Краткая история науки - Уильям Байнум

Наверняка у вас есть какой-нибудь антисептик в вашей домашней аптечке.

Сам Листер использовал карболовую кислоту, также известную как фенол, которой обычно дезинфицировали сточные воды. Он начал промывать в ней хирургические инструменты, смачивать перевязочные материалы перед тем, как наложить на рану. Позже он изобрел устройство для разбрызгивания фенола на тело пациента и на руки врача, чтобы обрабатывать их во время операции.

Когда Листер сравнивал своих пациентов с другими, с которыми работали без применения его методов, или с теми, с кем он имел дело раньше, оперируя по старинке, он видел, что процент выживших сильно вырос. Теперь люди не умирали от инфекций, возникающих после операции и быстро попадавших в кровь.

Своими опытами он ниспроверг теорию самопроизвольного возникновения.

Пастер показал, что микробы переносятся по воздуху с помощью частичек пыли. Листер убивал микробов, обрабатывая их фенолом.

Роберт Кох не только улучшил лабораторное оборудование Пастера, он еще и усовершенствовал антисептическую хирургию Листера. Тот нацеливался на то, чтобы убивать болезнетворных бактерий в ране, асептическая же хирургия Коха должна была предотвратить само их попадание в рану.

Немецкий ученый изобрел автоклав, устройство, в котором горячий пар стерилизует хирургические инструменты. Асептическая хирургия позволила врачам впервые без риска заражения проникать в полости тела (брюшную, грудную, внутрь головы). Постепенно на сцену вышло операционное снаряжение, такое как халаты и маски, перчатки и стерильное оборудование.

Но хирургия не могла развиваться не только без современной санитарии, ей была нужна еще и анестезия. Эта область медицины появилась в сороковых годах девятнадцатого века в Америке. Анестезия оказалась триумфом химии на службе врачебного дела, поскольку соединения, имевшие власть погружать людей в сон – эфир и хлороформ, – были химикалиями, изготовленными в лаборатории (веселящий газ Хэмфри Дэви можно назвать предшественником анестетиков).

Ликвидация той боли, которую больные испытывали во время операции или женщины во время родов и которая иногда приводила к смерти, выглядела не меньше чем чудом. Одним из пионеров использования анестезии стал Джон Сноу, мы упоминали его в связи с холерой. Его карьера как анестезиолога оказалась на вершине, когда он дал обезболивающее королеве Виктории во время появления на свет ее двух последних детей.

Королева до этого родила семерых без анестезии, и она приняла нововведение с радостью.

Открытие природы микроорганизмов сделало возможным более продвинутые хирургические техники. Оно же позволило врачам найти пути борьбы с инфекционными болезнями, принесшими столько боли и смерти на протяжении нашей истории. Появился научный базис для развития идей Эдварда Дженнера о вакцинации, для защиты от многих заболеваний. Прививки обычно стоят того, пусть даже они причиняют боль, зато дарят надежду на то, что если пропустить через них много людей, то та или иная хворь может быть побеждена совсем.

Сейчас мы знаем намного больше о микробах, чем во времена Пастера и Коха, и мы понимаем – об этом расскажет глава 36, – насколько изворотливы и как хорошо адаптируются все эти вирусы, бактерии и паразиты. Они постепенно привыкают к нацеленным на них лекарствам и становятся резистентными – урок Дарвиновской теории. Они выживают, поскольку приспосабливаются – этому английский биолог учил в первую очередь.

«Я продаю здесь, сэр, то, что весь мир желает иметь – энергию».

Инженер Мэттью Болтон (1728–1809), которому принадлежит это изречение, знал, о чем говорил. В 1770-х годах Болтон и другие амбициозные люди, среди которых был изобретатель Джеймс Уатт (1736–1819), использовали паровые машины в горном деле и промышленности.

Все выглядело так, что они приручили силу, или энергию.

Именно эти люди двинули вперед промышленную революцию в Британии, первой стране, где прошла индустриализация и возникла система фабрик. Это была революция, базирующаяся на научных открытиях, и она нуждалась в огромном количестве энергии, чтобы во все больших объемах производить товары и развозить их все дальше с увеличивающейся скоростью.

Наш современный мир нельзя представить без колоссального потока энергии.

И все началось с пара.

Сами по себе паровые машины очень просты, лежащий в их основе принцип вы можете увидеть всякий раз, когда кипятите воду в кастрюле с закрытой крышкой: сила пара толкает ее снизу, чтобы пар мог выйти, и крышка начинает дребезжать. Теперь представьте, что вместо кастрюли у вас закрытый цилиндр с единственной маленькой дырочкой на одном из концов. Внутрь него помещен подвижный поршень (например, диск, плотно прилегающий к стенкам цилиндра, да еще с выпуклостью, которая так же плотно входит в отверстие). Давление убегающего пара будет толкать не только поршень, но и то, что будет к нему прикреплено снаружи цилиндра: скорее всего, стержень, соединенный с ободом колеса. Таким образом паровой двигатель переводит энергию пара в движение, механическую энергию. Эта машина может выполнять полезную работу, например, катить некий механизм или выкачивать большое количество воды из шахты.

Ни Болтон, ни Уатт не изобретали паровую машину, к тому времени она использовалась около ста лет. Но ранние модели были грубыми, ненадежными и неэффективными. Уатт оказался человеком, который усовершенствовал это устройство, его образец не только обеспечил энергию для индустриализации Британии, но помог ученым открыть один из основных законов природы.

Паровой двигатель позволил увидеть, что тепло вовсе не субстанция, как думал Лавуазье, а форма энергии.

Среди мыслителей, занимавшихся двигателями во время индустриальной революции, особенно выделяется молодой французский инженер Сади Карно (1796–1832). Британия и Франция были тогда соперниками, и Карно осознавал, что англичане ушли вперед в разработке паровых машин и использовании получаемой от них энергии. Он хотел, чтобы его родина не отставала, и, посвятив себя исследованию работы паровых машин, он открыл фундаментальный научный принцип.

Этот принцип относился к такому предмету, как эффективность двигателя.

Если паровая машина абсолютно эффективна, то она превратит в механическую энергию все тепло, необходимое для нагревания воды. Вы можете измерить, сколько тепла выделилось при сжигании угля или дерева для создания пара, а затем определить, какой объем работы проделал поршень.

Увы, абсолютно эффективную машину создать невозможно.

Все двигатели имеют так называемый тепловой резервуар или отстойник, где конденсируется пар после того, как выполнит работу. Вы можете измерить температуру пара на входе и температуру пара (или воды) в конце каждого рабочего цикла, и в резервуаре она всегда ниже, чем у того пара, который только вступает в процесс.