正文 第二十五章 科技(2 / 3)

令人敬佩的是,當時無法測量電流的強弱,在電學研究中,卡文迪許把自己的身體當做實驗儀器,根據手指、腕關節、肘等部位的電振麻木感覺,來估計電流的強弱。憑著這種奮不顧身的精神,他發現了電荷的平方反比定律(即庫侖定律)等重大電學規律,隻可惜未能及時發表。

卡文迪許還善於將科學應用於實踐。他曾為火藥倉庫研究避雷裝置,為國家造幣廠研究減少金幣磨損消耗的辦法。

卡文迪許在科學上有那麼多的貢獻,可在生活上卻被稱為怪人。他腰纏萬貫,但沒有一件不掉扣子的衣服;他有一處寬大漂亮的住宅,卻沒有妻子兒女。他的一生大部分時間是在實驗室和圖書館中度過的。他務實勤奮,不喜歡別人恭維;他不善於交際,見人會臉紅,甚至連女仆也回避,因此還得罪過不少人。

卡文迪許死後留下了大量資料和手稿,麥克斯韋整理了五年,最後出版了《亨利·卡文迪許的電學研究》一書。

一生儉樸的卡文迪許留下了大筆遺產,其中一部分由他的家族捐贈給了劍橋大學。劍橋大學用這筆錢建立了舉世聞名的“卡文迪許實驗室”。卡文迪許的精神伴隨著這個實驗室,100多年來對物理科學的進步作出了巨大的貢獻,前後培養出諾貝爾獎獲得者26人。

瓦特

蒸汽機的出現,標誌著人類進入了一個新的時代——蒸汽機時代。蒸汽機的發明,發展經曆了漫長時期,許多科學家、發明家對此都作出了貢獻,而其中對蒸汽機的發展和改進作出重大的一係列突破性貢獻的是瓦特(1736~1819),所以人們習慣稱蒸汽機是英國人瓦特發明的。

瓦特生於英國一個工人家庭,是位自學成才的發明家。他從小體弱多病,不能按時入學,隻好在父母親的輔導下完成了啟蒙教育。他後來當學徒和修理工,靠著虛心求學和刻苦鑽研的精神,逐漸成為一位既有科學理論知識又掌握木工、金屬冶煉和加工、修造儀器等技術的熟練的技術工人。工作環境使他熟悉了當時先進的機械技術,並接觸了蒸汽機。這些為他的發明創造打下了基礎。

早在公元1689年,英國技師塞維萊發明了實用的蒸汽機,經鐵匠紐可門改進後,許多企業采用了。但這種蒸汽機耗煤多,熱效率低;且隻能作往複直線運動,不能作旋轉運動。瓦特在修理蒸汽機時,精心地研究了它的工作原理和耗煤量大、效率低的症結。他發現效率低的主要原因是絕大部分蒸汽沒有被利用,為此他發明了和汽缸分離的冷凝器,將高溫蒸汽從汽缸中導出並冷卻,從而大大提高了效率。接著他先後完成了蒸汽機結構配套的一係列重大發明,發明了行星式齒輪、活塞沿兩個方向運動都產生動力的“雙動作蒸汽機”、平行運動連杆機械、離心式調速器、節氣閥等。1790年他發明了蒸汽機配套用的壓力計。到此為止,瓦特完成了對蒸汽機的整個發明過程。瓦特也由此博得了第一部現代蒸汽機——高效率、連續轉動的、雙動作蒸汽機——瓦特蒸汽機的發明者稱號。從此,蒸汽機在全世界廣泛應用,人類由此進入了“蒸汽機時代”。

為了紀念這位偉大的發明家,國際單位製中功率以瓦特為單位。

伏特

世界上第一個使人類獲得穩定持續電流的是偉大的意大利物理學家伏打(1745~1827)。

伏打,又譯為伏特,20歲時發表了靜電學著作《論電的吸引》,引起了科學界的注意。29歲成為物理學教授,在電學等方麵作出了許多重要貢獻。公元1791年被聘為英國皇家學會國外會員,三年後被授予科普利獎章,後來還被選為巴黎科學院的國外院士。

伏打所處的時代,人們隻停留在靜電現象的研究。1780年,意大利物理學家伽伐尼發現了“動物電”現象。在此啟發下,伏打開始研究“動物電”及相關效應。他通過大量實驗,否定了“動物電”是動物特有的說法,認為產生於兩類導體(兩種金屬和液體)所組成的電路中,不同種類的金屬接觸時彼此都起電(叫接觸電),這就是著名的電的接觸學說。他以不同的金屬連成環接觸青蛙的腿及其背,從而成功地使活的青蛙痙攣。這就證實了“動物電”產生於兩種不同金屬的接觸。由實驗他還觀察到電不僅產生顫動,還影響視覺和味覺神經。為了取得較強的效應,伏打把若幹種導體連接起來進行了長期實驗,終於研製成第一個長時間的持續的電流源——伏打電堆,接著又發明了伏打電池。伏打電池是公元19世紀初具有劃時代意義的最偉大的發明。這一發明在此後相當長的時間內成為人們獲得穩定的持續電流的唯一手段。由此開拓了電學研究的新領域,使電學從靜電現象的研究進入到動電現象的研究,導致了電化學、電磁聯係等一係列重大發現。正是依靠足夠強的持續電流,丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應,這又導致了英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象等等,使電磁學發展走上了突飛猛進的道路。為了紀念這位最先為人類提供穩定電流的科學家伏打,人們將電動勢和電位差的單位以他的姓氏命名為“伏特”,簡稱“伏”。

安培

法國物理學家安培(1775~1836)生於裏昂,未受過正規教育,小時在家庭教師的指導下自學。父親供給他大量圖書,讓他走自學成才的道路。於是他博覽群書,吸取營養,12歲學會了微積分,14歲時就讀完了狄德羅等主編的20卷的《百科全書》,這使他獲得了廣博的知識並對自然科學產生了極大興趣。26歲時教物理學和數學,34歲任巴黎工藝學校教授,39歲被選為巴黎科學院院士。1824年起任法蘭西學院教授。

安培對電磁作用的研究作出了巨大貢獻。他總結出確定電流的磁場對磁針作用方向的定則,即至今仍沿用的安培定則。1822年他發現載流螺線管的磁效應,最先指明了電和磁之間的緊密“起源”關係,已成為認識物質磁性的重要理論根據。1826年安培推導出電流相互作用力的定量關係規律——安培定律。

庫侖

電學中有許多稱為庫侖的術語,如電量的單位叫“庫侖”,電荷間作用力有庫侖定律,庫侖扭秤實驗等。這些都是以法國科學家庫侖(1736~1806)的名字命名的。

庫侖是一位學識淵博的物理學家,也是當時歐洲最有名的工程師之一。他善於設計精巧的實驗,具有精湛的實驗技術和技巧,進而取得精確的實驗數據,通過分析,找出數據變化的規律,揭示運動的基本法則。1781年他發現了摩擦力與壓力的關係,表述出摩擦定律、滾動定律和滑動定律。1773年法國科學院設獎征求改進船用指南針的方案,庫侖便開始潛心研究靜電力和靜磁力。他認為指南針軸托在細小支點上要受到摩擦力而帶來誤差,就改用頭發絲或蠶絲把磁針懸掛起來以消除摩擦,從而攻下了這一難題,因而獲得法國科學院獎金。同時他研究發現絲線或金屬細絲扭轉時扭力和指針轉過的角度成正比,因而確立了彈性扭轉定律。這又導致他1785年發明了非常靈敏的、測量力的儀器——扭秤。接著庫侖利用扭秤實驗揭示了兩個點電荷之間的相互作用力與二點電荷所帶的電量及它們的距離的定量的關係,建立了電磁學中第一個定量定律——庫侖定律,使電磁學中的研究從定性進入定量階段,從而使電磁學真正成為一門科學。庫侖定律的建立是電磁學史上的一個重要裏程碑。庫侖用類似的方法繼續通過實驗對磁針之間的相互作用力進行研究,證明了兩個磁體間的引力或斥力所遵循的規律與帶電體的庫侖定律是類似的,與兩磁體間距離平方成反比。這些為電磁學的發展作出了巨大貢獻。庫侖還對梁的斷裂、磚石建築、土木建築作過研究。他曾嚐試測量人在不同工作條件下做功的大小,被認為是人類工程學的創始人之一。

數學王子

德國數學家高斯(1777~1855)是曆史上最偉大的數學家之一,被譽為“數學王子”。高斯對數學有著極高的天賦。11歲時,他便發現了二項式定理,17歲發明了二次互反律,18歲時發明了用圓規和直尺做正十七邊形的方法,21歲大學畢業,22歲便獲得博士學位。高斯最主要的貢獻是在數論方麵,他的偉大著作《算術研究》是數論開始成為獨立的數學分支學科的標誌。

從公元1807年到公元1855年逝世,他一直擔任格丁根大學教授兼格丁根天文台台長。他還是法國科學院和其他許多科學院的院士,被譽為曆史上最偉大的數學家之一。他善於把數學成果有效地應用於天文學、物理學等科學領域,又是著名的天文學家和物理學家。

高斯對科學研究達到了如醉如癡的地步。一次,他正在研究一個深奧的問題,家裏人告訴他,夫人病重。高斯似乎沒有聽到,繼續工作。過了一會兒,家裏人又告訴他:“夫人病很重,要你立即回去。”高斯回答:“我就來!”仍然繼續工作著。家裏人第三次來通知:“夫人快斷氣了!”高斯抬頭回答:“叫她等我一下,我一定來!”

高斯為科學事業奮鬥了一生,於公元1855年2月23日逝世。為了紀念他,格丁根大學校園內建立了一個正17邊形台座的高斯塑像。他被公認為18、19世紀之交最偉大的數學家,100多年來享有“數學王子”的美稱。

法拉第

英國實驗大師法拉第(1791~1867)發現了電和磁之間的密切聯係和統一性,並且第一個用力線和場的概念來表達它們,為後來建立嚴密的電磁場理論奠定了基礎。

法拉第出生在一個鐵匠家庭,因家境貧寒,隻讀了兩年半小學,12歲就上街賣報,13歲當學徒,借工餘時間自學電學和化學。他不滿足書本上的現成結論,常常自己因陋就簡地動手設計製造儀器做實驗,以檢驗書中的內容。他的勤奮好學和實驗才能得到大化學家戴維的器重,吸收他為皇家研究所的實驗人員。

法拉第是許多電磁現象的發現者,為電磁學的發展作出了卓越的貢獻。1821年9月,他用實驗首先發現通電導線能繞磁鐵旋轉,實現了人類曆史上第一次將電磁向機械運動的轉換。這個裝置後來發展成為電動機。1831年10月,法拉第又發現,如果把磁鐵插入或抽出閉合的導線回路,回路中會出現電流,並總結出著名的法拉第電磁感應定律。同一年,法拉第還完成了後來演變成變壓器的工作。這些實驗孕育的發電機、電動機、變壓器,預示著人類將步入電氣化的時代。現在電學和化學上的一些單位和定律就是以法拉第的名字命名的。

布朗運動

布朗運動是由英國人布朗發現的。1827年,布朗在顯微鏡下觀察水中懸浮的花粉時,發現花粉顆粒在不停地作無規則運動。他在顯微鏡下觀察一滴稀釋了的墨汁,發現小炭粒在不停地流動著,且呈不規則路線運動。這種現象就稱為布朗運動。科學研究表明,懸浮在水中的微粒由於受到作無規則運動的水分子的撞擊,不停地作無規則運動。由於物質分子的運動是永不停息的,因此布朗運動也是絕不會停止的。

焦耳

今天,摩擦生熱已是一種常識。可是在一百多年前,一定的摩擦(功)轉化為多少熱,曾經是一道科學難題。最先解決這道難題的是英國物理學家焦耳(1818~1889),所以後人把功和能的單位叫做“焦耳”。

焦耳的父親是個釀酒師,童年時他就注意觀察爸爸怎樣反複測量酒的比重、溫度、濃度,知道做事情要一絲不苟。長大後,他和天平、鍾表、溫度計、電流計等打了一輩子交道。

焦耳曾把通電的電阻絲放入水中,確定電流產生的熱量跟電流強度的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。焦耳發現這個規律時才23歲。因為焦耳的這些實驗結果與俄國物理學家楞次幾乎同時發現,所以稱為焦耳-楞次定律。這一發現為揭示電能、化學能、熱能的等價性打下了基礎,敲開了通向能量守恒定律的大門。

在這一發現的基礎上,焦耳繼續探討各種運動形式之間的能量守恒和轉換的關係。1843年,他寫了《論電磁的熱效應和熱的價值》的論文,指出“自然界的能是不能被毀滅的,那裏消耗了機械能,總能得到相當的熱。”1850年,焦耳向英國皇家學會提交了一篇論文《論熱的機械當量》,報告了他的關於熱功當量的最新測定成果:l千卡熱相當於423.9千克力的機械功。這比現在公認的熱功當量值僅小0.7%。在當時的實驗條件下,這樣的結果應該說是非常精確的。

焦耳花了38年時間,先後進行了400多次實驗,為能量守恒與轉換定律的確定奠定了堅實的基礎。為了紀念這位一絲不苟的學者,人們把功和能的單位定名為“焦耳”。

麥克斯韋

英國物理學家麥克斯韋(1831~1879)是電磁場理論的完成者。他還預言了電磁波的存在。無線電技術就是以電磁場理論為基礎發展起來的。

麥克斯韋自幼聰穎,但由於他不善交際,鄉音不改,開始被看做“醜小鴨”。但他在父親的引領下,對數學充滿了興趣。由於麥克斯韋不斷努力,在學校舉辦的一次數學和詩歌比賽會上,他一個人獲得兩項一等獎。令老師和同學們刮目相看。

麥克斯韋在總結前人近百年的電磁學研究成果的基礎上,發展了法拉第的電磁感應理論,提出變化的磁場能產生電場,而變化的電場也能產生磁場,這種交替變化的電磁場會以波的形式向空間散布開去,由此他預言了電磁波的存在。經過多年的努力,他用完美的數學形式表達了自己提出的理論,這就是麥克斯韋方程組。這一方程組概括了電磁學的全部內容,正像牛頓方程概括了力學的規律一樣。

康托爾

德國數學家康托爾(1845~1918)生於俄國彼得堡一個丹麥猶太血統的富商家庭,10歲隨家遷居德國,自幼對數學有濃厚的興趣。23歲獲博士學位,以後一直從事數學教學與研究。他所創立的集合論已被公認為全部數學的基礎。

由於研究無窮時往往推出一些合乎邏輯的但又荒謬的結果(稱為“悖論”),許多大數學家唯恐陷進去而采取退避三舍的態度。1874~1876年間,不到30歲的康托爾向神秘的無窮宣戰。他靠著辛勤的汗水,成功地證明了一條直線上的點能夠和一個平麵上的一點一一對應,也能和空間中的點一一對應。這樣看起來,1厘米長的線段內的點與太平洋麵上的點,以及整個地球內部的點都“一樣多”!後來幾年,康托爾對這類“無窮集合”問題發表了一係列文章,通過嚴格證明得出了許多驚人的結論。

康托爾的創造性工作與傳統的數學觀念發生了尖銳衝突,遭到一些人的反對、攻擊甚至謾罵。有人說,康托爾的集合論是一種“疾病”,康托爾的概念是“霧中之霧”,甚至說康托爾是“瘋子”。來自數學權威們的巨大精神壓力終於摧垮了康托爾,使他心力交瘁,患了精神分裂症,被送進精神病醫院。但康托爾的成就最終在1897年舉行的第一次國際數學家會議上得到承認。可是康托爾仍然神誌恍惚,不能從人們的崇敬中得到安慰和喜悅。1918年,康托爾在一家精神病院去世。

惡 元素周期律

在1869年以前,盡管人們已發現了很多的化學元素,但對這些元素之間的關係並不清楚,許多化學家對元素進行了分類研究,但都沒有得到正確的分類原則,各種元素性質的變化規律仍然是個謎。1869年,任彼得堡大學教授的門捷列夫(1834~1907),對元素進行分類研究,終於發現了元素性質與原子量之間的周期性變化規律。他將已經發現的63種化學元素排列成一張元素周期表,豎行表示族,橫列表示周期,並且明確指出:元素(以及由元素組成的單質或化合物)的性質,周期性地隨著它們的原子量而改變。門捷列夫還大膽修正了一些元素的原子量,改排了一些元素的位置,並在表中留下許多空位,指出這些空位上還有一些沒有發現的元素,同時預言了它們的性質。1869年他正式發表了化學元素周期律。

後來陸續發現的新元素,證實了門捷列夫的元素周期律。元素周期律的發現,揭示了物質世界的秘密,使化學家有了十分強大的武器,並對後來光學、原子物理學的發展有指導意義。直到現在,元素周期律仍然是人們尋找新元素性質的基本規律。

赫茲

如果世界上沒有電磁波,也就不會有無線電報,更不會有今天的廣播、電視。而電磁波是由德國物理學家赫茲(1857~1894)最先發現的。

自從物理大師麥克斯韋從理論上預言電磁波的存在以來,科學家一直在努力探索用實驗證明這個預言是否正確。1886年10月,赫茲用放電線圈做火花放電實驗,偶然發現和放電線圈靠得很近的另一個開口的絕緣線圈中有電火花跳過。赫茲十分敏感,開始有計劃地進行這方麵的研究。1888年,在一年多的時間裏,他進行了多次實驗;反複改變導體的形狀、大小,介質的種類,放電線圈與感應線圈之間的距離……終於證明了電磁波的存在,並發現了它的性質。後來,赫茲又做了一係列實驗,他研究了紫外光對火花放電的影響,發現了光電效應,也就是物質在光的照射下釋放出電子的現象。這一發現,成了愛因斯坦建立光量子理論的實驗基礎。赫茲還通過實驗確認電磁波是橫波,具有直線傳播、反射、折射和偏振等光學性質,並且實現了兩列電磁波的幹涉,從而全麵驗證了麥克斯韋光的電磁理論和正確性,進一步完善了麥克斯韋方程組,使它更加完美、對稱,得出了麥克斯韋方程組的現代形式。

赫茲對人類文明作出了很大貢獻,正當人類對他寄予更大期望時,1894年元旦,赫茲因中毒身亡,年僅36歲。物理學家普朗克在紀念赫茲的演說中,稱這位早逝的物理學家是“我們科學的領袖之一”。後人為了表彰他的功績,用他的名字來命名各種波動頻率的單位,簡稱“赫”。

量子論

德國物理學家普朗克(1858~1947)創立的量子理論,衝破了20世紀初的“物理學危機”,推進了物理學和整個自然科學現代化進程,獲得了1918年的諾貝爾物理學獎。

在普朗克之前,物理學家都是從經典物理學角度來研究一個受熱物體向外輻射能量與它的溫度的關係,結果總是和實驗有很大出入。這個疑點被當時的科學家稱為物理學上空籠罩著的兩朵烏雲之一。這樣,當時被認為十全十美的物理學出現了危機。普朗克創立了量子論,從一個方麵解決了物理學危機(另一個方麵是由相對論解決的)。他在1900年推導出一個與實驗相符合的公式。在這個公式裏,他引入了符號h,稱為作用量子,這是一個非同小可的發現。因為,以往人們認為能量可以分割成任意小,作用量子的出現卻表明能量隻能是某個最小單位的整數倍,這個能量最小單位稱為“能量子”,它與輻射頻率有關。為了紀念這一新的發現,科學界把h命名為普朗克常量。

原子核之父

1911年,物理學家盧瑟福根據α粒子的散射實驗(被稱為盧瑟福實驗)結果,發現了原子核的存在,並據此提出了類似太陽係結構的原子模型:原子中央是帶有正電荷的原子核,所有帶負電荷的電子就像行星繞著太陽一樣圍著原子核旋轉。這一理論模型極大地推動了科學界對原子結構的認識,為後來深入探討原子結構奠定了基礎。

1919年,盧瑟福通過α粒子轟擊氮原子,獲得了氧的同位素,第一次實現了元素的人工轉變。1920年,他預言了中子的存在,認為原子核內部存在某些不帶電的粒子,這些粒子很容易打入原子核內,和原子核結合或者完成蛻變,這種粒子就是中子。

愛因斯坦

愛因斯坦(1879~1955),1879年3月出生於德國烏爾姆城,14歲移居瑞士。愛因斯坦17歲考入蘇黎世工業專科學校,21歲畢業後在伯爾尼市專利局當上了一名專員,一直工作到1909年。在這一時期,他一麵工作,一麵刻苦學習,為他畢生從事科學事業奠定了基礎。愛因斯坦敢於追求真理,富於科學的創造精神,從1901年發表第一篇論文開始,到1945年退休為止,差不多每年都要發表一兩篇具有重要價值的論文,其中如關於解釋光電效應而提出的光量子概念,關於狹義相對論的論述,以及關於質能聯係方程等,都是具有劃時代意義的。所以科學界都認為“在我們這一代的物理學史中,愛因斯坦的地位將在最前列”。愛因斯坦最突出的成就,是創立了相對論,相對論揭示了高速運動物體的力學規律,從根本上改變了幾百年來所形成的有關絕對空間和絕對時間的概念,這是人類認識史上的一次重大飛躍。1955年,愛因斯坦逝世。

射電天文學

1931年,美國電信工程師央斯基(1905~1950)在一些幹擾信號中,發現有一種每隔23小時56分4秒出現最大值的無線電幹擾。經過仔細分析,他在1932年斷言:這是來自銀河係中心方向的射電輻射。由此,央斯基開創了用射電波研究天體的新紀元,從而開創了研究天體的一門新學科——射電和雷達天文學,簡稱射電天文學。

射電天文學迅速發展,取得了光學天文學從未得到的成果。射電天文學誕生以來,已發現宇宙中有3萬多個射電源,看到了100億光年的星係,尤其在20世紀60年代得出了天文學上的四大發現:即脈衝星、類星體、3K微波背景輻射和星際有機分子譜線。

無線電之父

1937年8月,英國所有郵局的無線電報和無線電話都沉默兩分鍾。這是為了悼念發明無線電通訊的馬可尼。

馬可尼出生於意大利一個富裕家庭,從小喜歡讀書,愛做實驗。他自己裝備了一個小實驗室,先做化學實驗,後來做電學實驗。他看到有線電報架設線路非常費力,就想:能不能用電磁波來傳送電報呢?1895年,馬可尼在自家花園裏成功地進行了無線電波傳遞實驗。媽媽十分高興,給了他1000美元,鼓勵他繼續實驗。實驗規模逐漸擴大,為了尋找經費來源,22歲的馬可尼來到英國,在英國政府的支持下,繼續進行研究。1897年,他和助手在英國西海岸進行了跨海通信實驗。他們把發射機裝在海岸上的一間小屋子裏,屋外豎起一根很高的杆子,上麵架設了用金屬圓筒製成的天線。開始時把接收機放在距海岸4.8千米的一個小島上,通信效果良好。然後又把距離擴大到14.5千米,同樣獲得成功。這是人類第一次不用導線把信號傳過了海灣。以後幾年,馬可尼一邊改進通訊裝置,一邊增大通訊距離。1901年12月,馬可尼實現了從英國到加拿大長達2000多英裏的跨洋通訊,這一天標誌著無線電已成為全球性事業。馬可尼的發明,使人類第一次實現了無線電通信。他為無線電作為通信工具和無線電技術的發展,作出了巨大貢獻。為此,1909年,馬可尼榮獲諾貝爾物理學獎。

原子彈之父

1945年世界上第一顆原子彈在美國爆炸成功。領導研製工作的是美國科學家奧本海默(1904~1967),他因此被人們譽為“原子彈之父”。

奧本海默從小聰明好學。在他5歲生日那天,爸爸送給他的生日禮物是五顏六色、形狀各異的化石。這使他著了迷,便開始收集各種岩石標本,並做出了成績。年僅12歲便受人才薈萃的紐約礦物俱樂部的邀請,給專家、學者作《曼哈頓島上的基岩》的科學報告。他僅用三年時間就學完了四年的大學課程,並以優異成績畢業。1927年,23歲的奧本海默取得了博士學位。“對物理學有全方位的了解,善於抓住問題的關鍵”是當時一流物理學家對他的評價。

1941年底,為反對德國法西斯,美國總統羅斯福批準了研製原子彈的“曼哈頓工程”。奧本海默被任命為工程的組織者。在他的領導下,大批一流的科學家密切合作,隻用了三年多時間,就製造出了原子彈。

1945年8月,美國在日本投下兩顆原子彈,幾十萬人喪生,這使奧本海默深感內疚。他大聲疾呼:科學家不應隻顧研究,還應當肩負起對社會的責任。第二次世界大戰以後,因極力主張原子能和平利用,反對製造氫彈,而被指責為“不忠實”。

從1946年到1952年,奧本海默任原子能委員會總顧問委員會主席,並是許多國際性原子能機構成員,同時繼續從事理論物理研究,並培養了許多理論物理學家。1963年,已患癌症的奧本海默被美國總統授予恩費米獎。

惡 發明大王愛迪生

世界著名發明大王愛迪生(1847~1931),一生完成了2000多項發明。從他16歲發明自動定時發報機算起,平均每12天半就有一項發明問世,其中包括電燈、留聲機、發報機、電影、電車、蓄電池、打字機、水泥、橡皮等等。

愛迪生出生在美國俄亥俄州的一個農民家庭,從小愛觀察、思考、提問、動手做實驗。愛迪生7歲上學時,對課堂上老師講授的知識不感興趣,愛提各種各樣奇怪的問題。老師不能作出適當的回答和引導,反說他是笨學生,3個月以後愛迪生就離開了學校。他母親性情溫和,又當過鄉村教師,從此愛迪生在母親的指導下,自學英語、算術、化學、地理、曆史等多門課程。他最喜歡化學,常用自己積攢的零用錢買化學參考書和實驗用的儀器和藥品,並自己動手做實驗。12歲時,由於家境貧苦,愛迪生不得不到火車上當報童,一邊賣報,一邊利用一切時間看書或做化學實驗。一次,因火車震動太大,引起化學藥品著火,列車長一怒之下,狠狠打了他一記耳光,致使他右耳永遠失去聽覺,愛迪生被迫流落他鄉。16歲那年,愛迪生發明了自動發報機後,更加勤奮自學。

愛迪生的發明生涯曆盡千辛萬苦,他忍受著耳聾的痛苦,經曆了千萬次的失敗,創造了世界發明的無數個第一。為了發明白熾燈,他先後實驗了1600多種材料。為了提高電燈的使用壽命,他和助手們為尋找有效燈絲材料,試驗了世界各地6000多種植物纖維……愛迪生百折不撓、孜孜以求的科學精神,如同他發明的電燈一樣,永遠迸發出燦爛的光芒,照耀著人們在科學的道路上前進。

人們稱讚愛迪生是偉大的天才。但愛迪生自己卻說:“天才,是1%的靈感加99%的血汗。”

載人氣球

1731年,俄國有一個人想利用熱氣球飛離地麵,飛行沒有成功。1783年,法國的蒙特哥菲爾兄弟,做了一個直徑10.6米的熱氣球,升上了天空,飛行了10分鍾。當年9月,蒙特哥菲爾在凡爾賽宮前進行了公開表演,一個用麻布製成的彩色氣球,下麵吊了一個籃子,吊籃裏放了雞、鴨、羊各一隻。氣球中充入熱空氣,升到450米高空。飛行了8分鍾,氣球吊籃裏家畜安全無恙。

最早的載人熱氣球是1783年10月升空的。這個氣球直徑15米,高23米,羅齊爾乘它到達26米空中。11月,這個熱氣球載了兩個人,飛到900米高度,在空中飛行了半小時。這是曆史上最早的熱氣球載人飛行。

玻璃鏡子

玻璃鏡子已有400多年的曆史,它誕生於“玻璃王國”——意大利的威尼斯。威尼斯製造的明亮輕便的玻璃鏡,遠比形象模糊的青銅鏡受歡迎,曾經風靡歐洲。法國王後結婚時,威尼斯國王送給她一麵小小的玻璃鏡作為賀禮。當時,隻有威尼斯會製造玻璃鏡。法國為了獲得製鏡的秘密,暗中綁架了幾個製鏡技師。1666年,法國的諾曼底出現了一家鏡子工廠,自此,玻璃鏡製造技術開始外傳。

人造纖維

17世紀,歐洲的科學家們提出,僅靠蠶絲已不能滿足人們穿著的需要。1664年,英國生物學家霍克在係統地研究了蛾蝶類昆蟲的生理結構之後,認為人類完全可以生產人工絲。法國科學家卜翁飼養了大量蜘蛛,他經過反複觀察後發現,蜘蛛的絲是它把肚子裏的黏液噴射到空中凝結成的。於是,他剖開蜘蛛,收集大量黏液,用人工方法抽成細絲,製成世界上第一副“人造絲”手套,但這種手套又細又脆,不能遇水。

1855年,瑞士科學家經多年的鑽研,發現用硝酸棉花溶解到酒精裏,經過一定的工藝流程,可以製造出能用來抽絲的黏液。這是人工造絲方麵的一個重大的突破,這種絲後來被稱為硝酸絲。

1889年,法國人在巴黎博覽會上展出了第一台人造纖維紡織機,同時還展出了第一批用人造纖維紡織機織成的布匹。第二年,在法國的貝藏鬆地區,誕生了世界上第一家人造纖維工廠。

1891年,英國化學家發現,木材、蘆葦、甘蔗渣等原料同棉花一樣含有大量的纖維素,用它們也可以製成用來抽絲的黏液。1905年,英國建成了第一個黏液纖維廠,開始生產人造纖維。

1930年,德國施陶丁格教授發現了纖維素的天然纖維結構,並且證實這種纖維素在一定條件下,小分子會聚合成纖維。這一發現,使化纖生產取得了突飛猛進的發展。(由於這個成就,施陶丁格獲得了1953年的諾貝爾化學獎)

後來,許多不以天然產品為原料,完全是人工合成的纖維陸續發明並投入生產,如錦綸、滌綸和腈綸、維綸、丙綸等。這種利用工業原料及其副產品製成的纖維,通稱為合成纖維。

火柴

火柴的問世得益於德國金匠布朗特的功勞。17世紀末,布朗特在漢堡冶煉各種金屬,希望從中煉出黃金來,結果黃金未煉成,卻意外地發現了一種易燃物——磷。布朗特將磷的秘密以1000英鎊的高價賣給了一名富商克萊夫德。1677年克萊夫德把磷帶到了英國,遇到了著名的科學家波義爾。波義爾經過研究,掌握了製磷的技術,並開始了製造火柴的試驗,1680年終於製出最早的火柴——取火棒。在木質細棒的一端塗上硫黃,在粗紙上塗上磷,取火時將細棒在紙上摩擦,就能將細棒點燃。

從1771年起,德國人製造了一種叫“磷燭”的火柴。這是一根細長的密封玻璃管,管內無氧,卻有一條帶磷的蠟紙,取火時將管敲破,磷遇到空氣便燃燒起來。5年後,意大利人製造出“磷盒”火柴,取火時將一根有硫黃的細棒插入裝磷的瓶內,抽出後遇到空氣便燃燒。1805年法國人發明了“速燃火柴”,那是一束塗有氯酸鉀、糖和樹脂混合物的細棒和一小瓶硫酸。隻要將細棒浸入硫酸,取出後就會燃起。1827年,一位英國藥劑師用氯酸鉀、硫化銻和樹膠製成了摩擦火柴,取火時在砂紙上擦燃。

現在的火柴各種各樣,藝術火柴、旅行火柴、自熄火柴、低溫火柴等,功能用途別出心裁。

蠟燭

最早的蠟燭是用蠟或凝固的脂肪做成的,用植物纖維或長布條撚成燈芯,外麵用蠟或脂肪包住就成為蠟燭。很長一段時間,蠟燭沒有什麼發展變化。直到19世紀中葉,製作家用蠟燭仍是家庭主婦的一件重要任務。她們先將牛或羊的脂肪放在鍋中燒化,再把一縷縷棉線掛在一根杆子上,棉線的下半部分擰在一起,這便是燈芯。用手拿著木杆將燈芯在油裏反複浸蘸,每次蘸過油後都要讓燈芯上的油冷卻、凝固,然後再蘸。這樣反複數次,蠟燭便做成了。現在的蠟燭生產早已不再采用傳統的製作方法了,但燈芯卻一直是用棉線撚成。

電燈小史

1876年,美國大發明家愛迪生將一節棉紗線放在抽成真空的玻璃管裏,然後接通電源,結果這節棉紗足足燃燒了45小時,並發出耀眼的光芒。這就是世界上第一個電燈泡。1880年,愛迪生在紐約街頭安裝了第一盞電燈。1881年,巴黎劇院首次點上了白熾電燈。1882年,美國各地建成150多座小電站,為工廠、機關和居民提供了照明用電。1906年,開始用鎢絲做電燈絲,大大提高了電燈的亮度和壽命。1913年開始出現鎢絲氮氣燈泡;1918年用氬氣代替氮氣。從1934年起,燈泡中的普通鎢絲改為旋形鎢絲,這就是目前普遍使用的白熾燈泡。