32k
5 wyjątkowych wynalazków, za którymi stoją Polacy
Dziś 11 listopada – Narodowe Święto Niepodległości. Z tej okazji postanowiliśmy przypomnieć o pięciu nieco zapomnianych (w skali masowej) polskich odkrywcach, którzy w swoich czasach popchnęli naukę w niezwykle ciekawych kierunkach, kładąc podwaliny pod osiągnięcia, z jakich możemy czerpać w XXI wieku. Wszyscy znamy przecież takie postaci jak Antoni Łukasiewicz, Ludwik Zamenhof czy Kazimierz Funk, ale już znacznie mniejszą 'mainstreamową popularnością’ cieszą się choćby tak wybitni odkrywcy jak Jan Czochralski czy Hilary Koprowski. I właśnie o takich bohaterach dzisiaj.
Jan Czochralski to ojciec chrzestny współczesnej elektroniki – w oparciu o jego metodę tworzy się dziś m.in. układy scalone obecne w naszych laptopach czy smartfonach.
Pomiar szybkości krystalizacji metali i otrzymywanie ich monokryształów – Jan Czochralski
Przed wami najczęściej cytowany polski uczony w historii, który w kraju wciąż nie jest tak popularny jak na to zasługuje. Bez Jana Czochralskiego najprawdopodobniej nie byłoby bowiem telewizorów, laptopów, telefonów czy tabletów w takim kształcie jak obecnie, a przynajmniej pojawiłyby się dużo później. Opracowana przez niego już w 1916 roku technika pomiaru szybkości krystalizacji metali, najważniejsze spośród jego różnych odkryć i patentów, umożliwiła mu otrzymywanie ich monokryształów. Ale co właściwie ma wspólnego ta skomplikowana słowna zbitka z korzystaniem ze smartfona czy oglądaniem filmów? W oparciu o jego metodę (nazwaną, a jakże, Metodą Czochralskiego) od 1954 roku tworzy się bowiem delikatne komponenty z monokrystalicznego krzemu, takie jak choćby układy scalone. To właśnie one stanowią techniczny kościec tak popularnych dziś elektronicznych urządzeń. Według opracowania Zbigniewa Porady, z którym możecie zapoznać się tutaj, szacuje się, że w ten sposób wytwarza się ponad 80 proc. globalnej produkcji krzemu. Bardzo barwna jest też historia dotycząca genezy odkrycia, gdyż Czochralski przez przypadek zanurzył ponoć pióro nie w kałamarzu, tylko w naczyniu z gorącą cyną.
Metoda Czochralskiego otrzymywania monokryształów polega na powolnym, stopniowym wyciąganiu z roztopionego materiału zarodka krystalicznego danej substancji w sposób zapewniający kontrolowaną i stabilną krystalizację na jego powierzchni kolejnych warstw kryształu. W rezultacie otrzymuje się cylindryczny monokryształ o orientacji krystalograficznej zarodka. Wymiary i kształt hodowanego kryształu (średnica oraz długość) kontrolowane są poprzez prędkość przesuwu i prędkość obrotową zarodka, przy czym są one ograniczone poprzez parametry układu zastosowanego do hodowli.
Doustna szczepionka przeciw polio stworzona przez Hilarego Koprowskiego ocaliła wiele żyć.
Pierwsza skuteczna szczepionka przeciwko wirusowi polio – Hilary Koprowski
Biorąc pod uwagę bieżącą sytuację na świecie, odkrywca wyjątkowo aktualny. Hilary Koprowski opracował bowiem pierwszą skuteczną (doustną!) szczepionkę przeciwko polio, czyli wirusowi prowadzącemu bezpośrednio do choroby Heinego-Medina. Jeszcze w 1948 roku przyjął ją sam, by już w 1950 roku trafiła ona do pierwszych dwudziestu pacjentów (dzieci), z których u żadnego nie wystąpiły skutki uboczne. Poprzez implementowanie do preparatu osłabionego wirusa, tak by organizm mógł się na niego uodpornić, wykonał wspaniałą pracę zwłaszcza na terenie Kongo. W 1958 roku zaszczepiono tam aż ćwierć miliona dzieci, z których bardzo wiele z pewnością zawdzięcza badaczowi życie. Szczepionka świetnie sprawdziła się również na rodzimym podwórku. W latach 50. w Polsce mieliśmy epidemię polio, która osiągnęła apogeum w 1958 roku (ponad 6 tys. zachorowań). Dzięki zastosowanej szczepionce Koprowskiego (podano aż 9 mln dawek) już w 1963 roku polio w naszym społeczeństwie było incydentalne, ograniczając się do raptem 30 przypadków.
Za swoje osiągnięcia został oczywiście obsypany nagrodami. Koprowski ma także na koncie m.in. około 850 prac naukowych, tytuł profesora nadzwyczajnego na Thomas Jefferson University w Filadelfii czy ulepszoną (już w latach 60.) szczepionkę na wściekliznę dopuszczoną do użytku w Stanach Zjednoczonych w 1980 roku. Kolejny po Janie Czochralskim człowiek-orkiestra.
Kamizelka kuloodporna Jana Szczepanika uratowała życie hiszpańskiemu królowi Alfonsowi XIII.
Kamizelka kuloodporna – Kazimierz Żegleń oraz Jan Szczepanik
Jakie są początki kamizelki kuloodpornej? Biało-czerwone i to podwójnie! Pierwsze efektywne prace nad tym ratującym życie sprzętem są bowiem zasługą Polaków. Mowa tu o zakonniku Kazimierzu Żegleniu oraz Janie Szczepaniku (który, ze względu na liczbę wynalazków w CV, często określany jest 'polskim Thomasem Edisonem’). Ten pierwszy na swój pomysł wpadł zainspirowany dość mroczną historią morderstwa ówczesnego burmistrza Chicago (Żegleń przyjechał do Stanów 3 lata wcześniej, w 1890 roku) i innych notabli z tamtych czasów. Jego projekt, opatentowany w 1897 roku, był o tyle innowacyjny, że wzmocniony materiał bazował na impregnowanym jedwabiu ułożonym nawet w kilkanaście warstw, więc jak na końcówkę XIX wieku dobrze zabezpieczał osobę noszącą taką osłonę. Progres nastąpił jednak w momencie nawiązania współpracy ze wspomnianym Janem Szczepanikiem, który pomógł Żegleniowi poprawić wytrzymałość materiału. W efekcie już w 1898 mógł on ponownie promować w USA swój produkt, a oprócz niego opracował też inne cuda ówczesnej techniki, jak nieprzebijalne i bezdętkowe opony samochodowe czy odporna na przestrzelenie płyta pancerna.
Nie próżnował także Jan Szczepanik, który swoją wersję kamizelki kuloodpornej, wzmacniającej jedwab stalowymi blachami o małej grubości, zaprezentował w 1901 roku. Słynna anegdota wiąże się z zamachem z 1902 roku na hiszpańskiego króla Alfonsa XIII. Władca przeżył właśnie dzięki wynalazkowi polskiego geniusza. Oczywiście z czasem struktura kamizelki kuloodpornej coraz bardziej ewoluowała, doprowadzając tego typu 'osłonę’ do kosmicznego poziomu znanego z filmów sci-fi, zobaczcie sami:
Szczepanika geniuszem nazwaliśmy zaś nie bez przyczyny, obok kamizelki stworzył on m.in. fotometr (służący do pomiaru jasności) oraz telektroskop (urządzenie będące dziadkiem współczesnej telewizji). Mistrz.
Zdjęcie (Jan Szczepanik): Smithsonian Magazine
Streamujecie? Nie dziękujcie Netflixowi czy HBO GO, tylko Pani Marcie!
Kompresja wideo – Marta Karczewicz
Żyjemy w czasach, w których nasze, niewielkie przecież, urządzenia pozwalają na streaming przeróżnych dzieł audiowizualnych w bardzo wysokiej jakości. Za taki stan rzeczy odpowiada między innymi technologia kompresji danych, która z kolejnymi latami umożliwiała coraz efektywniejszy ich przesył. Jedną z najważniejszych postaci w tej branży, ba, prawdziwą ikoną, jest Marta Karczewicz – wynalazczyni, która odpowiada za kultowego kodeka AVC. Technologia ta umożliwia osiągnięcie maksymalnej wydajności obrazu poprzez inteligentne selekcjonowanie kolejnych danych w taki sposób, by odrzucać te nieistotne i obciążające niepotrzebnie pamięć. Obrazową paralelą tego, jak wpływa to na postęp w skali i ilości przesyłanych informacji, będzie tu porównanie do tego, jak z kolejnymi dekadami zmniejszały się komputery – od gigantycznych wojskowych maszyn do dzisiejszych kieszonkowych już często form. Praktycznie każde wideo (zarówno z sieci, jak i przesyłane poprzez sygnał telewizyjny), bazuje na tym kodeku – według raportu 'Video Developer Report 2019′ korzystało z niego wówczas aż 91 proc. branży wideo. Czas nie stoi jednak w miejscu i aktualnie, zwłaszcza z myślą o urządzeniach mobilnych, opracowano jeszcze bardziej wydajną formę kodowania, czyli HEVC (High Efficiency Video Coding). I tu Polka wniosła gigantyczny wkład w projekt i technologiczną strukturę. Za całokształt swojej pracy została nagrodzona między innymi Nagrodą Europejskiego Wynalazcy w 2019 roku. Aktualnie jest wiceprezesem ds. technologii w Qualcomm Technologies, a kolejne historyczne osiągnięcie dojrzewające pod jej pieczą, które z pewnością zrewolucjonizuje niedługo rynek, to kodek VVC, który ma być dwukrotnie wydajniejszym niż HEVC następcą AVC, ukierunkowany na przystępny, ogólnodostępny i wydajny streaming wideo w formacie 4k, 6k i 8k. Pozostaje tylko czekać aż nadąży za nim cała technologiczna infrastruktura – tu tkwi przyszłość.
Technologie, nad którymi pracowała Karczewicz, umożliwiają tysiąckrotną kompresję obrazu bez zauważalnego wpływu na jego jakość, dzięki czemu miliony widzów na całym świecie mogą dzisiaj oglądać filmy w internecie.
Holografia, ciekły hel, wytwarzanie wysokich napięć, a w tle Einstein, Schroedinger i ogromna charyzma. Mieczysław Wolfke to postać zasługująca na wysokobudżetowy film.
Podstawy holografii – Mieczysław Wolfke
Wyobrażacie sobie uczęszczać na studia, w trakcie których waszymi profesorami są Albert Einstein czy Erwin Schroedinger? Takie szczęście miał Mieczysław Wolfke, którego barwnym życiorysem z powodzeniem można by obdzielić wiele osób. Spośród jego licznych odkryć, takich jak dwie odmiany ciekłego helu czy metoda wytwarzania wysokich napięć, postawiliśmy tu na opracowane przez niego podstawy holografii, czyli otrzymywania przestrzennych obrazów. Był on bowiem absolutnym pionierem prac w tej dziedzinie, mimo że nagrodami zostali później obsypani inni badacze. Wolfke osiągnął coś niezwykłego już w 1920 roku, gdy proces powstawania obrazów podzielił na dwie niezależne fazy, sięgając również do zagadnienia nakładania się fal. Z jego konceptu korzystał między innymi w 1940 przy badaniu struktury kryształów późniejszy noblista William Bragg. Jeśli więc w przyszłości holografia rozwinie się do tego stopnia, że stanie się czymś powszechnym, a my będziemy uczęszczać na koncerty 'przywróconych w ten sposób do życia’ zespołów z dawnych lat, pamiętajcie, że to właśnie od Polaka wszystko się zaczęło.
Tekst: WM
Zdjęcie główne (Kazimierz Żegleń): Polonia Technica
