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Introduction

Les humains sont une espèce ingénieuse. Bien que nous soyons sur la planète depuis relativement peu de temps (la Terre a 4,5 milliards d’années), les Homo sapiens modernes ont imaginé et créé des choses étonnantes, parfois farfelues. Depuis le moment où quelqu’un a écrasé une pierre sur le sol pour fabriquer le premier outil tranchant, jusqu’aux débuts de la roue, en passant par le développement des rovers martiens et d’Internet, plusieurs avancées majeures se distinguent comme particulièrement révolutionnaires. Voici nos coups de cœur pour les inventions les plus importantes de tous les temps, ainsi que la science derrière l’invention et comment elles ont vu le jour.

Jeanna Bryner de Live Science a contribué à ce décompte, qui a été initialement publié le 6 mars 2012.

La roue

Avant l’invention de la roue en 3500 av, les humains étaient sévèrement limités dans la quantité de choses qu’ils pouvaient transporter sur terre, et jusqu’où. Apparemment, la roue elle-même n’était pas la partie la plus difficile de « l’invention de la roue ». Quand est venu le moment de connecter une plate-forme immobile à ce cylindre roulant, les choses se sont compliquées, selon David Anthony, professeur d’anthropologie au Hartwick College.

« Le coup de génie a été le concept de roue et d’essieu », a précédemment déclaré Anthony à Live Science. « Mais ensuite, sa fabrication a également été difficile ». Par exemple, les trous au centre des roues et aux extrémités des essieux fixes devaient être presque parfaitement ronds et lisses, a-t-il dit. La taille de l’essieu était également un facteur critique, tout comme son ajustement à l’intérieur du trou (pas trop serré, mais pas trop lâche non plus).

Le dur labeur a porté ses fruits, largement. Les charrettes à roues ont facilité l’agriculture et le commerce en permettant le transport des marchandises vers et depuis les marchés, ainsi qu’en allégeant le fardeau des personnes qui parcouraient de grandes distances. Aujourd’hui, les roues sont essentielles à notre mode de vie, on les trouve dans tout, des horloges aux véhicules en passant par les turbines.

Le clou

Sans clous, la civilisation s’écroulerait sûrement. Cette invention clé remonte à plus de 2 000 ans, à l’époque de la Rome antique, et n’est devenue possible qu’après que les humains ont développé la capacité de couler et de façonner le métal. Auparavant, les structures en bois devaient être construites en emboîtant des planches adjacentes de manière géométrique, un processus de construction beaucoup plus ardu.

Jusqu’aux années 1790 et au début des années 1800, les clous forgés à la main étaient la norme, un forgeron chauffant une tige de fer carrée puis la martelant sur quatre côtés pour créer une pointe, selon l’Université du Vermont. Les machines à fabriquer les clous sont apparues entre les années 1790 et le début des années 1800. La technologie de fabrication des clous a continué à progresser ; après que Henry Bessemer a mis au point un procédé de production de masse d’acier à partir de fer, les clous en fer d’antan ont lentement disparu et, en 1886, 10 % des clous américains étaient fabriqués à partir de fil d’acier doux, selon l’université du Vermont. En 1913, 90 % des clous produits aux États-Unis étaient en fil d’acier.

En attendant, la vis une fixation plus solide mais plus difficile à insérer aurait été inventée par le savant grec Archimède au troisième siècle avant Jésus-Christ.

La boussole

Les marins anciens naviguaient à l’aide des étoiles, mais cette méthode ne fonctionnait pas pendant la journée ou les nuits nuageuses, et il était donc dangereux de voyager loin de la terre.

Les Chinois ont inventé la première boussole quelque part entre le 9e et le 11e siècle ; elle était faite de lodestone, un minerai de fer naturellement magnétisé, dont ils étudiaient les propriétés attractives depuis des siècles. (La photo montre le modèle d’une ancienne boussole chinoise datant de la dynastie des Han ; il s’agit d’une louche indiquant le sud, ou sinan, fabriquée à partir de pierre de lune polie). Peu de temps après, la technologie est passée aux Européens et aux Arabes par le biais des contacts nautiques. La boussole a permis aux marins de naviguer en toute sécurité loin de la terre, augmentant ainsi le commerce maritime et contribuant à l’ère des découvertes.

La presse à imprimer

L’Allemand Johannes Gutenberg a inventé la presse à imprimer vers 1440. La clé de son développement était le moule à main, une nouvelle technique de moulage qui permettait de créer rapidement de grandes quantités de caractères mobiles en métal. Bien que d’autres avant lui – y compris des inventeurs en Chine et en Corée – aient développé des caractères mobiles en métal, Gutenberg a été le premier à créer un processus mécanisé qui transférait l’encre (qu’il fabriquait à partir d’huile de lin et de suie) des caractères mobiles sur le papier.

Avec ce processus de caractères mobiles, les presses à imprimer ont augmenté de manière exponentielle la vitesse à laquelle les copies de livres pouvaient être faites, et elles ont donc conduit à la diffusion rapide et généralisée des connaissances pour la première fois dans l’histoire. Vingt millions de volumes avaient été imprimés en Europe occidentale en 1500.

Entre autres choses, l’imprimerie a permis un accès plus large à la Bible, ce qui a conduit à des interprétations alternatives, dont celle de Martin Luther, dont les « 95 thèses », un document imprimé par cent mille, ont déclenché la Réforme protestante.

Le moteur à combustion interne

Dans ces moteurs, la combustion d’un carburant libère un gaz à haute température qui, en se dilatant, applique une force sur un piston, le mettant en mouvement. Ainsi, les moteurs à combustion convertissent l’énergie chimique en travail mécanique. De nombreux scientifiques ont consacré des décennies d’ingénierie à la conception du moteur à combustion interne, qui a pris sa forme (essentiellement) moderne dans la seconde moitié du XIXe siècle. Le moteur a inauguré l’ère industrielle, tout en permettant l’invention d’une énorme variété de machines, y compris les voitures et les avions modernes.

Les étapes de fonctionnement d’un moteur à combustion interne à quatre temps sont illustrées. Les temps sont les suivants : 1) Course d’admission – l’air et le carburant vaporisé sont aspirés. 2) Course de compression – la vapeur de carburant et l’air sont comprimés et enflammés. 3) Course de puissance – le carburant brûle et le piston est poussé vers le bas, ce qui fait fonctionner la machine. 4) Course d’échappement – les gaz d’échappement sont expulsés.

Le téléphone

Bien que plusieurs inventeurs aient effectué un travail de pionnier sur la transmission électronique de la voix (dont beaucoup ont ensuite intenté des procès en propriété intellectuelle lorsque l’utilisation du téléphone a explosé), Alexander Graham Bell a été le premier à obtenir un brevet pour le téléphone électrique en 1876. Le dessin de son brevet est illustré ci-dessus.

Bien que plusieurs inventeurs aient effectué des travaux pionniers sur la transmission électronique de la voix (dont beaucoup ont ensuite intenté des procès en propriété intellectuelle lorsque l’utilisation du téléphone a explosé), Alexander Graham Bell a été le premier à se voir accorder un brevet pour le téléphone électrique en 1876. (Le dessin de son brevet est illustré ci-dessus.) Il a puisé son inspiration dans l’enseignement aux sourds et dans les visites à sa mère malentendante, selon PBS. Il a appelé le premier téléphone une « machine à parler électrique », selon PBS.

L’invention a rapidement pris son envol et a révolutionné les affaires et la communication mondiales. Lorsque Bell est mort le 2 août 1922, selon PBS, le service téléphonique américain s’est arrêté pendant une minute pour lui rendre hommage.

L’ampoule électrique

Lorsque vous n’avez que la lumière naturelle, la productivité est limitée aux heures du jour. Les ampoules électriques ont changé le monde en nous permettant d’être actifs la nuit. Selon les historiens, deux douzaines de personnes ont joué un rôle déterminant dans l’invention des lampes à incandescence tout au long des années 1800 ; Thomas Edison est crédité comme le principal inventeur car il a créé un système d’éclairage complètement fonctionnel, comprenant un générateur et un câblage ainsi qu’une ampoule à filament de carbone comme celle ci-dessus, en 1879.

En plus d’initier l’introduction de l’électricité dans les foyers du monde occidental, cette invention a également eu une conséquence plutôt inattendue, celle de changer les habitudes de sommeil des gens. Au lieu de se coucher à la tombée de la nuit (n’ayant rien d’autre à faire) et de dormir par segments tout au long de la nuit, séparés par des périodes d’éveil, nous restons désormais debout sauf pendant les 7 à 8 heures allouées au sommeil et, idéalement, nous dormons d’un seul trait.

Pénicilline

C’est l’une des histoires de découverte les plus célèbres de l’histoire. En 1928, le scientifique écossais Alexander Fleming remarque dans son laboratoire une boîte de Pétri remplie de bactéries dont le couvercle est accidentellement entrouvert. L’échantillon avait été contaminé par une moisissure, et partout où se trouvait la moisissure, les bactéries étaient mortes. Cette moisissure antibiotique s’est avérée être le champignon Penicillium, et au cours des deux décennies suivantes, les chimistes l’ont purifiée et ont développé le médicament Pénicilline, qui combat un très grand nombre d’infections bactériennes chez l’homme sans nuire à l’homme lui-même.

La pénicilline était produite en masse et faisait l’objet de publicité en 1944. Cette affiche fixée à une boîte aux lettres en bordure de trottoir conseillait aux militaires de la Seconde Guerre mondiale de prendre le médicament pour se débarrasser des maladies vénériennes.

Environ une personne sur dix a une réaction allergique à l’antibiotique, selon une étude publiée en 2003 dans la revue Clinical Reviews in Allergy and Immunology ; même ainsi, la plupart de ces personnes finissent par pouvoir tolérer le médicament, ont indiqué les chercheurs.

Contraceptifs

Non seulement les pilules contraceptives, les préservatifs et autres formes de contraception ont déclenché une révolution sexuelle dans le monde développé en permettant aux hommes et aux femmes d’avoir des relations sexuelles pour le loisir plutôt que pour la procréation, mais ils ont également réduit de façon drastique le nombre moyen de descendants par femme dans les pays où ils sont utilisés. Avec moins de bouches à nourrir, les familles modernes ont atteint des niveaux de vie plus élevés et peuvent mieux subvenir aux besoins de chaque enfant. Parallèlement, à l’échelle mondiale, les contraceptifs permettent à la population humaine de se stabiliser progressivement ; notre nombre se stabilisera probablement d’ici la fin du siècle. Certains contraceptifs, comme le préservatif, freinent également la propagation des maladies sexuellement transmissibles.

La contraception naturelle et à base de plantes est utilisée depuis des millénaires. Les préservatifs sont apparus au 18e siècle, tandis que le premier contraceptif oral « la pilule » a été inventé à la fin des années 1930 par un chimiste nommé Russell Marker.

Les scientifiques continuent de faire des progrès en matière de contrôle des naissances, certains laboratoires poursuivant même une forme masculine de « la pilule ». Un implant contraceptif permanent appelé Essure a été approuvé par la Food and Drug Administration en 2002, bien qu’en 2016, la FDA ait averti que l’implant aurait besoin d’avertissements plus forts pour informer les utilisateurs des risques graves liés à l’utilisation d’Essure.

L’Internet

Il n’a vraiment pas besoin d’introduction : Le système mondial de réseaux informatiques interconnectés connu sous le nom d’Internet est utilisé par des milliards de personnes dans le monde. D’innombrables personnes ont contribué à son développement, mais la personne la plus souvent créditée de son invention est l’informaticien Lawrence Roberts. Dans les années 1960, une équipe d’informaticiens travaillant pour l’ARPA (Advanced Research Projects Agency) du ministère de la Défense des États-Unis a construit un réseau de communication pour connecter les ordinateurs de l’agence, appelé ARPANET. Il utilisait une méthode de transmission de données appelée « commutation par paquets » que Roberts, un membre de l’équipe, avait développée sur la base des travaux antérieurs d’autres informaticiens. ARPANET était le prédécesseur d’Internet.

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