerowy przechodzący przez Greenwich koło
Londynu.
39. W 1887 r. skonstruowano wielofazowy

silnik

indukcyjny. Konstruktorem

był N. Tesla.
40. Berliner w 1887 r. wynalazł gramofon. Gramofon wyewoluował z
fonografu i odziedziczył jego zasadę działania: nośnikiem informacji jest
wirujący dysk z wyżłobionymi rowkami, w których prowadzona jest igła.
Drgania igły wzmacniane są mechanicznie lub elektrycznie. W najnowszych
typach gramofonu zamiast igły stosuje się promień lasera.
41. Kodak wynalazł ręczne aparaty fotograficzne w 1888 r.
42. W 1889 r. dokonano pierwszego wyroku śmierci na krześle elektrycznym.
43. W 1892 r. Jeske Reno skonstruował ruchome schody. Składają się z
konstrukcji nośnej, taśmy
stopni i poręczy napędzanych przez zespół napędowy z silnikiem
elektrycznym i przekładnią. W 1895 r. Reno zbudował schody ruchome w
Coney Island. Pasażerowie byli przewożeni na przenośniku taśmowym pod
kątem 25 stopni.
Angielską nazwę „escalator” po raz pierwszy użył Karol Seeberger w 1897
roku.

44. W 1893 r. W.L. Hudson wynalazł zamek błyskawiczny. Pokazał on swój
wynalazek ("haczykowy zamykacz i otwieracz do butów") na Wystawie
Światowej w Chicago. Jednak ówczesny suwak nie działał zbyt dobrze (był
gruby - ciężko chodził) i słabo się sprzedawał. Dopiero później - w roku
1913 Gideon Sundback, szwedzki inżynier opatentował swoją wersję
zamka błyskawicznego, którą (prawie w niezmienionej formie) znamy
dzisiaj.
45. W 1895 r. w USA otwarto po raz pierwszy otwarto elektrownię wodną.
46. W roku 1895 Ch. Fey wynalazł pierwsze automaty do gry.
47. Lumiere otworzył pierwsze kino w 1895 r. Pierwsza publiczna
projekcja filmu wykonanego kinematografem odbyła się 28 grudnia, w
Paryżu, a pierwszym pokazanym filmem był dwuminutowy obraz pt.
Wyjście robotników z fabryki. Data ta uznawana jest za moment narodzin
kina. Nie były to narodziny bezbolesne. W maju 1897 roku doszło w
Paryżu do tragicznego w skutkach pożaru spowodowanego zapaleniem
się taśmy filmowej. Celuloid był bowiem tak łatwopalny, że nawet
chwilowe zatrzymanie przesuwania się taśmy mogło spowodować jej
zapalenie. Mimo to kino przyjęło się zarówno w Europie jak i za oceanem.
48. W 1898 r. Polusen zastosował magnetyczny zapis dźwięku.
49. Polka Maria Skłodowska – Curie wraz z mężem Piotre,m Curie odkryła
w 1898 r. dwa promieniotwórcze pierwiastki: polon i rad.
50. W 1896 r. skonstruowano w Anglii auto z elektrycznym rozrusznikiem.

Galeria zdjęć niektórych

wynalazków XIX wieku

Rakieta Goddard'a (1917)

Fizyka posiada wielu wspaniałych naukowców, którzy zostali
uhonorowani nagrodą Nobla za wspaniałe osiągnięcia w tej
dziedzinie. Można by godzinami wymieniać lecz ja wymienię
kilku oraz przedstawię. Na miano wyróżnienia zasługuje Albert
Einstein. Opracował on teorię względności. Opisuje on w swoich
pracach zależność praw fizyki od własności czasoprzestrzeni i
układu odniesienia. Pierwszą próbę opracowania tej teorii
względności podjął w 1905r. Uczony analizował własności
fizyczne, zjawiska zachodzące w płaskiej – pustej
czasoprzestrzeni. Ogólna teoria względności została ustalona w
1916r. i odnosi się już do zjawisk zachodzących w
czasoprzestrzeni wypełnionej maksymalnie obiektami i w ten
sposób zakrzywionej. W skład tej teorii wchodzi szczególna
teoria względności oraz ogólna teoria względności. Ta pierwsza
podkreśla koncepcję czasu i przestrzeni, zerwał On z pojęciami
czasu absolutnego łącząc czas i przestrzeń czterowymiarową
czasoprzestrzeń. W kolejnych pracach opracował teorię zasady
mechaniki tworząc fizykę relatywistyczną. Opisuje ona związek
pomiędzy natężeniem a polem elektrycznym. Za te osiągnięcia
Albert Einstein w 1921r. otrzymał nagrodę Nobla.

Kolejnym przykładem jest Ernest Rutherford, który w
1911r. odkrył jądro atomowe. Nie przypuszczał jak bardzo
jego odkrycie zmieni świat. Okazało się że w jądrach jest
potężna ilość energii, którą można w określonych
warunkach wyzwolić. Dzięki pracom fizyków ludzie
nauczyli się bezpiecznie korzystać z energii zamkniętej w
jądrze atomowym budując elektrownie jądrowe. Technika
jądrowa to również zastosowanie izotopów
promieniotwórczych w technice i medycynie. Wielu
ludziom uratowany życie. Podczas rozszerzonych badań
ludzie sztucznie stworzyli niektóre pierwiastki które nie
występują w stanie neutralnym. Potrafią tak przetworzyć
jądro atomowe że powstają różne pierwiastki w tym i
złoto. W XIX i XX wieku możemy mówić o narodzinach
elektroniki. Wynaleziono diod, triody i inne lampy
elektronowe.

Dioda służy do prostowania prądu przemiennego. Trioda
mająca trzy elektrody służyła do wzmacniania sygnału.
Lampy elektronowe stanowiły podstawę rozwoju radia i
telewizji. Były jednak duże i szybko się zużywały oraz
często się psuły. Pomimo tych wad w 1946r. stworzono
pierwszy komputer, który składał się z 19000 lamp,
zużywał tyle energi co mała fabryka i często się psuł.
Współczesne komputery są małe, tanie i zużywają bardzo
mało energi dzięki zastosowaniu tranzystorów.
Wynalezienie tranzystorów było dopiero początkiem
rozwoju elektroniki, ponieważ w 1970r. zbudowano
pierwszy mikroprocesor, czyli układ bardzo wielu
tranzystorów, diod i innych elementów umieszczonych na
małej przestrzeni

Kolejną ciekawostką fizyki jest fizyka kwantowa, w tej
dziedzinie nagrodę Nobla otrzymał Max Planck, Max Born.
Dziedzina ta zajmuje się tylko zbiorowiskami – tłumem.
Prawo to ma charakter statystyczny, znaczy to że dotyczą
zbiorowisk identycznych układów – należy przeprowadzać
serię powtarzalnych pomiarów. Jednym z wielu zjawisk, dla
których fizyka kwantowa stara się sformułować rządzące
nimi prawa jest rozpad promieniotwórczy polegający na
samorzutnej przemianie pierwiastków. Mamy także odkrycia
nagrodzone z astronomii dla Hansa Bethe. Jest to nauka o
budowie, ruchach, pochodzeniu i ewolucji rozproszonej w
przestrzeni kosmicznej. Nazwa astronomia pochodzi od
greckiego astron – gwiazda, nomos – prawo. Dzisiejsza
astronomia powiązana jest z fizyką która pomaga w
interpretacji wyników obserwacji astronomicznych.
Dziedzina ta mogła powstać dzięki odkryciu, że ciała
niebieskie składają się z takiej samej materii co otaczające
nas obiekty. Do tych obiektów należą czarne dziury, planety,
gwiazdy itp.

Po krótkim przedstawieniu niektórych naukowców
możemy wnioskować, że dzisiejsze życie jest dużo
łatwiejsze dzięki ich determinacji i ciężkiej pracy. Mamy
światło, telewizję, komputery oraz urządzenia ratujące
życie z zastosowaniem praw fizyki.