正文 第46章 科技篇(1)(1 / 3)

最早發現的電現象

“電”這個名詞是由希臘語“琥珀”轉來的。人類最早出現的電現象是摩擦起電的現象。公元前600年左右,古希臘正處於文化昌盛時期,貴族婦女外出時都喜歡穿柔軟的絲綢衣服,帶琥珀做的首飾。

琥珀是一種樹脂化石,把它磨光就呈現出黃色或紅色的鮮豔光澤,是當時較為貴重的裝飾品。人們外出時,總把琥珀首飾擦拭得幹幹淨淨。但是,不管擦得多幹淨,它很快就會吸上一層灰塵。雖然許多人都注意到這個現象,但一時都無法解釋它。

有個叫泰勒斯的希臘人也在研究這個神奇的現象。經過仔細的觀察和思索,他注意到掛在領項上的琥珀首飾在人走動時不斷晃動,頻繁地摩擦身上的絲綢衣服,從而得到啟發。經過多次實驗,泰勒斯發現用絲綢摩擦過的琥珀確實具有吸附灰塵、絨毛等輕小物體的能力。於是,他把這種不可理解的力量叫做“電”。

最早的電容器

電容器亦稱儲電器,是儲藏電荷的容器,是無線電電子技術中常用的重要元件。電容器種類很多,來頓瓶是最早的一種。因為它最初是18世紀40年代製造的,形狀又像瓶,瓶的內壁和外壁都貼上一層錫箔,成為電容器的兩個極板,內層常用金屬鏈條與伸到瓶口外的金屬杆相連,金屬杆頂上再裝上一個金屬球。

當帶電體跟金屬球接觸時,帶電體上的電荷就會沿著金屬杆和鏈條傳到瓶的內壁,而外壁由於靜電感應而帶上異種電荷,這樣內壁的電荷就能儲存在裏麵保存很長一段時間。等需要用的時候,隻要與金屬球接觸一下,就可把儲存的電荷再放出來。

最早的空氣溫度計

1603年意大利科學家伽利略發明了能測量溫度的儀器——溫度計,這是一個底部為球狀的玻璃管。測量時,用雙手握住玻璃管的球部,使球內空氣因受熱膨脹而溢出一部分,然後把玻璃管口倒入水中,放開雙管內空氣受冷收縮進水就被吸上玻璃管。這樣做成的溫度計叫做空氣溫度計。

當玻璃球周圍溫度變化時,由於球內空氣熱脹冷縮,使管內上升的水柱隨著升降在玻璃管上刻著相應的刻度,就可以反映被測物體的溫度。伽利略曾用這種溫度計測量了許多學生的體溫,發現人體的正常體溫大致是相同的這一規律。這種測量溫度的方法在當時是一個重大突破,但美中不足的是,由於水麵是露在大氣裏的,水柱的高低會受到大氣壓的影響,從而嚴重影響了測量溫度的準確性。

最小的溫度計

日本物質材料研究所的研究人員發明了“碳納米溫度計”,這種溫度計被認定為世界上最小的溫度計,並被列入了吉尼斯大全。

由該所研究員板東義雄等人研製的這一“碳納米溫度計”,是用直徑不到頭發五百分之一的筒狀碳納米管製成。研究人員在長約千分之一毫米,直徑僅為萬分之一毫米的碳納米管中充入呈液態的金屬镓。當溫度升高時,管中的液態镓就會膨脹,通過電子顯微鏡就能讀取溫度值。

最小的無線傳輸芯片

美國加利福尼亞大學完成一項獨特發明——超微型無線傳輸芯片,它能以移動通訊係統頻率工作。同時,這種由該大學電氣工程和計算機科學係研究生埃爾·莫納爾研製的裝置比手機中使用的高頻芯片小50倍,消耗的電能減少1000倍。

研製如此微型無線傳輸芯片是美國“聰明灰塵”計劃的一部分,在該計劃範圍內,加利福尼亞大學科學家抓緊研製超微型電子裝置,這些電子裝置的應用範圍特別廣泛:從解決軍事問題到建築和電力部門。

“聰明灰塵”的作用原理在於,大量塵粒大小的電子裝置會自動記錄各種信息,並互相傳輸信息,直到將信息傳輸到中心計算機為止,全部信息由中心計算機進行處理。

加利福尼亞大學許多專家和科學家都參與了“聰明灰塵”的研製工作,其中包括另一名研究生傑森·希爾,他在莫納爾研製的微型無線傳輸芯片基礎上又研製成電子“塵粒”芯片,它安裝有特殊存儲器和專用的TinyOS操作係統。隻要新工藝最後調整好,“聰明灰塵”將立即由DustInc公司組織批量生產。

為了研製超微型和特節省電的無線傳輸芯片,必須利用一係列獨特工藝,特別是,莫納爾及其同事成功地在微芯片一些元件中利用單個電子的能量大大改善了微芯片的能耗特性。這種方法非常有效,因為“塵粒”芯片信號的功率總共隻有幾百微瓦,消耗的電能隻有幾毫伏。

最亮的光

世界上最亮的光當推激光,它比太陽光亮幾億倍,激光和普通光一樣,都是由於組成物質的原子中的核外電子躍遷而產生的,原子核外的電子在吸收了外來的熱能、電能、光能或化學能後,就會從低能級遷到高能級。而處於高能級的電子,又能把吸收的能量以光子的形式釋放出來,而重新回到低能級。

不同的是,普通的光是電子自發地跳回到低能級時產生的,所以發光物質中各個原子發出的光就顯得雜亂無章,發光時間有早有晚,方向也不一致,因而亮度不高。但激光卻不同,處在高能級的核外電子是在外來光的刺激下才跳回低能級而放出光子,這叫做受輻射發光——簡稱激光。