Взламывая технологии - Том Джексон

Генетика

В этой области инженерное дело соединяется с биологией. Генные инженеры пытаются создать новые формы жизни, редактируя генетический материал. Эта технология делает возможным внедрение генов из одного вида в другой, а в будущем – создать полностью искусственные гены.

Электричество

Огромная отрасль инженерного дела, объединяющая все, начиная от постройки электростанций и прокладки безопасных электросетей и заканчивая разработкой полезных электрических машин, от тостеров до электрокаров. Большая инженерная задача – разработка батарей и других систем для хранения электроэнергии.

Химия

Химики разрабатывают технологии, позволяющие получать полезные материалы из различных ингредиентов. Большую часть химических веществ получают из нефти, однако химики неутомимо ищут альтернативные источники, такие как уголь или даже летучие газы.

Механика

Это самая древняя часть инженерного дела, где создают механизмы, состоящие из движущихся элементов: простые устройства вроде рычагов, колес и винтов, их комбинации, более сложные конструкции. Механики также занимались разработкой двигателей, преобразующих тепловую энергию в движение, а ныне они задействованы в разных областях от производства автомобилей до разработки роботов.

Робототехника

Здесь инженеры соединяют знания компьютерных технологий и машиностроения, чтобы построить машины, способные оценивать окружающую среду и самостоятельно работать над задачами.

Материаловедение

Эта область лежит между наукой и практикой. Чтобы понять, какие вещества можно использовать для улучшения устройств, инженеры изучают свойства материалов, новых сплавов и пластмасс: прочность, электропроводность, магнитные характеристики, реакцию на перепады температуры и на воздействие различных химикатов.

Медицина

Инженеры играют важную роль и в медицине – разрабатывают более эффективные инструменты диагностики (скажем, МРТ), а также устройства, улучшающие качество жизни пациента (вроде кардиостимуляторов, протезов и аппаратов для введения лекарств).

Технология работы с камнем

Техника обработки камня старше самого человечества. Далекие предки Homo sapiens (современных людей) начали делать и использовать каменные инструменты еще 3, 3 млн лет назад.

Недавно полученные данные свидетельствуют о том, что уже австралопитеки, наши самые древние прямоходящие предки, использовали обломки камней как режущий инструмент. Однако старейшие обработанные каменные орудия – это набор инструментов, обнаруженный в Олдувайском ущелье в Танзании. Он включает отбойники и чопперы из гальки. От последних ударами откалывали обломки, острая режущая кромка которых использовалась для разрезания кожи и мяса.

Медленный прогресс

Потребовался почти миллион лет, прежде чем Homo erectus, предок современных людей, научился отламывать крупные осколки камня, а затем делать у них острую кромку, скалывая или стесывая небольшие осколки с краев. Эта революционная технология каменного века заложила основы ашельского инструментария, названного в честь местечка Сент-Ашель во Франции. Там в 1847 г. были впервые обнаружены подобные инструменты из обтесанного камня, в том числе каменное рубило. По следам износа на нем установлено, что подобные орудия использовались для выполнения самых разных задач, в том числе рытья земли, расщепления древесины, разделки туш и снятия шкур животных. Новая технология стала быстро распространяться. Самые ранние известные инструменты ашельского типа были найдены в Африке, их возраст около 1, 6 млн лет, а находки из Южной Азии и Европы всего на пару тысяч лет моложе.

Длина каменного рубила обычно была от 12, 5 до 20 см, чаще всего оно имело каплевидную форму. Более крупные не использовались для работы; считается, что они были церемониальными или статусными предметами

Обтесывание камня и язык

Много исследований посвящено развитию речи. Недавние исследования нашли доказательства того, что умение создавать инструменты и способность общаться могли эволюционировать одновременно. Сканирование мозга современных мастеров-каменотесов, обкалывавших камни по древней технологии, показывает, что у них работает та часть мозга, которая связана с речью. Возможно, язык развивался и тогда, когда наши древние предки обучали обработке камня своих детей.

Новые технологии и материалы

Форма инструментов ашельского типа продержалась невероятно долго – в некоторых местах их продолжали делать еще 250 000 лет назад, то есть примерно в то же время, когда в Африке возник современный вид Homo sapiens. Технология создания подобных инструментов усложнялась, их делали из все более мелких осколков камня. В то же время большое распространение получили изделия из кости и рогов.

Этот зазубренный наконечник гарпуна был вырезан из кости в Африке около 85 000 лет назад

Приручение огня

Невозможно точно сказать, когда именно наши предки впервые начали добывать и использовать огонь. Умение управлять огнем стало большим шагом вперед в истории человеческой цивилизации, ведь огонь дарил свет и тепло, обеспечивал защиту и лучшее питание.

Согласно некоторым археологическим данным наши предки добывали огонь еще 1, 5 млн лет назад. Другие данные указывают, что найденные следы могли остаться от природных пожаров. Последние находки показывают, что первыми гоминидами (люди и предшествовавшие нам виды), которые намеренно использовали огонь, были Homo erectus, жившие в Африке более миллиона лет назад. Исследователи, изучавшие пещеры Вондерверк в Южной Африке, обнаружили кострище с обгоревшими костями животных и сделали вывод, что огонь использовался для приготовления пищи. (Самый ранний подтвержденный очаг был найден в пещере Кесем в Израиле, его возраст около 300 000 лет. )

Находка в пещере Вондерверк подтверждает «кулинарную гипотезу» – теорию происхождения человечества, предложенную зоологом Ричардом Рэнгемом. Когда около 1, 8 млн лет назад появился Homo erectus, он существенно отличался от своего предшественника Homo habilis: мозг стал больше, зубы – меньше, а тело – очень похожим на наше. Рэнгем предположил, что это произошло вследствие укрощения огня. Приготовленную пищу стало легче есть и переваривать, что давало дополнительные калории для большего и нуждающегося в постоянной энергетической подпитке мозга, к тому же очаг обеспечивал тепло и защиту от хищников.

Лучковая дрель коренных американцев – это древний инструмент, позволяющий добывать огонь. Длинный стержень, вставленный в отверстие опорной дощечки, вращается по и против часовой стрелки (на рисунке дрель подвешена). Трение двух деревянных предметов обеспечивает достаточно тепла для того, чтобы зажечь растопку

Спичка

Прошло много лет, прежде чем был изобретен надежный портативный самовоспламеняющийся источник огня. В 1826 г. Джон Уокер, химик из Стоктон-он-Тис, Англия, попытался соскрести смесь химических веществ (в том числе серы и фосфора), которые засохли на конце палочки, которой он перемешивал свои составы. К его удивлению, когда он провел палочкой по каменному полу своей лаборатории, на ней загорелось пламя. Так совершенно случайно Уокер изобрел спички. Вскоре он начал продавать спички, упакованные в картонную коробку, в которую был вложен кусочек наждачной бумаги.

Искры и трение

Поначалу наши предки использовали огонь, зажженный молнией. Лишь значительно позже они смогли разработать технологию добычи огня. Существуют две методики: можно ударять камнем по камню, высекая искры, а можно добывать огонь трением – тепло вырабатывается путем трения твердых поверхностей до тех пор, пока легковоспламеняющийся материал не нагреется достаточно сильно, чтобы загореться.