Приключения изобретений

КАК ДЕЛАЮТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В самом деле, как же делаются изобретения? Кое-что вы об этом узнали из первых рассказов книги.

Знания, упрямое желание достигнуть поставленной себе цели, способности и любовь к технике (для изобретателя ловкие руки, рабочая сноровка так же важны, как хорошая голова) – всего этого ещё мало. Нужно уметь наблюдать и делать выводы из наблюдений. Нужен твёрдый характер. Да ещё способность не падать духом при первых неудачах, находить их причины и сотни раз повторять опыты.

Ползунов, Уатт, Можайский, братья Райт и ещё многие изобретатели всю жизнь работали над решением одной технической задачи, которую считали важной для их современников или для будущего. А другие были одержимы страстью к изобретательству, как Вернер Сименс или Томас Эдисон, о которых вы прочтёте в этом рассказе, придумывали самые разные вещи, машины, приборы. Удача приходила к тем, кто умел распознать потребности своего времени или близкого будущего и найти хорошее решение технической задачи.

А как людям приходит мысль об изобретении и как они его осуществляют?

Часто слышишь или читаешь: «Это изобретение случайное». Обычно так говорят потому, что не знают всех обстоятельств, при которых сделано изобретение. Случай действительно иной раз помогает. Но кому? И как? Об этом стоит поговорить.

Бывает иной раз, что природа даёт в руки человеку материал, с которым неизвестно что делать. Догадываются люди, что можно из этого материала приготовить нужные, полезные вещи, а как их сделать и какие именно – не знают.

Когда Колумб третий раз приплыл к открытой им земле, которую мы теперь называем Америкой, он увидел индейцев, игравших в мяч. Это был довольно тяжёлый мяч, скатанный из какой-то чёрной массы. Он прыгал гораздо лучше, чем кожаные мячи, которыми пользовались тогда в Европе.

Путешественник знаками спросил у индейцев, из чего этот мяч сделан.

Они повели Колумба в рощу. Там росли высокие деревья с пятнистой корой. Один индеец надрезал кору, и по стволу медленно потекла густая белая жидкость, похожая на молоко. На воздухе она затвердела и потемнела – стала похожа на обыкновенную смолу. Кау-чу – так называли эту смолу индейцы.

Потом, когда Колумб начал понимать язык индейцев, он узнал, что «кау-чу» значит «слёзы дерева».

Так до наших дней на всех языках и осталось индейское название. По-русски мы говорим «каучук».

Колумб захватил с собой комочек каучука в Европу, но он привёз столько диковинных вещей, что на «слёзы дерева» и на рассказ об индейских мячах никто не обратил внимания. Скоро о них и вовсе забыли.

Прошло двести лет. По Южной Америке путешествовал один французский учёный и второй раз открыл каучук. Он увидел, что индейцы пользуются соком пятнистого дерева

– гевеи – не только для мячей. Они делали из него бутылки, промазывали густой массой

щели между досками в пирогах (лодках), чтобы туда не проникала вода.

А некоторые индейцы покрывали ноги слоем каучука и потом, чтобы он засох, держали ноги над костром. Было очень больно, но зато индеец получал на всю жизнь пару непромокаемых чулок.

Значит, индейцы использовали два свойства каучука – его непромокаемость и его упругость, благодаря которой так хорошо прыгали каучуковые мячи. Впрочем, скоро французский учёный увидел, что индейцы пользуются ещё одним свойством свежего каучука – его клейкостью. Птичьи перья, которыми любили украшать себя индейцы, они приклеивали к телу каучуком.

Когда француз вернулся на родину, он показал комочки каучука и непромокаемые чехлы для ружей, которые сделали ему индейцы.

– Это замечательная штука! – восторгался он. – Десятки вещей можно делать из кау-чу. И непромокаемую обувь, и перчатки, и костюмы для водолазов.

Но хотя учёный привёз с собой довольно много каучука, он не сумел сделать из него ни одной вещи, о которых рассказывал. Дело в том, что за время путешествия каучук потерял все свои замечательные свойства – комочки его высохли, затвердели. Оказалось, что делать вещи можно только из свежего каучука – иначе говоря, там, где его добывают, на диких берегах далёкой Амазонки.

Каучук, привезённый французским учёным, сумели использовать только для одного дела – стирания карандашных записей. Это первая вещь, сделанная в Европе из каучука,

– ластик, которым вы и теперь пользуетесь.

Прошло ещё восемьдесят лет. Один английский химик – его звали Чарльз Макинтош

– упорно искал способ вернуть высохшему каучуку природные свойства.

Как-то, работая в своей лаборатории, он опрокинул бутылку с жидкостью на стол, где лежал каучук. Макинтош взял каучук, чтобы обтереть его, и вдруг заметил, что он размягчается. Через несколько минут у него в руках был кусочек мягкого, клейкого каучука, совсем похожего на свежий. Тогда только посмотрел он, что за жидкость пролил нечаянно на каучук. Оказалось, что это сольвент-нафта – вещество, которое добывалось из каменноугольной смолы.

Так случайность помогла Макинтошу сделать открытие. Он пропитал размягчённым каучуком плотную материю, и она стала непромокаемой. Из такой материи стали шить плащи, защищавшие от дождя. До сих пор в Англии непромокаемые плащи называют по имени изобретателя – макинтошами.

Скоро научились делать по способу Макинтоша и другие вещи. Фабрики каучуковых изделий стали открываться в Англии и в Америке. Появились первые галоши, делали из каучука сумки для перевозки почты.

Новые вещи всем очень нравились. Но недолго процветали фабрики. Когда наступила холодная зима, ударил мороз, галоши становились на улице такими твёрдыми и жёсткими, словно они были сделаны из железа. Невозможно было ступать в них.

Решили, что для холодного времени каучуковые изделия не годятся.

Но и лето не спасло. В первый жаркий день пальто потекли! Идёт человек по улице, а с него капает – каучук вытекает из материи. Галоши таяли на ногах, превращались в какую-то чёрную липкую слякоть.

Тогда все, кто купили каучуковые вещи, очень рассердились. Они решили, что это просто надувательство. Фабрики стали закрываться так же быстро, как раньше открывались. И пришёл бы тут конец каучуку, если бы не спасла его другая случайность, почти такая же, как произошла у Макинтоша.

Жил в Америке человек, по имени Чарльз Гудьир. Он годами искал способ сделать каучук нечувствительным к изменению температуры. Тысячи опытов проделал Гудьир – и всё напрасно. Он истратил все свои деньги, сделал долги, надеясь, что успех работы поможет ему и долги вернуть, и разбогатеть. Но ничего у него не получалось. Каучук по-прежнему твердел на морозе и размягчался от жары.

В то время людей за долги сажали в тюрьму. Попал в тюрьму и Гудьир. И тут, в камере, упрямый человек продолжал работу – он взял с собой в тюрьму кусочки каучука и разные химические составы.

В тюрьме Гудьир сделал небольшое открытие. Он нашёл средство уничтожать липкость изделий из размягчённого каучука. Липкость исчезала, если посыпать каучук серой и высушить его.

Друзья выручили Гудьира из тюрьмы, и он упорно продолжал свои опыты. Как-то, покрыв кусочек каучука серой, он по рассеянности положил его не на стол, а на горячую плиту. И эта ошибка оказалась открытием, навсегда определившим судьбу каучука! Когда Гудьир стал искать, куда он дел каучук, то нашёл на плите не липкую жижу, как можно было ожидать, а сухой, мягкий, упругий кусок… каучука? Нет, это уже было вещество, которое мы называем теперь резиной, – вещество, которое не плавится от жары, не твердеет на холоде, упругое, непромокаемое и прочное.

Каучук, подогретый с серой, не только теряет липкость, но и становится нечувствительным к изменениям температуры. Вот что открыл Гудьир. Нагревание каучука с серой называют теперь вулканизацией. А вулканизированный каучук – это и есть резина.

Но неверно было бы думать, что только из-за случайных ошибок Макинтоша и Гудьира у нас есть теперь резина. Ведь случайные ошибки помогли людям, которые весь свой жизненный труд положили на то, чтобы восстановить свойства свежего каучука. Не опрокинул бы Макинтош бутылку с сольвент-нафтой – или он, или кто-нибудь другой испробовал бы эту жидкость на каучуке. Не положил бы Гудьир нечаянно кусочек каучука с серой на горячую плиту – или он, или кто-нибудь другой сделал бы это сознательно.

Да ведь на самом деле так и случилось. Всего через два или три месяца после того как Гудьир удачно ошибся в Америке, один химик в Англии, ничего не зная об открытии Гудьира, сам изобрёл вулканизацию.

Но на этом приключения резины не кончились.

Часть этих приключений не имеет отношения к нашей теме, к изобретениям, но всё же о них интересно рассказать.

Гевея, из которой добывали каучук, росла только в одной стране – в Бразилии. Когда изделия из резины завоевали мир, и всё больше кораблей приплывало из Европы за каучуком, бразильское правительство поняло, что в его руках большое богатство и надо его беречь. Первым делом правительство запретило вывоз семян гевеи из страны. Конкурентов не было, и Бразилия могла назначать цены на каучук, какие хотела. Это не нравилось капиталистам других стран.

Один предприимчивый англичанин приехал в Бразилию собирать, как он объяснил, коллекцию тропических растений. Вывозя свои коллекции, он сумел в них припрятать семьдесят тысяч семян гевеи. В Англии очень обрадовались удачной краже и посадили семена в колониях с тропическим климатом. Но оказалось, что гевея – дерево очень капризное: бульшая часть семян погибла, и только в одном месте – на острове Цейлон – выросло несколько десятков деревьев. Они стали родоначальниками огромных плантаций каучука на тропических островах, принадлежавших тогда Англии.

У Бразилии появился конкурент – Англия. Но другим странам от этого было не легче – вместо одного монополиста появилось два.

И тогда опять стали работать изобретатели и учёные. Они задумались: нельзя ли делать резину без каучука. Ведь техника и наука сумели многие природные материалы заменить искусственными: стали делать шёлк не из шёлковых нитей, а из различных кислот, шерсть не из шерсти животных, а из молока.

В начале нашего века учёные во многих странах пытались создать искусственный каучук. Иногда химикам удавалось приготовить несколько граммов вещества, близкого к натуральному каучуку, но стоило это очень дорого, и каучук получался плохой.

Большая часть химиков после тысяч неудачных опытов бросила поиски – решили, что дело безнадёжное. Среди немногих, упорно продолжавших работу, был русский химик Сергей Васильевич Лебедев.

В 1909 году Лебедев сделал доклад о своей работе. Он показал учёным вещество, близкое к каучуку, которое он приготовил из дивинила – бесцветного летучего газа. Но после долгих трудов он добыл всего девятнадцать граммов нового вещества. Открытие пока не имело практического значения, так как Лебедеву не удавалось найти ответ на главный вопрос – как приготовлять большие количества искусственного каучука, приготовлять не в лаборатории, а на заводе. Но он упрямо продолжал поиски, продолжал их ещё больше пятнадцати лет.

Свергнута царская власть, возникло первое в мире социалистическое государство. Ему нужна была своя большая промышленность. Богата наша страна. На её огромных пространствах есть все виды ископаемых, почти всё сырьё, нужное промышленности. А вот натурального каучука нет – гевея, как вы знаете, растёт только в тропиках, и то далеко не везде.

В 1926 году Советское правительство объявило всемирный конкурс, победитель которого должен был получить большую премию. Это был конкурс на лучший способ изготовления синтетического (искусственного) каучука. Условия конкурса были жёстки – так жёстки, что казалось, никто не сможет их выполнить.

Что же это за условия?

Сырьё для получения синтетического каучука должно быть доступным и дешёвым.

Синтетический каучук должен быть по качеству не хуже натурального и не дороже его.

Срок для завершения работы определили всего в два года.

Многие иностранные учёные стали работать над решением задачи, поставленной Советским правительством, но без большой надежды на успех. Если за два десятилетия никому не удалось приготовить каучук, который удовлетворял бы поставленным условиям, то как же тут справиться за два года!

Но в конечном счёте оказалось, что не было нужды в международном конкурсе. Задачу решил советский учёный Сергей Васильевич Лебедев.

После первого года работы для конкурса результат у Лебедева был неважный. Каучук он приготовил, но резина из него получалась плохая. Вы помните, что для вулканизации – приготовления из каучука резины – его смешивают с серой. А синтетический каучук Лебедева вулканизировался по этому способу отвратительно – прилипал к валику, которым его раскатывали, так, что не отодрать было. И, когда казалось, что вся работа проделана впустую – до срока конкурса оставалось всего несколько дней, – Лебедев внезапно нашёл выход. Оказалось, что нужно к смеси каучука с серой прибавлять немного сажи и тогда клейкость исчезала – получалась хорошая резина.

Лебедев победил на конкурсе, завоевал премию. Его искусственный каучук удовлетворял всем поставленным условиям. Сырьё было очень доступно – обыкновенная картошка. Из картошки приготовлялся спирт, из спирта добывали дивинил. И Лебедеву удалось получать из килограмма спирта не пять граммов дивинила, как прежде, а пятьдесят граммов, иначе говоря – сделать его в десять раз дешевле.

Когда весть о результатах конкурса распространилась за границей, знаменитый американский изобретатель Эдисон очень решительно сказал: «Я не верю, что Советскому Союзу удалось получить синтетический каучук. Это сплошной вымысел. Мой собственный опыт и опыт других показывает, что вряд ли эта задача вообще разрешима».

Если ему, Эдисону, не удалось, то никто в мире задачу не решит – так думал американский изобретатель. Высказал он своё мнение в 1931 году – и попал впросак. Тогда уже заканчивалась постройка первого нашего завода синтетического каучука.

С тех пор заводов стало много, и способы изготовления синтетического каучука очень усовершенствовали. Одно из условий конкурса 1926 года – дешевизна сырья. По сравнению с тем, что тогда могли предложить химики, картошка, которую взял как исходный продукт Лебедев, была дешева.

Но, подумайте, как много нам надо резины. Больше тридцати тысяч изделий приготовляют заводы из синтетического каучука или из смеси синтетического с натуральным. Только в самолёте «ТУ-104» около тысячи резиновых деталей!

А сколько же нужно картошки на каждое резиновое изделие? Немало! Автомобильная шина – это полтонны картофеля. Как видите, не так уж дёшево получается. Жалко тратить столько картофеля, который можно использовать для еды. Поэтому химики упорно искали другой исходный продукт. Где его искать – знали. Дивинил, который по способу Лебедева извлекают из спирта (для приготовления спирта и нужна картошка), можно извлечь из нефти. Но добыть дивинил в больших количествах из нефти не удавалось. Теперь советские химики справились с задачей: они открыли способ добывать дивинил из природных горючих газов, которых много в недрах нашей земли. Так синтетический каучук стал ещё дешевле.

Но вернёмся к тому, с чего начали. Какую же роль сыграл случай в истории изобретения резины и синтетического каучука?

Макинтош случайно опрокинул на каучук именно то вещество, которое его размягчало.

Гудьир случайно забыл на горячей плите кусочек каучука с серой и получил резину.

Лебедев случайно как раз за несколько дней до срока конкурса решил последнюю, не дававшуюся ему задачу.

Видите ли вы общую черту во всех этих случайностях? Ну, чтобы было яснее, расскажу ещё один случай из другой области.

Вы помните, что электрический дуговой светильник Яблочков создал, поставив угольные стержни параллельно, а не один против другого.

Иногда говорят, что Яблочков сделал это изобретение случайно.

Сидел, мол, Яблочков в кафе и, задумавшись, вертел в руках два карандаша, а потом поставил их на стол рядом. Тут его и осенила идея: надо угольные стержни располагать не один против другого, а рядом. Тогда оба будут сгорать равномерно, и никакого регулятора не нужно. Задача, много лет мучившая Яблочкова, была, наконец, решена!

Случайность? Да, такого же рода, как у Гудьира. Тот случайно забыл кусок каучука с серой на горячей плите и получил состав, который искал много лет, а Яблочков случайно поставил рядом два карандаша и… сделал важнейшее изобретение.

Но ведь оба они, так же как и Макинтош и Лебедев, много лет думали и работали именно над теми изобретениями, которые в конце концов сделали «случайно». Они ведь уже подходили к решению поставленных себе задач. «Случайность» только дала толчок, ускорила не дававшееся им решение. Это бывает часто – внезапная догадка, иногда являющаяся даже во сне, помогает завершить изобретение или научное открытие, которое постоянно занимает мысли человека.

Ровно ничего полезного не произошло бы, если бы мы с вами поставили рядом два карандаша…

Вывод ясен: случайность иногда помогает изобретателям, но только тем, кто упорно добивается своей цели и знает, что именно ему надо найти.

А что получается, когда случай приходит к человеку неподготовленному, малообразованному, искавшему совсем не то, что он нашёл, вы узнаете из следующего рассказа.