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!
100.奧斯特發現電流的磁效應
奧斯特是著名的丹麥物理學家。他出生於蘭格朗島魯德喬賓的一個藥劑師家庭,十七歲時考入哥本哈根大學。
在他的一生中,奧斯特曾對物理學、化學和哲學都進行過多方麵的研究。由於受康德哲學與謝林的自然哲學的影響,奧斯特一直堅信自然力是可以相互轉化的。但是,在科學研究上,他是一位熱情洋溢的,重視科研和實驗的教師,他說:“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課,所有的科學研究都是從實驗開始的”。因此,奧斯特深深地受到了學生們的歡迎。
奧斯特長期從事電流和磁的研究工作。他在科學史上,最大的貢獻是,他於1820年,發現了電流對磁針的作用,即電流的磁效應,這一發現,使歐洲物理學界產生了極大震動,導致了大批實驗成果的出現,由此開辟了物理學的新領域——電磁學。除此而外,奧斯特還是卓越的講演家和自然科學普及工作者,他在1824年倡議成立丹麥科學促進協會,創建了丹麥的第一個物理實驗室。
為了紀念奧斯特在電磁學上的貢獻,1934年召開的國際標準計量會議,通過了用“奧斯特”命名單位製中的磁場強度單位。同時,作為一位優秀的物理學教師,美國物理學教師協會從1937年起,每年頒發一枚“奧斯特獎章”獎給在教學上作出傑出貢獻的物理學教師。
101.潘琴由加熱黑色沉澱物到發明染料
一天,潘琴的老師霍夫曼沉思自語:能否用煤焦油化學藥品來合成奎寧?奎寧是抗瘧疾藥品,如果合成成功,必將使歐洲國家擺脫依賴遙遠的熱帶國家供應奎寧的局麵。
老師的想法使潘琴覺得很有意義,便在家開始做實驗,但他失敗了。當時還沒有人知道奎寧的結構,即使知道,憑當時僅知的幾種合成方法要製出奎寧來也十分困難。
18歲那年,潘琴大二了。暑假時,他想利用這段時間做一些研究。於是,斯托曼爾教授推薦他試試金雞納霜的化學合成。
潘琴知道已經有人在研究治療瘧疾用的金雞納霜了。“到目前為止還沒有人取得成功,你可以試一試呀。”斯托曼爾教授笑著拍了拍潘琴的肩頭。
潘琴點點頭,開始忙開了。一次次的試驗,一次次的失敗。眼看假期一天天地過去了,潘琴的實驗還是一無所獲。
一次,潘琴將重鉻酸鉀加入從煤焦油裏提煉出的苯胺裏,結果還是失敗了。潘琴氣急之下,正準備將試管扔了。突然,他發現試管底部有一些奇怪的黑色沉澱物。潘琴正打算把這團沉澱物倒掉,忽然心生一念:給沉澱物加熱,看它是否還原。他點然酒精燈,仔細觀察沉澱物的變化,結果驚奇地發現,黑色的沉澱物漸漸地變成紫色的液體。
這顏色太美麗了!潘琴馬上想到這東西或許可以作染料。他把一些紫色液體塗在白紙上,白紙立刻變成了紫色。他又將紫色液體塗在幾種絲織品上,效果非常理想。他看到了這種紫色液體的應用前景。當時的染料都是天然顏料,來源不廣,價格昂貴,而且隻有很少的染料可以牢固地附著在織物上。而他的染料的主要原料苯胺,是從煤焦油中提取的,來源充足,效果也很好。
潘琴把他的紫色化合物樣品寄給蘇格蘭的一家染坊。複信是令人振奮的,說經它染的絲非常漂亮,而且永不褪色,還問這種染料是否容易製取。
潘琴滿懷信心地作出了決定,他將這種染料的製作方法申請了專利,父親和哥哥鼎力支持他。1857年,潘琴一家辦了一座染料工廠,經過六個月的不懈努力,終於生產出了紫色染料,工藝技術也不斷提高。
1861年,潘琴在英國化學會上做報告,介紹煤焦油在工業上的用途。報告結束後,著名科學家法拉第向他表示祝賀,稱讚他在製取紫色染料方麵的成就,潘琴卻謙虛地說:“這沒有什麼,我是偶然碰到的。”
102.英國醫生鄧洛普發明自行車
在我們這個自行車的王國裏,你知道自行車是誰發明的嗎?
1888年英國醫生鄧洛普給兒子做了一輛自行車。可是當時自行車的輪子是木頭做的,常常把兒子摔得鼻青臉腫。
一天,鄧洛普拿著橡膠管在花園裏澆花,由於水的流動,震得他的手心癢癢,橡膠管的這種彈性,使他一下子聯想到兒子愛玩的自行車,他想:“如果把橡膠管灌滿水,安到自行車輪上,不就可以減輕車子的顛簸嗎?於是橡膠管製成的輪胎成為所有自行車輪、汽車輪等橡膠輪胎的老祖宗。
後來,人們把灌水輪胎改為彈性更大的充氣輪胎。從此,自行車就成了既輕便、又靈活的交通工具,博得了人們的喜愛。
自行車剛剛誕生時,車輪上並沒有輪胎,隻有一層橡皮。這種自行車騎起來像騎馬一樣,顛簸得厲害。如果路況不佳,摔倒是常有的事。因此,當時的自行車被稱為“震骨器”。但仍被廣大年輕人所喜愛。一次,鄧錄普的兒子——小鄧錄普所在的學校要舉行一次自行車比賽,小鄧錄普十分高興,打算參加這次比賽。
小鄧錄普分析了其他參賽同學的實力後,認為大家練車都練得很勤,自己在實力上並沒有明顯的優勢。那麼,能不能讓自行車的性能更好些呢?小鄧錄普望著自行車細心地琢磨起來。他對自行車的輪子、踩板都做了一些改動,可這並沒有改善自行車的多少性能。
比賽的日子一天天在逼近,小鄧錄普急得茶不思,飯不想。鄧錄普看著兒子愁眉苦臉的樣子,問道:“小家夥,是什麼事讓你不開心?”
小鄧錄普便將自己的煩惱告訴了父親。
“我來給你做技術顧問。”父親笑著說。
就這樣,父子倆圍著自行車忙開了。開始鄧錄普試圖從改進鏈條入手,可效果並不理想。“試試改造車輪吧。”鄧錄普想到此把一層厚橡皮包在車輪上。他騎上一試,果然比原來用薄橡皮包的省力一點,震動也沒有那麼厲害了。
鄧錄普並不滿足,他決心趁熱打鐵,進一步改進車輪的行駛性能。因為經過這些天來的嚐試,他已經對自行車的改進工作產生了濃厚的興趣。
一件突然發生的事情給鄧錄譜帶來了靈感。那天,鄧錄普送走了一位病人後,便來到花園,拿起橡膠水管一盆一盆地澆水,澆著澆著,他忽然想到:“橡膠水管有彈性,如果將這做成一個圓環,往裏麵打足氣,套在自行車車輪上,自行車一定會跑得更快。”
想到這,鄧錄普急忙測量了車輪的周長,截下一段橡膠水管。然後用膠將兩端接頭接牢,又往橡膠管裏打足氣,封上打氣孔,最後將它綁在輪子上。小鄧錄普見了,迫不及待地搶過這輛剛改進的自行車,騎了一圈。
小鄧錄普對父親的改進特別滿意,這時他的自行車騎起來既省力又舒服!鄧錄普自己也試騎了一圈。果然,效果立竿見影。他深信這輛通過改進的車一定會讓他的兒子在比賽中奪得第一名。
果然,比賽時小鄧錄普一路領先奪得了冠軍。他的超常發揮讓老師和同學們驚訝不已。
“你今天怎麼體力那麼好?”他們紛紛問小鄧錄普。
“不是體力好,”小鄧錄普指了指自行車上的輪胎,“你們瞧,我的自行車和你們的一樣不一樣?”
小鄧錄普的自行車確實很獨特。大家爭先恐後地騎上去試了試,都讚不絕口。很快,附近的自行車都裝上了充氣輪胎。精明的自行車製造商也紛紛改進了工序。充氣輪胎得到了推廣。