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第12章 科学技术(3)

最高的完全数字

这个数字本身之外的除数之和称为完全数,如1+2+4+7+14=28。最高的完全数目前所知道的是(221090—1)×2216090;而最低的完全数是6(1+2+3)。

最先创立微积分的人

牛顿在1687年以前没有正式发表有关微积分的论文。不过,在1655~1678年间,牛顿曾把自己研究的结果通知朋友。牛顿在1669年,把题为《运用无穷多项方程的分析学》的小册子分送给自己的朋友。1669年,牛顿先把这本小册子送给不郎布教授,随后又送给莱布尼兹的朋友柯里斯。这本书直到1771年才正式出版。

莱布尼兹于1672年访问巴黎,第二年访问伦敦,并且和一些指导牛顿工作的数学家通信。直到1684年,微积分的著作才由莱布尼兹正式发表。于是,莱布尼兹被英国数学家指责为剽窃者。

后来经过调查发现,原来牛顿和莱布尼兹都受不郎布教授的许多启发,各自先后在研究不同问题的同时建立了微积分,只不过一个是文章发表得早,一个是工作得早。因此,最早创立微积分的人是牛顿和莱布尼兹。微积分的创立是继欧几里德几何以后数学上最为重要的创造。

非洲几何的创始人

至今仍作为中学平面几何基石的欧几里德的《几何原本》共13卷,第一卷包括35条定义,5条公理和5条公式。这些公理和公式是全书的基石,其他的命题和定理都是这些定义、公理和公式推导出来的。

在5条公式中,前4条都比较容易验证。如两点之间可以连一直线,但是,最难证明的是第5公式“通过直线外一点,有且只能作一条平行于原来直线的直线”。

尽管非洲几何的轮廓高斯很早就提出了,但是,他在生前并没有发表这一成果。高斯的同学伏尔刚·鲍耶终身从事第5公式的证明,但却一无所成。这使鲍耶的内心非常痛苦。他的儿子约·鲍耶对这一难题继续进行钻研,终于在彼此独立的情况下,比罗巴切夫斯基晚几年发表非洲几何的成果。所以,非洲几何的创始人也包括约·鲍耶。

最高数字

在1852年时,英语单词中的cerLtillion表示的是最大的数字。它是100万的100次乘方,也就是1后面跟600个零。但这个数字是十进位系统之内的数字。十进位系统外的最高的数字名词是佛教的asankhyeya,它表示10140。

后来,美国的爱德华·卡期纳博士创造了一个术语Googol,表示10100。10的Googol次幂则表示为术语Googolplex。在观测某些宇宙模型中,其宇宙中电子数大约不超过1087,据此可知道上述数字到底是多大的概念。

1977年公布的一个边界值是在数学证明中曾用过的最大的数。这个边界值同重铬酸的超立方体有关,名为格拉海姆数。如果没有格诺斯1976年所提出的特殊可扩展为64层的“箭头”标志,这个数是很难表达出来的。加利福尼亚的洛马林达的凯德莱里(“无穷大惟一害怕的人”)发明了一种大数命名系统。

最长的和最短的时间计量单位

印度年代学中的kalpa是最长的时间计量单位,它相当于43.2亿年。在天文学中,一个宇宙年等于太阳环绕银河星系中心的周期,即225亿年。大约8500万年以前,也就是白垩纪后期,地球自转速度较快,所以每年有370.3天,而在寒武系时期,大约6亿年以前,一年超过425天。

因为每天的长度不一,每世纪大约要增加1毫秒。由于月亮具有潮汐阻力,“秒”只得重新做了解释。它不再是原来一个太阳日的1/86400,自从1960年以来,被视为1900年这个阳历年的1/315569259747(星历表时间)。1958年星历表时间中的秒经过计算为:当外部场在没有受到干扰的情况下,铯原子133跃迁时所对应的辐射的9192631770±20个周期。据1972年8月的记录,周日变化最大为10毫秒。这一变化是370年观察记录中最强的太阳暴造成的。

铯原子束的频率标准精确度约8/1014,甲烷稳化的氦氖激光为2/1013,氢微波激射为6/1013。

带领人们探索未知领域

牛顿创造性地总结了运动三定律,提出了万有引力定律,推动了力学研究的发展。

爱因斯坦建立了狭义相对论,并在此基础上推广为广义相对论。他的相对论在物理学史上具有划时代的意义,对现代物理学的发展产生了重大而深远的影响。

玻尔于1913年发表了关于原子结构的量子理论,它根本上改变7科学家们认为原子粒子不可见的看法。

霍金在经典物理的框架里证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;在量子物理的框架里,霍金指出黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应抹平,而且整个宇宙正是起始于此。

最早的女数学家

海帕西娅(公元约370~415年)于亚历山大里亚出生,她的父亲是个数学家。海帕西娅对自然、哲学很有兴趣,在数学上有很高的造诣。她一生注释了不少柏拉图、亚里士多德和其他许多古希腊哲学家的著作,写了许多有关数学和天文学的论文,对古希腊大数学家阿波罗尼斯得圆锥曲线理论作了详细的阐述。另外她还发明了星盘。可惜的是这位美丽而又博学多才的女数学家和天文学家的全部著作都已经失传。

公元4世纪,罗马帝国的统治陷于崩溃边缘,在反动教会的禁锢下,智力与精神都处于全面的败坏之中。当时为了保留古希腊文明的遗产,海帕西娅花费了很大的心血。

最强有力的神经性毒气

在1952年,最强有力的神经性毒气由英国的一个化学防御性实验基地开发出来,该基地位于威尔特郡波顿唐。该物质的毒性300倍于第一次世界大战中所用的光气毒气的强度。该物质口服最小量0.3毫克就能致命,在空中密度达每立方米10毫克时亦可使人毙命。

最高的温度

1994年5月27日,人类所能产生的最高温度由美国新泽西州普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体创造出来了,最高温度值为5.1亿摄氏度,约是太阳中心温度的30倍。

最富吸收性的物质

1974年8月18日美国农业研究和服务部宣布其发现了一种超级吸收物,该物质与铁一起处理后在水中可吸收自身重130倍的重量。淀粉提取物在该物质中占50%,丙烯酸和丙烯氨化物的含量各为25%。该物质具有长时间保持均衡温度的能力,可把它作为重复性使用冰袋的理想原料。在美国密歇根州底特律市的一次比赛中,该物质曾经为一个14岁的棒球迷降低体温,由此证实了其保持均衡温度的能力。

最苦的物质

阳正离子为品味起来最苦的物质的基本构成物,苯甲酸盐和糖化物就是由此种物质经商业开发而制造成的。其检味标准最低可达1:5×108,在1:1×108的稀释溶液中仍可留有长久的苦味。

最强的酸性溶液

按科学规定,强酸碱溶液的pH值分别趋向于0和14,但如果以此值作为标准来形容强酸是远远不够的。5价氟化锑溶解量为80%的氢氟酸是强酸之中的最强者。但目前还没有对这种酸性溶液的酸性进行测定,有实验表明溶解量稍弱的为50%的溶液,其酸度达到浓硫酸溶液酸性强度的1018倍,由此可见其酸性之强。

最具磁性的物质

能量产出是指一块磁铁在某一特定操作点能够提供的最大能量,而钕铁硼化物Nd2Fe14B最大的能量产出达到每立方米280千焦,成为世界上最具磁性的物质。

第一只交通灯

俄亥俄州克利夫兰市于1914年8月就在该市的埃克立特大街与东105路之间安装了红绿交通灯,而犹他州盐湖城的《Deseret新闻报》认为这并不是第一只红绿交通信号灯,第一只应该是该市于1912年由一名警察L·F·瓦埃尔发明的一只像鸟舍一样的50.8厘米的盒子。它当时是顶在该市中央大道与南二路交叉处的一个杆子上,并且可以在路边手动操纵。1868年的英国伦敦开始使用交通指示灯,这种灯晚间是红绿煤气灯。这是第一只铁路信号灯式的交通指示灯。

最高的铁路

中国的青藏铁路是目前世界上最高的铁路,是横贯“世界屋脊”的第一条铁路干线。它东起青海省会西宁市,西迄西藏自治区首府拉萨市。大部分线路修在海拔3000米的高度。铁路所经之地,海拔最低点为220多米,最高点达5000多米。

青藏铁路的施工分为两期。第一期工程从西宁修到柴达木盆地西南边缘的格尔木,于1974年动工兴建,1979年7月完成铺轨工作,长834.5千米,并分段通行了旅客列车。第二期工程从格尔木至拉萨,于2001年6月开工。2006年7月1日,青藏铁路全线开通。

世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线

举世瞩目的中国上海磁浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线。这条磁浮列车线于2002年12月31日首次试运行,这次试运行全程共30千米,单向运行约8分钟。上海磁浮列车一次载客量为959人,每小时可发车12列。由一名中国司机在这次首次试运行中驾驶列车。他在几个月之前曾到德国埃姆斯兰的线路上接受过培训,并对上海磁浮铁路的整个运营过程进行过模拟训练。上海磁浮列车线不仅是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线,同时也是中德两国友好合作的结晶。从2002年9月开始对磁浮列车线作调试工作。当时让磁浮列车在轨道梁上稳稳地“浮”起来是亟待解决的一个大问题。为此,中方专门邀请了德国磁浮试验线TVE的专家到上海帮助主持调试。磁浮列车已达到当初的运行要求,开动有很小的噪音。10月底,上海磁浮列车的时速顺利达到200千米,并一步步向最高时速430千米前进。

德国方面的专家在对上海磁浮轨道梁进行的检测中,表示“工程质量相当好”。同时,目前的列车奔跑也相当顺利地达到每天时速超过400千米。

最长的海底铁路隧道

目前,地下和海底隧道随着铁道、公路交通运输事业的发展日益增多。日本自上世纪50年代末开始修筑一条世界上最长的连接青森与函管的海底隧道——青函隧道,它的长度远远超过了英、法两国原定计划开拓的的英吉利海峡隧道。青函隧道南起本州北端青森县东津轻郡今别町。沿至北海道函管上矶郡知内町,中间穿过津轻海底。隧道最深的部分在海底100米以下。离水面距离为240米。总长度达53.85千米,内径为9.6米。一种威力巨大的隧道掘进机在青函隧道的掘进作业中投入使用,掘进时速为2米,一下子可掘进直径4米的窟窿。青函隧道建成通车使本州同北海道的距离大大缩短了。

最早的地铁

1863年,在英国伦敦建成了一个长为6千米的地铁。这是世界上最早建成的地铁。当时用来牵引机车的还不是电动机车,而是将隧道里弄得烟雾缭绕的蒸汽机车。尽管环境如此恶劣,仍挡不住人们的好奇心,大家都抢着去坐地铁。所以在那一年,这个地铁就运载乘客达950多万次。

最低的路

在以色列有一条沿死海海岸筑起的公路,它的高度在海拔以下393.2米,这是世界上最低的公路。雷克礁通道位于美国佛罗里达常青国家公园,它的高度是海拔0.9米,是世界上最低的通道。

最长的公路隧道

在瑞士有一条从戈申南到艾尔鲁的圣哥达双向公路隧道。这条隧道于1969年动工,1980年9月通车。为修筑这条隧道,有19名工人丧生,共投入资金4.2亿美元。这条隧道全长16.32千米,是世界上最长的公路隧道。

最深的地铁

朝鲜平壤市因为地质的构成因素,其地铁的车站和路线都在地面下七八十米的深处,因此是最深的地铁。

地铁最长的国家

英国地铁的总长度将近1000千米,共设在8个城市,一共有458个车站,因此它是现在世界上地铁最长的国家。

最早的飞行

1890年10月9日,在法国阿尔曼维利耶,法国人C·阿德(公元1841~1925年)驾飞机成功地进行了一次50米的短途飞行。这个由他自己设计的飞机动力系统是一个约20马力轻型蒸汽发动机。这架被他命名为“伊奥利”的飞机是世界上第一架靠自己动力载人飞行的飞机。而早在1717年,瑞典的E·斯维登堡(公元1688~1772年)就将最早的飞行器“合理设计”出版,这被记载在英国皇家航空学会的资料里。

后来,美国俄亥俄代顿有两个单身兄弟,哥哥威尔伯赖特和弟弟奥维尔·赖特(公元187l~1948年)来到北卡罗来纳的基蒂霍克。奥维尔称他们之所以是单身汉,是因为他们很贫穷,没有钱在“摆弄飞机的同时再养活妻子”。但他们有一架被命名为“飞行家l号”的飞机。1903年12月17日上午10时20分,他的哥哥威尔伯等5个男人和小孩在地面观看奥维尔成功地架着这架12马力、链条带动的飞机飞了36.58米。在飞行过程中,飞机的飞行高度为2.44米至3.66米,空中时速为48.28千米,而飞机的地面时速为10.94千米。现在这架飞机被保存在华盛顿特区史密森的国家航天博物馆里。

最早的喷气机飞行

1909年,罗马尼亚的H科安达(公元1886~1972年)和法国的马科尼特最先提出了喷气推进的设想,1921年,M·纪尧姆也提出了一个关于涡轮喷气发动机的建议。1930年,飞行军官F惠特尔发明了喷气发动机,并申请了专利。1937年4月12日,英国喷气发动机公司对这个发明进行了试验。同年8月,汉斯博士设计的HeinkeIHeS36型发动机也进行了第一次试验。这是一种装有喷尾管的重378.3千克的涡轮喷气发动机。1939年8月27日,这种发动机被装进一架HeinkelHe178型飞机上,由飞行员FE瓦辛兹在德国马林涅海进行了首次飞行。这是最早的喷气机飞行。

开辟最早的国际通道

世界上最早养蚕缫丝的国家是中国,据说黄帝的妻子嫘祖是最早的养蚕人。中国的丝绸自2000多年以前就源源不断地输送到古波斯、古罗马等地。