Книга Самые популярные изобретения из прошлых веков, актуальные сегодня, или Кто придумал первого робота - Михаил Стародумов

Электромузыкальный инструмент, созданный в 1920 году российским изобретателем Львом Сергеевичем Терменом в Петрограде.

В 1919 году руководитель Физико-технического института в Петрограде Абрам Иоффе пригласил к себе на работу Льва Термена как специалиста по радиотехнике. Новому сотруднику была поставлена задача измерения диэлектрической постоянной газов при различных давлениях и температурах.

Поначалу измерительная установка Термена представляла собой генератор электрических колебаний на катодной лампе. Испытуемый газ помещался в полость между металлическими пластинами и становился элементом колебательного контура, выполняя роль диэлектрика в конденсаторе и влияя на частоту электрических колебаний. В процессе работы над повышением чувствительности установки возникла идея объединения двух генераторов, один из которых давал колебания переменной частоты, а другой — колебания определённой неизменной частоты. Сигналы от обоих генераторов подавались на катодное реле; на выходе реле формировался сигнал с разностной частотой. Относительное изменение разностной частоты от параметров испытуемого газа позволяло компенсировать систематические ошибки, повышая точность измерений. При этом если разностная частота попадала в звуковой диапазон, то сигнал можно было воспринимать на слух. Прибор оказался очень чувствительным: реагировал на малейшие изменения ёмкости колебательного контура, вызванные, например, изменением положения руки человека в пространстве. С изменением ёмкости менялась частота звука. То есть звук возникал при движении руки человека.

Подобрать мелодию не составляло для Термена большого труда, так как он с детства увлекался музыкой. В ноябре 1920 года на заседании кружка механиков имени профессора Кирпичёва физик Термен дал свой первый концерт. Изобретённый им электронный музыкальный инструмент первоначально был назван этеротоном (звук из воздуха, эфира), вскоре был переименован в честь автора и стал называться терменвоксом.

Термометр

В прежние времена температуру измерять не могли и определяли, что называется «на ощупь», то есть по ощущениям. Однако многие ученые прежних веков задумывались о том, как научиться узнавать температуру более конкретно, чем «тепло» или «холодно».

Изобретение термометра приписывают многим ученым: Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус.

В сочинениях Галилея нет описания прибора для измерения какой-либо температуры, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп — аппарат для поднятия воды при помощи нагревания.

Галилео Галилей — итальянский физик, механик, астроном, философ, математик, родившийся в Пизе в 1564 году. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий, он считается основателем экспериментальной физики. Своими экспериментами он опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики.

К изучению тепловых явлений Галилей подошел с тех же позиций; прежде всего он занялся тем, как измерить температуру тела. Принцип действия термоскопа был известен еще в Древней Греции, о нем упоминал, в частности, Эмпедокл в своей книге «О природе» в 460 году до н. э.

Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нем становилось меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Конечно, он показывал весьма приблизительные значения температуры. Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления. Эти эксперименты Галилей проводил в период с 1592 по 1600 годы.

Итальянский врач Санторио был одним из изобретателей первого ртутного термометра. Он не только лечил людей во второй половине XVI и начале XVII века, но и занимался наукой, анатомией и физиологией человека. Он работал в Польше, Венгрии и Хорватии, преподавал в Падуанском университете, активно изучал процесс дыхания, проводил исследования в области обмена веществ. Опыты Санторио проводил на себе и создал для этого множество измерительных приборов: прибор для измерения силы пульсации артерий, весы для наблюдения за изменениями массы человека и ртутный термометр. В своем труде «Комментарий к врачебному искусству Галена», вышедшем в 1612 году, он описал схему его устройства. Этот термометр измерял температуру человеческого тела, но был таким большим, что его устанавливали во дворе дома. Прибор был в форме шара и имел продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления. Свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью.

Вскоре после этого, в 1617 году, схему термометра описал также астроном и математик Джузеппе Бьянкани.

Дальнейшее усовершенствование термометра произвел немецкий ученый Отто фон Герике (1602–1686). По предложению Фердинандо II Медичи, великого герцога Тосканского, фон Герике стал использовать в термометрах вместо воздуха окрашенный спирт. При дворе великого герцога были приборы, измерявшие относительную температуру тела человека. Это были стеклянные резервуары, напоминающие лягушат, частично заполненные жидкостью. На ее поверхности плавали разноцветные шарики разной плотности. Когда жидкость согревалась, самые тяжелые шарики опускались на дно. Чем меньше шариков на поверхности, тем выше температура у больного.

По некоторым данным, друг Галилея венецианский математик Франческо Сагредо ввел в термоскоп первый вариант шкалы, по-видимому, то же сделал в Англии физик Роберт Фладд в 1638 году. В 1701 году датский физик и астроном Оле Ремер добавил в термоскоп температурную шкалу, которая стала прообразом шкалы Фаренгейта. Фаренгейт был у Ремера в гостях в 1708 году.

Даже Ньютон занимался вопросом создания температурной шкалы. У него есть работа «О шкале степеней тепла и холода», опубликованная в 1701 году, в которой описана 12-градусная шкала. Нуль он поместил в точке замерзания воды, а 12 градусов отвечали температуре здорового человека.

Изобретению термометра, который бы не зависел от перепадов атмосферного давления, помогли эксперименты физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.

В ХХ веке появились новые виды термометров для бытового и научного применения. Был изобретен электронный термометр, основанный на изменении сопротивления проводника. Чем выше температура — тем ниже сопротивление. Чаще всего в качестве проводника используют платину, распыленную на керамику. Эти устройства значительно дороже, требуют элемента питания, а со временем их надо калибровать. Но они совершенно безопасны, в отличие от ртутных. Они даже производятся для маленьких детей в виде соски. Еще одним плюсом электронного устройства стало снижение времени измерения с 10 до 1 минуты.

Инфракрасный цифровой термометр — тоже разновидность электронного. В нем фотодатчик прибора улавливает инфракрасного излучение, которое выделяет или отражает тело. Чем больше объект — тем дальше может быть расстояние между ним и прибором. Измерение температуры в течение одной секунды на лбу, виске или в ухе при минимальном контакте с кожей сделали бы его самым распространенным, если бы не высокая стоимость.