szerda, május 06, 2015

A történelmet nem a politikusok és nem is hadvezérek alakítják. Akik előbbre vitte az emberiség ügyét, mindig is a vállalkozó szellemű emberek és a feltalálók voltak. Álmodozók és kalandorok, tudósok és vállalkozók, akik valami újat akartak és mertek befektetni. Nekik és az őket támogató befektetőknek köszönhetően egyre többet ismert meg az emberiség a körülöttünk lévő világból, a természet törvényeiből és abból, miként lehet azokat a szolgálatunkba állítani.


A görögtűztől a gőzgépig

A görögtűz birtokában Konstantinápoly biztosította magának a kultúra és tudomány fejlődéséhez szükséges stabilitást. Az évszázadok során Bizánc felhasználta szomszédjainak kultúráját, elsősorban a görgök és arabok tudását és kultúráját, és továbbadta ezeket az orvostudományi, matematikai, filozófiai és természettudományos ismereteket. A bizánci tudósok hozzájárultak az ókori görög írások, így a klasszikus tudomány fennmaradásához.  Ez a tudás kincs!

A 15. században egyre több tudós hagyta el Konstantinápolyt, és kelt útra nyugatra, Itália felé. A bizánci „számkivetettek” Itáliában döntő szerepet játszanak egy szellemi forradalomban, amely kiragadja Európát a sötét középkorból, és új irányba tereli az olyan tudományok fejlődését, mint a matematika, a csillagászat és a fizika.

Ez már a modern kor hajnala: a reneszánsz. A reneszánsz az ókori nyugati civilizáció újjászületése. A görög és római írásokban újra felfedezett ismeretek nagy hatást gyakoroltak a művészet és tudomány fejlődésére. Ebben az időben a művészet és a tudomány még kéz a kézben járt, és ezt semmi sem példázza jobban, mint a reneszánsz kert.  A reneszánsz gondolkodásmód szerint a kert az ember találékonyságénak és természet szépségének egyensúlyát képviselte. Ezt az egyensúly pedig a reneszánsz szökőkutak testesítik meg. A Róma közelében álló Villa d’Este szökőkútjait a vízépítő mérnöki tudomány legnagyobb mesterművei között tartják számon. Bármerre nézünk, sok száz vízsugár és csurgó vize ömlik a medencékbe, kutakba és vályúkba.

A késő reneszánsz nagyhatalmú dinasztiái, köztük a toscanai Medici család is, kertek és fenséges vízi játékok építésével fitogtatták vagyonukat és befolyásukat. Amikor a toszkán nagyherceg kertjének szökőkútjai hirtelen elapadtak, a kor legnagyobb tudósát kérték fel, hogy állapítsa meg hiba okát. Nem más ő, mint Galileo Galilei. Ekkor már idős vak ember volt, aki a világegyetem természetéről vallott radikális nézetei miatt házi őrizetben élt. Ám még a fizika atyjának nevezett nagy Galilei sem talált kielégítő magyarázatot. Ezért átadta a feladatot ígéretes fiatal pártfogoltjának Evangelista Torricellinek.

Torricellinek támadt egy jó ötlete, és meglepő új elméletet alkotott, mely által jobban megérthetjük a minket körül velő anyagot, a levegőt. Ennél is fontosabb, hogy igazolta valaminek a létezését, amit a természettudomány születése óta mindenki tagadott. Évszázadokon át azt gondolták, hogy a levegő súlytalan. Egészen a 17 századig, amikor Evangelista Torricelli itáliai fizikus meggyőződött róla, hogy a levegő nem csupán tömeggel rendelkezik, hanem nyomással is, ami a rá lefelé ható erőből, vagyis a súlyából adódik. Ezt Toricelli úgy bizonyította, hogy megtöltött higannyal egy csövet, miután teljesen megtöltötte, lezárta a cső egyik végét. A másik végét egy tál higanyba merítette és megnyitotta. A tény, hogy a higany nem ömlött ki a tálba, annak köszönhető, hogy valaminek erőt kell kifejtenie az itt lévő higany felszínére. Ez az erő pedig nem lehet más, mint a levegő súlya. Történetünk szempontjából azonban ennél is fontosabb, hogy a kísérlet leleplezte a természet egyik titkát, amelynek évszázadokon át a létezését is tagadták. Mivel levegő sehol sem juthatott be a csőbe, a lesüllyedő higany mögötti teret az nem tölthette ki. Torricelli pedig éppen ezt kereste, a légüres teret.

Ma már a vákuum mindenütt rendelkezésünkre áll. Azzal takarítunk, világítunk, csomagoljuk az élelmiszereket és a kávénkat is melegen tartja a termoszokban. Ám a 17. században a vákuum gondolata a tudományos gondolkodás teljes megújulásának egyik fordulópontja lett. Mint látni fogjuk döntő szerepet játszott még egy folyamatban, mely az egész emberi társadalmat átalakította, az ipari forradalomban.

Von Guericke, német tudós, feltaláló és politikus, kiszámította, hogy az így létrejött légüres tér több mint ezer kilogramm súly felemelésére képes. Állítása bizonyítására, igás lovakat használt. Ez az általa elvégzett kísérlet megmutatta a „semmi” roppant erejét. Ennek az erőnek a hasznosítása fordulópont volt a történetünkben.

Ez a történet a vízálló cementtel kezdődött, amellyel a kettős működésű szivattyúkat vízzel tápláló vízvezetékek épültek. Ezek a szivattyúk a görögtűzzel együtt segítettek Konstantinápoly védelmében. A helyi tudósok hozzájárultak a reneszánsz kibontakozásához, ami aztán szépséges szökőkutak építéséhez vezetett. Ezek ihlették a vákuum létezésének bizonyítását.

A lakosság megmentésének gyakorlati igényének eredménye a vákuum felfedezése. A 18. században a bányászat a világ egyik legveszélyesebb foglalkozása volt. Ahogyan az aknák egyre mélyebbre nyúlnak, a veszély is egyre nőtt. A bányászok életét nem csak a bányaomlások és a robbanások fenyegették, hanem ki voltak téve egy másik veszélynek is: amennyiben egy rejtett víztározóba ütköztek, az percek alatt eláraszthatta a tárnát. Felmerült a kérdést, hogy hogyan hozható létre elég erős vákuum, ami kiszívhatná a vizet a bányák mélyéről. Erre a kérdésre a választ a leleményes brit mérnökök találták meg. Csak vizet kellett forralni hozzá, hogy gőz keletkezzen. Természetesen a gőzgépről beszélünk. A lehűlő gőz vákuumot hoz létre, amellyel a vizet szivattyúzó dugattyúk működtethetők. Ennek a gépnek az adott korban óriási ereje volt. 3,5 millió liter vizet képes átszivattyúzni csupán négy óra alatt. A gőzgép az ipari forradalom egyik legfontosabb találmánya. Nem csupán a bányászatot korszerűsíti, hanem a gyáripart és az áruszállítást is. Megváltoztatja a világot.

A gőz erejének még hatékonyabb kihasználására egy skót vállalkozó szellemére volt szükség. 1763-ban James Watt műszerészt azzal bízták meg, hogy hozza rendbe egy korai gőzgép méretarányos modelljét. Mivel bosszantotta, hogy néhány fordulatnál tovább nem tudta működésre bírni, Watt hozzálátott, hogy teljesen áttervezze azt. Több mint négy évet áldozott erre, a végeredmény viszont egy újfajta gőzgép, ami négyszer hatékonyabb az elődeinél. A többleterőt azonban nehéz volt féken tartani.

A gőz erejét szabályzó módszer keresése olyan áttörést hozott, ami nem csupán az ipart forradalmasította, hanem a hadviselést is. James Watt mérnöknek köszönhetően már teljesen kiaknázhatták a gőzgépben rejlő lehetőségeket. Wattnak már csak a teljesítmény kézbentartását kellett megoldania. Ehhez pedig két rézgolyóra volt szüksége. A lényeg ugyanis az, ami a központi tengely körül forgó testekkel történik. A fizikusok centrifugális erőnek nevezik azt, amit James Watt az új eszköz alapelveként alkalmazott. Ez lett centrifugális regulátor.

Minél gyorsabban forog a tengely, annál magasabbra emelkednek a testek. Amikor elérnek egy bizonyos magasságot, akkor a fojtószelep lezár, és a gép lelassul. Miközben a súlyok leereszkednek, elérnek egy újabb szintet, ahol megnyitják a fojtószelepet, és a gép ismét felgyorsul. Így tartja fenn a centrifugális regulátor az állandó fordulatszámot. Egyszerű, mégis jelentős újítás! Watt felruházta a gépeit a képességgel, hogy önmagukat szabályozzák.

A Watt regulátor a malmok és a gyárak gőzgépein felszabadította a munkaerőt, hiszen a gépek többé nem igényeltek állandó felügyeletet. Minden gyári munkás úgy dolgozott, hogy a háttérben regulátorok tucatjai segítették őket. Ha a gőzgép az ipari forradalmat hajtó nyerserő, akkor a regulátor az agy. 

Mindez egy egyszerű elv következménye, amit ma visszacsatolásos szabályozásnak hívunk. A lényege, hogy egy rendszer képes előre megszabott korlátok között működni. A visszacsatolásos szabályozást rövid időn belül különböző típusú mechanikus rendszerben alkalmazták, például hajókon, repülőgépeken, vonatokon és autókon. Az elektromosság korának hajnalán a szabályozás elvét felhasználták a távbeszélők, az erősítők és az elektromos hálózatok működtetésében is. A visszacsatolásos szabályozás hamarosan élet-halál kérdésévé vált.

Írta: Molnár Béla









Címkék:

Szólj hozzá elsőként!
Ha tetszett Önnek az olvasmány, bátran ossza meg!
comments powered by Disqus
Mégsem váltok országot Válasszon országot!
Mégsem keresek Keressen rá bármire!
Bejelentkezés
Elfelejtett jelszó