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第59章 经济科技篇(8)

在1760年,英国人乔治·尼克松就开始利用煤气进行室内照明。5年后,斯佩丁提出用天然气来给怀特黑文的街道照明。1782年,邓多纳尔德的科克兰伯爵在烧焦炭的炉子中收集到部分煤气,装煤气的容器与茶壶非常相似。他把煤气拿到库尔罗斯教堂燃烧,使朋友们兴奋不已。

由于这些科学尝试的推动,与之类似的实验和表演居然在整个欧洲流行起来。有两个实验者成为竞争对手,各自显示本人的才华。一个是比利时卢万的明克勒斯,一个是英国康沃尔的威廉·默多克。特别是默多克,他是一名工程师,在詹姆斯·瓦特创建的蒸汽机工厂里工作,1792年,他利用自己的一项研究成果——通过蒸馏煤生产煤气,将自己的屋子照得亮亮堂堂。

也许是因为他们产生的影响太大,有人错误地把煤气灯的发明归功于他们二人。

1799年,法国有一个名叫菲利普·勒邦的工程师,通过不断实验,使人们在木材生产中造出一种人造煤气,并于1801年在巴黎进行了一次照明演示。这场演示不但在技术上取得了成功,而且非常漂亮,产生了一定的美感。

当时,煤气没有普及到法国的民众中去,因为当时法国政府的目光太短浅了。一些决策者每当想到支持大规模的煤气照明计划需要庞大的资金,就对煤气事业表示出否决的态度。尽管如此,作为煤气灯的发明者,勒邦确实功不可没。

勒邦的构想虽在法国找不到知音,但在英国却极有人缘。最初,一个自称“商业教授”的德国推销商温泽认为,必须在英国成立煤气生产中心,利用街道下面的管道网,使用户得到煤气的益处。

1804年,他向大众演示煤气灯,地点设在莱塞姆剧院。同时,他还大肆宣扬,说谁要是有足够的胆量签署合同,就一定会大发横财。虽然响应者没有几个,可没过多久,一个有权力有影响的委员会就开始支持他了。

尽管受到极大的反对,英国光热公司还是在1812年成立了。这家公司的行动是迅速的。仅仅过了两年,英国的城市街道就被煤气灯照得明明亮亮。到1819年,伦敦铺设了464公里长的煤气管道,可以为51000家用户提供煤气。这样一来,煤气灯便以极快的速度进入英国民间,照亮了英国百姓的面孔。

进入19世纪30年代,伦敦泰晤士河区的污染物实在令英国政府头疼。这些污染物中,最令人不可忍受的,就是人造煤气厂的有害副产品——煤焦油和其他废物。这些恶劣物质,再加上煤气灯的火灾隐患,成为阻碍煤气照明系统进一步发展的重要因素。

但是煤气灯的大量使用,还是一直持续到了19世纪70年代。在美国,至少有14个主要城市和许多小规模的社区都利用煤气系统进行照明。当然,等到爱迪生的电灯实验取得成功以后,煤气灯就理所当然地退出历史舞台了。

SOS的由来

“SOS”是世界通用的紧急求救讯号。而“SOS”代表什么却众说纷纭。有人说是“拯救我们的灵魂”的缩写,有人说这是英文“营救我们的船只”的缩写。这两种解释都是错误的。

其实,“SOS”不是英文缩写,而是无线电通讯信号。1932年美国发明家缪尔·弗·比·摩尔斯首先把电应用到通讯上,发明了电报,也就是今天的摩尔斯电码。

摩尔斯电码用点和划表示字母,可用灯光或无线电发送。在无线电通讯上,“紧急求救讯号”的代号是三点三划三点(…一一一…)。而在摩尔斯电码中,S的代号正好是三点,O的代号是三划,所以“紧急求救讯号”简称为“SOS”。

密码的由来

史料记载,密码最早产生于希腊。到了4世纪,希腊出现了隐蔽书信内容的初级密码。8世纪古罗马教徒为传播新教,创造了“圣经密码”。

中世纪末叶,西班牙的平民百姓与贵族阶级的青年男女之间,为了冲破封建制度对自由恋爱的束缚,不得不采取种种秘密通信的形式,从而导致了各种原始密码的产生。

1200年,罗马教皇政府和意大利世俗政府开始有系统地使用密码术。至19世纪,随着资本主义的发展和资产阶级相互斗争的需要,出现了无线电密码通信。

到第一次世界大战时,密码通信已十分普遍,许多国家成立专门机构,进一步研制和完备密码,并建立了侦察破译对方密码的机关。

随着现代科技的发展,特别是电子技术的广泛应用,使密码更趋完善,破译与反破译的斗争也更加激烈、复杂了。

火箭发射倒计时的由来

现代火箭、导弹的发射、核装置的起爆等,都是采用倒数计时而不是顺数计时的发射程序,这里有一段颇有意思的故事。

自从1912年美国的莱特兄弟发明制造了飞机后,人们再次萌发了太空旅游的念头。于是,1926年3月16日,世界上第一枚液体火箭终于在美国的马萨诸塞州试飞成功。

此后,西方顿时掀起了太空旅行热,尽管当时遨游太空还不能实现,但为了迎合这一潮流,德国的乌发电影公司决定拍摄第一部描述太空旅行的科学幻想故事片——《月球少女》。

为了加强影片的戏剧效果,该片导演弗里兹·朗格在火箭发射的镜头中设计了倒数计时的发射程序,即:3,2,1,发射!

影片上映后这一发射程序引起了火箭专家们的兴趣,经研究,专家们认为这种倒数计时发射程序是十分科学的。它反映出即将完毕、发射就要开始的紧迫感。

正因为如此,在以后的真正火箭发射时就利用了倒数计时的程序。

原子的由来

汉语的“原子”是从日语汉字直接拿来的,日语的“原子”则来自英语ATOM。这个词最早起源于古希腊,当时一些古代思想家断定,物质是不能无限分割的,他们认为最终只能获得一种小到不能再分的粒子。

古希腊人把它称为ATOMAS,意思就是“不可分”,地球上各种物质都是由它组成的。英语ATOM就是由此而来。

1803年,英国化学家道尔顿,遵循古希腊人的理论,把每种元素列为特定类型,其中粒子以不同方式组合,构成各种物质,这些不可再分的粒子就是原子。

但是到了1896年,科学家发现原子并非不可再分,他们发现原子还会分裂,释放出更小粒子,而且还掌握了使原子分裂的方法。

激光的由来

现在医学领域常常用到的激光,是由美国一位名叫西奥多·H·麦蒙的物理学家于1958年发明的。

麦蒙曾就读于美国斯坦福大学,并凭着自己的坚韧与聪慧得到了博士学位。在求学时,他曾对微波激射器进行过认真的研究,这些研究对他后来发现激光有相当大的影响。

微波激射器是在1954年被开发出来的,查尔斯·汤斯曾改进过微波激射器,他在1958年曾写出重要论文,提出光波也可以被激射的新观点。

那时候,以戈登·古尔德为代表的几位美国资深学者,对这一课题进行了不懈探索。而前苏联也不甘落后,试图增强光的效果的有该国着名科学家F.A.布特耶娃和V.A.法布瑞肯特,他们使用的技术与查尔斯·汤斯等人如出一辙。

其实,通过反射放射物的热量来使自身的力量增强的光,就是科学家费尽辛苦研究的激光。它是在一根红宝石棒外包上一层闪光管得到的。这层闪光的物质可以激起一种反作用,造成一束连贯的红颜色光束,产生于红宝石棒的底部。这种连贯的光束,其频率或色彩是单一的。激光被发现后,很多科学家都密切关注这一重要科研成果。

也许是智者的眼光总有相似之处,在麦蒙研究激光的同时,几百家公司和大学也都将激光作为自己的研究对象,这种情况在麦蒙展开研究的18个月中没有停止过。而激光后来的主要用途,就是使之通过透镜,用来对坚硬物质甚至是钻石进行切割。

1959年,美国哥伦比亚大学教授查理斯·汤斯等科学家通过对激光的研究,发表了一些具有创造性的论文。随后,中国科技人员群策群力,终于在1961年研制出本国第一台红宝石激光器。

开始,我国科技人员根据激光英文的全称,将它译为“光受激发射”。钱学森觉得译名太长,建议改称“激光”。外国科学家也感到英文全称太长,遂取全称中主要单词的第一个字母,简化为“莱塞”的缩略词“LASER”。

现在,在修补视网膜和一些无血的医疗手术中,激光已经得到广泛应用。在商业中,激光已在超市中被用于识别通用商品编码。人们以数字的形式使资料存储在磁盘上,这种磁盘存储是通过激光扫描,刻录上一些有保护层的精密小孔,并在光盘上留下一些能用另一激光进行识别的数据代码。

在工业中,对陶器和金属进行焊接、切割、钻孔、对金属的热处理等等,都要用到重型激光束。其他用途还包括测量、测距和设定武器的目标,激光作为工具和测量仪器,已成为科研领域常常用到的法宝。

马力的由来

“马力”并不是表示马的力量的单位,而是功率的单位。在国际单位制中,功率的单位是瓦特,而在技术中,则常用马力做功率的单位。不过“马力”的由来是和马的力量大小有关的。

18世纪末期,工人家庭出身的英国发明家瓦特发明了现代蒸汽机,大大提高了蒸汽机的热效率和工作的可靠性。

在现代蒸汽机问世以前,人们对传统蒸汽机并不信任,还是用马来做动力。瓦特想到,要说明机器效率最好也和马来比较。为了知道马到底有多大力量,他决定进行一次试验,于是从一家啤酒厂借来了几匹马。

他将一条长长的绳索紧紧拴在一个重100磅的东西之上,再将重物置于一个深井里面,然后通过一个滑车用马拉。结果,这匹马每分钟可以走220英尺,每分钟做的功达到了22000英尺 ·磅力。

瓦特觉得滑车会发生摩擦,从而消耗一些气力。于是,他在220英尺的基础上加上了50%,成为330英尺。这样,所做的功便相当于每分钟3300英尺·磅力,即每秒550英尺磅了。他把这个数字定为一个重要的单位,就叫做“马力”。后来,“马力”这个计算机器效率的单位,在科学研究与教育中得到了广泛的使用。

地震定级的由来

地震作为自然灾害给人类带来的灾难是沉重的,每次发生地震后,科学工作者总要告知地震为多少级,那么地震震级是如何得来的呢?

早在19世纪末和20世纪初,意大利和瑞士的科学家都曾提出过划分震级的方法。但这些标准都是按照地震造成的破坏程度为依据,应该相当于我们现在所说的“烈度”,并非真正表示地震的强度。

1939年,美国人里奇特和古腾堡在分析加州发生过的地震时,试图建立一种能直接反映地震实际强度的分级法,震级分成大、中、小三类。

里奇特在研究时发现:越是强的地震,留下的曲线振幅就越大。里奇特意识到这是一种划分震级的理想参考依据。

后来古腾堡建议,如果某次地震使距离震中100公里处的标准地震仪的划针摆动1微米,即记录下的曲线振幅宽1微米,这次地震就定为一级;如果曲线振幅宽达10微米,地震强度则要定为二级。

依此类推,曲线振幅每扩大到前一级的10倍,就说明震级高了一级。这就是现在国际惯用的“里氏震级”的由来。

指南针的由来

指南针是中国古代的一种定向仪器,被列入中国古代四大发明之一。

关于“指南车”的生动描述,见于中国上古的神话传说之中。根据传说,黄帝为了拯救万民,与蚩尤激烈交战,蚩尤利用法术生成一场大雾,令黄帝军队无法交战。黄帝发明了可以辨别方向的指南车,终于挫败了蚩尤的军队。

在春秋时期,人们开始认识到奇异的磁现象。那时的人们认为:磁石如同慈母怀子一样,能将铁吸至自己身边。所以,在春秋时的文献中,“磁石”一般多写作“慈石”。

到了战国时期,人们对磁石的认识有了进一步的发展。哲学家韩非子的着作中不但记载了磁现象,还记有可通过磁性来辨别方位的观点。于是,在那时候,终于出现利用天然磁铁矿石琢成的指南器具,当时称为“司南”。

司南的形状与勺子相似,磁勺的头总是指向北方,指向南方的则是磁勺的柄。既然司南的指向是北而不是南,那为什么不称“司北”呢?这与我国对方位的传统认识有关。

我国古代一直以“南”为南北方位之主,面向南方为尊位。曾有“南面而王,北面而朝”之说,即面朝南方的称帝王,面朝北方的则是朝拜君王的臣子。因此,指南针虽指北,人们仍叫它“司南”。

由于司南须摆放在平整光滑的地方才会产生效果,所以人们又赋予它“罗盘”的名称。那时候,司南总是在看风水一类的活动中得到应用,代表着中国的神秘文化。

两宋时期,司南的技术得到进一步的发展。一方面,与一把勺子相似的司南,已发展成为具有近代形式的指南针。另一方面,人们通过不断研究,对磁学的探索也取得新的进展。

北宋时期,在研究指南针技术与磁学的诸多科学家中,真正的集大成者是沈括。这位毕生探索科学的伟大学者,在《梦溪笔谈》一书中,对缕悬法、水浮法等4种指南针制作方法进行了系统总结。

南宋时,一种指南针——旱罗盘的形状被改变成乌龟的形状。乌龟是中国古代“四灵”之一,旱罗盘的改变,也许寄托着中国人对科学事业的美好祝福,那时的中国人在建筑和修路时,开始将指南针用作定向工具。

在中国航海事业的早期,人们导航时所依靠的不过是星辰、月亮、云流、风向等自然事物和自己的经验。到了11世纪,指南针开始用于航海。这说明,中国人将指南针当成重要的航海工具走在欧洲人之前很久。他们把经过磁化的钢针穿上几根灯草,放在一只盛满水的碗里,它就能浮在水上为航船指示方向。

其实,指南针所指的方向还不是真正的北,而是偏北。因为磁力所指的北极与真正的北极有稍微的差别(这个误差被称为偏角)。在12~13世纪时,中国人对这一点就已经认识清楚,并在航海图中将偏角明确表示出来。而欧洲人直到15世纪,对偏角才有所认识。

12世纪,南海航路成为指南针向西传播的通道。中国的指南针先传到印度,又从印度向阿拉伯传播,最后由阿拉伯人辗转带到了欧洲。

第一个仿制出指南针的欧洲人,是一个名叫古约的法国科研者。1205年,他尝试着制造出一个完全有效的指南针。当然,他的制造不可能无所依傍,而是参考了中国指南针的制造技术。14世纪初,意大利人乔亚把用纸做成的方向刻度盘和磁针连接在一起传动。这是指南针发展过程中的一次飞跃。

15世纪,在逐渐兴起的海上探险活动中,指南针得到了广泛运用。这使开辟新航路的行动受到了有力的促进。