Výzkum a vývoj ve 20. století přinesl v mnoha oblastech některé doslova přelomové objevy, které dokázaly zásadním způsobem ovlivnit a předznamenat směr dalšího vývoje celého lidstva.
1. Penicilin
K objevu tohoto prvního účinného antibiotika, které posléze dokázalo zachránit milióny životů na celém světě, došlo v roce 1928 vlastně úplnou náhodou. Skotský bakteriolog Alexander Fleming, který pracoval v londýnské nemocnici St. Marys na výzkumu využití biologických látek, zapomněl v laboratoři před svým odjezdem na dovolenou uklidit jednu Petriho misku, ve které kultivoval stafylokokové bakterie. Po svém návratu zjistil, že se v misce během jeho nepřítomnosti vytvořila píseň a kolonie stafylokoků kolem této plísně odumřely. Jejím dalším zkoumáním zjistil, že má silné účinky nejen proti bakteriím stafylokoků, ale i proti streptokokům, meningokokům, bakteriím záškrtu a plynaté sněti, přičemž nemá žádné negativní účinky na zdravé lidské tkáně a netlumí obranné funkce leukocytů. Odvozením od latinského názvu, označujícím všechny plísně, pojmenoval tuto nesmírně užitečnou plíseň „penicilin“.
Odborná veřejnost však v té době zůstala vůči objevu penicilinu chladná a Fleming se proto jeho dalšímu zkoumání přestal věnovat. Teprve o deset let později se k výzkumu penicilinu vrátil vědecký tým v čele s Howardem Floreyem a Ernstem Chainem a podařilo se jim vyvinout metodu výroby čisté látky, kterou pak v roce 1943 začaly farmaceutické firmy vyrábět průmyslově. V roce 1945 pak získali Fleming, Florey a Chain za objev penicilinu Nobelovu cenu.
2. Radiotelegrafie
O vynález bezdrátové telegrafie se zasloužil především Ital Guglielmo Marchese Marconi. Tehdy dvacetiletý Marconi se nechal inspirovat pokusy, jimiž již několik let předtím německý fyzik Heinrich Hertz prokázal existenci neviditelných elektromagnetických vln, které se pohybují vzduchem rychlostí světla. Mladý podnikatel se tehdy začal zabývat myšlenkou, zda by bylo možné pomocí těchto vln vysílat signály na velké vzdálenosti. V roce 1895, tedy už po jediném roce práce, se Marconimu podařilo vyrobit funkční přístroj, na nějž o rok později získal první patent. K praktickému využití této přelomové myšlenky však došlo až v počátkem 20. století (1901), kdy její autor získal jeden z nejdůležitějších patentů v Anglii. V roce 1909 dostal Marconi za svůj vynález Nobelovu cenu.
3. Atomová bomba
Objev, že se při jaderném štěpení uvolňuje velké množství energie, vedl k výrobě jaderných zbraní. Na konstrukci první atomové bomby pracovali v amerických laboratořích v Los Alamos ti nejlepší vědci, např. Albert Einstein, Enrico Fermi nebo Robert Oppenheimer. Neutrony, vzniklé štěpením atomových jader štěpitelných materiálů, uranu 235 nebo plutonia 239, vyvolávají štěpení další a dochází tak k řetězové reakci. Energie uvolněná při výbuchu atomové bomby dosahuje řádově kilotun (Hirošima 20 kt) a její část uniká v podobě zhoubných paprsků gama.
První zkušební výbuch byl proveden 16. července 1945 v 5.30 hodin místního času v poušti Nového Mexika.
4. Struktura DNA
V roce 1928 zjistil anglický bakteriolog Frederick Griffiths, že podstatou genů je chemická látka, která byla později identifikována jako deoxyribonukleová kyselina (DNA) a bylo prokázáno, že genetické informace určující jedinečnost každého živého organismu je zakódována právě v ní. Za odhalením struktury této informace a vytvořením jejího modelu v podobě dvojité šroubovice stojí trojice vědců: James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins. Ti za svůj fenomenální objev, který zejména medicíně otevřel nevídané možnosti, získali v roce 1962 Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství. Nukleové kyseliny jsou základní makromolekulární látkou živých soustav a vznikají propojováním nukleotidů. Každý nukleotid je tvořen dusíkatou organickou zásadou, cukrem o pěti uhlících (pentózou) a kyselinou fosforečnou. Cukr ribóza je charakteristický pro kyselinu ribunukleovou (RNA), cukr deoxyribóza pro kyselinu deoxyribonukleovou (DNA).
Množství nukleových kyselin v buňkách je poměrně malé, jejich význam je však prvořadý. Jsou hmotným základem dědičnosti, protože pořadí nukleotidů určuje vlastnosti buněčných bílkovin.
5. Antikoncepční pilulka
Počátkem padesátých let minulého století (1951) se podařilo americkému chemikovi Carlu Djerassimu vyrobit syntetickou cestou hormon norethisteron, který se stal základem antikoncepční pilulky. Jako první přišel s myšlenkou hormonální antikoncepce začátkem dvacátých let rakouský profesor Ludwig Haberlandt, který vycházel z faktu, že v době těhotenství žena znovu neotěhotní, protože její vaječníky produkují hormon progesteron. Toho tehdy Haberlandt využil a na stejném principu je založena i dnešní moderní hormonální antikoncepce. Antikoncepční pilulky se poprvé objevily v roce 1960 v USA a o rok později i ve Velké Británii. Především ve vyspělých státech západního světa objev antikoncepční pilulky významně ovlivnil životní styl společnosti, ale současně se v řadě zemí negativně projevil i ve snížení porodnosti.
6. Motorové letadlo
První funkční motorové letadlo na světě sestrojili v roce 1903 Američané, bratři Wilbur a Orvill Wrightové. Jejich „Flyer“ byl postaven ze dřeva a látky, vyztužen dráty a vybaven dvěma tlačnými vrtulemi, které roztáčel dvanáctikoňový motor vlastní výroby (vodou chlazený řadový čtyřválec). Letoun řídil ležící pilot, který levou rukou ovládal výškové kormidlo a pravou řídící páku, kterou se pomocí táhel uchycených na spodních křídlech natáčely konce křídel a tím bylo dosaženo pohybu letadla do stran. Současně se pohybem páky ovládalo i natáčení směrového kormidla.
První motorový letoun měl samozřejmě i své slabiny. Patrně tou největší byla absence pevného podvozku. Flyer totiž dokázal vzlétnout jen z pevné kolejnice, po níž popojížděl startovací vozík s letadlem. Bez tohoto startovacího zařízení se letoun nedokázal odlepit od země, což značně ztěžovalo jeho využití na jiném než domácím letišti.
7. Počítač
Novodobá historie počítačů se datuje od roku 1941, kdy německý stavební inženýr Konrád Zuse sestrojil první programovatelný počítač Z3. Měl 2600 telefonních relátek, pracoval ve dvojkové soustavě, v pohyblivé řádové čárce a jeho rychlost byla 50 aritmetických operací za sekundu. Jeho vnější řídicí program byl zapsán na pásce z kinofilmu. K vlastnímu programování se používal, tzv. freiburský kód, který lze označit za předchůdce programovacího jazyka assembler. Osmatřicetibitové slovo s instrukci bylo pevně rozděleno na několik částí – kromě dvou adres slov ve feritové a bubnové paměti zde bylo 5 pozic pro podmínkové znaky a 13 pozic pro operační znaky, které se teoreticky daly libovolně kombinovat.
Bylo tak možno docílit několika tisíc kombinací, ale jen malá část se v programech skutečně využívala. Většina těchto kombinací byla prakticky neprobádaná a o některých se dokonce vědělo, že mohou být pro počítač nebezpečné.
8. Internet
Počátkem 60. let, v období studené války, se v USA zrodila myšlenka vytvořit síť, která by propojovala nejdůležitější akademické, vládní a strategické počítače. Tato síť byla koncipována tak, aby spolehlivě fungovala bez hlavního řídícího centra a měla být schopna provozu i v případě výpadku některého z uzlů, například v důsledku vojenského zásahu. Své veřejné premiéry se síť nazvaná ARPANET dočkala v roce 1972 na mezinárodní konferenci o počítačové komunikaci (International Conference on Computer Communications). Poté se k této síti, tvořené čtyřmi komunikačními uzly, připojilo dalších 25 akademických uzlů, zejména univerzit a vědeckých pracovišť. Během sedmdesátých let se k základní síti začali připojovat další sítě, které již vznikaly mimo ARPANET a také mimo USA. Vznikla tak celá řada vzájemně propojených sítí označovaných z počátku jako ARPA Internet, z čehož nakonec zůstalo současné označení internet.
9. Mobilní telefon
První mobilní radiotelefonní zařízení pro veřejnost představily 17. června 1946 společnosti AT&T a Southwestern Bell v americkém Saint Louis. Radiotelefony byly montovány do automobilů a využívaly šesti kanálů v pásmu 150 MHz. Později, kvůli častému rušení, se používaly dokonce jen tři kanály. Tyto mobilní stanice však nebyly příliš výkonné, a proto se propojovaly prostřednictvím centrály. Úspěch tohoto systému odstartoval další vlnu výzkumů v oblasti bezdrátových přenosů a v prosinci 1947 zveřejnili D. H. Ring a W. R. Young v interním materiálu Bell Laboratories první popis principů mobilní celulární sítě. Tento princip rozděloval síť na malé oblasti nazvané buňky a v každé z nich pracoval vysílač a přijímač, přičemž provoz celé sítě kontrolovalo centrální řídící středisko.
Podstatnou výhodou oproti dřívější síti bylo opětovné využívání frekvencí, tj. různé buňky mohly využívat stejných frekvencí a vlastní telefon se při přechodu z jedné buňky do jiné přizpůsobil podle situace.
10. Windows
Základním programovým vybavením každého moderního počítače je operační systém, který zajišťuje komunikaci mezi uživatelem a hardwarovým rozhraním počítače. Prvním operačním systémem, vytvořeným pro osobní počítače společnosti IBM, byl MS-DOS firmy Microsoft, který byl na trh uveden v roce 1981. Tento systém, ačkoliv vedl k masovému rozšíření osobních počítačů, měl ale řadu nedostatků. Mezi ty největší patřila především tzv. uživatelská nepřívětivost a nemožnost současného zpracování více úloh. Uvedené nedostatky odstranil teprve operační systémem Windows, jehož první verze byla uvedena na trh v závěru roku 1985. Ten již nenutil uživatele ukončovat a znovu spouštět programy a umožnil mu s nimi pracovat současně – mohl mezi nimi přepínat. Postupně se tento operační systém vyvinul až do dnešní podoby Windows XP a díky jeho uživatelské přívětivosti se původní, téměř exkluzivní profese počítačového operátora, stala dostupnou téměř každému. Lidstvo tak získalo novou – počítačovou – gramotnost, která je dnes již zcela samozřejmou součástí základního vzdělání.
10 nejnáhodnějších objevů
Každý objev, vynález či zlepšovák představuje tisíce hodin hledání a práce. Někdy ale pomůže nečekaný spolupracovník – NÁHODA.
1. AMERIKA
Početní chyba stála u zrodu nového věku
Plavit se pořád na západ až do Indie a přiblížit Evropanům její bohatství. To byl jediný sen mladého Kryštofa Kolumba. Znovu a znovu studoval mapu florentského lékaře, astronoma a geografa Paola Toscanelliho, který byl přesvědčený, že země je kulatá a že se tedy dá do Asie doplout ze západu. Na jeho mapě byla Asie lákavě blízko od břehů Evropy. Kolumbus netušil, že se Toscanelli mýlil, když spočítal vzdálenost z Evropy do Japonska místo jedenácti tisíc námořních mil na pouhé tři tisíce. A Kolumbus, přestože se vyznal v navigaci a dokonce i v tvorbě map, tím, že špatně odhadl obvod Země – a tím i délku jednoho stupně – tu vzdálenost spočítal dokonce na pouhých 2400 námořních mil, což bylo v té době sotva deset dní plavby! Objevení Ameriky tak bylo výsledkem obrovské početní chyby a Kolumbova plavba by zcela určitě skončila špatně, kdyby mezi Evropou a jejím skutečným cílem neležel americký kontinent. Když po 33 dnech plavby vystoupil Kolumbus na břeh jednoho z Bahamských ostrovů, věřil, že se mu splnil jeho velký sen, že objevil cestu do Asie, do “zemí indických". Proto dal nahým rudohnědým domorodcům jméno indiáni. I přesto, že ještě za jeho života doplul Vasco da Gama novou cestou do skutečné Indie, Kolumbus po celý život neuvěřil, že neobjevil cestu do Indie, ale Nový svět, který otevře bránu novému věku.
2. PENICILIN
Nobelova cena za neuklizenou laboratoř
Skotský bakteriolog Alexander Fleming pracoval v londýnské nemocnici St. Marys na výzkumu využití biologických látek, které by byly schopny usmrcovat bakterie nebo zablokovat jejich rozmnožování, a přitom neublížit buňkám v lidském těle. V létě roku 1928 pracoval s koloniemi stafylokoků, které nechával růst na kultivačních miskách. Když se v srpnu vrátil z dovolené, našel v laboratoři jednu Petriho misku, kterou zapomněl před svým odjezdem uklidit. V misce se během jeho nepřítomnosti vytvořila plíseň. Na tom by nebylo nic zvláštního, ale Fleming si všiml, že kolonie stafylokoků kolem plísně odumřely. Pojmenoval ji – podle latinského názvu všech plísní penicillium – penicilin. Dalším zkoumáním této plísně zjistil, že má silné účinky nejen proti bakteriím typu stafylokoků, ale i proti streptokokům, meningokokům, bakteriím záškrtu a plynaté sněti, aniž by přitom vykazovala jakékoli negativní účinky na zdravé lidské tkáně nebo tlumila obranné funkce leukocytů. Odborná veřejnost ale zůstala vůči jeho objevu chladná a i sám Fleming se penicilinu přestal věnovat, protože bylo velmi obtížné jej získat ve větším množství a v čisté formě. Teprve o deset let později zahájil vědecký tým v čele s Howardem Floreyem a Ernstem Chainem výzkum penicilinu, při kterém propracovali metodu výroby čistého penicilinu, který pak v roce 1943 začaly farmaceutické firmy vyrábět průmyslově. V roce 1945 získali Fleming, Florey a Chain za objev penicilinu Nobelovu cenu.
3. RENTGEN
Nečekaná podoba manželčiny ruky
V německém Würzburgu zkoumal na tamní univerzitě profesor fyziky Wilhelm Röntgen roku 1895 katodové záření. Při průchodu tohoto záření elektrickým polem ve skleněné trubci zjistil, že z trubice – i přesto, že byla obalena kartonem – vycházejí ještě další paprsky. Ty dopadaly po každém průchodu proudu na fotografický papír, který náhodou ležel vedle trubice. Röntgen nazval neznámé záření “paprsky X". Jednou požádal svou ženu, aby mu přidržela jednu z desek před stínítkem, a zamířil na ni paprsky X vycházející z katodové trubice. Jaké bylo jeho překvapení, když spatřil na stínítku manželčinu ruku v poněkud nečekané podobě, totiž spatřil jen zcela jasné kontury jejích kostí a kolem neostrou siluetu měkkých tkání.
Záhadné paprsky X byly pojmenovány jako rentgenové záření a jeho objevitel byl oceněn v roce 1901 Nobelovou cenou za fyziku.
4. TERAKOTOVÁ ARMÁDA
Archeologický bonbonek
V březnu roku 1974 se skupina čínských dělníků, sužována suchem, rozhodla vykopat studnu. Když ale začali u hory Li v severní Číně kopat, namísto vody narazili na několik terakotových koní a figur. Od té doby archeologové vykopali celou armádu válečníků a odhaduje se, že počet figur v mírně nadživotní velikosti, pohřbených více než 2000 let, může dosáhnout i počtu 8000. Archeologický výzkum jednoho z nejdůležitějších nalezišť na světě stále není u konce.
5. STETOSKOP
Pacientka s bujným poprsím
Ve starověkém Řecku přikládali lékaři k pacientově hrudi ucho, aby si poslechli jeho srdce. Na dlouhou dobu se však na tuto jednoduchou metodu zapomnělo. Teprve v renesanci se opět stala běžnou vyšetřovací praxí. V roce 1816 navštívila doktora T. H. Laenneka mladá, značně obézní žena, která si stěžovala na srdeční problémy. Laenneka uvedlo její obnažené bujné poprsí do značných rozpaků a nevěděl, jak by ženu vyšetřil. Naštěstí si vzpomněl, jak jednou viděl malého kluka ťukat do klády, na jejímž druhém konci měl přiložené ucho druhý kluk a poslouchal ťukání. Laennec se tím inspiroval a vzal několik listů papíru a stočil je do ruličky. Tu pak přiložil jedním koncem nešťastné ženě na hruď a k druhému konci dal ucho. Ke svému velkému překvapení zjistil, že tentokrát slyšel srdce mnohem lépe než kdykoliv předtím.
První stetoskop vyrobil Laennec z dřevěné trubičky dlouhé asi 23 cm a široké 4 cm. Dřevěný stetoskop se používal až do roku 1850, kdy dřevo nahradila pryž a pár let poté se k němu připojily olivky do uší, které těsně přiléhaly ke zvukovodu. To už byl v podstatě moderní stetoskop na obě uši, který se ještě zdokonalil v roce 1878 připojením mikrofonu.
6. SYNTETICKÁ BARVIVA
Místo léku na malárii barva na hedvábí
Osmnáctiletý mladík William Henry Perkin studoval chemii a usilovně se snažil najít způsob, jak vyrobit chinin, lék proti malárii. Po večerech pracoval v kůlně na konci zahrady svých rodičů, kde se pokoušel vyrobit chinin z allyltoluidinu, látky získávané z černouhelného dehtu, který je z chemického hlediska přírodnímu chininu podobný. Zkoušel přidávat kyselinu sírovou a dvojchroman draselný, ale získal tak jen jakousi červenohnědou hmotu, chininu naprosto vzdálenou. Jednou zkusil místo allyltoluidinu použít ještě ne docela čistý anilin (anilinsulfát). Výsledkem byl podivný černý kal. Aby mladý Perkin zjistil, co to vlastně je, svařil ho s vodou. Vyrobil tak nachové krystalky, které, jak se mohl sám na sobě hned přesvědčit, dokázaly obarvit i hedvábí. Byla to první anilinová barva, které se pak říkalo Perkinova violeť.
7. LEDOVÝ MUŽ ÖTZI
Hrůzný nález v ledu
Roku 1991 se jedni němečtí manželé rozhodli strávit svou dovolenou v italských Alpách. Protože byli oba zdatnými a zkušenými horolezci, vydávali se po těžkých horolezeckých cestách, na něž se běžný turista nedostal. Při jedné takové výpravě, poté, co zdolali vrchol Finailspitze a vraceli se zpět do horské chaty, zahlédli, že z ledu trčí půlka lidského těla. V té chvíli netušili, že nejde o nějakého nešťastného současníka, ale o člověka, který tu takhle leží už 4000 let právě díky ledu, který jeho tělo mumifikoval. Mrtvola muže byla později pojmenována Ötzi. Nejspíš uvázl v ledu při výstupu do průsmyku a zemřel vyčerpáním na následky svých zranění. Měl zlomenou nohu a několik poranění šípem. U jeho těla se našel také ještě pazourek a sekera s kovovou hlavou, což pomohlo určit přesněji její stáří, protože tyto nástroje se běžně používaly v rané době bronzové.
8. ANESTEZIE
Mejdany s rajským plynem
Do 19. století se pacientům, kteří měli být operováni, podávalo ke ztišení bolesti velké množství alkoholu. V roce 1799 se sir Humphry Davy, anglický chemika vynálezce, nadýchal oxidu dusného tolik, že to u něj vyvolalo nejen lehkou závrať, ale i záchvaty smíchu. Davy pak začal pořádat pro své přátele “rajské večírky" s čicháním rajského plynu. Večírky, při nichž se čichal éter, inspirovaly chemika a lékaře Williama Clarka k myšlence, zda by se éter nedal použít při trhání zubů. Zkusil to poprvé v roce 1842 a byl úspěšný. Průkopníkem užití éteru byl ale jiný dentista, William Morton. Napadlo ho, zda by se éter nemohl použít i jako celkové anestetikum. Experimentoval s ním nejprve na svém psu a potom i sám na sobě. A nakonec, v říjnu roku 1846, provedl veřejnou demonstraci, na které s pomocí anestezie bezbolestně odoperoval z pacientova krku nádor. Používání éteru jako anestetika se pak rychle rozšířilo.
9. BATERIE
Škubající se žabí stehýnka
Když v roce 1780 italský profesor medicíny Luigi Galvani pitval mrtvou žábu, ležící na zinkovém talířku, všiml si, že při každém dotyku skalpelem sebou žába zaškubala. Po několika opakovaných pokusech Galvani usoudil, že v žabích svalech je elektřina, protože sebou škubly pokaždé, když se současně dotkly dvou různých kovů. Jeho současník, Allesandro Volta, ale o jeho vývodech pochyboval. Byl přesvědčen, že žabí nohy neobsahují žádnou vlastní elektřinu a že záškuby tedy mají jinou příčinu -kontakt dvou kovů ve vlhkém prostředí. Podařilo se mu to dokázat v roce 1799, kdy úspěšně sestavil první elektrickou baterii, která byla známa jako “Voltův sloup".
10. ZÁPALKA
Plamen na kamenné podlaze
Jako každý jiný den pracoval | John Walker, chemik ze Stockton-on-Tees v Anglii, ve své laboratoři. Míchal dřívkem směs potaše a antimonu, ale když se chtěl zbavit hrudky, která se utvořila na konci dřívka a škrtl jím o kamennou podlahu, vyšlehl plamen. Psal se rok 1826 a opravdová zápalka byla na světě. Rok poté se už prodávaly po stovce v jedné krabičce a definitivně tak vytlačily nebezpečné namáčecí zápalky a křesadlo.
