Хората са естествено любопитни и творчески настроени - две черти, които са довели нашия вид до много научни и технологични пробиви. Откакто първите ни предци са ударили камък в земята, за да направят първия инструмент с остри ръбове, хората продължават да правят открития. От появата на колелото до изстрелването на марсоходите - няколко от тези ключови постижения се открояват като особено революционни. Някои изобретения се дължат на момент на "еврика", но повечето от най-новаторските ни изобретения са дело на няколко иновативни мислители, правили постепенни подобрения в продължение на много години. „Live Science“ разглежда някои от най-важните изобретения на всички времена, заедно с науката, която стои зад изобретенията, и начина, по който са се появили.

1. Колело

Преди изобретяването на колелото през 3500 г. пр.н.е. хората са били силно ограничени в това колко неща можем да транспортираме по суша и на какво разстояние. Според Дейвид Антъни, професор по антропология в колежа "Хартуик", когато дошло време да се свърже неподвижна платформа с подвижния цилиндър обаче, нещата станали сложни.
"Блестящият ход бил концепцията за колело и ос", каза Антъни по-рано пред „Live Science“. "Но след това било трудно и да се направи." Например дупките в центъра на колелата и в краищата на неподвижните оси е трябвало да бъдат почти идеално кръгли и гладки, казва той. Размерът на оста също е бил решаващ фактор, както и нейната плътност в дупката (не прекалено стегната, но и не прекалено хлабава).
Усилената работа се отплаща с пълна сила. Колесните каруци улесняват земеделието и търговията, като позволяват транспортирането на стоки до и от пазарите, както и облекчават хората, пътуващи на големи разстояния. Сега колелата са жизненоважни за нашия начин на живот и се намират във всичко - от часовници до превозни средства и турбини.

2. Печатарска преса

Германският изобретател Йоханес Гутенберг изобретява печатарската преса някъде между 1440 и 1450 г. Ключът към нейното развитие е ръчната форма - нова техника за формоване, която позволява бързото създаване на големи количества метални подвижни букви. Въпреки че преди него други изобретатели, включително изобретатели от Китай и Корея, са разработили метални подвижни шрифтове, Гутенберг е първият, който създава механизиран процес за пренасяне на мастилото (което той произвежда от ленено масло и сажди) от подвижния шрифт върху хартия.

Благодарение на този процес на подвижен шрифт печатарските преси увеличават експоненциално скоростта, с която могат да се правят копия на книги, и по този начин за първи път в историята водят до бързо и широко разпространение на знания. Изчислено е, че до 1500 г. в Западна Европа са отпечатани до 20 милиона тома.

 3. Пеницилинът

Това е една от най-известните истории за откритие в историята. През 1928 г. шотландският учен Александър Флеминг забелязва в лабораторията си пълна с бактерии чиния на Петри, чийто капак случайно е открехнат. Пробата била замърсена с плесен и навсякъде, където била плесента, бактериите били мъртви. Тази антибиотична плесен се оказва гъбата Penicillium и през следващите две десетилетия химиците я пречистват и разработват лекарството пеницилин, което се бори с огромен брой бактериални инфекции при хората, без да вреди на самите тях.
През 1944 г. пеницилинът вече се произвежда масово и се рекламира.

4. Компас

Древните мореплаватели използвали звездите за навигация, но този метод не работел през деня или в облачни нощи, което правело опасно пътуването далеч от сушата.Първият компас е изобретен в Китай по време на династията Хан между II в. пр.н.е. и I в. от н.е.; той е направен от лодестон - естествено намагнитизирана желязна руда, чиито привлекателни свойства са изучавани от векове. За първи път обаче той е използван за навигация по време на династията Сун, между XI и XII век.

Компасът дава възможност на мореплавателите да се придвижват безопасно далеч от сушата, което открива пътя към изследването на света и последвалото развитие на световната търговия. Инструмент, който се използва широко и днес, компасът е променил завинаги познанията ни за Земята и разбирането ни за нея.

5. Електрическа крушка

Изобретяването на електрическата крушка преобрази нашия свят, като премахна зависимостта ни от естествената светлина, позволявайки ни да бъдем продуктивни по всяко време на денонощието. Няколко изобретатели са допринесли за разработването на тази революционна технология през XIX в.; Томас Едисон е признат за основен изобретател, тъй като през 1879 г. създава напълно функционална осветителна система, включваща генератор и окабеляване, както и крушка с въглеродни нишки.

Освен че започва въвеждането на електричеството в домовете в целия западен свят, това изобретение има и доста неочаквана последица - променя режима на съня на хората. Вместо да си лягаме при настъпването на нощта (тъй като нямаме какво друго да правим) и да спим на части през нощта, разделени от периоди на бодърстване, сега ние не спим, освен 7-8 часа, предвидени за сън, и в идеалния случай спим наведнъж.

6. Телефон

Няколко изобретатели са работили като пионери в областта на електронното предаване на глас - много от тях по-късно завеждат съдебни дела за интелектуална собственост, когато употребата на телефона се разраства - но шотландският изобретател Александър Греъм Бел е първият, на когото е издаден патент за електрически телефон на 7 март 1876 г. Три дни по-късно Бел се обажда за първи път по телефона на своя асистент Томас Уотсън с думите: "Господин Уотсън, елате тук - искам да ви видя", според автора А. Едуард Евънсън в книгата му "Конспирацията за патентоване на телефона през 1876 г.“

Вдъхновението на Бел за телефона е повлияно от семейството му. Баща му е преподавал краснопис и е специализирал в обучението на глухи хора да говорят, майка му - отличен музикант - губи слуха си на по-късен етап от живота си, а съпругата му Мейбъл, за която се жени през 1877 г., е глуха от петгодишна възраст. Изобретението бързо навлиза в употреба и прави революция в световния бизнес и комуникация. Когато Бел умира на 2 август 1922 г., всички телефонни услуги в Съединените щати и Канада са спрени за една минута в негова чест.

7. Двигател с вътрешно горене

В тези двигатели при изгарянето на горивото се отделя газ с висока температура, който, като се разширява, упражнява сила върху буталото и го придвижва. По този начин двигателите с вътрешно горене превръщат химическата енергия в механична работа. Десетилетия наред много учени са работили по конструирането на двигателя с вътрешно горене, който придобива (по същество) модерната си форма през втората половина на XIX век. Двигателят поставя началото на индустриалната епоха и дава възможност за изобретяването на огромно разнообразие от машини, включително съвременни автомобили и самолети.

8. Противозачатъчни

Противозачатъчните хапчета, презервативите и другите форми на контрацепция не само предизвикаха сексуална революция в развитите страни, като позволиха на мъжете и жените да правят секс за развлечение, а не за създаване на потомство, но и драстично намалиха средния брой потомство на жена в страните, където се използват. С по-малко деца за изхранване съвременните семейства са постигнали по-висок стандарт на живот и могат да осигурят по-добри условия за всяко дете. Някои контрацептиви, като презервативите, също така ограничават разпространението на болести, предавани по полов път.

Естествената и билковата контрацепция се използва от хилядолетия. Презервативите или "обвивките" са съществували под една или друга форма още в древността, според изследователката Джесика Борге в книгата ѝ "Защитни практики: История на Лондонската каучукова компания и бизнеса с презервативи", като каучуковият презерватив е разработен през XIX век. FDA одобрява първото орално контрацептивно хапче в САЩ през 1960 г. и до 1965 г. повече от 6,5 милиона американски жени приемат хапчета.
Учените продължават да постигат напредък в областта на контрола на раждаемостта, като някои лаборатории дори разработват мъжка форма на "хапчето". Постоянният имплант за контрол на раждаемостта, наречен Essure, е одобрен от Администрацията по храните и лекарствата през 2002 г.

9. Интернет

Интернет е глобална система от взаимосвързани компютърни мрежи, която се използва от милиарди хора по света. През 60-те години на миналия век екип от компютърни специалисти, работещи за Агенцията за перспективни изследователски проекти (ARPA) към Министерството на отбраната на САЩ, изгражда комуникационна мрежа за свързване на компютрите в агенцията, наречена ARPANET - предшественик на интернет. В нея се използва метод за предаване на данни, наречен "комутация на пакети", разработен от компютърния специалист и член на екипа Лорънс Робъртс.

Тази технология е развита през 70-те години на ХХ век от учените Робърт Кан и Винтън Серф, които разработват ключовите комуникационни протоколи за интернет - протокола за контрол на предаването (TCP) и интернет протокола (IP). За това Кан и Серф често са сочени като изобретатели на интернет".

През 1989 г. интернет се развива допълнително благодарение на изобретяването на World Wide Web от компютърния учен Тим Бърнърс-Лий, докато работи в CERN (Европейската организация за ядрени изследвания). Според ЦЕРН "основната идея на WWW е да се обединят развиващите се технологии на компютрите, мрежите за данни и хипертекста в мощна и лесна за използване глобална информационна система". Разработването на WWW отвори света на интернет за всички и свърза света по начин, по който никога досега не е бил.

10. Използване на огън

Използването на огъня е едно от най-мощните ранни изобретения на човечеството и радикално променя начина на живот на древните ни предци. Предлагайки топлина и възможност за приготвяне на храни като месо, огнището е било и място за социални срещи. Огънят е осигурявал и известна защита срещу хищници.
Точната дата, на която е открит огънят, дълго време остава загадка, като според някои изследвания той е използван за първи път от хоминините в Кения преди 1 милион години за приготвяне на месо. Други данни сочат, че неандерталците в Европа и Азия са използвали огъня, докато Хомо сапиенс, еволюирал в Африка, е усвоил умението да създава огън. Неотдавна археолози в Израел откриха доказателства за използване на огън от хоминини, датиращи отпреди 1,5-2 милиона години.

11. Увеличително стъкло (лупа)

Францисканският монах и учен от Оксфордския университет Роджър Бейкън за първи път разработва лупа през 1268 г. "Лупата на Бейкън се основава на изследвания на мюсюлмански учени.

Използването на оптични инструменти обаче датира много по-отдавна. Данните сочат, че още през 700 г. пр.н.е. хората в Древен Египет са забелязали, че могат да гледат през кристали, за да подобрят изображението.

12. Батерии

Първата батерия е създадена през 1800 г., когато италианският физик Алесандро увива в плат подредени дискове от мед и цинк, потапя ги в солена вода и открива, че те пренасят енергия. През 1859 г. обаче френският физик Гастон Планте изобретява първата практически използвана батерия. Съвременните варианти на акумулаторната оловно-киселинна батерия на Планте се използват в автомобилите и днес.

13. Самолет

Възможността на хората да летят е вълнувала въображението на изобретателите в продължение на векове, като първият полет, управляван от човек, е осъществен през 1783 г., когато Жозеф-Михаел и Жак-Итиен Монголфие се издигат в небето с балон с горещ въздух. През 1853 г. британският инженер Джордж Кейли конструира първия планер, който успешно извършва полет, но едва през 1903 г. самолетът на Орвил и Уилбър Райт става първият самолет, който извършва успешен полет. Той не само излетял от Кити Хоук, Северна Каролина, използвайки собствената си енергия; той летял и се приземил без разрушения, за разлика от много по-ранни самолетни изобретения. Братята Райт се вдъхновяват от наблюдението на птици в полет. Делтапланерът взел пример от крилата на птиците, но имал размах на крилата от 10 метра.

14. Хладилник

Хладилната техника под някаква форма съществува от хиляди години. В зависимост от климата, в древността за запазване на храната в студено състояние се е използвал лед или студена вода. Но изкуственото охлаждане се появява едва през 1748 г., когато лекарят Уилям Кълън за първи път демонстрира изпарително охлаждане. По-нататъшният пробив идва през 1834 г., когато американският инженер Джейкъб Пъркинс разработва система за компресиране на парата. През 1876 г. германският инженер Карл фон Линде измисля процес за втечняване на газа, с което започва ерата на търговското охлаждане. През 1913 г. американският инженер Фред Улф изобретява първия домашен хладилник, а с нарастването на търсенето на пресни продукти се увеличава и броят на домакинствата с хладилници.

15. Ядрена енергия

Ядрената енергия е открита за първи път през 30-те години на ХХ в. от италианския физик Енрико Ферми, който установява, че бомбардирането на атомите с неутрони може да ги разцепи, генерирайки огромно количество енергия. В Чикагския университет той разработва първата верижна ядрена реакция. Този успешен експеримент довежда до разработването на няколко атомни електроцентрали през 50-те години на ХХ век, като през 1951 г. в щата Айдахо е пусната в експлоатация първата атомна електроцентрала с електричество, произведено от атомна енергия, на площадката на експерименталния реактор за размножаване I. През 1954 г. Обнинск в бившия Съветски съюз става първата атомна електроцентрала в света, свързана с мрежата, а през 1957 г. АЕЦ "Шипингпорт", Пенсилвания, става първата атомна електроцентрала с търговска цел.

Ядрената енергия продължава да се използва широко по света и днес, като произвежда приблизително 10% от световната енергия.
Един от проблемите е, че съществуващите атомни електроцентрали използват делене на атомите, при което се получават радиоактивни вещества, чието разпадане отнема много години. А рисковете от ядрени катастрофи, като тези в Чернобил и АЕЦ "Фукушима", подчертават предизвикателствата пред ядрената енергия, базирана на деленето.

Затова учените работят за създаването на използваеми реактори за ядрен синтез, които теоретично биха могли да генерират чиста и неограничена енергия. През 2022 г. учените съобщиха за малък пробив: реактор за ядрен синтез, който генерира повече енергия, отколкото се влага в него. Въпреки това, според експертите, все още сме далеч от използваем термоядрен реактор.

16. Ваксини

Световната здравна организация (СЗО) изчислява, че благодарение на ваксинациите срещу заразни болести като дифтерия, тетанус и морбили годишно се спасяват приблизително 2 до 3 милиона живота.

Смята се, че най-ранната рудиментарна ваксинация датира от X в. в Китай, когато хората са ваксинирали с малки дози дребна шарка, за да се предпазят от болестта. Но през 1796 г. английският лекар Едуард Дженър открива, че млекопитаещите рядко се заразяват или умират от дребна шарка, защото преди това са били заразени с вируса на кравешката шарка. Така той използва кравешката шарка, за да разработи ваксина срещу дребна шарка. Той ваксинира едно 8-годишно момче с кравешка шарка, а след това и с дребна шарка, и момчето така и не се заразява със смъртоносния бич. Експериментът на Дженър довежда до създаването на ваксина срещу дребна шарка, а работата му се смята за начало на имунологията. Учените продължават да разработват нови животоспасяващи ваксини - най-вече ваксини срещу коронавируси, които изиграха голяма роля в борбата с пандемията.