captcha image

A password will be e-mailed to you.

Woda zdatna do picia, ubrania z lycry, telefon komórkowy, szczepionki, zmywarka czy karteczki Post-it to absolutne podstawy naszej codzienności. Bez części z nich mnóstwo z nas nie dożyłoby dorosłości. Inne sprawiają, że obecnie ludziom żyje się najwygodniej w dziejach naszego gatunku. Za tymi wynalazkami stoi nauka i konkretni ludzie, których chcę Wam dziś przedstawić. #ThankYouScience ❤️

Od lewej: Arthur Fry, Alexander Flemming, Josephine Cochrane i Jan Czochralski. Na dole: diody LED. Fot. Imperial War Museums / Post of Romania / Gussisaurio (CC BY-SA 3.0) / Wikimedia

Te genialne wynalazki i rozwiązania przyjmujemy dziś jako oczywiste, nie zastanawiając się, kto i w jakich okolicznościach je wymyślił. A warto wiedzieć, dzięki komu nasze życie jest tak wygodne i – co tu dużo mówić – tak długie.

Wszystkich naukowych rozwiązań, które ulepszyły nasze życie, oczywiście nie sposób wymienić w jednym artykule. Zamierzam więc opowiedzieć historie twórców 10 wynalazków, którym zawdzięczamy – moim zdaniem – wyjątkowo dużo dobrego w naszej codzienności.

Oto one:

(kliknij, żeby przenieść się do któregoś z opisów)

  1. 40 szczepionek
  2. Zmywarka
  3. Półprzewodniki
  4. Chlorowanie wody
  5. Lycra
  6. Enzymy do prania
  7. Antybiotyki (penicylina)
  8. Teflon
  9. Post-it, karteczki samoprzylepne
  10. Lampy LED

Dla mnie jednym z największych – jeśli nie największym – osiągnięć cywilizacyjnych są szczepionki. To dzięki nim nie drżymy przed kolejną epidemią czarnej ospy lub polio; nie martwimy się, czy nowo narodzone dzieci przeżyją odrę albo czy w pierwszych dobach życia zakażą się gruźlicą.

Wśród zasłużonych pod tym względem naukowców jest znamienity Polak, Hilary Koprowski, twórca pierwszej szczepionki przeciw polio, któremu należy się hołd i któremu poświęciłam oddzielny artykuł. Ten artykuł rozpocznę natomiast od uhonorowania człowieka, którego śmiało można nazwać szczepionkowym rekordzistą.

40 szczepionek

Maurice Hilleman (1919-2005)

Maurice Hilleman, fot. Walter Reed Army Medical Center

Niewielu jest naukowców, którym udało się ocalić tylu ludzi przed chorobami zakaźnymi i ich następstwami co wirusolog, doktor Maurice Hilleman. Hillemanowi zawdzięczamy między innymi szczepionkę przeciwko odrze, śwince, WZWA, WZWB, różyczce, ospie wietrznej i zapaleniu opon mózgowych. To również on skomponował szczepionkę przeciw śwince, odrze i różyczce, tworząc najsłynniejszą szczepionkę skojarzoną MMR (skrót od nazw „measles – mumps – rubella”).

Pierwszą szczepionkę opracował na zlecenie amerykańskiej armii w 1944 roku, aby pomóc żołnierzom walczącym z w Azji Południowo-Wschodniej i w rejonie Pacyfiku, którzy zmagali się z epidemią zachorowań na japońskie zapalenie mózgu. Dokonał tego w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Kolejny sukces Hilleman odniósł w 1957 roku, kiedy w również rekordowo krótkim czasie stworzył szczepionkę przeciwko azjatyckiej grypie.

W latach 60. naukowiec opracował szczepionkę przeciw śwince na podstawie wirusów wyizolowanych od swojej 5-letniej córki Jeryl Lynn, która w 1963 roku zapadła na tę chorobę. Pięciolatka była też jedną z pierwszych osób, które otrzymały tę szczepionkę. Za swoją pracę dr Hilleman otrzymał wiele nagród, między innymi nagrodę Światowej Organizacji Zdrowia.

Zmywarka

Josephine Cochrane i jej wynalazek na rumuńskim znaczku pocztowym

Josephine Cochrane (1839-1913)

Cochrane była amerykańską gospodynią domową, która wynalazła i opatentowała pierwszą na świecie zmywarkę do naczyń. A zaczęło się od tego, że często wyprawiała przyjęcia, po których pozostawało dużo naczyń do zmywania. Można się domyślać, że pani domu była mocno przywiązana do swojej zastawy stołowej, bo kiedy zorientowała się, że służba często tłucze naczynia, postanowiła je zmywać samodzielnie.

W 1886 roku przedsiębiorcza gospodyni skonstruowała we współpracy z mechanikiem George’em Buttersem mechaniczną zmywarkę do naczyń. Jej konstrukcja była niemal identyczna z dzisiejszymi zmywarkami, tylko początkowo napędzano ją ręcznie, a po jakimś czasie wyposażono w silnik parowy. Cochrane wraz z Buttersem założyli firmę produkującą zmywarki, która po kilku zmianach właścicielskich wytwarza dziś sprzęt kuchenny pod marką KitchenAid.

Półprzewodniki

Jan Czochralski, ok. 1910 roku

Jan Czochralski (1885-1953)

Prof. Jan Czochralski jest najczęściej cytowanym na świecie polskim uczonym. Opracował słynną metodę hodowli monokryształów, która stała się fundamentem współczesnego przemysłu elektronicznego. Aż 90 proc. urządzeń półprzewodnikowych powstaje właśnie dzięki niej. Rozejrzyj się wokół. Zapewne masz w zasięgu wzroku komputer, telefon komórkowy, tablet, cyfrowy aparat fotograficzny czy odtwarzacz MP3? W każdym z nich (i w wielu innych urządzeniach) tkwi kryształ Czochralskiego, chemika, który jak żaden inny Polak zrewolucjonizował świat nowych technologii.

Aby krzem był przydatny do produkcji półprzewodników, musi mieć postać monokryształu. Metoda Czochralskiego polega właśnie na ostrożnym „wyciąganiu” takich monokryształów z roztopionego krzemu polikrystalicznego. Odbywa się to w temperaturze 1400 st. C, kiedy z powierzchnią cieczy styka się pręt z monokryształu krzemu, na którym stopniowo osadzają się atomy cieczy. Jeden metr monokryształu krzemu rośnie w ciągu blisko 30 godzin.

Pierwsze kryształy uzyskane przez prof. Czochralskiego przypominały metalowe druty: miały milimetr średnicy i do półtora metra długości. Dziś kryształy produkowane metodą Czochralskiego mogą mieć ponad dwa metry długości, średnicę zbliżoną do pół metra i masę kilkuset kilogramów.

Chlorowanie wody

Linn Enslow (1891-1957) i Abel Wolman (1892-1989)

Jak szacuje Steven Pinker w swojej książce „Nowe Oświecenie” (2020, wyd. Zysk i S-ka, tłum. Tomasz Bieroń), Abel Wolman, syn polsko-żydowskich imigrantów do Ameryki, oraz Amerykanin Linn Enslow ocalili w sumie blisko 177 milionów ludzi. Ci dwaj naukowcy odkryli, jak bezpiecznie używać chloru do oczyszczania wody pitnej.

Warto zaznaczyć, że chloru do oczyszczania wody używano na długo przed Enslowem i Wolmanem. W Londynie zastosowano tę metodę już podczas epidemii cholery w 1854 roku, a z kolei pierwszy amerykański patent na system chlorowania wody został przyznany w 1888 roku. Chociaż już wówczas wiedziano, że chlor może zabijać bakterie, to jednak jego stosowanie pozostawało niebezpieczne dla ludzi z powodu toksyczności tego pierwiastka. A w gęsto zaludnionych miastach na początku XX wieku poprzez wodociągi rozprzestrzeniało się wiele chorób, w tym cholera, czerwonka i tyfus (czyli dur brzuszny).

Nad wpływem chloru na oczyszczanie wody Enslow i Wolman pracowali od 1918 roku. W tym celu przeanalizowali wpływ tego pierwiastka na kwasowość, zawartość bakterii i smak wody pitnej. Do 1923 roku opracowali standardową i stosowaną powszechnie na świecie formułę określającą ilość chloru potrzebną do bezpiecznego oczyszczania wody. Po wdrożeniu jej w stanie Maryland liczba przypadków duru brzusznego do 1930 roku spadła o 92 proc. Do 1941 roku 85 proc. wszystkich systemów wodnych w USA stosowało formułę Enslow-Wolman. Reszta świata poszła w ślady Ameryki.

Lycra

Joseph Shivers, ok. 1942 roku

Joseph Shivers (1920 -2014)

Rajstopy, bielizna, elastyczne stroje sportowe czy kostiumy kąpielowe rozciągają się, nie wypychają i świetnie przylegają do ciała dzięki dodatkowi lycry. Lycra – inaczej spandex lub elastan – to włókno syntetyczne opracowane w latach 50. XX wieku przez amerykańskiego chemika Josepha Shiversa.

Zatrudniony w laboratoriach firmy DuPont Shivers dołączył do zespołu pracującego nad syntetycznym elastomerem zastępującym kauczuk, który był wówczas powszechnie używany do produkcji elastycznej odzieży. Eksperymenty z włóknami poliestrowymi doprowadziły naukowca do stworzenia wyjątkowo rozciągliwego włókna, mogącego się wydłużyć nawet o 500-1000 procent, a dodatkowo bardzo wytrzymałego – dwu-trzykrotnie bardziej odpornego na zerwanie niż nici produkowane z tradycyjnych kauczuków. Lycra, początkowo znana pod nazwą Fiber K, została opatentowana w 1958 roku, a w 1962 roku po raz pierwszy wykorzystana do produkcji ubrań.

Początkowo była wykorzystywana przede wszystkim w produkcji rajstop, a potem również innych ubrań, tapicerek, a nawet kombinezonów kosmicznych. Zawsze jest mieszana z innymi sztucznymi lub naturalnymi włóknami, takimi jak do nylon, bawełna, wełna, jedwab i len. Przewaga lycry nad gumą kauczukową polega na tym, że jest od niej lżejsza i w przeciwieństwie do niej nie rozkłada się pod wpływem tłustych kosmetyków, potu czy detergentów.

Enzymy do prania

Otto Röhm (1876-1939)

To, że z ubrań można dziś łatwo sprać w niskiej temperaturze nawet silne zabrudzenia, pośrednio zawdzięczamy pomysłowi niemieckiego naukowca Otto Röhma. To on w 1913 roku odkrył, że enzymy trawienne mogą skuteczniej niż detergenty (np. mydło) rozkładać m.in. plamy z tłuszczów. Röhm był pierwszym chemikiem, który wyizolował i wykorzystał enzymy do celów technicznych. Pierwszym stosowanym przez niego preparatem był ekstrakt uzyskiwany z trzustki zwierzęcej. Mimo że był on stosunkowo nietrwały w stosunku do zasad i wybielaczy, to i tak zapoczątkował rewolucję w przemyśle środków piorących.

Prawdziwy rozkwit tej technologii nastąpił w drugiej połowie XX wieku, wraz z dostępnością odpornych termicznie enzymów bakteryjnych. Dziś w środkach do prania wykorzystuje się różne enzymy w zależności od rodzaju zabrudzeń, który mają zlikwidować. Proteazy służą do usuwania plam z białek, lipazy – tłuszczy, α-amylazy – węglowodanów i celulazy – celulozy.

Antybiotyki (penicylina)

Alexander Flemming. Fot. IWM

Alexander Fleming (1881-1955), Ernest Chain (1906-1979) i Howard Florey (1898-1968)

Antybiotyki od czasu ich wynalezienia ocaliły życie kilkuset milionom ludzi. Już zapomnieliśmy, że przed ich wynalezieniem i zanim stały się powszechnie dostępne, można było umrzeć wskutek zwykłego skaleczenia.

Ich pojawienie się stanowiło dla ludzkości podobnie rewolucyjną zmianę jak wprowadzenie szczepień. Zaczęło się od Alexandra Fleminga, szkockiego bakteriologa i lekarza, który w 1928 roku podczas porządkowania laboratorium zauważył na jednym z naczyń niebieskawy nalot będący rodzajem pleśni, który pojawił się na płytce zawierającej bakterie gronkowca. Co ciekawe, te spośród bakterii, które znajdowały się najbliżej pleśni, uległy zniszczeniu. W kolejnych badaniach okazało się, że pleśń produkuje substancję, która zabija wiele bakterii chorobotwórczych, zakłócając procesy życiowe ich komórek. W 1928 roku Fleming odkrył penicylinę G, pierwszy antybiotyk w dziejach, nie zdołał jednak wyodrębnić tej substancji.

Udało się to dopiero w 1938 roku dwóm brytyjskim naukowcom: Ernestowi Chainowi i Howardowi Floreyowi. Otrzymana penicylina nie była jeszcze stabilna i potrzebowała dalszych badań. W 1941 roku naukowcy wyleczyli tą substancją kilku pacjentów cierpiących na poważne infekcje bakteryjne i opublikowali swoje badania w piśmie „Lancet”, a w połowie tego samego roku byli już gotowi do rozpoczęcia masowej produkcji antybiotyku.

Sęk w tym, że z powodu toczącej się wojny nie można było tego zrobić w Wielkiej Brytanii, dlatego Florey wyjechał do Stanów Zjednoczonych i tam zainicjował produkcję leku. 14 marca 1942 roku amerykańska penicylina została z powodzeniem zastosowana w leczeniu pierwszego pacjenta z posocznicą. Pracujący niemal nieprzerwanie naukowcy zdołali doprowadzić do wyprodukowania 2,3 miliona dawek tego antybiotyku w ramach przygotowań do lądowania aliantów Normandii 6 czerwca 1944 roku.

Dzięki penicylinie wreszcie można było skutecznie leczyć zakażenia ran i choroby takie jak błonica, zapalenie płuc czy gruźlica. Za swoje osiągnięcia Fleming, Chain i Florey otrzymali nagrodę Nobla w 1945 roku.

Teflon

Fot. Crazy Nauka

Roy Plunkett (1910-1994)

Teflon to kolejny wynalazek, który powstał przypadkiem. W 1938 roku amerykański chemik Roy Plunkett pracujący dla firmy E.I. du Pont de Nemours and Company (lepiej znamy ją jako DuPont) próbował opracować nową substancję do układów chłodniczych. Korzystał m.in. ze stalowych butli wypełnionych sprężonym tetrafluoroetenem. Okazało się, że jedna z nich była cięższa, niż powinna, choć nie zawierała już gazu. Po rozcięciu butli z jej środka wysypał się białawy proszek. Na szczęście zaintrygowany Plunkett nie wyrzucił go do śmieci, tylko starannie zbadał.

Okazało się, że pod wpływem wysokiego ciśnienia i przy udziale żelaza jako katalizatora gaz, tetrafluoroeten, przekształcił się w polimer. I to nie byle jaki. Badania pokazały, że tworzywo nazwane poli(tetrafluoroetylenem), czyli PTFE, ma mały współczynnik tarcia, jest wyjątkowo odporne na działanie substancji chemicznych (nie rusza go nawet rozpuszczająca złoto woda królewska), stabilne w stosunkowo wysokich temperaturach i jeszcze jest znakomitym izolatorem elektrycznym.

Ten fenomenalny materiał to właśnie teflon. Wykorzystywany był w wojsku, w systemach pracujących pod dużym ciśnieniem i przy intensywnym tarciu, a nawet w kosmosie – chronił kombinezony astronautów chodzących po Księżycu. Na patelnie teflon trafił na początku lat 50., kiedy to doceniono jego hydrofobową (a więc odporną na zwilżenie) oraz zapobiegającą przywieraniu jedzenia powierzchnię.

Post-it, karteczki samoprzylepne

Arthur Fry

Arthur Fry (ur. w 1931) i Spencer Silver (ur. w 1941)

Karteczki Post-it to wynalazek, który – jako jeden z wielu – jest efektem przypadku. W 1968 roku Spencer Silver, chemik zatrudniony w laboratorium 3M w Stanach Zjednoczonych, poszukiwał formuły supermocnego kleju. Zamiast tego niechcący opracował słaby klej, który był wrażliwy na nacisk i nadawał się do wielokrotnego użytku.

Do 1974 roku nie do końca było wiadomo, co z takim klejem robić, a wówczas do akcji wkroczył kolega Silvera z pracy, Arthur Fry, który użył nietypowego kleju do umocowania zakładki w swojej książce. Ten pomysł okazał się na tyle atrakcyjny, że Fry rozwijał go w obrębie firmy na własną rękę. Żółty kolor oryginalnych karteczek samoprzylepnych został wybrany dlatego, że laboratorium znajdujące się obok zespołu Post-It dysponowało tylko żółtym papierem odpadowym.

Karteczki były produkowane od 1980 roku do lat 90. wyłącznie przez fabrykę 3M w Cynthiana w stanie Kentucky, kiedy to wygasły prawa patentowe. Nazwa Post-it wciąż pozostaje zastrzeżonym znakiem towarowym należącym do 3M.

Lampy LED

Diody LED. Fot. Gussisaurio (CC BY-SA 3.0)

Oleg Łosiew (1903-1942), Nick Holonyak Jr. (ur. 1928), Isamu Akasaki (ur. 1929), Hiroshi Amano (ur. 1960), Shuji Nakamura (ur. 1954)

Lampy LED (od ang. light-emitting diode) wywołały drugą wielką rewolucję oświetlenia od czasu opatentowania żarówki w 1879 roku przez Thomasa Edisona. Nowa technologia sprawiła, że światło żarowe już niedługo zupełnie zniknie z naszego życia. Dlaczego? Ponieważ diody LED mogą pracować ponad sto razy dłużej niż żarówki oparte na żarzącym się wolframowym włóknie, a jednocześnie zużywają znacznie mniej energii. Dzieje się tak, ponieważ tylko niewielka część prądu rozpraszana jest w postaci ciepła.

Źródłem światła w lampach LED jest biała dioda elektroluminescencyjna, która składa się zwykle z niebieskiej diody elektroluminescencyjnej i luminoforu, który – pobudzany przez diodę do świecenia – emituje światło żółtozielone, które zmieszane ze światłem niebieskim daje światło białe.

W przypadku LED sprawdza się stwierdzenie, że sukces ma wielu ojców. Za wynalazcę diody elektroluminescencyjnej powszechnie uważa się amerykańskiego inżyniera Nicka Holonyaka Jr., który w 1962 roku po raz pierwszy zaprezentował swój wynalazek publicznie. Warto jednak wiedzieć, że działanie diod elektroluminescencyjnych zostało opisane już w latach 20. i 30. XX wieku przez radzieckiego technika radiowego Olega Łosiewa. A z kolei w latach 90. XX wieku najszerzej dziś wykorzystywaną diodę świecącą niebieskim światłem opracowali trzej naukowcy urodzeni w Japonii: Isamu Akasaki, Hiroshi Amano oraz Shuji Nakamura. Zostali za to dokonanie uhonorowani nagrodą Nobla w 2014 roku.

ThankYouScience to inicjatywa mająca na celu pokazanie, jak ważna jest nauka w naszym życiu. Przyłącz się – zamieść post z #ThankYouScience lub udostępnij z https://www.facebook.com/BaylabPolska

Tekst jest elementem współpracy z firmą Bayer, pomysłodawcą akcji #ThankYouScience. Partner nie miał wpływu na opinie, które wyrażamy.

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

2 komentarzy
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
jfhg
jfhg
1 miesiąc temu

Dużo ważniejszym Polakiem jest dla Polskiej historii Jan Paweł II bo był wielkim człowiekiem, został papieżem, obalil komunizm i pokazał nam że życie jest coś warte.

Jan
Jan
Reply to  jfhg
1 miesiąc temu

A najbardziej znany jest z chronienia pedofilów.

Nie ma więcej wpisów
2
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x