书城科普中国人一定要知道的科学常识
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第12章 科技常识(12)

经过反复的试验和研究,贝尔终于在1876年制造出了人类第一台电话。虽然最初的电话体积庞大不便,发话人必须在近距离内大喊大叫对方才听到声音,但这毕竟是人类第一部电话机,首次实现“顺风耳”的梦想。后来的电话经过爱迪生改进后越来越轻便,声音也越来越清晰。

录音机构想

贝尔制造出电话的第二年爱迪生发明了留声机,善于联想的美国科学家史密斯根据电磁感应的原理将电话和留声机两大发明联系起来,首次构思出我们今天的录音机。

史密斯想的是,在磁性带上记录声音的信号并从该磁带上取出信号,也就是将磁性物质录音的设想。

十年后丹麦科学家波尔逊利用磁性物质能录音的道理发明了世界上第一台磁性录音机。讲话时让电磁石沿着钢丝滑行进行录音;放音时电磁石又作为重放磁头在载磁钢丝上滑行,这时候用电话机听筒作为耳机就可以听到刚才的录音了。

今天的录音机品种越来越多,性能和质量也不断地提高,谁能想象,电话曾是录音机的远方亲戚呢!

第一辆摩托车

摩托车的发明源于蒸汽机车。

19世纪中叶以后蒸汽机车因时速慢且运动时烟雾弥漫而不被人们喜欢,德国人奥拓发明了以汽油为燃料的4冲程引擎,其助手戈特利伯?戴姆勒就产生了以汽油蒸汽代替煤气做推动力的想法。

经过反复的试验和研究,他把奥拓固定式发动机变成移动式的发动机,并最终研制成功一种小型高效率的内燃机,他把内燃机安装到一台木制的两轮车上,这就是世界上第一台摩托车。1885年11月10日,戴姆勒的儿子保尔驾车从坎斯塔特到温特克海姆往返行驶了9。5公里,成为世界上第一位摩托车驾驶员。

这种车开始并没被人注意,在世界第一次大战前后由于其价格便宜,运行费用少而成了汽车强有力的竞争对手,并随着军警的广泛使用而名声大振。

第一台计算机

世界上第一台计算机“埃尼阿克(ENIAC)”经过3年的研究后,于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学。1946年2月14日在费城试运行。它的计算速度很快,每秒可从事5000次的加法运算,运作了9年之久。据说需要100多名工程师花费一年才能解决的问题,ENIAC只需两小时便能求出答案。

虽然ENIAC很能干,但它吃电也特别多,耗电为150千瓦/时,据传每次一次开机,整个费城西区的电灯都为之黯然失色。

这台计算机的造价高达48万美元,体积也相当庞大——占地170平方米,重达30吨,组成部件有18800个电子管、70000个电阻、10000只电容器、1500只继电器。

在世界上第一台电子计算机问世50周年之际,1996年2月14日,美国副总统戈尔曾亲自启动了这台计算机,以纪念信息时代的到来。

最早的计算机病毒

世界上第一个电脑病毒出现在1988年,由麻省理工学院的学生Robert Tappan Morris撰写,因此病毒也被取名为Morris。该病毒仅99行程序代码,施放到当时网络上数小时,就有数以千计的UNIX服务器受到感染。但此软件原始用意并非用来瘫痪电脑,而是希望写作出可以自我复制的软件,但程式的循环没有处理好,使得服务器不断执行、复制Morris,最后死机。

Morris是第一个在网络上流传的病毒;程序制作人Morris当时被判缓刑;处劳役,并罚款1万美元。

第一个原子反应堆

第二次世界大战爆发后,目睹系特雷残暴并熟悉德国制造的物理学家西拉德等人说服爱因斯坦写信给罗斯福总统,建议美国为维护世界和平首先制造原子弹,获得了批准并被命名为“曼哈顿计划”。意大利物理学家恩里科?费米被任命为曼哈顿总指挥。

之后美国芝加哥大学体育场边上的一间房子门口,就长期挂着一块“冶金技术研究所”的牌子,旁边还贴有一张严禁学生出入的布告。事实上,这里就是美国原子弹研究基地。

这天,研究所里的工作人员正在里面砌一座奇特的砖灶。他们当中有一位浅黑头发的小个子正费米着同伴们紧张地工作,他们砌成了一座50层高的砖灶,砌灶的砖是用石墨制成的。炉灶的上端插着一根金属棒,底部又安放了一台“中子发生器”,炉灶外面有一部做为探测用的“盖革计数器”,计数器正发出““咔、咔、咔”计时声,有一个人正专心地数着计数器的响声,另两个人站在灶台上,手里提着两个装满东西的大桶神情紧张地注视着费米。费米一边大声喊道:“注意!现在开始!”一边立即从炉上里抽出那根金属棒,所有的人都目不转睛地望着那只计数器……不一会儿,人们开始欢呼:“成功了!成功了!”费米郑重宣布:“请记住,现在的时间是1942年12月2日下午3点30分。”这就是第一个原子核反应堆的试验过程。

原子核反应堆就是人工控制原子核裂变反应,使原子核裂变所释放的能量能为人类服务。第一个原子核反应堆的成功运行,为制造原子弹和和平利用原子能打开了大门。

诺贝尔奖之最

诺贝尔奖是全球当之无愧的最著名学术大奖,共设物理奖、化学奖、医学和生理奖、文学奖、和平奖和经济学奖六个奖项。在诺贝尔奖100多年历史岁月中产生了许多鲜为人知的逸闻趣事。

第一个获得诺贝尔奖的科学家是发现X光设想的伦琴,获奖时间是1901年。

最年轻的诺贝尔奖获得者是威廉劳伦斯布拉格,他由于对X射线晶体结构的研究在1915年获得物理学奖,获奖时他只有25岁。有好几位诺贝尔奖得主都是在87岁的高龄时才获得这一殊荣。

科学家佛里斯1919年就发现了蜜蜂跳圆圈舞,1925年发现蜜蜂跳摇尾舞,但是直到1973年他才为此获得诺贝尔奖,这是一项最姗姗来迟的诺贝尔奖。

爱因斯坦提出相对论多次被提名为物理学奖候选人,评审团均认为相对论应接受时间的考验,致使爱因斯坦连年落选。直到1921年诺贝尔奖委员会才因爱因斯坦发现了光电效应而把诺贝尔物理学奖授予他。许多科学家认为,光电效应的科学意义无法和相对论相提并论,诺贝尔奖委员会选错了奖励项目,致使爱因斯坦成为最无奈的诺贝尔奖获得者。

获诺贝尔奖最多的是居里家族,居里夫人和丈夫曾经获得诺贝尔奖,后来居里夫人又再次获奖,20多年后,他们的长女和丈夫约里奥一起发现人工放射性物质共同获得诺贝尔化学奖。一个家庭有两对夫妇获得诺贝尔奖,其中一人还获奖两次,真可谓当之无愧的诺贝尔家庭。

化学史之最

最先提出分子概念的是阿伏加德罗。

最早提出科学原子论的化学家是道尔顿。

最早发现电子的人是科学家汤姆逊。

最早获得诺贝尔化学奖的是范特霍夫。

发现化学元素最多的化学家是戴维。

最早把太平作为研究化学的工具是拉瓦锡。

最早提出元素周期律的是门捷列夫。

最早提出核院子模型的是卢瑟福。

最早电离理论的是阿伦尼乌斯。

最先破除无机物和有机物界限的是维勒。

最早发现并制得氧气的科学家有舍勒和普利斯特里。

最先发明联合制碱法的是侯德榜。

最早发现稀有气体的人是雷利和拉塞姆。

最早应用质量守恒定律的人是罗蒙诺索夫。

最理想的能源

氢是宇宙中最丰富的元素。地球表面约71%为水所覆盖,而氢除了在空气中之外,主要储存爱水中。因此可以说,氢是取之不尽、用之不竭的。

燃烧1克氢,可释放16千焦热量,大约是航空汽油热值的3倍;氢是一种无污染的燃料,它燃烧后的产物是水蒸气,不会像煤和石油那样,燃烧后造成环境污染。

氢用途广泛,除了用于普通飞机和地面交通工具以外,还可以利用管道输送到家庭作为做饭、取暖和空调的能源。氢在运输和储存方面都很方便,用管道输送损失小。根据测算,用管道保存和输送氢气的费用,还不到电力输配费的1/2。

因此,氢被称为最理想的能源。

物理之最

最早的避雷针是由美国的富兰克林发明的。

最早的电话是由1876年美国的贝尔发明的。

最早的发电站是1882年美国的爱迪生在纽约所创建的。

最早发现通电导体周围存在磁场的科学家是丹麦的奥斯特。

最早发现电磁感应的科学家是英国的法拉第。

最早用实验测定大气压值的科学家是意大利的托里拆利。

最早证明大气存在是1654年5月8日德堡半球实验。

最快的速度是光在真空中传播的速度:C=3×108米/秒。

最早记录光直线传播知识的书是我国公元前四世纪的《墨经》。

最早记载“钻木取火术”的书是我北齐刘昼的《刘子崇学》。

最早记载磁偏角的书是我国北宋沈括的《梦溪笔谈》。

最早认识磁屏蔽是1695年我国清代初期刘献廷《广阳杂记》记载。

金属之最

“轻骨头”——锂。锂每平方厘米只有0.543克,比水还轻得多,用它造一架飞机,两个人就能抬走了。

“耐热英雄”——钨。钨能耐受高温,它要超过3410摄氏度时才会熔化,所以它适合制作灯泡里的灯丝。

“硬汉子”——铬。它的硬度仅次于金刚石。在钢中加入12%的铬,就成为大名鼎鼎的不锈钢。

“拒腐蚀大王”——铌。它既不会生锈,又不怕酸碱腐蚀。所以,它是制作化工用品的好材料。

“导电能手”——银。银是导电能力最强的金属,一些精密仪表常用银做导线。

“延展状元”——金。一克黄金,可以拉成4000米长的细丝。黄金还可以捶成五分之一毫米厚的金箔,3500张这样的金箔叠起来,才只是一张报纸那么厚。

“数量冠军”——铝。铝是地壳中含量最多的金属,比铁还多一倍。

“国防新秀”——钛。钛的熔点高,硬度和强度同钢差不多,重量只有钢的57%。钛合金是制造火箭、超音速飞机和潜艇的重要材料。

“重量之王”——锇。锇在地壳中的含量很少,它是最重是金属。它比水重21.7倍,比铁重2倍。

熔点最低的金属——汞。汞就是水银,它是金属。它在零下39摄氏度时就熔化了,所以我们平时看不到固体的汞。

医学之最

世界第一部药典——《新修本草》

世界上第一部法医学专著——《洗冤集录》

世界上最早的体操图——《导引图》

世界上最早开办的国家药局——宋代的“官药

世界最早的麻醉剂——麻沸散

世界最早的医学校——唐“太医署”

世界最早的针灸专书——《针灸甲乙经》

世界最早舌诊专著——《敖氏伤寒金镜录》

我国第一部传染病专著——《瘟疫论》

我国现存最早的医学理论性论著——《黄帝内

我国最大的一部方书——《普济方》

中国最早的病历是汉代的淳于意首创

最早由医生编成的体操——“五禽戏”

圆周率之父

在月球的背面,有一座环形山,这座山的名字叫做“祖冲之环形山”。它用来纪念中国伟大的数学家、圆周率之父——祖冲之。

祖冲之在1500多年前就确定了圆周率在3.1415926和3.1415927之间。西方人直到1000多年后,才有这样的认识。祖冲之还提出了圆周率的近似值为355/113,与圆周率的真值相差不到万分之一,称为密率,又叫祖率。

在古代,祖冲之还制造了计时的漏壶、指南车、水推磨、千里船等机械设置。他第一次提出太阳在天球上连续两次通过春分点所需的间隔天数。他得出的数值365.2428148与近代测量结果非常接近。

不仅如此,祖冲之还编制出《大明历》。他把过去历法中每19年设7个闰月改为391年设144个闰月,使每过220年有一天误差改进为每1739年有一天误差。

20世纪最伟大的科学家

爱因斯坦(1879~1955)是20世纪最伟大的科学家。

许多人一提到爱因斯坦就想起相对论,相对论是爱因斯坦最主要的贡献,但他对人类的贡献不止于此,他在量子力学方面也为物理史做出了巨大贡献,并因此获得1921年诺贝尔物理学奖。他在光量子理论基础上导出了光化学定律,提出了自激辐射和受激辐射理论,为激光的出现奠定了理论基础,导出了波色-爱因斯坦统计公式,建立了布朗运动的统计理论,用相对论解释宇宙,开创了宇宙学新纪元,大爆炸理论就建立在场方程基础上。并从1925年开始到临终的前一天30年时间里一直致力于统一场论,统一场的思想一直影响至今,导致了弱电统一的诞生,大统一理论也是在此思想下建立的。

爱因斯坦热爱科学,也热爱人类,他时刻关注着全人类的命运。德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下,发表了“文明世界的宣言”为德国发动侵略战争辩护,当时德国有声望的科学家、艺术家都为该宣言签字,甚至伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都不能免俗,爱因斯坦却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。当美国对广岛、长崎投下原子弹,杀伤许多平民时他感到非常痛心。他后来写了一封告美国公民书,说明科学的力量是用来为人类谋福而不是伤害,并与罗素联名发表了反对核战争和呼吁世界和平的《罗素—爱因斯坦宣言》。

“中国科学史上最卓越的人”

英国剑桥大学教授李约瑟在他的《中国科学技术史》一书中认为:“沈括可算是中国整部科学史中最卓越的人物。”

沈括(公元1033-1097年),北宋杭州人氏,中国历史上著名的政治家、科学家,因著作《梦溪笔谈》而在世界科学史上流芳百世。

沈括的科学成就是多方面的,不仅精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学,他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家对方志律历、音乐、医药、卜算等也无所不精。他精研天文,提倡的新历法与今天的阳历相似。在物理学方面,他记录了指南针原理及多种制作法;发现地磁偏角的存在,比欧洲早了四百多年;又曾阐述凹面镜成像的原理;还对共振等规律加以研究。在数学方面,他创立二阶等差级数的求和法、已知圆的直径和弓形的高,求弓形的弦和弧长的方法。日本数学家三上义夫在《中国算学之特色》对他还有这样的评价:“日本的数学家没有一个比得上沈括。”在地质学方面,他对冲积平原形成、水的侵蚀作用等,都有研究,并首先提出石油的命名。医学方面,对于有效的方药,多有记录,并有多部医学著作。此外,他对当时科学发展和生产技术的情况,如毕升发明活字版印刷术、金属冶炼的方法等,皆详为记录。沈括可说是一个科学通才。

沈括晚年所著的《梦溪笔谈》详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果,反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库,而且在世界文化史上也有重要的地位。被誉为“中国科学史上的坐标”。

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