第一章
塞繆爾·莫爾斯
塞繆爾·莫爾斯是一位畫家,他對繪畫很熟悉,已經從事多年並小有名氣。
莫爾斯已經41歲了。
莫爾斯對電學和機械一竅不通。
但是,莫爾斯改行了。
改學了電學與機械。
最後,他發明了電報!
事情要從1832年那個美麗的秋天說起。
“薩麗”號遊客輪在大西洋海麵上乘風破浪,趕赴美國的紐約。人們互相攀談閑聊。有一位青年人的談話吸引了很多人。這位青年人是傑克遜。他不知道,由於他的一次很普通的旅行談話促使了近代一個重大發明的誕生。
莫爾斯雖然聽不懂傑克遜的一些術語,但是電的奇妙卻深深地打動了他。他放棄了自己的藝術領域,開始研究“電報”。
莫爾斯把自己的工作間變成了研究室。他在大學擔任美術教授,以掙得必要的錢,同時向大電學家亨利學習電學知識。
對於一個41歲的人來說,這是多麼不易呀!
莫爾斯先了解了前人的發現:
最早的是安培。安培用26根導線連接兩處26個相對應的字母,利用發報端控製電流的開關,利用收報端的字母旁的小磁針感應聯接字母的導線是否通電,從而確定信息。
後來就是莫爾斯的老師,美國物理學家亨利了。亨利提出接力賽式的傳導,在線路的中間加裝電源,以增強電流從而遠距離傳輸。
莫爾斯從亨利那裏學習技術與電報理論。他很快就製造了自己的電磁鐵,發明了“繼電器”。
三年時間一晃而逝,莫爾斯的積蓄不多了,但是發明還是沒能成功,一個關鍵的問題沒有解決——26個字母符號太複雜。
終於有一天,莫爾斯看到飛濺的電火花想到了這些:“電火花是一種信號,沒有電火花是另一種信號,時間間隔也是一種信號,有電與沒有電,時間間隔的有無,這可以互相組合代表字母與數字,從而傳遞信息,雙方都知道編碼規則,就可以互相翻譯了。”
電碼與電路的對應關係被解決了。莫爾斯發明了隻用點和橫兩種符號的電報係統,人們稱為“莫爾斯碼”。
莫爾斯的數學進製與編碼知識十分薄弱,他能想到這一點,難能可貴。
莫爾斯特意求助一位機械學知識較豐富的青年人,經過一段時間的緊張研製,莫爾斯終於在自己經濟最拮據的時期研製成功了電報機。
1837年9月4日,莫爾斯的電報機在500米範圍內工作了,當助手從另一端接收到信號,兩人的內容準確無誤沒有絲毫出入的時候,莫爾斯興奮極了。
但是國會的議員們認為電報無用。通信即可,為什麼要架設專線呢?當時沒有發現無線電波,人們認為架設專線發報是費力不討好的事情。1843年,在莫爾斯的鼓動和再三提議下,又看到別的國家也在進行電報研究,美國國會終於動心了。
經過兩年多的鋪設,一條由華盛頓到巴爾的摩的60公裏實驗電報線路成功開通。
1845年5月24日,第一次有線電報發出了。美、英先後成立了電報公司。電報事業迅速在歐洲發展。人們遠距離迅速通訊的時代到來了。威廉·湯姆孫
1892年,英國女王伊麗莎白把“開爾文勳爵”的封號授予一位著名的科學家,以表彰他在科學和技術領域為人類做出的傑出貢獻。然而,令人驚奇的是,在崇高的榮譽麵前,這位科學家竟然用“失敗”二字總結他一生在科學進步方麵的奮鬥。他是誰呢?他就是成功鋪設第一條大西洋海底電纜的英國傑出的科技發明家威廉·湯姆孫。
威廉·湯姆孫於1824年5月26日出生於英國的貝爾法斯特城。
鋪設大西洋海底電纜是一項世人矚目的工程,而且耗資巨大。不料,在建造電纜的第一步就出了差錯。負責這項工程的是華特霍斯,他在公司有較好的人事關係,資格又老。當時,湯姆孫隻是一個年齡最小的董事,無職無權。1857年,工程一開始,湯姆孫和總工程師就發現了問題。原來,按照設計要求,大西洋海底電纜要由1200段電纜焊接而成,每一段是3.22公裏長。華特霍斯一手製訂的電纜說明書上的電纜直徑比理論要求的要小得多,更糟糕的是,公司籌委會在正式開工之前就把說明書給了承辦商,而且已經開始製造,要取消合同已來不及了。湯姆孫為了補救,回到他的實驗室,帶領學生把當時所有的銅線都進行了測試,發現各種銅線的電阻率相差很大,不同電阻率的銅線焊接在一起,肯定會使總電纜的參數發生偏差。通過實驗,湯姆孫解決了多條銅線間電阻率一致化問題,並總結出一套實用的電阻率測定方法,對電纜用銅線的規格提出了新的要求和標準。
湯姆孫的研究成果,遭到華特霍斯和電纜製造商的抵製。湯姆孫在董事會上用大量的實驗事實證明自己的理論,贏得了董事會的支持,迫使廠商按新的技術標準簽訂了合同。
1857年,造好的電纜被裝上英、美兩國政府撥出的兩艘巨輪,開始了第一次的沉放。電氣工程師華特霍斯因故不能隨船,受董事會委托,湯姆孫代理他隨船指揮。當沉放船行至611.16公裏時,電纜意外斷裂,加上傳遞的弱信號,一般的電報機難以收到,第一條電纜的第一次沉放失敗了。
通過事後分析,湯姆孫發現,隻需加強電纜的外層機械強度,就能避免斷裂。但是,如何放大弱信號,卻成了一個難題。
1858年年初,在一個陽光明媚的日子裏,湯姆孫和德國物理學家亥姆霍茲一起到海灣遊玩。湯姆孫一想起信號放大問題,就走了神,丟下朋友,一個人躲到船艙下麵算了起來。亥姆霍茲就跟他開了個小玩笑。順手從衣袋中取出眼鏡,把太陽光反射到湯姆孫臉上。湯姆孫忽覺一個刺眼的亮點在眼前晃動,抬頭看到朋友手中的眼鏡,靈機一動,狂喜地大喊起來:“有啦!有啦!我的亥姆霍茲。”喊著就跑回了實驗室。
原來,鏡片的作用啟發了湯姆孫,他終於找到了放大信號的方法。他通過反複實驗,最後在電報機的線圈中,小心地掛上一麵小鏡子,鏡背麵粘一個小磁針,以此來放大弱信號。他經過周密地設計,終於製成了鏡式電流計電報機。這種電報機靈敏度要比華特霍斯的電報機高十多倍,從而解決了海底電纜通信的關鍵性技術問題。這種實用的終端設備,在以後大西洋海底長途電纜通信中被廣泛采用。
技術問題解決之後,1858年開始了第一條電纜的第二次沉放。因資深的華特霍斯拒絕出海,年輕的湯姆孫勇敢地承擔起電氣工程師的責任,再次隨船出海。
1858年春夏之交,沉放船“亞加墨娜號”由北美的紐芬蘭島出發,由西向東鋪設電纜。不料,海上遇到持續一周的大風大浪。甲板被電纜鑽出了洞,實驗室進了水,給沉放工作帶來了很大困難。湯姆孫和大家一起,不顧危險,劈浪前行。經過一個多月海上搏鬥,“亞加墨娜號”於8月,3日安全駛至愛爾蘭。8月5日下午3點55分,由湯姆孫拍出的第一份越洋電報,在5分鍾後由北美洲一端收到。人類第一次征服了大西洋的阻隔,用電纜把兩塊大陸接在一起。建立奇功的湯姆孫此時激動得發了狂。但一個月後,出乎意料的事情又發生了。電纜在通了723次電報之後,由於海水腐蝕而斷裂,甚至漏電,兩岸電報往來被迫中斷。
大西洋海底電纜兩次沉放都遭失敗,耗費數十萬英鎊而不見效益。許多人都想打退堂鼓,而湯姆孫卻堅持認為,第一條電纜雖壽命不長,至少通了一個月,但它證明長途海底通信是完全可能的。在湯姆孫和總經理的堅持下,在政府的大力支持下,1865年年初,第二條新電纜製造出來並進行沉放。這時的湯姆孫,因滑冰骨折已成了跛子。可是,他克服一切不便,一定要親自出海,領導這次沉放。一艘22000多噸的巨輪“大東號”載著人們的希望出發了。經受兩次打擊的湯姆孫多麼盼望這次能夠成功啊。可是船行不到一半,電纜意外折斷,沉入深淵,湯姆孫痛心極了。返回時,這位工程師臉上掛著淚花。麵對異常平靜的大海,他在心中呐喊:“我相信大西洋阻擋不住人類的進步!”
是的,大西洋阻擋不住人類前進的腳步。1866年,第三條電纜建成。當年4月,“大東號”再次啟程。湯姆孫第四次上船,擔任工程師,主持沉放。6月,電纜在愛爾蘭著陸,沉放非常成功,電報通信也非常順利。湯姆孫為巨大的成功所鼓舞,幾個月後再次出航,經過一個多月搜索,打撈到沉入海底的斷纜,並接上新纜,一直通到了紐芬蘭。經過10年艱苦卓絕的工作,大西洋底擁有了兩條電纜。這次成功,開創了人類有線通信的新時代。它不僅證實了遠距離海底電纜通信的可行性,而且為這一事業的發展奠定了理論基礎,提供了豐富的實踐經驗。一百多年後的今天,地球上各大陸板塊之間,大陸和主要島嶼之間,都鋪設了海底電纜。
鋪設大西洋海底屯纜的工程,為人類通信事業做出了巨大貢獻,也對湯姆孫的科學活動產生了很大影響。它把湯姆孫從理論科學引向了工程技術科學。人們說,湯姆孫做了50多年教授,其實是以教授的名義當了50多年的工程師。在應用工程上,到處都留有他的足跡。幾次沉放電纜的海上航行,更使他的後半生緊緊地與大海聯結在一起。電纜鋪設成功之後,他繼續為海底通信研究新裝置,包括海底電報自動記錄器和圈轉電流計等。
湯姆孫一生取得過70種產品的發明專利,這些專利權使他成了富翁。他把這些錢大量地用在新的研究方麵。1870年,他嬌弱的妻子在與他共同生活18年後因病離開了人世。強忍悲痛的湯姆孫,買了艘100多噸的遊艇,把全部精力都投入到航海研究之中。他把遊艇當做試驗船,經過反複研究,發明了幾種不受鐵殼船體幹擾的輕便改良羅盤。此外,他還發明了海水測深儀,研究過潮汐理論。
湯姆孫這位近代物理學的奠基人之一,大西洋第一條海底電纜的創建者,一生發表論文600多篇。1851年被選為皇家學會會員,兩次獲皇家學會勳章。從1892年起,任皇家學會會長,一直到他去世。他建立了英國第一座現代物理實驗室。至今格拉斯哥大學還設有“開爾文獎”,用來獎勵世界範圍內在數學、天文學、物理學等方麵有突出成績的學生。
1896年,來自世界各地的科學家雲集格拉斯哥大學,隆重紀念湯姆孫榮任該校教授50周年。大家一致用真誠的語言讚美他的功績。確實,要想逐一列舉湯姆孫在科學領域的成就和獲得的社會榮譽是很難的。但在紀念儀式上,這位72歲的勳爵在答詞中卻說:“有兩個字最能代表我50年內在科學進步上的奮鬥,就是‘失敗’兩字。50年以前;我最初任教職的時候,對於電力和磁力或電氣、質量、化學親和力間的關係等,知道得並不十分多。失敗當然會產生憂慮的,可是對於從事科學的人,天賦的才能常會帶來一種特別的興致,借此使他不致十分失望,也許反會使他的日常生活格外快樂。”
三年後,湯姆孫辭去了格拉斯哥大學的教授職務。1899年新學年開始時,注冊室走進來一位76歲的老人,鄭重其事地在報名表上填寫下:“開爾文勳爵,研究生。”他不再走上講台去教課,從現在起,他隻是學了。
1907年10月17日,湯姆孫與世長辭,享年83歲。他被葬於威斯敏斯特大教堂,受到人們永久的尊敬和紀念。阿爾弗萊德·諾貝爾
1867年一種黃色的炸藥進入市場,它作為一種猛烈力量的象征,對人類和整個世界產生了重要影響。1901年,諾貝爾獎金首次頒發以來,該項獎金和獲得者已經引起了整個文明世界的興趣。
黃色炸藥的發明者及這種獎金的創始人、瑞典人阿爾弗萊德·諾貝爾愈來愈為人們所重視和仰慕。
阿爾弗萊德·諾貝爾於1833年10月21日降生在瑞典的斯德哥爾摩。
體弱多病的阿爾弗萊德到了上學的年齡,父母讓他和兩個哥哥一起進入了斯德哥爾摩一流學校——雅克布斯小學。當時他是年級中最優秀的學生。然而,他短暫的學校生活很快由於家庭的外遷而終止了。
1842年10月,阿爾弗萊德·諾貝爾和他的母親哥哥一起到了俄國。
阿爾弗萊德在語言和化學方麵顯出非凡的才能。在俄語方麵的進步很快。除此之外,他還非常愛好文學,甚至自己寫詩。
1850年,當阿爾弗萊德17歲的時候,這位年輕人被送出去進行首次學習旅行。這次旅行長達兩年,除到了他的祖國瑞典外,還去過德國、意大利和北美,在旅行中阿爾弗萊德參觀種種實驗室,拜訪大學的研究所,盡量多了解發達國家的科學成果。