Опередившие время: какие прорывы совершили учёные в отечественной науке в XX веке

8 февраля отмечается День российской науки — праздник был учреждён в 1999 году, он приурочен к дню основания Российской Академии наук в 1724 году. RT публикует подборку прорывных изобретений и открытий, сделанных отечественными исследователями в прошлом столетии. Эти работы оказали серьёзное влияние на развитие всей мировой науки, а также сыграли важную роль для промышленности, но имена их авторов порой не очень хорошо известны широкой публике.

Первый аппарат искусственного кровообращения

Изобретатель первого аппарата искусственного кровообращения, успешно испытанного на животных, — советский физиолог Сергей Сергеевич Брюхоненко. После Первой мировой войны Брюхоненко работал ассистентом профессора Фёдора Андреева, известного патофизиолога. В этот период молодой учёный сделал открытие — введение коагулянтов в кровь больным тифом могло или искусственно вызвать кризис, или в ряде случаев даже излечить пациентов. Андреев предложил своему ассистенту изучить роль нервных и гуморальных факторов терморегуляции организма. Брюхоненко принял решение исследовать их в изолированной живой голове животного. Для этого в период с 1920 по 1923 годы он сконструировал аппарат для искусственного кровообращения — автожектор. 

Когда аппарат был готов, Брюхоненко совместно с врачом-физиологом Сергеем Чечулиным приступил к опытам на животных. В 1925 году учёные впервые продемонстрировали врачебному сообществу эксперимент по оживлению изолированной от тела головы собаки. Отделённая голова при этом демонстрировала все рефлексы, свойственные живой собаке, находящейся под наркозом. Впоследствии Брюхоненко и Чечулин провели эксперимент, в рамках которого к аппарату была подключена живая собака, находившаяся под наркозом. Опыт также увенчался успехом — состояние животного практически не изменилось после перехода на внешнее кровообращение.

При этом первая операция на человеке с применением системы искусственного кровообращения была проведена только в 1953 году, американским хирургом Джоном Гиббоном. Врач смог успешно прооперировать 18-летнюю девушку. Однако последующие операции завершались гибелью пациентов, в связи с чем Гиббон отказался от использования созданного им аппарата. 

В СССР первую успешную операцию на открытом сердце человека провёл в 1957 году выдающийся советский хирург Александр Вишневский.

Сергей Брюхоненко был удостоен за изобретение аппарата искусственного кровообращения Ленинской премии в 1965 году — уже посмертно.

Начало трансплантологии

Советский учёный Владимир Демихов считается одним из основоположников современной трансплантологии. Ещё в 1937 году ему удалось заменить сердце собаки искусственным аппаратом, который несколько часов поддерживал жизнь животного.

После Великой отечественной войны Демихов стал проводить уникальные исследования в Институте экспериментальной и клинической хирургии. В 1946 году он впервые в мире пересадил собаке донорское сердце, а вскоре смог полностью заменить сердечно-лёгочный комплекс подопытного животного.

Год спустя учёный совершил первую в мире пересадку лёгкого собаке. Всего пересадки сердца и лёгких были сделаны 94 подопытным животным, из них 7 собак прожили несколько суток. В 1948 году Демихов начал эксперименты по пересадке печени, результаты которых со временем нашли клиническое применение.

Кроме того, учёный много работал над технологией сохранения донорских органов в пригодном для трансплантации состоянии.

Лучшие мировые медики приезжали в СССР, чтобы присутствовать на операциях Владимира Демихова. Лаборатория под его руководством работала до 1986 года. В ней стажировались хирурги из США, Германии, других стран Европы, Южной Африки и Австралии. Там разрабатывались методы пересадки головы, печени, надпочечников с почкой, пищевода, конечностей. Результаты этих экспериментов были опубликованы в научных журналах, а работы Демихова получили международное признание.

Отец нейропсихологии

Нейропсихология — междисциплинарная область науки, изучающая связь между психическими процессами и органическими структурами головного мозга. Отцом-основателем нейропсихологии считается выдающийся советский психолог, ученик Льва Выготского Александр Лурия. Помимо этого, он внёс большой вклад в развитие таких областей психологии, как психолингвистика, психофизиология, детская психология и этнопсихология.

В 1921 году Лурия окончил факультет общественных наук Казанского университета, а в 1937 году — 1-й Московский медицинский институт. Под влиянием Выготского Лурия исследовал связь речи и мышления у детей, аффективные состояния, влияние социального окружения и наследственности на развитие психики.

Исследуя больных с локальными повреждениями мозга, Лурия создал новое научное направление — нейропсихологию. Учёный развил предложенную Выготским теорию высших психических функций — это понятие стало центральным понятием нейропсихологии. Кроме того, учёный классифицировал афазические расстройства — речевые дисфункции, при которых человек теряет понимание слов или выражений из-за поражения речевых центров в головном мозге, а также изучил мозговые механизмы памяти и роль лобных долей головного мозга в регуляции психических процессов. Научные работы Александра Лурии получили широкое международное признание.

Первый электронный сейсмограф

Первый сейсмограф, основанный на преобразовании механических колебаний в электрический ток, был создан князем Борисом Голицыным — русским физиком, сейсмологом и метеорологом в конце XIX — начале XX века.

Существовавшие в ту эпоху сейсмографы для регистрации удалённых землетрясений представляли собой механическую систему, где усиление фиксируемого сигнала обеспечивалось лишь за счёт системы рычагов. Голицын первым предложил и реализовал гальванометрический метод регистрации сейсмических волн, основанный на преобразовании механических колебаний в электрические импульсы. Это позволяло не только усиливать зафиксированные толчки, получая гораздо более точные данные, но также вести запись на расстоянии.

Новая система получила название сейсмографов с гальванометрической регистрацией, впервые о своём изобретении Голицын сообщил научному сообществу в 1903 году, на Постоянной центральной сейсмической комиссии (ПЦСК) Академии наук.

Изобретение Голицына надолго сделало Россию лидером в сфере создания сейсмологической аппаратуры. На протяжении долгого времени сейсмографы Голицына применялись не только на всех российских, но на большинстве зарубежных сейсмических станций.

Пенный огнетушитель Лорана

Российский учёный Александр Лоран был одним из первых, кто предложил использовать пену в качестве огнетушащего вещества (ОТВ).

В начале XX века инженер работал в Баку, который считался центром российской нефтяной промышленности. Лоран видел, как пожарные безуспешно пытались бороться с возгоранием нефтепродуктов обычной водой. Учёный поставил перед собой цель найти другой способ тушения подобных пожаров. Тогда он заинтересовался огнетушащей способностью пен.

25 мая 1904 года Лоран подал в Российское патентное ведомство заявку на «Способ тушения пожара». В заявке он описывал методику тушения и в качестве вспенивающихся веществ предлагал использовать лакрицу, альбумин, клей и мыльный корень.

Лоран также продемонстрировал в действии ранее разработанный им пенный огнетушитель «Эврика». По итогам испытаний огнетушитель оказался эффективнее, чем существовавшие тогда зарубежные аналоги.

Учёным был также разработан вариант получения пены из порошка, что предопределило появление таких видов пожарного оборудования, как пеногенераторы, пеносмесители, а химическая пена стала предшественницей воздушно-механической пены (ВМП), широко используемой во всём мире в борьбе с пожарами.

Электронное телевидение Розинга

Российский физик Борис Розинг стал первым учёным, который доказал возможность передачи и получения электронного телевизионного сигнала.

Идеей телевидения учёный заинтересовался в начале 1890-х годов, познакомившись с трудами физика и биолога-экспериментатора Порфирия Бахметьева. В то время уже существовали механические системы, передающие изображения на расстояние. Однако эти картинки имели очень низкое качество.

Учёный разработал устройство на основе усовершенствованной трубки Брауна, которая использовалась в качестве индикаторного прибора при исследовании электромагнитных колебаний. Он первым в мире применил практически безынерционный щелочной фотоэлемент с внешним фотоэффектом для преобразования света в сигнал при передаче изображений на приёмник.

9 мая 1911 года Розинг продемонстрировал результаты своего изобретения, которое позже назвал электрическим телескопом. В ходе эксперимента с помощью электронного луча на маленький экран транслировалось изображение решётки из четырёх полос. Это было первым в мире телевизионным изображением, а разработка Розинга стала прототипом современного кинескопа.

Учёный с каждым годом совершенствовал устройство. В 1913 году передаваемое изображение стало более чётким. Эти исследования стали прорывом в области передачи изображения на расстояние.