Wynalazki, które wyprzedziły swój czas [cz. 2.]. Bateria i turbina parowa

Niektóre wynalazki pojawiły się na tyle dawno, że – aby zostać wykorzystane na większą skalę – musiały zostać wynalezione ponownie. Stara wiedza nie zawsze była jednak zapominana. Czasem po prostu stosowano ją od pokoleń do jednego tylko celu, nie dostrzegając, mimo upływu wieków, potencjału tkwiącego w jakimś rozwiązaniu. Przykładem takiej historii jest m.in. bateria. Co się z nią stało?

Bateria

Historię baterii nietrudno sprawdzić – zazwyczaj jej opis zaczyna się od doświadczeń, które Luigi Galvani przeprowadzał z żabimi udkami. Podłączenie ich do maszyny elektrostatycznej skutkowało skurczami, co zdaniem Galvaniego było dowodem na istnienie elektryczności zwierzęcej. Teza ta została kilkanaście lat później obalona – Alessandro Volta wpadł na pomysł, że przyczyną skurczu były reakcje zachodzące pomiędzy metalami zanurzonymi w elektrolicie.

Obaj panowie zapisali się w dziejach – na cześć tego drugiego pierwszą baterię nazywa się ogniwem Volty, a nazwiskiem pierwszego nazwano proces wykorzystujący odkrytą przez niego zasadę. Choć nazwa galwanizacji pochodzi od nazwiska XVIII-wiecznego badacza, okazuje się, że z powodzeniem stosowano ją tysiące lat wcześniej. W jaki sposób?

Przed drugą wojną światową w pobliżu Bagdadu Wilhelm König odnalazł dziwne naczynie. Było wykonane z gliny, a w środku umieszczono miedziany walec. W wyniku działań wojennych znalezisko zostało zniszczone, ale kolejny, podobny obiekt udało się odkryć w latach 60.

Rekonstrukcja urządzenia podsunęła badaczom pomysł, by sprawdzić hipotezę Königa sprzed kilkudziesięciu lat – niemiecki naukowiec stwierdził, że znaleziony sprzęt może być starożytnym ogniwem galwanicznym.

Hipoteza okazała się słuszna. Po napełnieniu naczynia kwasem (ocet lub sok z cytryny) bateria zaczęła działać (w tym artykule sprawdzicie, jak działa najnowszy wynalazek IBM-u - bateria, która oddycha). Po co jednak starożytnym Persom baterie? Okazało się, że używali ich złotnicy, którzy dzięki nim galwanizowali różne ozdoby, pokrywając je bardzo cienką warstwą złota. Działanie urządzenia zostało potwierdzone m.in. przez "Pogromców Mitów", a wykonanie modelu w domowych warunkach możecie zobaczyć na poniższym filmie:

Co istotne, technologia ta, wynaleziona w starożytności, przetrwała wiele wieków, a złotnicy z tamtego rejonu świata przekazywali z pokolenia na pokolenie informacje, jak w praktyce stosować tę prymitywną baterię. Przez setki lat żadnemu z nich nie przyszło do głowy, by wykorzystać to narzędzie do innego celu niż pozłacanie biżuterii.

Przełom nastąpił dopiero wówczas, gdy bateria została wynaleziona na nowo w innym miejscu i czasie.

Turbina parowa

Silnik parowy wydaje się wynalazkiem stosunkowo nowym. Informacje o jego zastosowaniu datują go na pierwszą połowę XVIII wieku, gdy pierwsze, parowe silniki zaczęto wykorzystywać w różnych maszynach – początkowo do wypompowywania wody z kopalni, a w końcu, w 1771 roku, do poruszania pierwszego pojazdu parowego Nicolasa-Josepha Cugnota (w tym artykule zobaczycie, jak wygląda najstarszy, jeżdżący samochód świata).

W rzeczywistości silnik parowy wymyślono nie u zarania rewolucji przemysłowej, ale znacznie wcześniej. Na pomysł, by wykorzystać parę wodną do napędu urządzenia, wpadli jeszcze starożytni Grecy, a przynajmniej jeden z nich, Heron z Aleksandrii.

Gdyby Heron urodził się kilkanaście wieków później, niewykluczone, że zmaterializowałby się jako Leonardo da Vinci. Urodził się jednak w egipskiej Aleksandrii, a jego doniosłe osiągnięcia wydają się współcześnie nieco zapomniane.

Pomysłów i talentu Heronowi nie brakowało – poza geometrią i matematyką jego zainteresowania znalazły wyraz w dziełach o wymownych tytułach – „Automaty”, „Mechanika”, „Metryka”, „Pneumatyka” i „Zwierciadła”, a starożytni Rzymianie powinni być mu dozgonnie wdzięczni za prawdopodobne wynalezienie trebusza – machiny oblężniczej, którą, po uwzględnieniu starożytnych i współczesnych realiów, można uznać za połączenie haubicy i karabinu snajperskiego (trebusz pozwala na stromotorowy ostrzał z dość dużą precyzją).

Heron opracował również inne urządzenia – zasilane wiatrem organy czy hodometr, starożytny licznik pozwalający, dzięki połączeniu z kołami pojazdu, na określenie przebytego dystansu. Heronowi przypisuje się również wynalezienie pierwszego ulicznego automatu (w tym artykule sprawdzicie, jakie produkty oferują nietypowe maszyny vendingowe). Zamiast wydawać wysokokaloryczne napoje, urządzenie po wrzuceniu do niego monety wylewało z siebie odmierzoną porcję wody, potrzebną do świątynnych ablucji.

Heronowi przypisuje się jeszcze jeden, istotny wynalazek. Jest nim tzw. bania Herona, czyli pierwsza turbina parowa. Bania Herona, znana również pod łacińską nazwą aeolipile, to kula z wyprowadzonymi na jej obwodzie dyszami. Pod nią znajdował się zbiornik z wodą, połączony z kulą dwiema rurkami w taki sposób, by tworzyły oś, na której kula mogła się obracać.

Po rozpaleniu ognia pod zbiornikiem powstająca w nim para wodna przemieszczała się rurkami do kuli i wydobywała z niej przez dysze. Dzięki odrzutowi wydostającej się pary, kula zaczynała wirować. Jak funkcjonowało to w praktyce, możecie zobaczyć na poniższym filmie, gdzie pokazano uproszczony model bani Herona.

Jak widać, urządzenie działało. Dlaczego zatem starożytni nie zrobili swojej własnej rewolucji przemysłowej i kazali nam na nią czekać przez kolejne 1700 lat? Prawdopodobnie po prostu nie było takiej potrzeby. Dominujący wówczas w basenie Morza Śródziemnego Rzymianie nie musieli martwić się takimi detalami jak wydajność produkcji – zamiast udoskonalać technologię, dużo prościej było po prostu zatrudnić więcej niewolników czy nawet, jak Wespazjan sabotujący hydrauliczne dźwigi, bezrobotnych obywateli.

Poparciem tej tezy jest między innymi fakt, że znano przecież wówczas koło wodne, ale wiedza ta – podobnie jak w przypadku bani Herona – nie spowodowała rewolucji technicznej. Aby do niej dojrzeć i dostrzec potrzebę poprawy wydajności, potrzebowaliśmy jeszcze kilkunastu wieków.