章節3
第一個金屬脊柱
年僅33歲的美國婦女傑西·托馬斯，脊柱上長了一個拳頭大小的骨腫瘤。根據治療的需要，醫生將患腫瘤的脊柱切除了。手術後的傑西·托馬斯隻好日夜呆在特製的架子上，無法自由活動。為了使傑西·托馬斯重新恢複行動的能力，於1979年7月17民醫生把人造的金屬脊柱植到傑西·托馬斯的身上，代替脊柱骨架，使她恢複了站立和行走的功能，成為世界上第一個帶金屬脊柱的人。
其實，我國上海市傷骨科研究所和上海瑞金醫院傷骨科早在1970年6月在為一位年僅27歲的患脊椎巨細胞瘤的男病人施行了腫瘤切除術以後，成功地作了脊椎移植手術。這一手術是以醫用不鏽鋼人工椎體替代的手術，術後兩個月，病人下肢癱瘓就消失了，6個月後已能起床，迄今已恢複工作多年。
從1970年以來，該研究所和該院已施行了4例這樣的手術，均取得了成功。可惜這一臨床成果未能在國際上及時交流，如按實際情況來看，我國取得脊椎移植手術成功顯然比國外的要早。
對於金屬在人體內的應用問題，不少學者進行過研究。研究表明，當人體的某些構造受到破壞時，有些金屬能替代人體的這些構造。例如，用金屬鉭棒可替代骨胳，肌肉能夠在鉭棒上生長；用金屬鈦片和鈦螺絲可以修複骨折，而且骨頭還會生長在鈦片的小孔和螺絲的螺紋裏。這種可以替代人體某些構造的金屬，被稱為“親生物金屬”。最深的鑽井
從古至今，人們在地麵上鑽了無數孔井，大部分是為了尋找資源——開礦、找水、探石油，也有的是為了收集地質資料，了解地殼構造的秘密。
迄今為止，世界上最深的鑽井是蘇聯地質學家於1979年7月開始在蘇聯北部境內的科拉半島鑽挖的一口地質勘探井，深度為12公裏，比最深的海溝馬裏亞納海溝（11034米）還要深。在此之前，蘇聯曾於1976年5月開始在阿塞拜疆開始探井，原計劃鑽深16公裏，後因故中止。
1986年，聯邦德國計劃在黑森或巴伐利亞東北的上巴拉丁涅地區鑽挖一口14公裏深的地質探井。鑽挖工程計劃於1988年開始，1995年完成，估計費用為45億馬克。完成之後，它將是世界上最深、花費最多的鑽井。
世界上最深的工業鑽井則數美國俄克拉何馬州貝莎羅傑1號油田的32#天然氣井。該井由羅夫蘭兄弟鑽探公司於1974年4月3日鑽成，井深9583公裏，費時503天。第一個太陽能源理論
太陽上巨大的能量從何而來？
隨著1932年中子的發現，物理學家貝特提出了第一個科學的太陽及一般恒星能量生成的理論：氫是太陽的燃料，太陽上所進行的反應不是一般的化學反應，而是在高溫下麵進行的熱核反應。
太陽中心的溫度高達1500萬度。在這麼高的溫度下，原子幾乎失去全部的核外電子，氫原子亦是如此，赤裸裸地隻剩下原子核——質子。這些粒子在1500萬度的高溫下作高速運動，具有足夠的能量，有資格去轟擊其他的原子核，發生熱核反應。經過實驗和計算，貝特認為，目前太陽能量主要由4個氫核（質子）聚變成一個氦核的熱核反應所產生。4個氫核聚變為1個氦核後，質量虧損了00276原子質量單位。虧損的質量轉化為能量。據計算，1克氫聚變成氦，質量虧損00069克，相應放出的能量為6270億焦耳。太陽上麵氫的含量極為豐富，相應產生的能量自然是十分巨大。應當指出，太陽在放出能量的同時，氫核質量的虧損是極微小的。即使按目前太陽的輻射功率計算，100億年之後，它的質量僅損失006％，實在微乎其微！因此，一切後顧之憂是多餘的。
貝特的這一理論，給研究天體物理、化學性質、天體演化以極大的推動。他因此而獲得了諾貝爾物理學獎金。最大的發電風車
千百年來，除了人和畜的肌肉力量，風就是最主要的自然機械能量來源。但蒸汽機出現後，由於它不受天氣的影響，被廣泛地使用，而取之不盡，用之不竭的風力的價值卻被人們淡忘了。
在過去，由於普通能源的價格始終保持在一個較低水平，風力設備的使用在經濟上並不合算。現在，情況有了變化，火力和原子能電站的費用日益昂貴，而且它們引起的環境汙染也成了新的問題，於是人們又想到了利用風力來發電。原聯邦德國發展和科技部撥款1億馬克興建了一座叫做格羅維安的大型試驗發電風車。
原聯邦德國的三個電業公司於1977年在於利希的原子核研究中心領導下組建了上個建造公司，開始進行大量的測量工作，最後確定在德國著名的風穀——石勒蘇益格－荷爾斯泰因州的布隆坡特爾，建造一個世界上最大的發電風車。整個風車高達150米（美國的“摩德2號”風力電站高隻有105米）。風車的每個槳葉長40米，重18噸，用玻璃鋼製成。僅製造兩片槳葉就花了兩年多時間。風車塔身全部是鋼管結構，直徑35米，靠3根星形排列的鋼繩來固定，裏麵安裝了電梯、扶梯和電纜，總重達310噸。塔頂的機房可以以每秒05米的速度轉動，從而可以根據風向調節風車的迎風麵。在風速63米／秒時，風車開始運轉；風速達12米／秒時，可發出3000千瓦的電，即達到設計的發電能力；風速達到24米／秒時，為了保障安全，發電機即停止運行（盡管它實際上可承受60米／秒的颶風）。為了盡可能保證正常不變的發電量，發電機可平衡15％的風速變化。這個電站可供250戶獨家住宅用電（包括取暖），——其發電量相當於350升燃油的能量。
當前，風力發電站雖然由於設備的昂貴而未能普及，但是由於它對環境無汙染，已被實際運用於南極科學考察站的供電。電力之最
目前。世界上最大的火力發電廠是日本鹿島電廠，該廠總功率是420萬千瓦，有4台60萬千瓦的發電機和兩台100萬千瓦的發電機。
世界上最大的汽輪發電機是美國加文電廠的發電機，功率為138萬千瓦，1973年投產。
世界上最大的核動力發電機功率為1178萬千瓦，1976年由美國建造。
世界上最大的超導汽輪發電機功率為2萬千瓦，由美國製造，1978年投產。
世界上最大的地熱發電機功率為135萬千瓦，在美國蓋伊塞電廠。
世界上最大的風力發電站為2000千瓦，1979年7月上旬在美國北卡羅來納州建成。這座風力發電站建於1300餘米的高山頂上，渦輪、發電機、變速係統均裝在427米高的塔上，還裝有一套自動控製係統，以監測風向和調整渦輪使其與風向一致。
目前世界電網最高的輸電壓為765千伏，1978年美國建成投產，輸電線總長達3000多公裏。
世界上最大的水輪機在美國大古裏水電站，單機容量為70萬千瓦，轉輪直徑為99米，其中第一台已於1978年2月投入運行。最早的合成塑料
1905年，美國化學家貝克蘭有一次將苯酚（石炭酸）和甲醛（福爾馬林）放在燒瓶裏，以酸作催化劑，然後進行加熱反應。他發現燒瓶裏的反應物漸漸變成黃色的膠狀物，類似於桃樹、鬆樹上的樹脂，牢牢地粘在燒瓶壁上。貝克蘭多次用水衝刷，怎麼也洗不掉。後來，他又用高溫烘烤，想使它熔融。誰知這一烤，膠狀物反而變成了硬塊。這情況倒給貝克蘭一個啟示，他想，這東西既不怕水，又不熔融，豈不可作為一種很好的材料嗎？
當時由於電氣及儀器設備製造等工業的迅速發展，對新材料的需要十分迫切。為了弄清這一物質的性質，貝克蘭又花費了多年的時間進行研製，到1909年，總算有了眉目。因為產物是經過酚和醛反應得來的，形態又類似樹脂，所以取名酚醛樹脂。它色澤呈淡黃色，又不大透明，粗看極象象牙，因此剛出來時，一些商人競相販賣。不少人把它當作象牙買進而受騙上當。
貝克蘭的功績在於人類曆史上第一次製成了以小分子化合物，用純粹化學方法合成了塑料。這一材料不僅是合成塑料的鼻祖，而且今天仍有著十分廣泛的用途，繼續受到人們的重視。最早的塑料製品
賽璐珞，又叫硝酸纖維素塑料，是世界上最早出現的塑料。那麼，這種最早的塑料是怎樣發明的呢？
從前，台球是用象牙做的，可是象牙隻能從大象身上得到。1860年，美國一個工廠主懸賞10000美元的獎金來征求製造台球用的象牙代用品。許多人都躍躍欲試，其中美國人約翰·衛斯裏·海厄特日以繼夜地研究製造台球的代用材料。有一次，海厄特把焦木素（纖維素二硝酸酯的俗名）和少量的樟腦及乙醇混合在一起，卻驚奇地發現這種混合物外貌酷似象牙，並具有受熱會軟、冷了又變硬的特性。海厄特就利用這種混合物的特性，在1869年製造出廉價的台球，贏得了這筆獎金。
今天，盡管塑料品種日新月異，但是最早的塑料——賽璐珞，仍沒有喪失它的地位。例如賽璐珞的最大優點是質輕、彈性特別好，是製造乒乓球最理想的材料，為其他塑料所望塵莫及。我國“紅雙喜”牌乒乓球馳譽全球，就是用國產賽璐珞製造出來的。最硬的人工合成材料
1993年7月，美國哈佛大學傳出轟動性的科技新聞：利用激光濺射技術研製成功了氮化碳薄膜。這種具有β-C3N4結構的新材料的晶體硬度超過了目前世界上最硬的金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料，引起了全世界科學界和工程技術界的強烈反響和巨大震動。
製備氮化碳的實驗是在1989年首先從理論上預言4年之後獲得成功的。科學家在分析一係列超硬材料結構，如最硬的材料金剛石，體積彈性模量B高達435吉帕，立方氮化硼B＝369吉帕，以及硬度相對較低的碳化矽（SiC）、碳化硼（B4C）和氮化矽（Si3N4）等超硬材料後，發現其中β-Si3N4已經有大量的研究結果，於是提出以碳取代矽會產生怎樣的結果呢？計算表明，得到的數據令人振奮，描述β-C3N4晶體的彈性模量B＝483吉帕！而材料的體積彈性模量B的大小正是表明材料硬度高低的宏觀物理量。這就從理論上首次預言了氮化碳的硬度可能比以往世界上最硬的金剛石還要高。