“快去把媽媽喊來,讓她也來分享我們的喜悅吧!”
一家三口焦急地等在實驗台旁,當富蘭克林按動電鈴的開關後,一陣悅耳的鈴聲響了起來。威廉拉住媽媽的手,高興地說:
“媽媽,爸爸的研究終於成功了!”
這以後,富蘭克林又多次冒著生命危險,多次收集雷電,並進行了一係列的實驗,結果都表明雷電同電機產生的電荷是完全相同的。富蘭克林沒有忘記把這個喜訊告訴給遠在倫敦的朋友科林遜。
沒過多久,風箏實驗的消息就傳遍了整個科學界。富蘭克林在電學方麵的理論,至此取得了決定性的勝利,他的有關電學方麵的著作引起了學術權威們的重視,被譯為法文、德文、意大利文等,在全歐洲得到了公認。
在真理麵前,英國皇家學會的權威們也作了躬身反省,他們對於以前不屑一顧的富蘭克林的論文重新評議,並進行了實驗,他們誠懇地邀請富蘭克林作為皇家學會會員,並給他頌發了代表著科學界崇高榮譽的金質獎章。1753年,富蘭克林的科學研究開始走上了巔峰。
富蘭克林由妻子被電擊倒而進行著名的萊頓瓶實驗,證實了雷電並非什麼氣體爆炸,而是一種放電現象。在此過程中離不開富蘭克林非凡的智慧以及為科學獻身的勇氣。富蘭克林的每一步成功都是經過辛苦的勞動才獲得的,正所謂:世上無難事,隻怕有心人。貝爾
——遊戲引起的發明
貝爾(1847~1922)生於蘇格蘭的愛堡市。貝爾的父親是著名的語言學家,是聾啞人手語的發明者。由於家庭的影響,他從小就對聲學和語言學產生了濃厚的興趣。他在大學所學專業和後來進行的研究都和聲學有關。1874年,貝爾研究出了電話的工作原理——變阻理論。1875年,貝爾和沃森利用電磁感應原理試製出了世界上第一部傳遞聲音的機器——磁性電話機,進而發明了電話。
貝爾永遠不會忘記童年時玩過的一個非常有趣的遊戲:他們把一根長長的線穿在兩隻空罐頭的底部,然後,一個人把空罐頭放在嘴邊說話,另一個人把空罐頭按在耳朵上,當拉緊那根線時,說話的聲音會清清楚楚通過直直的線,一直傳到另一端。他們把這種遊戲稱作“情侶電報”。
在貝爾出生時,一位由畫家成長為發明家的歐洲移民已經發明了有線電報。本來,出生在蘇格蘭的貝爾跟電報並沒有緣份。他的父親是一位糾正發聲的專家,擔任聾啞人發聲的指導工作,貝爾年輕時也跟父親一樣,當了聾啞人的發音私人教師,並且還跟一位聾啞少女結了婚。
可是,這位專門研究語言的青年學者卻對電磁發聲的原理產生了極大的興趣。當貝爾全家從蘇格蘭移民到美洲,他被波士頓大學聘請擔任語言教師後,便參加了莫爾斯電報機的改進工作。於是,他產生了一個念頭:能不能不用電碼,直接把人的聲音傳遞到接收者那裏去呢?這個把聲音和電結合起來的想法,使貝爾走上了發明家的道路。
自從萌生了讓電直接傳達聲音的念頭,貝爾便記起了這種遊戲。假如能把空的罐頭變成聲音,把聲音改換成電訊號。再把電訊號還原成聲音的裝置,中間用導線連接起來,這樣用電傳達聲音的目標不就能實現了嗎?關鍵在於如何實現聲音和電流的相互轉換,在這個尖端的物理學課題方麵,隻具備聲學知識和語言知識的貝爾顯然還稱不上專家,他需要學習,需要向內行請教。
貝爾開始深入地鑽研起電磁學原理來。他參加過電報的改良工作,所獲得的知識雖然不無幫助,但電報傳達的隻是十分單一的長短兩種信號,語音信號卻全然不同,要比電報信號複雜得多。他跟自己的助手華生合作,試製了一種金屬膜片,在膜片中心設置了磁性的簧片,這樣一來,人發出的聲波會引起它的震動,產生各種頻率的振蕩。但這種振蕩又如何變成可傳導的電磁波呢?貝爾一下子無法解決這個棘手問題,於是,他向各方麵的專家求教,希望能得到他們的指導。
就在這時,愛迪生給予了貝爾很大的幫助,他建議說:“碳粉的密度可以改變電阻,從而改變通過它的電流強度。何不試試碳粉的這一特性呢?”
按照這種正確的思路,貝爾和他的助手華生把自己的金屬膜片裝在了填充著碳粉的容器上,當人發出的聲音通過膜片作用到碳粉上時,碳粉便會因為音波的衝擊不斷改變密度,從而產生不同強度的電流。反過來,不同強度的電流使碳粉的密度改變,又會使膜片發生振蕩,產生出相應的聲波,這便產生了送話器和受話器,聲音由電流直接傳達的目標就能實現。
1876年2月,貝爾和華生終於造出了第一隻送話器和受話器,他們分別在自己的房間裏裝配上器械,並用電線連接起來,然後通上了電流。
就在這時候,貝爾不小心碰翻了自己的電池,蓄電池裏的稀硫酸潑到了桌子上。情急之中,貝爾喊道:“華生,快來幫忙,我這邊出事了。”他的話語,在遠處的華生通常是聽不到的。但是,華生卻萬分激動地飛跑過來,喊道:“你剛才在喊我,是不是?”無意之中,他們已經完成了通話,華生在受話器那一端,清清楚楚接收到了貝爾送話器傳遞過去的聲音。
電話研製成功了!
由幼時的遊戲到電話的發明,貝爾作出了巨大的貢獻,但也有如愛迪生等人提供的知識技術支持才得以成功。那時另一位科學發明家也曾發明了液體電話,隻比貝爾晚幾個小時。可見電話的發明並不是哪一個人的功勞,它是一個時代的產物,它凝聚著包括貝爾在內的許多電話發明家智慧的汗水。門捷列夫
——由“夢”得出來的元素周期表
門捷列夫(1834~1909)生於俄國西伯利亞的托皮斯克布一個中學教員家庭。他的學習熱情很高又注重實踐,因此他的學習成績一直優異。後來成為俄國著名的化學家。1866年他被選任聖彼得堡大學的化學教授,並出版了著名的教科書——《化學原理》,此後,他一直致力於完善元素周期表。門捷列夫創製的化學元素周期表,第一次對已發現的元素進行了係統的歸納和總結。
門捷列夫於德國海德堡大學畢業後,拒絕了德國多個著名研究機構的聘請,毅然回國在彼得堡大學任教。
彼得堡大學的原教材十分陳舊,不能反映當時世界的最新成果。門捷列夫的第一個任務,就是趕快為學生們編寫一本係統的化學教材。門捷列夫在編寫這本名為《化學原理》的教材第一卷時十分順利,但在編撰第二卷“化學元素的描述”時,卻遇到了意想不到的麻煩。
當時,64種已知元素的內部結構已經被揭示出來,但還沒有人指出這些已知元素之間的關係。以前的教科書都隻是簡單地按各元素發現時間的先後,或者按它們在自然界含量的多少來排列。門捷列夫不希望自己的課堂成為雜貨鋪,胡亂對學生們介紹一通。而且,他還隱隱覺得,這些已知元素本身具有一種客觀存在的序列,自己的講義應該正確反映出這種科學規律。
可是,64種元素無論怎麼排,總無法找到它們之間的規律。門捷列夫一時不能找到第二卷的門徑,隻能一邊按舊的教材上課,一邊向學生們陳述自己的看法,同時加緊研究。
門捷列夫把記載著64種元素特征的卡片攤開在工作台上,像玩撲克牌般排了又拆,拆了又排,但始終無法解決自己追求的元素序列之迷。
一天,門捷列夫的好友,彼得堡大學地質學教授依諾斯特蘭采夫來拜訪他。
“您在忙什麼,在玩牌嗎?”依諾斯特蘭采夫見門捷列夫手裏拿著撲克牌的卡片,神情有些憂鬱地站在書桌邊。
別人在玩撲克牌的時候,或是興高采烈,或是漫不經心,可是沒有人會像門捷列夫那樣煞費苦心、絞盡腦汁的!
門捷列夫向依諾斯特蘭采夫說起了他的工作,最後,他有點沉痛地補充到:“一切都已經想好了,可還是不能製成表。”
門捷列夫感覺自己現在已經站在科學真理的大門口,卻總是找不到打開大門的鑰匙。轉眼到了第3個年頭,64張卡片早已換過兩遍。但還有那麼三四張無法跟門捷列夫設想的規律吻合。為了突破這最後一關,門捷列夫把自己關在工作室裏,一連三天三夜沒出門一步,也不讓任何人進門。他做出了無數種設想又一次次推翻,那三四個元素總無法順利排入表格。
夜深了,門捷列夫迷迷糊糊地睡著了。夢中,他還在繼續擺著3年多來魂牽夢察的元素表。他分明看到,那張表格上餘下的格子裏,幾種閃著奇異光澤的金屬正在閃現,它們閃著閃著,忽然間全不見了,格子裏一片空白。門捷列夫一下子驚醒過來,豁然開朗:這64種元素絕對不會是自然元素的全部!他急忙把夢中那幾個格子空出來,整個元素的序列立刻展現出它們固有的規律。門捷列夫終於完成了“元素周期表”,把自己的事業推到了一個新的高度。
門捷列夫把餘下的空格命名為“類硼”、“類鋁”、“類矽”,並預言了它們的特性和化學數據。17年後,科學家們分別在閃鋅礦裏提煉出新元素鍵,發現了新元素欽,又在銀礦石裏找到與銀共生的元素鍺,它們的化學特性分別跟門捷列夫描述的“類硼”、“類鋁”、“類矽”一模一樣,為“元素周期表”的完善提出了有力的佐證。
曾經有人分析過門捷列夫成功的原因,那就是他那種掌握材料與堅持工作的嚴謹的科學精神。門捷列夫曾經說過:科學的大廈不僅需要材料,而且還需要計劃,需要協調;修建科學大廈不僅需要準備材料的工作,而且還需要砌築這些材料、製定計劃、使各構成部分協調一致……弗萊明
?——由失誤發現青黴素
弗萊明,著名的英國細菌學家。由他發現的青黴素拯救了成千上萬人的生命,他本人也因此於1945年榮獲諾貝爾生理學及醫學獎。而可令人想不到的是,弗萊明發現青黴素,竟是由一次失誤引起的。
千百年來,人類跟細菌作著生死的鬥爭,細菌正吞噬著無數人的生命。到了20世紀,人們雖然發明了磺胺類藥物,但對於凶險的細菌感染,還是束手無策。人們盼望著發明一種高效的藥物,能夠戰勝各種細菌,讓感染細菌的病人轉危為安。
1928年9月,弗萊明開始研究葡萄球菌。當時的研究條件很落後,實驗室設在一間破屋子內,潮濕悶熱,充滿著灰塵。他在做葡萄球菌平皿培養時需要多次開啟平皿蓋,所以培養物很容易受到汙染。
一天清晨,弗萊明像往常一樣,來到實驗室。他發現昨天培養的那些葡萄球菌的器皿少了幾個。今天還想拿它來實驗呢,這些實驗對象哪兒去啦?
弗萊明的助手不好意思地告訴他:“那些葡萄球菌被雜菌感染了,已經沒法實驗,隻好放在一邊,等會兒洗器皿的時候,一定會很好處理的。”說著助手取出已經收在櫃裏的器皿,想立即把裏邊的廢液倒掉。
“且慢,”弗萊明突然靈機一動,“我正要尋找能殺滅葡萄球菌的藥物,是什麼雜菌破壞了它呢?”他仔細觀察了一下報廢的器皿,隻見葡萄球菌的培養液基上,長出了一團青色的黴菌菌花,在菌花的周圍,原先繁殖葡萄球菌的區域出現了一圈空白。弗萊明連忙把它製成玻片,放到顯微鏡下觀察。
弗萊明隻看了一眼,立刻發覺,培養基裏原來繁殖得很多的葡萄球菌,居然都已經被消滅。他估計,是那些青色的黴菌在自身繁殖過程中分泌出一種液體,而這種分泌物殺死了與人類為敵千百年的葡萄球菌。
弗萊明十分興奮,他放下了手裏的其他一切實驗,開始培養那些青色的黴菌。然後,把這些黴菌的分泌物滴進其他病菌的培養器皿中。結果與他偶然發現的現象相同,那些病菌一一被殺滅了。弗萊明終於發現了殺滅病菌最強大的武器,他把這種有無限希望的分泌物稱作“青黴素”。
弗萊明培養了這種黴菌,並在其周圍培植各種沒類型的細菌。有些細菌長得不錯,有的長到和黴菌達到一定距離時,就不再向前發展了。很明顯,青黴素對有些病菌有影響,而對另一些則沒有影響,他還在人體上進行青黴素治療,也收到了良好的效果。
弗萊明發現青黴素後,好多人勸他趕快去申請專利。有了專利權,他便可以占有巨大的財富,這也是對他不懈努力的回報。可是,弗萊明卻不這樣認為,他說:“個人和家屬的財富跟千百萬人的幸福和生命怎能相比?我隻不過在一個偶然的機遇中發現了青黴素。發現是一回事,用它造福人類又是另一回事。況且,把青黴分泌物中含量極少的有效成分提煉出來並不是我的長處,這工作需要經過許許多多人的共同努力。”
弗萊明毅然在1929年6月英國皇家《實驗病理季刊》上公開了自己的發現,並申明希望有人能繼續這項研究,製造出能造福人類的臨床應用藥用“青黴素”來。
第二次世界大戰爆發後,新的抗菌物質的發現對醫治傷員有著極為重要的意義。英國病理學家弗羅裏和德國化學家錢恩進行了分離青黴素的工作並獲得成功,即而創造生產了大量生產青黴素的新方法,於1944年正式生產,並得到了廣泛應用。
1945年,弗來明、弗羅裏和錢恩共同榮獲了諾貝爾獎。
弗萊明為人類作出了偉大的貢獻。但是,當人們稱讚他時,他卻平淡地說:“青黴素,那是我偶然發現的。”從中我們看到了科學家弗萊明謙虛的一麵。
一個真正偉大的人,他的偉大之處就在於他能夠認識自己的渺小。如果一個人能夠正確地而不是過高地估計自己,那麼,他就會比自己所估計的要高得多。卡文迪許
——由治療痛風病到證明生物電
卡文迪許(1731~1810)生於法國尼斯的一個貴族家庭。富足的生活對他的科學研究非常有利。他建造了卡文迪許實驗室,測定了物質的電容;設計了卡文迪許扭秤,驗證了萬有引力定律;確定了引力常數和地球的平均密度;成為第一個測量地球的人。在化學方麵也取得了偉大成就,著有《人造氣體》一文,解釋了一些氣體的特性。其中,證明生物電的存在是由治療痛風病引起的。
2000多年前,古羅馬帝國流行著一種奇怪的治療頭疼、痛風等病證的方法。
有一天,一個病人痛苦地對醫生說:“大夫,我的腿痛風病又發作了。你給我開點藥吧。”大夫仔細地看了看病人的腿,搖搖頭說:“用不著吃藥。不過,你需要花一筆錢,去海邊休養一段時間就會好的。”病人疑惑地看著大夫,不解地問:“什麼?去海邊休養就行了?”
大夫開了張單子,遞給病人說:“你按這個地址,到海灘邊找到這個漁夫,他會讓你明白的。放心,你的痛風病一定會好的。”病人聽了大夫的話,半信半疑地來到海邊。那漁夫接過醫生寫的單子,便把病人帶到了海邊潮濕的沙灘上,並在他腳底上放了一條大黑魚。“哎唷!”病人猛地一竄,隻覺得腳底一陣發麻。不過,麻過之後,他覺得舒服多了。
“這樣就能治好痛風病嗎?”病人問道。
漁夫點點頭說:“不錯,你隻需要在這兒呆上幾天,每天都到海灘上和這條大黑魚在一起,包你能好。”
病人好奇地問:“為什麼這樣就能治好痛風病呢?”
漁夫聳聳肩說:“我也說不清楚。反正,這法子挺有效的。”
古羅馬流行的這種治病方法,確實很奇怪。但是,長期以來,誰也沒有去深究這裏麵到底有什麼奧秘。
1758年的一天,忙了整天的卡文迪許獨自呆在書房裏,他拿起一本書翻閱起來。書的內容是關於古羅馬時代科學文化的,書中記載了2000多年前風行一時的用大黑魚治病的方法。看到這裏,卡文迪許覺得非常奇怪:為什麼當病人的腿觸到大黑魚時,會有發麻的感覺呢?
卡文迪許知道人體隻有碰到電時,才會產生發麻的感覺。這兩者有聯係嗎?這時,他心裏忽然閃過一個念頭:難道這大黑魚身上帶電?想到這裏,卡文迪許興奮起來。可是,他轉念一想,要是大黑魚本身帶電,那它自己受得了嗎?再說,還從未聽說過動物能帶電呀!