находятся на оси вращения рычага, соединяющего трубку и пленку. Проводится серия снимков, отображающих тонкие слои толщиной в несколько миллиметров. По ним легко установить, где находится чужеродное тело или болезненный очаг.
С появлением электронно-вычислительных машин и компьютеров стало возможным программное управление всей процедурой рентгенодиагностики – от съемки до получения снимков.
Спектр применения рентгеновских лучей широк.
В 20–30-е годы прошлого века появились радиационная генетика и селекция, позволяющие получать стойкие варианты микробов с нужными свойствами, сорта растений с повышенной урожайностью. Воздействуя на организмы проникающей радиацией и затем, проводя отбор, ученые проводят ускоренную биологическую эволюцию.
В 1912 г. в Мюнхене М. фон Лауэ выдвинул идею при помощи Х-лучей исследовать внутреннее строение кристалла. Его идея вызвала споры среди коллег, и, чтобы разрешить их, В. Фридрих поставил на пути лучей кристалл и рядом, сбоку, фотопластинку для их регистрации, когда они отклонятся под прямым углом, как при обычной дифракции. Результатов не было до тех пор, пока П. Книппинг не поставил пластинку не сбоку, а за кристаллом. На ней появился симметричный узор из темных пятен.
Так появился рентгеноструктурный анализ. Сначала его применение ограничивалось получением лауэграмм – снимков, отражавших строение монокристалла. Они позволяли обнаруживать дефекты решетки, внутренние напряжения и т. п. В 1916 г. П. Дебай и П. Шеррер приспособили этот метод для изучения поликристаллических материалов – порошков, сплавов. Такие снимки назвали дебаеграммы. По ним определяют строение и состав образцов, размеры и ориентацию включений.
В 1930-е годы английские ученые Д. Бернал и Д. Кроуфут-Ходжкин осуществили рентгеноструктурный анализ белков. Съемка обнаружила у них внутреннюю упорядоченность. Благодаря такому анализу стала возможной пространственная модель ДНК, которую предложили в 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик. Для этого они воспользовались дифракционными картинами ДНК, полученными М. Уилкинсом.
Рентгеновские лучи применяют для контроля качества различных материалов и изделий. Они позволяют увидеть внутренние дефекты – трещины, раковины, непровары, включения. Этот метод называется рентгенодефектоскопия.
Х-лучи позволяют искусствоведам заглядывать под верхний слой картин, иногда помогая обнаруживать скрытые веками изображения. Так, при изучении картины Рембрандта «Даная», был открыт первоначальный вариант полотна, позже переделанный автором. Подобное исследования прошли многие живописные произведения в разных картинных галереях.
Рентгеновское излучение применяется в интроскопах – устройствах, которыми сейчас оборудованы таможни, контрольно-пропускные пункты. Они позволяют обнаруживать спрятанную взрывчатку, оружие и наркотики.
Роботы
Корни современной автоматики и робототехники связаны с египетской Александрией – научным центром античного мира. Так, механик Ктесибий считается изобретателем поршневого насоса, водяных часов. Герон Александрийский оставил несколько сочинений по механике и автоматике. Словом «автомат» он называл театральные и культовые приборы, в которых важную роль играли подвижные фигурки людей.
Трон византийских императоров охраняли два механических льва, начинавшие рычать, когда к нему приближались иностранные послы.
Немецкому ученому Альберту Великому приписывают создание механического слуги, служившего хозяину на протяжении 30 лет.
В тетрадях Леонардо да Винчи сохранились записи, где он пытается установить соответствие между отдельными органами человека и механизмами. Французский математик и философ Р. Декарт утверждал, что тела животных представляют собой не что иное, как сложные механизмы. Говорить так о человеке Декарт воздержался, поскольку в те времена это было небезопасно. Предпринимались также попытки объяснить работу человеческих органов механическими причинами. Так, английский врач У. Гарвей, открывший большой круг кровообращения, сравнивал сердце с гидравлической машиной.
В XVI–XVII вв. на стыке физиологии и механики возникло новое направление, получившее название ятромеханики. Его представитель, профессор Мессинского университета Дж. А. Борели, написал книгу «О движении животных», изданную в 1680 г. в Риме. В ней описывались структура, форма, действие и сила мускулов животных и человека, излагалось учение об их движениях. Также были собраны сведения о сокращении мускулов, движениях сердца, кровообращении, о работе органов пищеварения с расчетами и примерами механических аналогий. Л. Эйлер и Д. Бернулли в XVIII в. рассматривали вопросы тока крови и движения мускулов, прибегая к механическим аналогиям.
Идею создания механических животных мы находим в работах французского механика Ж. де Вокансона. Его аппараты моделировали движения своих прообразов. Так, созданная им утка вытягивала шею, чтобы брать из рук зерно, проглатывала и переваривала его. Она пила, барахталась в воде, издавала звуки, ее движения полностью соответствовали движениям настоящей утки. Процесс питания был продуман вплоть до переваривания в растворе кислоты пищи в желудке и испражнения. Крылья утки были воспроизведены так точно, что к ним не мог придраться ни один анатом.
Среди других моделей Вокансона были пианист, игравший на рояле, он поднимал голову и имитировал дыхание, а также игрок на флейте, который пел, аккомпанируя себе и отбивая такт ногой. Механик умер, не достигнув своей цели – построить модель человека с сердцем, артериями и венами.
Французский изобретатель Г. Майярде сконструировал фигуру писца, который мог писать несколько строк французского и английского текста и рисовать три пейзажа. Он также создал механического прорицателя, отвечавшего на ряд вопросов, и нескольких животных: змею, ящерицу, мышь, выполнявших ряд движений. Среди его работ была также птица, которая летала, пела и возвращалась в свое гнездо.
После промышленного переворота в первой половине XVIII в. многие изобретатели занимались созданием различных машин для ткацкого производства. Так, Вокансона занимали не только автоматы, но и ткацкие станки. Его соотечественник Жаккар в конце XVIII в. создал приспособление для производства шелковых тканей, а позже усовершенствовал его при помощи перфорированной призмы и перфокарт, что позволило производить ткани с запрограммированным рисунком.
На рубеже XVIII–XIX вв. Л. Карно, Г. Монж, А. Бетанкур и другие ученые создали науку о машинах. Русский ученый П. Л. Чебышев в середине XIX в. разрабатывал проблему структуры и синтеза механизмов. Он изобрел два оригинальных механизма – стопоходящий и гребной.
В 20–30-е годы XX в. советский физиолог Н. А. Бернштейн заложил теоретические основы биомеханики. Он показал, что движителем жизни является некоторое уравновешивание системы организм – среда. Он работал в биомеханической лаборатории Центрального института труда (ЦИТ) в Москве. В 1947 г. вышла его книга «О построении движений», в которой содержались главные положения новой науки о функционировании человеческого организма: кольцевой принцип управления, иерархия управляющих систем, цикличность, зависимость деятельности управляющей системы от управляемой и т. п. Позже на основе биомеханики была создана биокибернетика.
Впервые слово «робот» было употреблено в пьесе чешского писателя К. Чапека «Р. У. Р.». Автором удачного термина был не сам Карел Чапек, а его брат Йозеф. Карел предполагал назвать своих искусственных людей «лаборжи», но название показалось ему слишком книжным. Тогда Йозеф предложил назвать эти машины роботами от чешского «робота» – тяжелый труд.
В 20-х гг. в США появился первый автоматический цех, изготавливавший валик для коробки скоростей. В 1932 г. была построена первая автоматическая электростанция, в 1932 г. – первая автоматическая линия металлообрабатывающих станков.
Автоматические линии оказались выгодными при крупносерийном производстве, их стали внедрять в процессах по изготовлению подшипников, деталей двигателей, спичек, патронов, электролампочек, консервных банок, книг. Наиболее полная автоматизация по принципу поточного производства могла быть
