ZINĀTNES UN TEHNIKAS ATTĪSTĪBA XX GADSIMTĀ

Dažādība un sašķeltība ir viena no raksturīgākajām XX gadsimta kultūras iezīmēm. Tas vērojams arī zinātnē, piemēram, zinātniskā pētniecība ir ļoti specializējusies. Iepriekšējo gadsimtu vispusīgie ģēniji ir zuduši; zinātnieks vairs neorientējas pat visos savas nozares pētījumos, bet pārvalda tikai zināmas šauras nozares. XIX un XX gadsimta zinātnes attīstība raksturīga ar to, ka nepiekāpīgi apšaubījusi vecās teorijas, pierādījusi pretējo un radījusi pavisam jaunus atklājumus.

Vācijā dzimušais fiziķis Alberts Einðteins (1879 – 1955) sāka apšaubīt teorētiskās nostādnes un XX gadsimta sākumā nāca klajā ar relativitātes teoriju, kurā pierādīja, ka kustība un masa ir relatīvas [no apstākļiem vai aplūkojuma viedokļa atkarīgs pretmets absolūtam], nevis absolūtas [neatkarīgas, pilnīgas, galīgas] un ka matērija, laiks un telpa ir savstarpēji atkarīgi. Teorijai ir divas daļas – speciālā relativitātes teorija (1905) un vispārīgā relativitātes teorija (1915).

Speciālā relativitātes teorija. Sākdams ar pieņēmumiem, ka 1) visiem novērotājiem, kam nav kustības paātrinājuma, dabas likumi ir vienādi un 2) gaismas ātrums nav atkarīgs no gaismas avota kustības, Einšteins nonāca līdz atziņai, ka novērotājam, kura atskaites sistēmā divi notikumi notiek katrs citā vietā, laika intervāls starp tiem ir lielāks nekā novērotājam, kura atskaites sistēmā abi notikumi notiek vienā vietā.

Vispārīgā relativitātes teorija. Telplaika ģeometriskās īpašības ir iedomājamas kā tādas, ko ar masu apveltīta ķermeņa klātbūtne vietēji modificē [daļēji pārveido, piešķir citādu formu]. Planētas orbīta ap Sauli (trīsdimensiju telpā skatīta) nav nekas cits kā tās dabiskā trajektorija [nepārtraukta līnija, ko apraksta kustībā esošs punkts, fizikāls ķermenis] modificētā telplaikā; atsaukties (kā darīja Izaks Ņūtons) uz gravitācijas [ķermeņu savstarpējā pievilkšanās] spēku, kas nāk no Saules un iedarbojas uz planētu, nav nekādas vajadzības. Pēc Einšteina teorijas iznāca, ka planētu orbītas ir mazliet citādas, nekā to paredz Ņūtona teorija, kas arī apstiprinājās. No jaunās teorijas arī izrietēja, ka, gaismai ejot gar masīvu ķermeni, tās stars liecas, jo ķermenis iedarbojas uz vietējo telplaiku.

Alberta Einšteina veikums pilnībā izmainīja fizikas virzību un līdz ar to arī cilvēces priekšstatus par Visumu. Relativitātes teorija un pēc tam kvantu teorija ielika jaunās fizikas pamatus, paverot pilnīgi jaunu pieeju esamībai.

Einšteins atrisināja arī vairākus kosmosa noslēpumus un pārveidoja gravitātes teoriju, beigu beigās atteikdamies no klasiskās fizikas. Viņš atklāja Visuma turpmākās vēstures un tā likteņa likumus. Einšteina teorijas radīja priekšnoteikumus kodolenerģijas, atombumbas, kosmisko ceļojumu, radara, lāzera un atompulksteņa iegūšanai. Viņš apgāza priekšstatus par laiku, telpu un kustību.

Pie XX gadsimta jauno tehnisko izgudrojumu radītājiem noteikti minams arī amerikānis Tomass Alva Edisons (1847). Lai gan skolā Edisons mācījies tikai dažus mēnešus, kur viņu uzskatīja par galīgu nejēgu, izgudrotāju jau no mazām dienām aizrāva fizika un ķīmija. Laimīgas sagadīšanās dēļ Edisons piecpadsmit gadu vecumā tika strādāt par telegrāfistu un drīz vien kļuva par labāko telegrāfistu ASV.

Strādādams par telegrāfistu, Edisons izgudroja ierīci, kas automātiski pārraidīja telegrammas. Kad sabojājās viens telegrāfa kabelis un telegrafēt varēja tikai vienā virzienā, jaunais izgudrotājs veikli pārtaisīja telegrāfa aparāta shēmu – un nu vienlaicīgi varēja telegrafēt abos virzienos.

1869. gadā Edisons atteicās no telegrāfista darba un kopā ar kādu Poupu izgudroja biržas telegrāfa aparātu. Par naudu, ko Edisons saņēma par savu izgudrojumu, viņš pieņēma darbā piecdesmit palīgus, izveidoja firmu Pope, Edison & Co. Electroingenieure un sāka ražot biržas telegrāfa aparātus.

Edisona izgudrojumi neaprobežojās tikai ar telegrāfa aparāta izgudrošanu. Viņš izgudroja ogļu mikrofonu, kas bija labāks par A. Bella radīto mikrofonu. Telefona aparātu shēmā Edisons ieteica lietot transformatoru, tā palielinot telefona darbības tālumu. Viņš veica tūkstošiem eksperimentu un izgatavoja ilgdarbības elektriskās spuldzes. Edisons izgudroja arī runājošo mašīnu – fonogrāfu [mehāniska ierīce skaņu ierakstei vaska veltņos un ieraksta atskaņošanai].

Telefons. Kaut gan XIX gadsimta piecdesmitajos gados strauji attīstījās telegrāfa sakari, daudzi izgudrotāji joprojām pūlējās atrisināt problēmu par cilvēka runas pārraidīšanu. 1861. gadā lielu interesi izraisīja vācu fiziķa Filipa Reisa demonstrētais muzikālais telefons, ar ko varēja pārraidīt mūzikas skaņas 100 metru attālumā, tomēr Reisa telefons tik stipri kropļoja skaņas, ka cilvēka balsi nevarēja pazīt. Par telefona izgudrotāju uzskata Bostonas kurlmēmo skolas pasniedzēju Aleksandru Bellu (1847 - 1922) un par telefona dzimšanas dienu uzskata 1875. gada 2. jūniju, lai gan līdz telefona aparāta praktiskai lietošanai vēl bija visai tālu. Bella telefons sastāvēja no stobriņa, kurā atradās magnēts un spole ar izolētiem vadiem. Iepretī spolei bija novietota metāla plāksnīte – membrāna. Divus šādus stobriņus – raidītāju un uztvērēju – savienoja divvadu sakaru līnija. Telefons vienā un tajā pašā laikā kalpoja gan skaņas uztveršanai, gan pārraidei, t. i., to pārmaiņus lika te pie auss, te pie mutes. Otru abonentu izsauca ar svilpienu telefonā. Telefona darbības attālums nepārsniedza puskilometru.

Radio pirmsākumi meklējami 1895. gadā, kad itālis Guljelmo Markoni izveidoja bezvadu sakaru sistēmu. Šī sistēma gan vēl tikai spēja pārraidīt Morzes ābeces signālus, kas sastāvēja no punktiem un svītriņām, nevis skaņas. Lai uzbūvētu radio, kas spētu pārraidīt cilvēka balss skaņas un mūziku, izgudrotāji pūlējās vēl 11 gadu.

Džons Flemings izgudroja pirmo elektronu lampu – vakuuma diodi, kas spēja uztvert radiofrekvences diapazona elektromagnētiskos viļņus – tas deva iespēju pārraidīt mūziku un runu. Tiklīdz bija iespējams pārraidīt cilvēka balss radītās skaņas, ļoti strauji sāka izplatīties radio izmantošana.

Pasaulē pirmā radiopārraide bija amerikāņu Ziemassvētku programma 1906. gada decembrī. Redžinalds Fesendens raidīja šo programmu no Masačūsetsas piekrastes, un pārraidi varēja dzirdēt 25 km rādiusā gan uz kuģiem, gan krastā.

Patafons. 1877. gadā E. Berlīners (ASV) oficiāli atzina gramofonu – aparātu skaņu plašu mehāniskai atskaņošanai. Membrāna uztver gramofona adatas mehāniskās svārstības, kas rodas, tai pārvietojoties pa rotējošas skaņu plates spirālveida rieviņu, un tās izstaro kā akustiskas svārstības, ko pastiprina speciāla taure.

Gramofonus, it sevišķi portatīvus [viegli pārnēsājamus] gramofonu modeļus – patafonus plaši lietoja līdz XX gadsimta četrdesmitajiem gadiem, kad gramofonu vietā sāka izmantot elektroatskaņotājus.

Fotoaparāts. Jau senatnē cilvēki vēlējušies iemūžināt atmiņā sev mīļas lietiņas vai cilvēkus, tikai ne vienmēr to bija iespējams paveikt ar zīmējumu un gleznu palīdzību, tādēļ zinātnieki centās izgudrot kādu ierīci, lai tas būtu iespējams. Jau XVI gadsimtā kāds itāļu zinātnieks izgudroja kasti, ko nosauca par obskura kameru un kas tulkojumā nozīmē “tumšā istaba”. Tā optiski attēloja ārpusē esoša objekta attēlu uz istabas sienas. Mazāku kastei līdzīgu obskura kameru mākslinieki izmantoja par kopējamo aparātu – objekta attēls tika caur lēcu attēlots uz kastes iekšpusē esošā spoguļa, kas savukārt parādīja to uz kameras augšpusē esošā ekrāna, kur mākslinieks to rūpīgi pārzīmēja. XIX gadsimta trīsdesmitajos gados franču fiziķis Žozefs Nisefors Njepss savos eksperimentos mēģināja saglabāt projicēto [iegūto] attēlu, pārklājot kameras aizmugurējo sienu ar fotojutīgu asfaltu. 1839. gadā Luijs Dagērs uzlaboja ķimikāliju jutību un izgatavoja fotoaparātu no divām koka kastēm – viena no tām tika iebīdīta otrā. Ārējās kastes lēcu varēja pārvietot tuvāk kastei un tālāk no tās, lai objekts būtu asi un skaidri redzams. Fotofilmas vietā Dagērs kameras aizmugurē novietoja apsudrabotu vara plati. Viena attēla fotografēšana ilga 30 minūtes. Šo metodi varēja izmantot tikai ainavu un nekustīgu objektu fotografēšanai, jo cilvēki nespēja palikt nekustīgi tik ilgu laiku, kāds bija nepieciešams, lai viņus nofotografētu.

1888. gadā Žozefu Niseforu Njepsu un Luiju Dagēru viņu izgudrojumos pārspēja Džordžs Īstmens, kas izgatavoja attēlus ar kārbveida kameras un fotofilmas palīdzību.

Kinematogrāfs – kinomāksla. Vēsturiski kino tehnika saistīta ar optisko parādību un cilvēka redzes īpašību izpēti, fotogrāfijas izgudrošanu un atsevišķu kino tehnikas elementu savienojumu sākot ar XIX gs. 30. gadiem, kad tika radīts zootrops un citas ierīces, kas radīja attēlu kustības ilūziju. Kustību fotogrāfiski pirmais fiksēja angļu fotogrāfs E. Maibridžs 1872. gadā, lietojot 12 – 40 fotokameras. Pirmais ar vienu kameru to izdarīja franču izgudrotājs E. Marē 1882. gadā. 1887. gadā amerikāņu izgudrotājs Dž. Īstmens ieteica izmantot filmu ar lokanu nitrocelulozes [slāpekļskābs celulozes esteris] pamatni; to sāka lietot Tomass Alva Edisons 1891. – 1893. gadā savā radītajā kinetogrāfā un kinetoskopā [35 mm plata filma ar abpusēju perforāciju (perforācija – filmu, kinofilmu malu caurumošana vilcējmehānisma darbības nodrošināšanai) un 19 mm kadra soli; 1 kadram atbilst 4 perforācijas caurumiņi, un tā bez būtiskām izmaiņām ir visvairāk izplatīto mūsdienu kinematogrāfa sistēmu pamatā].

1895. gada 25. decembrī Parīzē “Grand Café” telpās notika pirmais publiskais maksas kino seanss.

1897. gadā Francijā Š. Patē un L. Gomsons noorganizēja kinokameru un kinoprojektoru (vēlāk arī kinokopēšanas aparātu) ražotni. Turpat Francijā sāka ražot arī kinokameru “Parvo” ar iekšējām kasetēm un asuma iestādīšanu caur kinofilmu.

Tālākajā kinematogrāfa attīstībā tika konstruētas kinokameras ar dažādām papildus tehniskām iekārtām, kā arī rokas kinokameras un 16 mm kinokameras. Tika izveidots skaņu kino, krāsu kino, stereokino, platekrāna kino, panorāmas kino, platformāta kino un dažādas daudzekrānu kino sistēmas.

Arhitektūrā tehnikas progress sākās ar jaunu celtniecības materiālu apgūšanu. XIX gadsimta vidū inženieri par galvenajiem būvmateriāliem uzskatīja dzelzi un stiklu, sākot ar pašām gadsimta beigām, - arī dzelzsbetonu. Jaunas iespējas celtniecības attīstībā deva čuguna karkasa savienošana ar stiklu celtņu fasādēs. Ierosinājumi nāca no Amerikas konstruktoriem, kas māju celtniecībā sāka izmantot čuguna karkasu bez ķieģeļu ietērpa. Šīs mājas gan pēc pamata konstrukcijas, gan fasādēm ar lielajiem logiem, kurus citu no cita atdalīja rūpnīcās izgatavoti tievi balsti, uzskatāmas par Amerikas debesskrāpju pirmsākumiem. Debesskrāpji savā majestātiskajā vērienīgumā liecināja par to, ka plaisa starp konstrukcijas lietderību un formu izskatīgumu bija pārvarēta.

Eiropā prasme radīt iespaidīgas būves tikai no jaunos materiālos realizētiem konstruktīvajiem elementiem atklājās inženiera Gistava Eifeļa uzceltajā 300 m augstajā tornī Parīzē (1887 – 1889). Tas bija iecerēts kā vārtu tornis Lielās franču revolūcijas simtgadei veltītās starptautiskās izstādes laukumam un pārsteidza ar izliekto formu izteiksmīgumu. Visas celtnes tērauda daļas – gandrīz bez ornamentāliem rotājumiem – bija standartizētā veidā izgatavotas fabrikā un uz vietas samontētas. Šo milzīgo veidojumu izdevās uzcelt īsā laikā, izmantojot minimālu darbaspēku, taču šādas konstrukcijas skaistums tā laika sabiedrībai bija svešs. Par to liecināja izstādes komitejas priekšsēdētājam iesniegtais mākslinieku un rakstnieku protests pret torņa celtniecību, jo Parīzes inteliģences lielākajai daļai tas likās izaicinājums labai gaumei. Tikai XX gadsimtā Eifeļa torni sāka uzlūkot par Parīzes simbolu. Sākotnēji 300 m, mūsdienās 320 m augsto Eifeļa torni izmanto radio un TV raidījumu translēšanai, kā arī par skatu torni.