Einleitung
Menschen sind eine geniale Spezies. Obwohl wir erst seit relativ kurzer Zeit auf dem Planeten leben (die Erde ist 4,5 Milliarden Jahre alt), hat sich der moderne Homo sapiens einige erstaunliche, manchmal abwegige Dinge ausgedacht und erschaffen. Von dem Moment an, als jemand einen Stein auf den Boden schlug, um das erste scharfkantige Werkzeug herzustellen, über das Debüt des Rades bis hin zur Entwicklung von Mars-Rovern und dem Internet, stechen einige wichtige Fortschritte als besonders revolutionär hervor. Hier sind unsere Top-Picks für die wichtigsten Erfindungen aller Zeiten, zusammen mit der Wissenschaft hinter der Erfindung und wie sie zustande kamen.
Live Science’s Jeanna Bryner hat zu diesem Countdown beigetragen, der ursprünglich am 6. März 2012 veröffentlicht wurde.
Das Rad
Vor der Erfindung des Rades im Jahr 3500 v. Chr, waren die Menschen stark eingeschränkt, wie viel und wie weit sie über Land transportieren konnten. Offenbar war das Rad selbst nicht der schwierigste Teil der „Erfindung des Rades“. Als es darum ging, eine sich nicht bewegende Plattform mit dem rollenden Zylinder zu verbinden, wurde es laut David Anthony, Professor für Anthropologie am Hartwick College, knifflig.
„Der Geniestreich war das Rad-und-Achse-Konzept“, sagte Anthony zuvor gegenüber Live Science. „Aber dann war es auch schwierig, es herzustellen.“ Zum Beispiel mussten die Löcher in der Mitte der Räder und die Enden der festen Achsen nahezu perfekt rund und glatt sein, sagte er. Die Größe der Achse war ebenfalls ein kritischer Faktor, ebenso wie ihre Passgenauigkeit im Loch (nicht zu fest, aber auch nicht zu locker).
Die harte Arbeit zahlte sich aus, und zwar gewaltig. Radkarren erleichterten die Landwirtschaft und den Handel, indem sie den Transport von Waren zu und von den Märkten ermöglichten und den Menschen die Last abnahmen, große Entfernungen zurückzulegen. Heute sind Räder aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken und finden sich in allen möglichen Dingen, von Uhren über Fahrzeuge bis hin zu Turbinen.
Der Nagel
Ohne Nägel würde die Zivilisation sicherlich zusammenbrechen. Diese wichtige Erfindung geht mehr als 2.000 Jahre zurück in die Zeit der alten Römer und wurde erst möglich, nachdem der Mensch die Fähigkeit entwickelte, Metall zu gießen und zu formen. Bis in die 1790er und frühen 1800er Jahre waren handgeschmiedete Nägel die Norm, bei denen ein Schmied einen quadratischen Eisenstab erhitzte und ihn dann an vier Seiten einhämmerte, um eine Spitze zu erzeugen, so die Universität von Vermont. Maschinen zur Herstellung von Nägeln kamen zwischen den 1790ern und den frühen 1800ern auf. Die Technologie zur Herstellung von Nägeln entwickelte sich weiter; nachdem Henry Bessemer ein Verfahren zur Massenproduktion von Stahl aus Eisen entwickelt hatte, nahmen die Eisennägel von einst langsam ab, und 1886 wurden 10 Prozent der Nägel in den USA aus weichem Stahldraht hergestellt, so die University of Vermont. Bis 1913 waren 90 Prozent der in den USA produzierten Nägel aus Stahldraht.
Die Schraube, ein stärkeres, aber schwerer einzubringendes Befestigungsmittel, wurde vermutlich von dem griechischen Gelehrten Archimedes im dritten Jahrhundert vor Christus erfunden.
Der Kompass
Die antiken Seefahrer navigierten nach den Sternen, aber diese Methode funktionierte tagsüber oder in wolkenverhangenen Nächten nicht, so dass es unsicher war, weit vom Land zu reisen.
Die Chinesen erfanden den ersten Kompass irgendwann zwischen dem 9. und 11. Jahrhundert; er wurde aus lodestone hergestellt, einem natürlich magnetisierten Eisenerz, dessen anziehende Eigenschaften sie seit Jahrhunderten studiert hatten. (Das Bild zeigt das Modell eines alten chinesischen Kompasses aus der Han-Dynastie; es handelt sich um eine südwärts gerichtete Schöpfkelle oder Sinan, die aus poliertem lodestone hergestellt wurde). Bald darauf gelangte die Technologie durch nautischen Kontakt zu Europäern und Arabern. Der Kompass ermöglichte es den Seefahrern, sicher weit vom Land entfernt zu navigieren, was den Seehandel ankurbelte und zum Zeitalter der Entdeckungen beitrug.
Der Buchdruck
Der Deutsche Johannes Gutenberg erfand um 1440 die Druckerpresse. Der Schlüssel zu ihrer Entwicklung war die Handform, eine neue Formtechnik, die es ermöglichte, große Mengen beweglicher Lettern aus Metall schnell herzustellen. Obwohl andere vor ihm – darunter Erfinder in China und Korea – bewegliche Lettern aus Metall entwickelt hatten, war Gutenberg der erste, der ein mechanisiertes Verfahren entwickelte, das die Tinte (die er aus Leinöl und Ruß herstellte) von den beweglichen Lettern auf das Papier übertrug.
Mit diesem Verfahren der beweglichen Lettern steigerten die Druckerpressen die Geschwindigkeit, mit der Buchkopien hergestellt werden konnten, exponentiell und führten so zum ersten Mal in der Geschichte zu einer schnellen und weiten Verbreitung von Wissen. Bis zum Jahr 1500 wurden in Westeuropa zwanzig Millionen Bände gedruckt.
Der Buchdruck ermöglichte unter anderem einen breiteren Zugang zur Bibel, was wiederum zu alternativen Interpretationen führte, darunter die von Martin Luther, dessen „95 Thesen“, ein hunderttausendfach gedrucktes Dokument, die protestantische Reformation auslöste.
Der Verbrennungsmotor
In diesen Motoren wird durch die Verbrennung eines Kraftstoffs ein Gas mit hoher Temperatur freigesetzt, das bei seiner Ausdehnung eine Kraft auf einen Kolben ausübt und diesen bewegt. Verbrennungsmotoren wandeln also chemische Energie in mechanische Arbeit um. In jahrzehntelanger Ingenieursarbeit haben viele Wissenschaftler den Verbrennungsmotor entwickelt, der seine (im Wesentlichen) moderne Form in der zweiten Hälfte des 19. Der Motor läutete das Industriezeitalter ein und ermöglichte die Erfindung einer Vielzahl von Maschinen, einschließlich moderner Autos und Flugzeuge.
Die Abbildung zeigt die Arbeitsschritte eines Viertakt-Verbrennungsmotors. Die Takte sind wie folgt: 1) Ansaugtakt – Luft und verdampfter Kraftstoff werden angesaugt. 2) Verdichtungstakt – Kraftstoffdampf und Luft werden verdichtet und gezündet. 3) Arbeitstakt – der Kraftstoff verbrennt und der Kolben wird nach unten gedrückt, wodurch die Maschine angetrieben wird. 4) Ausstoßtakt – das Abgas wird nach außen getrieben.
Das Telefon
Obwohl mehrere Erfinder Pionierarbeit auf dem Gebiet der elektronischen Sprachübertragung leisteten (von denen viele später Klagen wegen geistigen Eigentums einreichten, als die Nutzung des Telefons explodierte), war Alexander Graham Bell der erste, der 1876 ein Patent für das elektrische Telefon erhielt. Seine Patentzeichnung ist oben abgebildet.
Obwohl mehrere Erfinder Pionierarbeit auf dem Gebiet der elektronischen Sprachübertragung leisteten (von denen viele später geistiges Eigentum einklagten, als die Nutzung des Telefons explodierte), war Alexander Graham Bell der erste, dem 1876 ein Patent für das elektrische Telefon erteilt wurde. (Seine Patentzeichnung ist oben abgebildet.) Laut PBS schöpfte er seine Inspiration aus dem Unterricht für Gehörlose und aus Besuchen bei seiner hörgeschädigten Mutter. Er nannte das erste Telefon eine „elektrische Sprachmaschine“, so PBS.
Die Erfindung setzte sich schnell durch und revolutionierte die globale Wirtschaft und Kommunikation. Als Bell am 2. August 1922 starb, stoppte laut PBS der US-Telefondienst für eine Minute, um ihn zu ehren.
Die Glühbirne
Wenn man nur natürliches Licht hat, ist die Produktivität auf die Tageslichtstunden beschränkt. Glühbirnen veränderten die Welt, indem sie uns ermöglichten, auch nachts aktiv zu sein. Historikern zufolge waren in den 1800er Jahren zwei Dutzend Menschen an der Erfindung der Glühlampe beteiligt; Thomas Edison wird als Haupterfinder angesehen, weil er 1879 ein komplett funktionierendes Beleuchtungssystem schuf, einschließlich eines Generators und einer Verkabelung sowie einer Kohlefaden-Glühbirne wie der oben abgebildeten.
Neben der Einführung von Elektrizität in den Haushalten der gesamten westlichen Welt hatte diese Erfindung auch eine eher unerwartete Konsequenz: Sie veränderte die Schlafgewohnheiten der Menschen. Anstatt bei Einbruch der Dunkelheit ins Bett zu gehen (und nichts anderes zu tun zu haben) und in Abschnitten über die Nacht verteilt zu schlafen, die durch Wachphasen getrennt sind, bleiben wir nun bis auf die 7 bis 8 Stunden, die für den Schlaf vorgesehen sind, wach und schlafen im Idealfall alles in einem Zug.
Penicillin
Es ist eine der berühmtesten Entdeckungsgeschichten der Geschichte. Im Jahr 1928 bemerkte der schottische Wissenschaftler Alexander Fleming in seinem Labor eine mit Bakterien gefüllte Petrischale, deren Deckel versehentlich angelehnt war. Die Probe war mit einem Schimmelpilz verunreinigt worden, und überall, wo der Schimmel war, waren die Bakterien tot. Dieser antibiotische Schimmelpilz entpuppte sich als der Pilz Penicillium, und in den nächsten zwei Jahrzehnten reinigten Chemiker ihn und entwickelten das Medikament Penicillin, das eine Vielzahl von bakteriellen Infektionen beim Menschen bekämpft, ohne den Menschen selbst zu schaden.
Penicillin wurde bereits 1944 massenhaft produziert und beworben. Dieses Plakat, das an einem Briefkasten am Straßenrand angebracht war, empfahl den Soldaten des Zweiten Weltkriegs, das Medikament einzunehmen, um sich von Geschlechtskrankheiten zu befreien.
Ungefähr einer von zehn Menschen reagiert allergisch auf das Antibiotikum, so eine Studie, die 2003 in der Fachzeitschrift Clinical Reviews in Allergy and Immunology veröffentlicht wurde; dennoch vertragen die meisten dieser Menschen das Medikament, so die Forscher.
Verhütungsmittel
Nicht nur, dass Antibabypillen, Kondome und andere Formen der Empfängnisverhütung eine sexuelle Revolution in der entwickelten Welt ausgelöst haben, indem sie Männern und Frauen erlauben, Sex zum Vergnügen statt zur Fortpflanzung zu haben, sie haben auch die durchschnittliche Anzahl der Nachkommen pro Frau in den Ländern, in denen sie eingesetzt werden, drastisch reduziert. Da weniger Mäuler zu stopfen sind, haben moderne Familien einen höheren Lebensstandard erreicht und können besser für jedes Kind sorgen. Auf globaler Ebene tragen Verhütungsmittel dazu bei, dass sich die Bevölkerungszahl allmählich abflacht; wahrscheinlich wird sich unsere Zahl bis zum Ende des Jahrhunderts stabilisieren. Bestimmte Verhütungsmittel, wie z. B. Kondome, dämmen auch die Ausbreitung von sexuell übertragbaren Krankheiten ein.
Natürliche und pflanzliche Verhütungsmittel werden seit Jahrtausenden eingesetzt. Kondome kamen im 18. Jahrhundert in Gebrauch, während das früheste orale Verhütungsmittel „die Pille“ in den späten 1930er Jahren von einem Chemiker namens Russell Marker erfunden wurde.
Wissenschaftler machen weiterhin Fortschritte bei der Geburtenkontrolle, wobei einige Labore sogar eine männliche Form der „Pille“ verfolgen. Ein dauerhaftes Implantat zur Geburtenkontrolle namens Essure wurde 2002 von der Food and Drug Administration zugelassen, obwohl die FDA 2016 warnte, dass das Implantat stärkere Warnhinweise benötigt, um die Nutzer über die ernsthaften Risiken der Verwendung von Essure zu informieren.
Das Internet
Es braucht wirklich keine Einführung: Das globale System miteinander verbundener Computernetzwerke, bekannt als das Internet, wird von Milliarden von Menschen weltweit genutzt. Unzählige Menschen haben an seiner Entwicklung mitgewirkt, aber die Person, die am häufigsten für seine Erfindung verantwortlich gemacht wird, ist der Computerwissenschaftler Lawrence Roberts. In den 1960er Jahren baute ein Team von Informatikern, die für die ARPA (Advanced Research Projects Agency) des US-Verteidigungsministeriums arbeiteten, ein Kommunikationsnetzwerk, das ARPANET, um die Computer der Behörde miteinander zu verbinden. Es nutzte eine Methode der Datenübertragung namens „Packet Switching“, die Roberts, ein Mitglied des Teams, auf der Grundlage früherer Arbeiten anderer Informatiker entwickelte. Das ARPANET war der Vorgänger des Internets.