後來,電子管的發展又經曆了四極管、五極管,除不斷改進它的放大性能外,還盡可能向提高工作效率、加寬頻帶的方向發展。總之,20世紀的大多數電子裝置都是電子管的巧妙應用。
今天,世界上已經有幾百種各式各樣的電子管,有的像頂針那麼小,有的卻像人那麼大。除了檢測和放大無線電信號外,它們還可以將交流電變成直流電,並且可以用來接通或關掉各個獨立的電路,在電子領域裏為人類做著越來越多的貢獻。
5.合成氨固氮法的發明與應用
地球上倍增的人口,要求人類生產出更多的糧食來支撐。但是,地球的空間是固定的,人均的土地不會增加。解決問題的辦法之一便是設法對糧食畝產量的提高。糧食作物的生長需要磷肥、鉀肥和氮肥,沒有這些肥料,就難有好收成。因此,各種肥料的重要性和氮肥在各種肥料中的關鍵作用逐漸被人們所認識。
過去,氮肥以硝酸鈉和硫酸銨的形式被大量使用。由於需要量的迅速增加,人們不禁開始擔心硝酸鈉會很快用光,硫酸銨也將出現短缺現象。因此,固氮問題引起了科學界的高度重視。氮氣約占地球整個空氣的4/5。盡管空氣中有大量的遊離氮,但氮的化學性質很不活潑,直接利用很困難。科學家發現,在自然界常溫狀態下,遊離氮隻能被一種在豆科植物上生成的細菌直接利用,這種細菌叫做根瘤菌。根瘤菌有一種絕妙的本領,那就是它具有固氮的功能,能夠在常溫下將空氣中的氮氣轉化成自身所需要的氮肥。
1902年,德國卡爾斯魯厄工程學院化學教授哈柏開始了固定氮為氮氧化物和氨(氮的最普通的化合物)的研究這一劃時代的科研工作。在化學平衡理論的指導下,他開始一點一點地、耐心地進行試驗。他曾把能夠經受數百個大氣壓的反應容器鑲嵌在槍彈殼裏,利用阿馬埃爾社團的瓦斯燈公司提供的鉑、鎢、鈾等稀有金屬材料,冒著高溫、高壓的危險不斷實驗尋找著新的催化劑。
1907年,哈柏等人終於在約550℃和150至250個大氣壓的不尋常的高壓條件下,成功地得到了825%的氮的化合物——氨,並第一次成功地製得了01公斤的合成氨,從而使合成氨的研製工作有可能突破實驗室,開始進入實用領域轉變成工業化生產。
1909年,哈柏又提出“循環”的概念。所謂“循環”,就是讓沒有發生化學反應的氮氣和氫氣重新回到反應器中去,而把已反應的氨通過冷凝分離出來。這樣,周而複始,可以提高合成氨的獲得率,使流程實用化。這一概念的提出,可以說是合成氨研製技術邁向工業化進程中具有決定性意義的重大突破。
1919年,瑞典科學院考慮到哈柏發明的合成氨已在經濟生產中顯示出巨大的作用,便決定為哈柏頒發1918年度的世界科學最高榮譽——諾貝爾化學獎,以表彰他在合成氨研究方麵的卓越貢獻。哈柏在領獎時發表的講話中,曾將合成氨發明的特點說成是“將石頭變成麵包”,不想竟引起了全世界科學界的一致暴怒。一些評論家甚至將哈柏的發明與德國發動第一次世界大戰聯係起來,認為他的發明也使得德國戰時炸藥的生產能力大為增強。
不管哈柏本人的比喻是否恰當,但是他的發明的確開辟了人類直接利用遊離狀態氨的途徑,也開創了高壓合成氨的化學方法。它的意義不僅僅是使大氣中的氮氣變成了生產化肥“取之不盡、用之不竭”的廉價來源,而且使得農業生產發生了根本的變革。同時,這項發明也大大推動了與之有關的科學、技術的發展。如1923年,在100至200個大氣壓條件下甲醇的合成;1926年,在100個大氣壓條件下的人造石油;1937年,在1400個大氣壓條件下的高壓聚乙烯生產等,無不與合成氨理論的建立和發展有關。從這一點來說,哈柏開創了化學科研事業的新時代。
6.直升機的誕生和發展
提起直升起,大家一定並不陌生。在軍事裝備上,它是能夠擔負一般飛機所不能擔負的任務的“特種兵”;在火車、汽車不能到達的地方,它又是用來運輸人員和物資的空運能手,真可謂是“空中多麵手”。
然而說起直升機古老的“家族史”,卻不能不追溯到公元14世紀我國古代流行的一種民間玩具——“竹蜻蜓”,它可以稱得上是直升機家族中的“老祖宗”了。所謂“竹蜻蜓”的玩法,就是模仿蜻蜓飛行的原理,在一根扭曲的竹片中間垂直插上一根細竹棒,用雙手手掌使勁搓動細竹棒,整個玩具便像蜻蜓一樣“嗖”地一下衝向空中。
公元14世紀末,我國蘇州的一位能工巧匠徐正明受到“竹蜻蜓”的啟示發明了一架“飛車”。這架“飛車”形狀很像一把椅子,隻是椅子上方裝有類似“竹蜻蜓”的葉片。人坐在椅子上,拿腳用力蹬踩位於椅子下方的傳動裝置,使得葉片開始轉動,從而帶動椅子飛上天空。但是由於缺乏機械作用力,這架“飛車”沒飛多久便落到了地上。這是世界上人類使用旋翼進行載人飛行的最早嚐試。