书城科普身手不凡的机器人:无处不在的新科技
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第8章 电的世界(3)

直到1782年,英国家具商西格尔设计出一种原始洗衣机。在六角形木桶内装置一个用木条制成的盒子,盒子两端有支点,可用手柄翻动盒里的衣物,注水、放水都要用手,而且得花很长时间才能把衣物漂洗干净。衣服洗净后,先放在手转绞扭器的两个木滚筒之间压干,然后再放在绳上晾晒。对于床单、桌布等大件织物,洗净晾干后,就折叠起来,卷绕在木滚筒上,用一个内装石子的2米长木盒轧平。

1858年,美国匹兹堡的史米斯制成机械化洗衣桶和捣衣杵。他用一个竖立的木桶,以手摇曲柄转动桶里的捣衣杵搅动衣服。1863年,他又添加了一个回动齿轮,使捣衣杵能前后转动。

随后,英国出现了一种铸铁洗衣锅,下面装有把水加热的煤气喷嘴,但衣物必须用捣衣杵搅动。

早期的洗衣机还称不上“洗衣机”,只是洗衣的机械装置而已。到了1874年,美国一位玉米播种器的制造者比尔·布莱克斯特发明了一种木制洗衣机,它已经具备了现代洗衣机的雏形。这种洗衣机的主体是一个不漏水的木桶,桶中心底部的转轴上装有6张叶片,摇动手柄,即可通过齿轮机带动叶片,拖着衣物在木桶中翻转、相互摩擦,这样,可以靠水流的冲刷而达到洗涤的目的。

1906年,美国芝加哥人费歇设计出了世界上第一台电动洗衣机。在原来洗衣机的基础上,费歇做这样的设计:其外形呈圆桶状,内装一部电动机和一根带刷子的主轴,电动机驱动刷子转动和搅拌,从而带动桶内的水和衣物旋转,并刷洗衣物。费歇发明的搅拌式洗衣机促进了洗衣机的发展和实用化,同时大大减轻了人力的付出。从现在的水平看,这种电动洗衣机结构非常简单,但在洗衣机发展史上,却具有很重要的意义,不过由于当时电力供应未能普及,所以直到1927年,在偏远的美国农村仍流行手摇洗衣机或汽油发动机带动的洗衣机。

随着机械设备精密度不断提高,科学家们也以巨大的热情投入到洗衣机的研究中去。1922一年,美国的玛依塔格公司将洗衣机改进为搅拌式,即在洗衣筒中心装一立轴,其上安有搅动叶,由传动机带动它有规律地正反向旋转,不断使水流和衣物强烈翻搅、碰撞、摩擦,以达到洗净衣物的目的。同时,英国出现了滚筒式和喷流式洗衣机,而且一直沿用至今。很长时间以来,波轮洗衣机一直在我国洗衣机市场上占据着绝对的优势。但是随着改革开放的深入和人们生活水平的提高,人们纷纷开始使用更高档的、适合中国家庭使用的滚筒洗衣机。如今,随着电子工业的发展,采用微电脑技术控制的洗衣机也在慢慢地“飞入寻常百姓家”。

十二、冰箱

冰箱,又称冰桶,由古时的“冰鉴”发展而来,功能明确,既能保存食品,又可散发冷气,使室内凉爽。它是古代人的发明创造,向我们揭示了古代人生活的一个侧面。冰鉴,是古代盛冰的容器,据有关资料记载,可以推测周代当时已有原始的冰箱,因为冰并不是一年里时时都有,特别是在炎热的夏季,冰可谓弥足珍贵。

传世有不少清代晚期的木胎冰箱,多用红木、花梨木、柏木等较为细腻的木料制成。形制为大口小底,外观如斗形,铅叶镶里,底部有泄水小孔,结构类似木桶。冰箱箱体两侧设提环,顶上有盖板,上开双钱孔,既是抠手,又是冷气散发口。为使冰箱处于一定高度而又便于取放冰块和食物。它配有箱座。

从经济学角度来分析,在当时价值高的器物,传至如今其价值一定比同样传至今天的过去价值较低的器物要高。在古代,即便是清代末年,由于没有制冰设备,在炎炎夏日要想求得一方清凉的冰,何其困难。虽然古时有凿地储冰的方法,但冰的奢侈,不是一般人家所能享用的。能用得上冰箱的人家,必定衣食无忧。而在当时的社会里,富裕的人家是少数,用得起红木家具的,并不一定能用得上红木制作的冰箱。

17世纪中期以后,“冰箱”这个词才出现在英语,在那之前,冰只是刚刚开始影响普通市民的饮食。随着城市的发展,冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒馆、医院以及一些有眼光的城市商人用于肉、鱼和黄油的保鲜。

制造一台有效率的冰箱不像我们想象的那么简单。19世纪早期,发明家们关于对冷藏科学至关重要的热物理知识的了解并不多。人们认为最好的冰箱应该防止冰的融化,而这样一个在当时非常普遍的观点却是错误的,因为正是冰的融化起到了制冷作用。早期人们为保存冰而作出了大量的努力,比如用毯子把冰包起来,这使得冰不能发挥它的作用。直到19世纪末,发明家们才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔热和循环的精确平衡。

早在19世纪初,一位有发明天赋的马里兰农场主就找到了正确的方法。他拥有一个农场,那里的乔治镇村庄是集市中心。当他用自己设计的冰箱运送黄油去市场时,顾客们会走过装在竞争者桶里那些迅速溶化的黄油,而给他比市价更高的价格买他仍然新鲜坚硬,整齐地切成一块一块的黄油。他说自己的冰箱的一个好处是使得农民们不必为了保持产品的低温而在夜里去市场交易。

现有资料表明,世界上第一台家用电冰箱1918年问世,它的发明者是美国工程师科伯兰特。他的这一发明利用了前人的成果。在他之前,著名科学家法拉第发现氯化银白色粉末可以用来实现制冷,后来,美国的一个发明家制造了用****的密闭循环压缩式制冷机,这可以说是压缩式制冷的元祖。而这位工程师设计出的是第一台真正可供使用、可以大规模生产的电冰箱,所以人们一直把他称为电冰箱的鼻祖,世界上第一代冰箱的发明者。

有关电冰箱的发明还有这样一种说法:一个皮革商喜欢钓鱼,他经常去的地方是纽芬兰渔场。有一年冬天的一个早晨,皮革商又来到了这个渔场。也许是因为头天晚上下过大雪,那天天气很冷。皮革商费了很大力气才在结冰的海上凿了个洞,然后开始钓鱼。他发现了一个很有意思的现象:钓上来的鱼一放到冰上很快就冻得硬邦邦的了,而且只要冰不融化,鱼过个三五天也不会变味。难道食物结了冰就可以保鲜?皮革商这样问自己。他开始了实验。经过多次探索,他发现不仅鱼类在冰冻条件下可以保鲜,其他食物,比如牛肉、蔬菜都可以这样做。他决定制造出一台能让食品快速冰东的机器。通过反复尝试,最后终于成功了。他向国家专利局申请了专利,并且将专利技术卖给了美国通用食品公司。他就是世界上第一代冰箱的发明者——美国人巴尔卡。

十三、电视机的诞生

20世纪初期,无线电技术广泛运用于通信和广播以后,人们希望有一种能够传播“现场实况”的设备,电视的研究成为世界上许多科学家的课题。电视不是哪一个人的发明创造,它是一大群位于不同历史时期和国度的人们的共同的智慧结晶。早在19世纪时,人们就开始讨论和探索将图像转变成电子信号的方法,在1900年“television”一词就已经出现。

人们通常把1925年10月2日苏格兰人约翰·洛奇·贝尔德在伦敦的一次实验中“扫描”出木偶的图像看做是电视诞生的标志,他被称做“电视之父”。历史上将约翰·洛吉·贝尔德的电视系统称作机械式电视。

贝尔德的电视路并不是一帆风顺的。

1906年,18岁的英国青年贝尔开始研究电视机。贝尔德家境贫寒,没钱购置研究器材,只得就地取材,把一只盥洗盆与从旧货摊觅来的茶叶箱相连,作为实验的基础设备。箱子上安放着一台旧马达,用它来转动“扫描圆盘”。这扫描圆盘四周戳着一个个小孔,可以把场景分成许多明暗程度不同的小光点发射出去。贝尔德的研究持续了18年之久,终于在1924年春天,他把一朵“十字花”发射到3米远的屏幕上,虽然图像忽隐忽现、十分不稳定,但是,它却是世界上第一套电视发射机和接收器。

为了达到理想的效果,就要使马达转得更快,这样才能使“扫描”图像的速度加快。他把几百节干电池串联起来,使电压达到了2000伏。可是,他在操作时太大意了,不当心左手触到了一根裸露的电线上。他只觉得浑身一麻,就被弹了出去,倒在地上不省人事。幸亏被人及时发现,对他进行了抢救,贝尔德才大难不死。第二天,伦敦《每日快报》用“发明家触电倒地”的大标题报道了他触电的新闻,也介绍了他不懈努力研究的情况。

实验并没有因为受到人关注取得进展,贝尔德一度陷入困境,甚至连吃饭都成了问题,更无钱付房租,他只得把设备上的一些零件卖掉,换钱糊口。然而苍天不负有心人。经过不断探索,1925年10月2日,贝尔德的实验有了突破,他将一个人的图像发射到了屏幕上,而且十分逼真,眼睛、嘴巴甚至眉毛和头发都清晰可见。一架有实用意义的电视机宣告诞生了。1941年,贝尔德又研究成功了彩色电视机,可是,当英国广播公司1946年6月第一次播送彩色电视节目时,他没能看到,不久,他便与世长辞了。他发明的第一架电视机,现被陈列在英国南肯辛顿科学博物馆中。

现代人可以一天不吃饭,不喝水,但不能一天没有电视。近百年来,随着技术的日臻完善,电视成为影响最广泛的大众化的传媒工具,对人类产生了深刻的影响。

电视开阔了人们的眼界,使人们足不出户就可知道天下事;极大地丰富和满足了大众的精神生活;打破了时间和空间的限制,把地球变成了一个“村落”,使不同国家、民族、地域的人们相互了解,促进了彼此的沟通和合作;由于强大的舆论监督功能,电视还起到了清明政治、推动社会变革的作用。观看电视也是一种增进知识、拓宽视野、获取教育的途径;电视还能够起到服务大众、引领潮流、带动消费的作用。

当然电视带来的影响也有不好的一面:由于电视在人们业余生活中占的比重过大,导致对大众精神生活的几乎“独霸”、“垄断”现象;电视口语和图像的直接化,束缚了人们的思想,削弱了人们的智力,导致了心理疾病、思想懒惰和想象力的退化。对个人而言,可能导致电视病,如“电视孤独症”等。

十四、记录图像的科学——录像机

照相机为我们留下静态的历史;而录像机给予我们的则是活动的、可被反复体味的历史。这一“鲜活”的发明予人们永远的记忆。

其实,早在电视机问世之后,有的科学大家就产生这么一个念头:把电视信号记录下来,需要时再取出来放,就好像录音机把声音录下来供日后重放一样。

早在1926年,英国发明家贝尔德在对留声机、电视机深入研究的基础上,发明了一种有声电视唱片。图像通过30行机械扫描摄像机输入,通过特殊的机构转变为音频信号,在每分钟78转的唱片上刻出螺旋沟槽。这种录像质量很差,而且必须在贝尔德的30行机械扫描电视机上放。

1935年,出现了扫描行数达405行的电子扫描电视机。人们开始用电子扫描法制造电视录像设备。英国广播公司的技术员丁布伦对录像设备很有兴趣。他深深感到:实用、理想的录像设备如能研制成功,将对人类的生活产生深远的影响。

在确定了研制方案后,丁布伦开始进入实施阶段。经历了一系列艰苦而又漫长的组装工作后。丁布伦终于“建”起了“一座”硕大的机器。它就是世界上第一台真正的录像机!但它体积太庞大了,用起来极不方便。

此后,磁带录音技术迅速发展。1956年,美国安培公司研制出世界上第一台实用的磁带录像机。70年代初,荷兰菲利普公司推出了市场上很受欢迎的小型化家用录像机。日本的索尼、胜利等公司紧随其后。

近年来,随着电视技术的迅速发展,新一代的数字式录像机、高清晰度录像机、激光视盘等相继问世,为录像技术迎来了又一场新的变革。

十五、“妇女”解放者——微波炉

微波炉最早的名称是“Popcorn and Hot Pockets Warmer”(爆米花和热团加热器),它的发明纯属偶然,源自一个武器研发项目。微波炉的发明者是美国自学成才的工程师珀西·勒巴朗·斯宾塞。斯宾塞于1921年生于美国亚特兰大城。1939年,他参加了海军,半年后因伤退役,进入美国潜艇信号公司工作,开始接触各类电器,稍后又进入专门制造电子管的雷声公司。由于工作出色,1940年,他由检验员晋升为新型电子管生产技术负责人。

其时,英国科学家们正在积极从事军用雷达微波能源的研究工作。伯明翰大学两位教授设计出一种能够高效产生大功率微波能的磁控管。但当时英德处于决战阶段,德国飞机对英伦三岛狂轰滥炸。因此,这种新产品无法在国内生产,只好寻求与美国合作。

1940年9月,英国科学家带着磁控管样品访问美国雷声公司时,与斯宾塞一见如故。在斯宾塞的努力下,英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功。