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Introduzione

Gli uomini sono una specie ingegnosa. Anche se siamo sul pianeta da un tempo relativamente breve (la Terra ha 4,5 miliardi di anni), i moderni Homo sapiens hanno sognato e creato alcune cose incredibili, a volte fuori dal comune. Dal momento in cui qualcuno ha battuto un sasso sul terreno per creare il primo strumento a spigoli vivi, al debutto della ruota, allo sviluppo dei rover su Marte e di Internet, diversi progressi chiave si distinguono come particolarmente rivoluzionari. Ecco le nostre prime scelte per le invenzioni più importanti di tutti i tempi, insieme alla scienza dietro l’invenzione e a come sono nate.

Live Science’s Jeanna Bryner ha contribuito a questo conto alla rovescia, che è stato originariamente pubblicato il 6 marzo 2012.

La ruota

Prima dell’invenzione della ruota nel 3500 a.C, gli esseri umani erano gravemente limitati nella quantità di cose che potevamo trasportare via terra, e quanto lontano. Apparentemente la ruota in sé non era la parte più difficile dell'”inventare la ruota”. Quando è arrivato il momento di collegare una piattaforma non mobile a quel cilindro rotante, le cose si sono complicate, secondo David Anthony, professore di antropologia all’Hartwick College.

“Il colpo di genio è stato il concetto di ruota e asse”, ha detto Anthony a Live Science. “Ma poi realizzarlo è stato anche difficile”. Per esempio, i fori al centro delle ruote e le estremità degli assi fissi dovevano essere quasi perfettamente rotondi e lisci, ha detto. Anche la dimensione dell’asse era un fattore critico, così come la sua aderenza all’interno del foro (non troppo stretto, ma neanche troppo largo).

Il duro lavoro ha pagato, alla grande. I carri su ruote hanno facilitato l’agricoltura e il commercio, consentendo il trasporto di merci da e verso i mercati e alleggerendo il peso delle persone che viaggiavano per grandi distanze. Ora le ruote sono vitali per il nostro stile di vita, si trovano in tutto, dagli orologi ai veicoli alle turbine.

Il chiodo

Senza chiodi, la civiltà sarebbe sicuramente crollata. Questa invenzione chiave risale a più di 2.000 anni fa, al periodo degli antichi romani, ed è diventata possibile solo dopo che l’uomo ha sviluppato la capacità di fondere e modellare il metallo. In precedenza, le strutture in legno dovevano essere costruite incastrando geometricamente le tavole adiacenti, un processo di costruzione molto più arduo.

Fino al 1790 e all’inizio del 1800, i chiodi battuti a mano erano la norma, con un fabbro che scaldava un’asta di ferro quadrata e poi la martellava su quattro lati per creare una punta, secondo l’Università del Vermont. Le macchine per la fabbricazione dei chiodi sono entrate in funzione tra il 1790 e l’inizio del 1800. La tecnologia per la fabbricazione dei chiodi continuò a progredire; dopo che Henry Bessemer sviluppò un processo per produrre in massa l’acciaio dal ferro, i chiodi di ferro di un tempo andarono lentamente in declino e nel 1886, il 10 per cento dei chiodi degli Stati Uniti furono creati con filo di acciaio morbido, secondo l’Università del Vermont. Nel 1913, il 90% dei chiodi prodotti negli Stati Uniti erano in filo d’acciaio.

Nel frattempo, la vite, un elemento di fissaggio più forte ma più difficile da inserire, si pensa sia stata inventata dallo studioso greco Archimede nel terzo secolo a.C.

La bussola

Gli antichi marinai navigavano con le stelle, ma questo metodo non funzionava durante il giorno o nelle notti nuvolose, e quindi non era sicuro viaggiare lontano da terra.

I cinesi inventarono la prima bussola tra il 9° e l’11° secolo; era fatta di lodestone, un minerale di ferro magnetizzato naturalmente, le cui proprietà attrattive erano state studiate per secoli. (Nella foto è un modello di un’antica bussola cinese della dinastia Han; è un mestolo indicante il sud, o sinan, fatto di pietra lodigiana levigata). Poco dopo, la tecnologia passò agli europei e agli arabi attraverso il contatto nautico. La bussola permise ai marinai di navigare in sicurezza lontano dalla terraferma, aumentando il commercio marittimo e contribuendo all’Era delle scoperte.

La stampa

Il tedesco Johannes Gutenberg inventò la stampa intorno al 1440. La chiave del suo sviluppo fu lo stampo a mano, una nuova tecnica di stampaggio che permise la rapida creazione di grandi quantità di caratteri mobili in metallo. Sebbene altri prima di lui – tra cui inventori cinesi e coreani – avessero sviluppato caratteri mobili in metallo, Gutenberg fu il primo a creare un processo meccanizzato che trasferiva l’inchiostro (che egli fece con olio di lino e fuliggine) dai caratteri mobili alla carta.

Con questo processo a caratteri mobili, le macchine da stampa aumentarono esponenzialmente la velocità con cui si potevano fare copie di libri, e quindi portarono alla diffusione rapida e diffusa del sapere per la prima volta nella storia. Venti milioni di volumi erano stati stampati in Europa occidentale entro il 1500.

Tra le altre cose, la stampa permise un più ampio accesso alla Bibbia, che a sua volta portò a interpretazioni alternative, tra cui quella di Martin Lutero, le cui “95 tesi”, un documento stampato a centinaia di migliaia, scatenò la Riforma Protestante.

Il motore a combustione interna

In questi motori, la combustione di un combustibile libera un gas ad alta temperatura che, espandendosi, applica una forza ad un pistone, muovendolo. Così, i motori a combustione convertono l’energia chimica in lavoro meccanico. Decenni di ingegneria da parte di molti scienziati sono serviti a progettare il motore a combustione interna, che ha preso la sua forma (essenzialmente) moderna nella seconda metà del XIX secolo. Il motore ha inaugurato l’era industriale, oltre a permettere l’invenzione di un’enorme varietà di macchine, tra cui le moderne automobili e gli aerei.

Immaginate le fasi operative di un motore a combustione interna a quattro tempi. Le fasi sono le seguenti: 1) Corsa di aspirazione – aria e carburante vaporizzato vengono aspirati. 2) Corsa di compressione – il vapore di carburante e l’aria vengono compressi e accesi. 3) Corsa di potenza – il carburante brucia e il pistone viene spinto verso il basso, alimentando la macchina. 4) Corsa di scarico – lo scarico viene spinto fuori.

Il telefono

Anche se diversi inventori hanno fatto un lavoro pionieristico sulla trasmissione elettronica della voce (molti dei quali hanno poi fatto causa alla proprietà intellettuale quando l’uso del telefono è esploso), Alexander Graham Bell è stato il primo ad ottenere un brevetto per il telefono elettrico nel 1876. Il suo disegno del brevetto è illustrato qui sopra.

Anche se diversi inventori hanno fatto un lavoro pionieristico sulla trasmissione elettronica della voce (molti dei quali hanno poi intentato cause di proprietà intellettuale quando l’uso del telefono è esploso), Alexander Graham Bell è stato il primo a ricevere un brevetto per il telefono elettrico nel 1876. (Il suo disegno del brevetto è nella foto qui sopra). Ha tratto la sua ispirazione dall’insegnamento ai sordi e anche dalle visite alla sua mamma audiolesa, secondo la PBS. Chiamò il primo telefono una “macchina elettrica per parlare”, secondo la PBS.

L’invenzione decollò rapidamente, e rivoluzionò il business e la comunicazione globale. Quando Bell morì il 2 agosto 1922, secondo la PBS, il servizio telefonico statunitense si fermò per un minuto per onorarlo.

La lampadina

Quando si ha solo luce naturale, la produttività è limitata alle ore del giorno. Le lampadine hanno cambiato il mondo permettendoci di essere attivi di notte. Secondo gli storici, due dozzine di persone sono state determinanti nell’inventare le lampade a incandescenza nel corso del 1800; Thomas Edison è accreditato come il principale inventore perché ha creato un sistema di illuminazione completamente funzionale, compreso un generatore e un cablaggio, nonché una lampadina a filamento di carbonio come quella sopra, nel 1879.

Oltre a dare inizio all’introduzione dell’elettricità nelle case di tutto il mondo occidentale, questa invenzione ha avuto anche la conseguenza piuttosto inaspettata di cambiare le abitudini del sonno delle persone. Invece di andare a letto all’imbrunire (non avendo nient’altro da fare) e dormire a segmenti durante la notte separati da periodi di veglia, ora restiamo svegli tranne le 7-8 ore destinate al sonno e, idealmente, dormiamo tutto d’un fiato.

Penicillina

È una delle scoperte più famose della storia. Nel 1928, lo scienziato scozzese Alexander Fleming notò nel suo laboratorio una capsula di Petri piena di batteri con il coperchio accidentalmente socchiuso. Il campione era stato contaminato da una muffa, e ovunque fosse la muffa, i batteri erano morti. Quella muffa antibiotica si rivelò essere il fungo Penicillium, e nei due decenni successivi, i chimici lo purificarono e svilupparono il farmaco Penicillina, che combatte un gran numero di infezioni batteriche nell’uomo senza danneggiare l’uomo stesso.

Penicillina era prodotta in massa e pubblicizzata dal 1944. Questo poster attaccato a una cassetta della posta sul marciapiede consigliava ai militari della seconda guerra mondiale di prendere il farmaco per liberarsi dalle malattie veneree.

Circa 1 persona su 10 ha una reazione allergica all’antibiotico, secondo uno studio pubblicato nel 2003 sulla rivista Clinical Reviews in Allergy and Immunology; anche così la maggior parte di quelle persone sono in grado di tollerare il farmaco, dicono i ricercatori.

Contraccettivi

Non solo la pillola anticoncezionale, i preservativi e altre forme di contraccezione hanno scatenato una rivoluzione sessuale nel mondo sviluppato, permettendo a uomini e donne di fare sesso per piacere piuttosto che per procreare, ma hanno anche ridotto drasticamente il numero medio di figli per donna nei paesi in cui vengono usati. Con meno bocche da sfamare, le famiglie moderne hanno raggiunto standard di vita più alti e possono provvedere meglio ad ogni bambino. Nel frattempo, su scala globale, i contraccettivi stanno aiutando la popolazione umana a livellarsi gradualmente; il nostro numero si stabilizzerà probabilmente entro la fine del secolo. Alcuni contraccettivi, come i preservativi, frenano anche la diffusione delle malattie sessualmente trasmissibili.

La contraccezione naturale e a base di erbe è stata usata per millenni. I preservativi sono entrati in uso nel 18° secolo, mentre il primo contraccettivo orale “la pillola” è stato inventato alla fine degli anni ’30 da un chimico di nome Russell Marker.

Gli scienziati continuano a fare progressi nel controllo delle nascite, con alcuni laboratori che perseguono anche una forma maschile della “pillola”. Un impianto permanente di controllo delle nascite chiamato Essure è stato approvato dalla Food and Drug Administration nel 2002, anche se nel 2016, la FDA ha avvertito che l’impianto avrebbe bisogno di avvertimenti più forti per informare gli utenti dei gravi rischi dell’uso di Essure.

Internet

Non ha davvero bisogno di presentazioni: Il sistema globale di reti di computer interconnessi noto come Internet è utilizzato da miliardi di persone in tutto il mondo. Innumerevoli persone hanno contribuito a svilupparlo, ma la persona più spesso accreditata per la sua invenzione è l’informatico Lawrence Roberts. Negli anni ’60, un team di informatici che lavorava per l’ARPA (Advanced Research Projects Agency) del Dipartimento della Difesa statunitense costruì una rete di comunicazione per collegare i computer dell’agenzia, chiamata ARPANET. Usava un metodo di trasmissione dati chiamato “commutazione di pacchetto” che Roberts, un membro del team, sviluppò basandosi sul lavoro precedente di altri informatici. ARPANET fu il predecessore di Internet.