书城科普中国人一定要知道的科学常识
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第5章 科技常识(5)

原因很简单,首先是为了减少噪音。坦克里面装了大功率的发动机和各种传动机械,坦克内部空间很小。战场上,机器的声音轰鸣声和坦克发射炮弹和机枪的声音都散发在小小的坦克内,那噪音让人听不见任何其他声音,使人心烦意乱。戴上坦克帽以后,就可以把这些声音隔绝在外了。其次,戴坦克帽是为了进行车内通话和对外通信联系。坦克帽上都有耳机和喉头送话器。喉头送话器装在坦克帽的扣带上,戴上坦克帽后它正好贴在喉头两侧。坦克乘员说话时,它能将喉头分的振动转变成电信号,然后通过导线送入车内的通话系统,从而有效的防止噪音对话筒的干扰。车内的通话系统与车内对外联络的无线电台连在一起。因此坦克乘员很方便和外界联系。最后,坦克帽还有最基本的用途,即保护驾驶员的头部。

硅谷

硅谷位于美国加利福尼亚州。

“硅谷”一词是由一位名叫唐?霍夫勒的编辑于1971年在《微电子新闻》周刊上首次提出来的。他笔下的硅谷,仅是指以斯坦福大学为中心,向北伸展到红杉城、向南到森尼威尔、东北傍旧金山湾的狭窄地区。而30年后的硅谷,范围已经扩大了。硅谷自然环境很美,一年四季阳光普照,冬天多雨,夏天干燥,气温与我国的广东、海南差不多。

硅谷是当今世界信息产业的领头羊。它的兴起,仰仗的是斯坦福大学的支持。许多对硅谷做出重要贡献的人士,都是这个学校的毕业生。

20世纪30年代,为了提高斯坦福大学的声望,学校四处聘请了一些最有名望的科学家到斯坦福任教。从麻省理工学院请来的著名电子工程师弗雷德?特曼教授,就是其中最为重要的一个。

特曼教授鼓励学生们将自己的新技术推向市场。在有人提供资金和设备的帮助下,特曼教授两名学生成功地发明了音频振荡器。两人把这个发明卖给了迪斯尼公司,收入用于新产品开发,并创办了惠普公司。

1950年后,斯坦福大学出租土地,建立了斯坦福工业园区,许多公司都搬进了工业园区。工业园成了许多大公司的总部所在地,也形成了早期硅谷的雏形。

时至今日,硅谷已经成为信息产业人士创造财富和神话的地方。

风能的利用

大风包含巨大的能量,如果把风力开发出来为人类服务,那将是一笔巨大的财富。

科学家预测,全世界每年燃烧黑煤发出来的能量,只及风力在一年内可为我们提供能量的1/3000。所以,有人将风能称作我们肉眼看不见的“无形的煤”。

由于风能的大小与风速的立方值成正比,因此,风力发电机应尽可能安装在理想的风场,这种风场称为“风力场”。近年来,各国在选定的“风力场”上,集中了一大批风力发电站,联合向电网供电。

深层海水的开发

地球之所以还被称为水球,是因为地球表面有70%被海水覆盖,如果将这么多海水资源充分利用起来将是人类多大一笔财富,但是海水很苦并不能直接饮用,人们就想到开发深层海水。

深层海水具有水质清洁、富含营养、水温低、污染少的特点。日本现在利用深层海水生产酱菜、酱油、豆腐、清酒等许多食品。利用深层海水生产的食品发酵快、口味纯正,深受欢迎。

海洋200米深处,阳光几乎照不到,因而有机物分解速度加快,产生大量的氮磷等养分,为大量培养微细藻类提供了优越条件。利用深层海水进行水产养殖,鱼虾的成活率非常高。

廉价的燃料

沼气可以点灯照明,也可煮饭烧水,用沼气代替汽油、柴油发动机的效果也很好,还可以用沼气来发电,6立方米左右沼气可发10度电。沼气因获得成本低而被称作廉价的燃料。

沼气是一种混合气体,主要成分是甲烷。把人粪尿、牲畜粪便、作物秸秆、树叶、杂草之类,装到一个密闭的沼气池里,在一定的温度条件下,甲烷菌就会迅速繁殖,通过一系列的生物化学反应,就把有机物变成了沼气。

沼气资源极其丰富,光是人的粪便一项,如果利用起来,一个4000万人口的省份,一年就可以生产28亿立方米沼气,相当于190万吨汽油,用过的粪便还是优质的肥料。

人工智能时代

人工智能时代就是大规模地利用计算机为人类进行服务,让越来越多的机器人代替人类的活动。

1983年世界上出现了集成两万个电路的超大规模集成电路。从此科研人员开始将目光放在了第五代计算机——人工智能计算机的研制开发上。第五代电子计算机比前四代都要优越,因为它采用并行式工作方法,而第一至第四代计算机是采用串行式工作方法。

作为第六代计算机的生物计算机,其主要原材料是借助生物工程技术(特别是蛋白质工程)生产的蛋白质分子,以它作为生物集成电路——生物芯片。

生物芯片具有天然的立体化结构,它的密集度比平面型的硅集成电路高3——5个数量极。这就意味着,生物计算机每完成一项运算,所需的时间仅为目前硅集成电路计算机的万分之一。与普通计算机不同的是,由于生物芯片的原材料是蛋白质分子,所以,生物计算机既有自我修复的功能,又可直接与生物活体结合。同时,生物芯片具有发热少、功耗低、电路间无信号干扰等优点。

在科幻电影中我们看到的有关智能机器人的场景在我们的生活中会逐渐变成现实。

洋流的发现

美国麻省理工学院谢皮罗教授在洗澡时,发现每次拔开澡盆塞子排水时,水流总是形成逆时针漩涡向下流水。即使用手向右打着漩涡,水还是向左旋转。

经过研究,谢皮罗于1962年发表论文,指出漩涡与地球自转有关。由于地球不停地自西向东旋转,所以地处北半球的美国,其水流漩涡都是向左的。他又从洗澡水的漩涡联想到台风的方向,这个联想使他取得了重大的科学价值。

他断言,北半球的台风就和水流一样,都是逆时针方向旋转的,南半球的水流是顺时针的,而赤道上没有漩涡。就这样人类发现了地球的洋流运动的规律。

爆炸的粉尘

无数微小的粉尘的表面积加在一起是非常大的。一块东西变成无数粉尘后,表面积大大增加了,表面分子与空气接触的机会增多了,使得表面分子的化学性质特别活泼。它们只要不多的热量,很少的空气,就可以充分燃烧。无数粉尘激烈燃烧,使周围的空气剧烈膨胀,就像炸药一样,引起爆炸。

空气中混有面粉尘、煤粉粉尘、锯末粉尘等,都容易发生粉尘爆炸。几年前,我国北方哈尔滨市亚麻纺织厂发生一次亚麻粉尘爆炸,多人伤亡,经济损失惨重。

在有可燃性粉尘的场所,应该绝对禁止烟火,防止发生粉尘爆炸。

摩天大楼的忌讳

摩天大楼最忌失火。

在建筑布置上,厨房餐厅、车库、仓库、变压配电室等易于引起火灾的用房,大多是在大楼底部几层,失火后产生的大量刺激性和有毒烟雾,会随着火焰产生的热空气,通过各种管道迅速向上扩散蔓延,造成居民窒息。高层建筑中竖直的井道就像生炉子的拔气管,管子越长拔气作用越强烈。一座摩天大楼有电梯井、楼梯间、垃圾管道、电缆井等,他们数量多,分布各处,又贯穿大楼上下,会形成抽吸力强大的拔气管束,加剧火焰的燃烧。

摩天大楼不仅要注意防火,还要注意防风。高层建筑的造型非常丰富,一字形建筑受风面较宽大,不利于抗风,所以不宜建得很高;棱形、圆弧形建筑大大增加了抗风能力;圆柱形比方柱形有更好的抗风能力,它可以降低风的压力约40%;锥形就像金字塔一样,它是建筑造型中抗风性能最好的。

世界性科学奖

诺贝尔奖:为瑞典化学家诺贝尔所创立,分设物理学、化学、医学与生理学、文学、和平事业及经济学6种奖。每年12月10日颁发,奖金约20万美元。

克雷夫特奖金:为瑞典实业家克雷夫特所创立。每年以10万美元,分别奖给在数学、天文、生物、地学四个方面有杰出贡献的人。

巴尔塞奖金:为意大利报界人士巴尔塞所创立。奖励在和平、艺术、科学三个方面有杰出贡献的人。

沃尔夫奖金:为德国物理学家沃尔夫所创立。每年以10万美元,奖励在农业、物理、化学、医学、数学五个方面有杰出贡献的人。

维特勒森奖金:由美国哥伦比亚大学办法,奖励在地学方面有杰出贡献的人。

盖尔德拿奖金:每年由加拿大一个专门基金会颁发,奖励在医学方面有杰出贡献的人。

霍维此奖金:每年有哥伦比亚大学颁发,金额为2.5万美元,奖励在医学方面有贡献的人。

基泰奖金:每年由纽约一个专门基金会颁发,金额为1万美元,奖励在精神病学方面有贡献的人。

卡林加奖金:奖励在科学、教育、文化方面有贡献的人。

格蒂奖金:每年以5万美元奖励杰出的野生生物保护者。

泰勒奖金:每年以15万美元奖励杰出的生态学者。

威尔奇奖金:近年设立的化学奖,金额为15万美元。

国际环境保护奖:每年5万美元,奖励在环境保护方面有杰出贡献的人。

世界科技名人

阿基米德,古希腊数学家、物理学家、建筑学家。

哥白尼,波兰天文学家,提出了日心说。

麦哲伦,葡萄牙航海家,首次完成环球航行,证明地球是圆的。

开普勒,德国天文学家,提出行星运行三大定律。

伽利略,意大利物理学家,提出力学自由落体理论。

牛顿,英国物理学家,提出牛顿力学三大定律和万有引力定律,近代科学的奠基人。

法拉第,英国物理学家,发现了电磁感应定律,发明了世界上第一台电动机。

道尔顿,英国化学家,首次提出原子理论。

拉瓦锡,法国化学家,首次提出化学反应中物质不灭定律。

孟德尔,奥地利业余科学爱好者,生物遗传学的奠基人。

达尔文,英国生物学家,创立了生物进化学说。

爱迪生,美国著名的发明家,为世人留下一千多种发明。

马可尼,意大利发明家,发明了无线电通信。

麦克斯韦,英国物理学家,电波之父。

卢瑟福,英国物理学家、化学家,核子科学之父。

袁隆平,中国杂交水稻之父。

贝尔,苏格兰发明家,发明了电话。

居里夫妇,波兰物理学家,发现了放射性元素镭和钋。

费来明,英格兰医学家,发现了青霉素。

波尔,丹麦科学家,被称为“原子结构之父”。

爱因斯坦,德国物理学家,提出相对论和光化学定律。

20世纪主要科学成就

1900年,德国普朗克提出量子假说,这是物理学史上的一次巨大变革。从此结束了牛顿经典物理学一统天下的局面。

1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,推翻所有传统力学观念,将构建崭新的物理学大厦。

1909年,丹麦的约翰逊提出基因遗传学,是现代生物遗传学的先驱。

1912年,德国魏格纳提出大陆漂移说,开创了地质学的新时代。

1913年,丹麦的波尔提出原子结构假说,对人类认识核能有重要的影响。

1915年,爱因斯坦完成广义的相对论,在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学。

1916年,爱因斯坦完成受激辐射理论,称为激光理论的基础。

1919年,英国卢瑟福首次实现人工核反应,他对放射性和原子结构方面做出了重大的贡献。

1926年,美国摩尔根发现染色体的遗传机制,创立染色体遗传理论,奠定了现代实验生物学的基础。

1931年,美国杨基思发现了无线电波,为无线电通讯奠定了基础。

1939年,美国纽约首次实现电视直播,人类从此进入电视时代。

1945年,美国费米实验成功研制出第一颗原子弹,加速了第二次世界大战的进程。

1946年,美国埃克特发明了第一台电子计算机,宣告了计算机时代的来临。

1957年,前苏联发射第一颗人造卫星,人类从此进入太空时代。

1960年,美国梅曼制成第一台激光器,医学设备家族又多了一位新的重要成员。

1966年,英籍华人高锟提出光纤通信的设想,在通信史上具有里程碑的意义。

1969年,美国登月成功,实现了人类飞天的梦想,具有重大的科学意义和政治军事意义。

1969年,美国首创因特网,从而改变了人类的生活。

1975年,英国制成单克隆抗体,对医学的发展有重大影响。

1987年,中国、美国获得高温超导体,人类对超导电性的探索与研究进入了黄金年代。

1990年,美国成功发射哈勃太空望远镜,首次证实行星诞生理论,对天文学研究产生了深远的影响。

《天工开物》

《天工开物》是一部明代时期记载我国古代农业和手工业生产技术的百科全书,作者宋应星(1587~1661),他在这本书里记载了走在世界前列的科学创造,在世界科学技术史上占有重要地位。

《天工开物》的书名取自《易?系辞》中“天工人其代之”及“开物成务”,全书按“贵五谷而贱金玉之义”分为18卷,内容包括谷物豆麻的栽培、加工方法,蚕丝棉苎的纺织和染色技术,以及朱墨、颜料、酒曲、盐、糖、油、烛、纸的制造过程,砖瓦、陶瓷的制作,车船的建造,金属的铸锻,石灰、煤炭、硫磺、白砚的开采和烧制,五金的开采及冶炼,兵器、火药的制造,珠玉的采琢等,全面系统地记述了我国古代农业和手工业的生产技术和经验,并附有123幅详尽生动的插图。

《天工开物》被译成日、法、英、德等多国文字,传遍全世界,产生了广泛的国际影响,为中华民族争得了崇高的荣誉。

生活科技

“隐形杀手”

汽车给人类带来便利的同时,汽车废气的污染却成为危害人类生存环境的“隐形杀手”。

汽车废气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应,就形成光化学烟雾。它对健康的危害主要是刺激眼睛和呼吸系统,引起红眼病和慢性呼吸系统疾病;光化学烟雾能使树木枯死,农作物大量减产,降低大气的能见度,妨碍交通。

汽车废气中的二氧化硫和悬浮颗粒物,会增加慢性呼吸道疾病的发病率,损害肺功能。二氧化硫在大气中含量过高时,会随降水形成“酸雨”。酸雨会腐蚀建筑,造成农作物减产,污染水源。

汽车废气严重危害着人体健康和生态环境,是典型的隐形杀手。因而,消除汽车废气的污染已成为人类面临的重大课题。

“第六感觉”

感知来自外界的化学信号的能力,称为“第六感觉”。人类因为某种基因突变已经失去了这种能力。而动物却普遍存在着这种感知能力,它们能从腺体释放出一种叫做信息素的特殊物质,然后由鼻子上一个叫鼻犁骨的器官接收,这种信息素支配着动物从攻击到求偶多种行为。

信息素与一种特定的基因密切相关,这种基因在人身上也存在,只不过突变后已不再发挥作用。如果研究人员能找到恢复这种基因的办法,那么,人类就能找回“第六感觉”了。

短路造成的火灾

电路发生短路时很容易造成火灾。