10 اختراع برتر که دنیا را تغییر دادند

انسان ها رویاهای خود را در سر می پرورانند و اختراعات شگفت انگیز و گاه غیرمتعارفی را خلق کرده اند. 

از لحظه‌ای که کسی برای ساختن اولین ابزار لبه‌های تیز، سنگی را بر زمین کوبید، تا اولین چرخ تا توسعه مریخ‌ نوردها و اینترنت، چندین پیشرفت کلیدی به‌ویژه انقلابی خودنمایی می‌کنند. 

در اینجا بهترین انتخاب های ما برای مهم ترین اختراعات تمام دوران، همراه با علم پشت این اختراع و نحوه پیدایش آنها آمده است. 

چرخ

قبل از اختراع چرخ در 3500 سال قبل از میلاد، انسان ها به شدت محدود بودند که چه مقدار چیز را می توانیم از روی زمین حمل کنیم و تا چه اندازه فاصله داشته باشیم. 

خود چرخ سخت ترین بخش «اختراع چرخ» نبود. به گفته دیوید آنتونی، استاد انسان شناسی در کالج هارتویک، زمانی که زمان اتصال یک پلت فرم غیر متحرک به آن استوانه غلتان فرا رسید، همه چیز دشوار شد.

آنتونی قبلاً به Live Science گفته بود: «محور درخشندگی مفهوم چرخ و محور بود . اما پس از آن ساختن آن نیز دشوار بود.» او گفت، برای مثال، سوراخ‌های مرکز چرخ‌ها و انتهای محورهای ثابت باید تقریباً گرد و صاف باشند. 

اندازه محور نیز یک فاکتور حیاتی بود، و همچنین محکم بودن آن در داخل سوراخ (نه خیلی سفت، و نه خیلی شل،)

کار سخت نتیجه داد، خیلی وقت است. گاری های چرخ دار با امکان حمل و نقل کالا به بازارها و بازگشت از آن، و همچنین کاهش بار مردمی که مسافت های طولانی را طی می کردند، کشاورزی و تجارت را تسهیل می کرد. در حال حاضر، چرخ ها برای شیوه زندگی ما حیاتی هستند و در همه چیز از ساعت گرفته تا وسایل نقلیه و توربین ها یافت می شوند.

میخ

قدمت این اختراع کلیدی به بیش از 2000 سال به دوره روم باستان باز می گردد و تنها پس از آن که انسان توانایی ریخته گری و شکل دادن به فلز را توسعه داد امکان پذیر شد. 

پیش از این، سازه های چوبی باید با به هم پیوستن تخته های مجاور از نظر هندسی ساخته می شدند که فرآیند ساخت و ساز بسیار دشوارتری بود.

به گفته دانشگاه ورمونت ، تا سال‌های 1790 و اوایل دهه 1800، میخ‌های فرفورژه معمول بود، آهنگر یک میله آهنی مربعی را گرم می‌کرد و سپس آن را در چهار طرف چکش می‌زد تا نقطه‌ای ایجاد کند.

 ماشین‌های میخ‌سازی بین سال‌های 1790 و اوایل دهه 1800 به صورت آنلاین عرضه شدند. فن آوری برای ساختن ناخن به پیشرفت خود ادامه داد.

 پس از اینکه هنری بسمر فرآیندی را برای تولید انبوه فولاد از آهن ابداع کرد، میخ های آهنی سال گذشته به آرامی از بین رفت و طبق گفته دانشگاه ورمونت، تا سال 1886، 10 درصد میخ های ایالات متحده از سیم فولادی نرم ساخته شد. تا سال 1913، 90 درصد میخ های تولید شده در ایالات متحده را سیم فولادی تشکیل می دادند.

در همین حال، اختراع پیچ – یک اتصال دهنده قوی تر اما سخت تر – معمولاً به دانشمند یونانی ارشمیدس در قرن سوم قبل از میلاد نسبت داده می شود. اما به گفته دیوید بلوکلی در کتاب خود، احتمالاً توسط فیلسوف فیثاغورثی Archytas of Tarentum اختراع شده است.

قطب نما

دریانوردان باستانی از ستاره ها برای ناوبری استفاده می کردند، اما این روش در روز یا در شب های ابری کار نمی کرد و سفر دور از خشکی را خطرناک می کرد. 

اولین قطب نما در چین در زمان سلسله هان بین قرن دوم قبل از میلاد و قرن اول پس از میلاد اختراع شد. 

این سنگ از سنگ لودستون ساخته شده بود، سنگ آهنی که به طور طبیعی مغناطیسی شده بود و خواص جذاب آن را قرن ها مطالعه می کردند. با این حال، برای اولین بار در طول سلسله سونگ، بین قرن های 11 و 12 برای ناوبری استفاده شد.

بلافاصله پس از آن، فن آوری به غرب از طریق تماس دریایی. قطب نما به دریانوردان امکان داد تا با خیال راحت دور از خشکی حرکت کنند و جهان را برای اکتشاف و توسعه متعاقب آن تجارت جهانی باز کند. 

ابزاری که امروزه هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، قطب نما دانش و درک ما از زمین را برای همیشه متحول کرده است.

دستگاه چاپ

مخترع آلمانی یوهانس گوتنبرگ ماشین چاپ را بین سالهای 1440 و 1450 اختراع کرد.

کلید توسعه آن قالب دستی بود، یک تکنیک قالب‌گیری جدید که امکان ایجاد سریع مقادیر زیادی از انواع متحرک فلزی را فراهم کرد. اگرچه دیگران قبل از او – از جمله مخترعین در چین و کره – نوع متحرک ساخته شده از فلز را توسعه داده بودند. گوتنبرگ اولین کسی بود که فرآیند مکانیزه ای را ایجاد کرد که جوهر (که از روغن بذر کتان و دوده ساخته شده بود) را از نوع متحرک به کاغذ منتقل کرد.

با این فرآیند از نوع متحرک، ماشین‌های چاپ به طور تصاعدی سرعت تولید نسخه‌های کتاب را افزایش دادند و به این ترتیب برای اولین بار در تاریخ منجر به انتشار سریع و گسترده دانش شدند. در کتاب خود ” انقلاب چاپ در اروپای مدرن اولیه”.“(انتشارات دانشگاه کمبریج، 2012)، مورخ فقید الیزابت ال. آیزنشتاین نوشت، “کارگاه های چاپخانه ها تا سال 1500 در هر مرکز شهری مهم یافت می شود.” تخمین زده می شود که تا سال 1500 تا 20 میلیون جلد در اروپای غربی چاپ شده است، اگرچه آیزنشتاین تخمین می زند که حدود هشت میلیون جلد باشد.

از جمله، چاپخانه اجازه دسترسی گسترده‌تری به کتاب مقدس را می‌داد، که به نوبه‌ی خود به تفسیرهای جایگزین، از جمله تفسیر مارتین لوتر، که سندی از «95 تز» او که توسط صدهزار نفر چاپ شد، جرقه‌ای برای اصلاح‌طلبی پروتستان شد، انجامید.

موتور احتراق داخلی

در این موتورها، از احتراق سوخت، گازی با دمای بالا آزاد می شود که با انبساط، نیرویی به پیستون وارد می کند و آن را به حرکت در می آورد. 

بنابراین موتورهای احتراقی انرژی شیمیایی را به کار مکانیکی تبدیل می کنند. چندین دهه مهندسی توسط بسیاری از دانشمندان وارد طراحی موتور احتراق داخلی شد که در نیمه دوم قرن نوزدهم شکل (در اصل) مدرن خود را به خود گرفت. این موتور عصر صنعتی را آغاز کرد و همچنین امکان اختراع انواع ماشین‌ها از جمله اتومبیل‌ها و هواپیماهای مدرن را فراهم کرد.

در تصویر مراحل عملکرد یک موتور احتراق داخلی چهار زمانه مشاهده می شود. ضربات به شرح زیر است: 1) ضربه ورودی – هوا و سوخت بخار شده به داخل کشیده می شوند. 2) ضربه فشرده سازی – بخار سوخت و هوا فشرده شده و مشتعل می شوند. 3) سکته برقی – سوخت می‌سوزد و پیستون به سمت پایین رانده می‌شود و به ماشین انرژی می‌دهد. 4) سکته اگزوز – اگزوز خارج می شود.

تلفن

چندین مخترع کار پیشگامی بر روی انتقال صدای الکترونیکی انجام دادند – بسیاری از آنها بعداً با انفجار استفاده از تلفن شکایت مالکیت معنوی کردند – اما این مخترع اسکاتلندی الکساندر گراهام بل بود که اولین کسی بود که در 7 مارس 1876 حق ثبت اختراع تلفن الکتریکی را دریافت کرد. نقشه ثبت اختراع در تصویر بالا آمده است). سه روز بعد، بل اولین تماس تلفنی را با دستیارش، توماس واتسون، برقرار کرد. و گفت: “آقای واتسون، بیا اینجا – من می خواهم شما را ببینم.” 

الهام‌بخش بل برای تلفن تحت تأثیر خانواده‌اش بود. پدرش فن بیان را آموزش می‌داد و در آموزش صحبت کردن به ناشنوایان متخصص بود، مادرش – یک موسیقی‌دان ماهر – که شنوایی خود را در اواخر عمر از دست داد و همسرش میبل که در سال 1877 با او ازدواج کرد، به گفته Evenson از پنج سالگی ناشنوا بود. 

این اختراع به سرعت آغاز شد و تجارت و ارتباطات جهانی را متحول کرد. هنگامی که بل در 2 آگوست 1922 درگذشت، کلیه خدمات تلفنی در ایالات متحده و کانادا برای بزرگداشت او به مدت یک دقیقه متوقف شد.

لامپ

اختراع لامپ با از بین بردن وابستگی ما به نور طبیعی، دنیای ما را متحول کرد و به ما این امکان را داد که در هر زمانی، روز یا شب، مولد باشیم. چندین مخترع در توسعه این فناوری انقلابی در طول دهه 1800 نقش مهمی داشتند. توماس ادیسون به عنوان مخترع اصلی شناخته می شود. زیرا او یک سیستم روشنایی کاملاً کاربردی، شامل ژنراتور و سیم کشی و همچنین یک لامپ رشته کربنی مانند لامپ فوق را در سال 1879 ایجاد کرد.

این اختراع علاوه بر شروع معرفی برق در خانه‌ها در سراسر جهان غرب، پیامد غیرمنتظره‌ای در تغییر الگوی خواب افراد داشت . 

به‌جای اینکه هنگام شب به رختخواب برویم (کار دیگری برای انجام دادن نداریم) و در طول شب به‌صورت قسمت‌هایی بخوابیم که با دوره‌های بیداری از هم جدا شده‌اند، اکنون به جز ۷ تا ۸ ساعتی که برای خواب اختصاص داده شده است، بیدار می‌مانیم، و در حالت ایده‌آل، همه چیز را می‌خوابیم.. 

پنی سیلین

این یکی از معروف ترین داستان های اکتشاف در تاریخ است. در سال 1928، دانشمند اسکاتلندی الکساندر فلمینگ متوجه ظرف پتری پر از باکتری در آزمایشگاه خود شد که درب آن به طور تصادفی باز بود.

 نمونه به یک قالب آلوده شده بود و هر جا که قالب بود، باکتری مرده بود. معلوم شد که آن کپک آنتی بیوتیکی قارچ پنی سیلیوم است و طی دو دهه بعد، شیمیدان ها آن را خالص کردند و داروی پنی سیلین را تولید کردند. که با تعداد زیادی از عفونت های باکتریایی در انسان بدون آسیب رساندن به خود انسان مبارزه می کند.

پنی سیلین تا سال 1944 به طور انبوه تولید و تبلیغ می شد. این پوستر که به یک صندوق پستی کنار خیابان چسبیده بود به سربازان جنگ جهانی دوم توصیه می کرد که این دارو را برای رهایی از بیماری های مقاربتی مصرف کنند.

بر اساس مطالعه ای که در سال 2003 در مجله Clinical Reviews in Allergy and Immunology منتشر شد، حدود 1 نفر از هر 10 نفر واکنش آلرژیک به آنتی بیوتیک دارند. به گفته محققان، با این حال، اکثر این افراد قادر به تحمل دارو هستند

داروهای ضد بارداری

نه تنها قرص‌های ضدبارداری، کاندوم و سایر اشکال پیشگیری از بارداری با اجازه دادن به مردان و زنان برای داشتن رابطه جنسی برای اوقات فراغت و نه تولید مثل، انقلاب جنسی را در کشورهای توسعه‌یافته برانگیخت، بلکه میانگین تعداد فرزندان به ازای هر زن را در کشورهایی که در آن‌ها وجود دارد به شدت کاهش داده است.

آنها استفاده می شوند. با دهان کمتری برای تغذیه، خانواده‌های مدرن به استانداردهای زندگی بالاتری دست یافته‌اند و می‌توانند برای هر کودک بهتری فراهم کنند. در همین حال، در مقیاس جهانی، داروهای پیشگیری از بارداری به جمعیت بشری کمک می‌کنند تا به تدریج کاهش یابد. 

تعداد ما احتمالا تا پایان قرن تثبیت خواهد شد. برخی از داروهای ضد بارداری مانند کاندوم نیز از گسترش بیماری های مقاربتی جلوگیری می کنند.

پیشگیری از بارداری طبیعی و گیاهی هزاران سال است که استفاده می شود. به گفته محقق جسیکا بورگه در کتاب خود ” روش های حفاظتی: تاریخچه شرکت لاستیکی لندن و تجارت کاندوم ” کاندوم یا “غلاف” از زمان های قدیم به یک شکل وجود داشته است.

با کاندوم لاستیکی که در قرن 19 توسعه یافت. در همین حال، FDA اولین قرص ضد بارداری خوراکی را در سال 1960 در ایالات متحده تایید کرد. و به گفته نویسنده جاناتان ایگ در کتاب خود با عنوان “تولد قرص: چگونه چهار پیشگام” در سال 1965 بیش از 6.5 میلیون زن آمریکایی از این قرص استفاده می کردند. جنسیت را دوباره اختراع کرد و انقلابی را به راه انداخت» (WW Norton & Company، 2015).  

دانشمندان همچنان به پیشرفت‌هایی در زمینه پیشگیری از بارداری ادامه می‌دهند و برخی از آزمایشگاه‌ها حتی به دنبال شکل مردانه “قرص” هستند. یک ایمپلنت دائمی ضد بارداری به نام Essure در سال 2002 توسط سازمان غذا و دارو تایید شد. اگرچه در سال 2016، FDA هشدار داد که این ایمپلنت به هشدارهای قوی تری نیاز دارد تا به کاربران در مورد خطرات جدی استفاده از Essure بگوید

اینترنت

اینترنت یک سیستم جهانی از شبکه های کامپیوتری به هم پیوسته است که توسط میلیاردها نفر در سراسر جهان استفاده می شود. در دهه 1960، تیمی از دانشمندان کامپیوتر که برای ARPA (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته) وزارت دفاع ایالات متحده کار می‌کردند. یک شبکه ارتباطی برای اتصال رایانه‌های موجود در آژانس به نام ARPANET، سلف اینترنت، ساختند. 

این روش از روشی برای انتقال داده به نام “سوئیچینگ بسته” استفاده می کند. که توسط دانشمند کامپیوتر و عضو تیم، لارنس رابرتز، بر اساس کار قبلی سایر دانشمندان رایانه توسعه یافته است. 

این فناوری در دهه 1970 توسط دانشمندانی به نام رابرت کان و وینتون سرف، که پروتکل های ارتباطی حیاتی برای اینترنت، پروتکل کنترل انتقال (TCP) و پروتکل اینترنت (IP) را توسعه دادند، به گفته دانشمند کامپیوتر هری آر. لوئیس در مقاله خود، پیشرفت کرد.

کتاب ایده هایی که آینده را خلق کردند: مقالات کلاسیک علوم کامپیوتر ” (MIT Press, 2021). به همین دلیل، کان و سرف اغلب به عنوان “مخترعان اینترنت” شناخته می شوند.

در سال 1989، اینترنت به لطف اختراع توسط دانشمند کامپیوتر تیم برنرز لی در حالی که در CERN (سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای) کار می کرد، تکامل بیشتری یافت. 

طبق گزارش CERN ایده اصلی WWW ادغام فناوری های در حال تکامل رایانه ها، شبکه های داده و فرامتن در یک سیستم اطلاعات جهانی قدرتمند و آسان برای استفاده بود. توسعه WWW دنیای اینترنت را به روی همه باز کرد و جهان را به گونه ای متصل کرد که قبلاً هرگز وجود نداشت.