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第3章 发明之最(1)

最大的太阳钟

奥古斯都太阳钟是世界上最大的太阳钟。这座钟在古罗马艺术品中特别有名,它的组成部分是一块很大的平地和一根直立在平地中央的华表。平地为钟面,上刻有表示时辰的字面,华表为指针,高20余米,顶端有根尖圆形的小柱起着指针尖的作用。华表在平地上不同的投影表示不同的时辰(投影在夏至时长9.5米,冬至时长65米)。钟上刻有一部儒略历以及不少极有意义的箴言。

据载,此钟始建于公元前9年,是古罗马皇帝恺撒的养子奥古斯都下令建造的,当时还在它的两边分别建造了和平祭坛和奥古斯都陵墓。这三件艺术品浑然一体象征皇帝神圣不可侵犯的威严。

这座太阳钟造好后却非常不幸,提帕河的一次泛滥冲毁了整座钟,华表斜向一边。风吹雨淋逐渐剥蚀了钟盘上的铭文。虽然以后的多朱提安王曾派人进行维修过,但华表最终还是倒塌,整个钟面湮没在泥浆里。1748年,那根花岗石柱才被别人发现。至于钟面,历代考古学家和天文学家都为了能找到这个“尤物”不惜奔波一世。1994年,柏林德国考古研究所所长爱德蒙特·布赫纳领导的考古小组在罗马城心脏的一间酒吧底下觅到了它,它离当年太阳钟的所在地200米远。

最大的照相机

1900年美国芝加哥奥尔顿铁路公司设计制造的,名为“猛犸”的照相机是世界上最大的照相机。这架巨大的照相机,是专为拍摄该公司生产的豪华列车而制造的。当它装上225千克重的玻璃感光板后,总重量达635千克,需15人操作。为此,该公司特地设计制造了一节铁路货车来运载它。

“猛犸”照相机摄得的底片尺寸是1.4米×2.4米。冲洗和印像需要0.045立方米化学药液。在1900年巴黎博览会上,用这架照相机拍摄的巨幅照片荣获“世界第一大奖”。

到了摄影技术高度发展的今天,就是由小型照相机拍摄的照片,也可以放大出比“猛犸”大出若干倍的细致而清晰的照片来。而这一架体积庞大、笨重的“猛犸”,就像它的名字所代表的史前动物一样,自己消逝了。

最早的降落伞

人类设想凭借空气阻力,让人从空中缓慢安全下降着陆,最初是由达·芬奇进行研究的。他设计了多种用布制成的四方尖顶天盖,人可吊在下面从空中下降,这算得上是人类历史上首次尝试的设计。据他计算,天盖的每边长7米就可以吊一个人。这幅设计图目前仍保存在意大利的达·芬奇博物馆里。据说,达·芬奇曾亲自利用这种降落伞从一个塔上跳下做过试验。

法国的贝拉吉奥是有记载的第一个利用降落伞从塔上跳下的人,1777年他用自己设计的木框糊上布制作成降落伞。

布兰查德是第一个在空中利用降落伞的人,他是法国飞船驾驶员。1785年,他从停留在空中的气球上用降落伞吊一筐子,里面放一只狗,安全地着地。随后在1793年,他亲自从气球上用降落伞下降,可是在着地时摔坏了腿。这一年他正式提出了从空中降落的报告。另一个飞船驾驶员加纳林,于1797年10月22日在巴黎成功地从610米高空降落,1802年9月21日在伦敦从2438米高空降落成功。1808年波兰的库帕连托从着火的气球上用降落伞脱险。

后来随着航空事业的飞速发展,人们开始把降落伞作为救难装备进行研制,但在飞船上是容易装备的,在飞机上则有许多困难,因而一直没有新的发现,自从1912年柏利成功地从飞机上用降落伞跳下以后,到第一次世界大战结束前6个星期,德国军队正式使用降落伞,人们这才肯定了它的实用价值,现已发展为飞行员的必备之物。

第一封电报

电报,能迅速地使远隔天涯的两地互通音息,是人们互相联系的一种重要通讯工具。人类史上第一封电报诞生于1844年,是由美国科学家塞约尔·莫尔斯应用自制的电磁式电报机,通过65公里长的电报线路而拍发的。

莫尔斯原是艺术家,1832年从欧洲旅行回到美国,便结束了艺术生涯而开始致力于电报机的研究。根据电磁感应原理,莫尔斯试用电路的启闭来发送和记录信号。他在设计电报机的同时,按照电路中脉冲信号的产生和消失,构思了圆点、横划和空白的电报符号,把这三种符号组合起来,就可以表示需要传递的信息。后来这一特定的点划组合成为电讯上普遍采用的莫尔斯电码。

1837年,莫尔斯在精通机械知识的艾尔弗雷德·维尔的帮助下,试制出第一架电磁式电报机。利用电磁感应原理来操纵顶端装有记录头的控制棒,当电流脉冲通过电路时,引起了控制律运动,就会使记录头触及纸带从而在纸带上有顺序地留下符号图形。同年9月2日,这架电报机在纽约大学展出,莫尔斯亲临现场表演,获得了成功。

1838年,莫尔斯又在美国总统及内阁成员面前进行表演,引起了他们的浓厚兴趣。他遂要求3万美元的拨款以进行电报实际应用的试验,但拨款迟迟没有批下来。为此已濒于一贫如洗的莫尔斯只得奔波于美、英、法、俄等国。遗憾的是,这几国都不愿冒险投资。直至1843年3月,莫尔斯才通过国会中的朋友得到了3万美元。他委托纽约州的埃长拉·康奈尔即后来康奈尔大学的创始人架设电报线。华盛顿与巴尔的摩之间第一条实用电报线路终于建立起来了。第二年5月24比莫尔斯在国会大厦最高法院会议室,首次通过这条电报线,传出圆点和横划的符号,向正在巴尔的摩的艾尔弗雷德·维尔拍发了世界上第一封电报。第一封电报的内容是圣经的诗句:“上帝行了何等的大事”。尽管这份电报只传送了65公里之远,但它成功地开创了长距离通讯联系的新时代。

最早的电子手表

电子手表是本世纪50年代才开始出现的新型计时器。最早的一种电子手表是美国埃尔近公司和利普手表公司在1952年共同公布的电子手表原型。这种手表用电磁摆轮代替发条驱动,但走时部分与机械手表完全相同,被称为第一代电子手表。1960年美国布洛瓦公司最早开始出售“阿克屈隆”牌音叉电子手表。这种手表以音叉的振荡频率作为走时的基准,比摆轮式电子手表结构简单,走时较精确,被称为第二代电子手表。1969年12月,日本精工舍公司推出了35SQ型电子手表。这是世界上最早的石英电子手表,这种手表以石英的固有振荡频率为走时基准,通过电子线路,控制一台微型电机带动指针,被称为第三代电子手表。石英电子手表走时精确,结构简单,很多性能指标都超过了机械手表,因此很受顾客欢迎。它出现之后不久,就把第一、第二代电子手表淘汰了。

从第一代到第三代电子手表都保留了传统手表的指针表盘式表面,继之而起的第四代电子手表一数字显示式石英电子手表却完全脱离了机械手表的形式,最终形成了一种全新的时计。数字显示电子手表采用发光二极管或者液晶为显示元件,直接以数字表示时间。整个手表由石英晶体、集成电路、显示屏以及电池构成,没有任何走动元件,所以又被称为“全电子手表”。世界上最早的全电子手表是美国汉弥尔顿公司在1972年开始出售的波沙牌(Pulsar)数字显示电子手表。该表以发光二极管为显示元件,当时售价为2000美元。

全电子手表走时比指针式石英电子手表更精确,结构比指针式石英电子手表更简单,还具有特别良好的防磁、防震性能。而且,除了显示时间外,数字显示式电子手表还可以具有计秒,显示日期、星期、起闹及计算、储存数据、量血压、测脉搏、报警等等多种功能,还出现了与收音机、电视机组合在一起的电子表。

最早的电灯泡

世界上最早的电灯泡诞生于1879年10月21日,是一盏犁口般大小的灯泡。它的发明者是美国的科学家爱迪生。

爱迪生在研制过程中仔细分析了当时的煤气灯和弧光灯后,他决定寻找一种耐热材料。由电流把它烧到白热化程度而发出炽热的光却又不至于断裂或熔化。他偶然发现棉线在空气中一下子烧成灰烬,而碳棉线放入处理过的玻璃球内则发出了炽光。遗憾的是,光亮只维持了几分钟就消失了。他错误地放弃了这项试验,转而试用铯、镍、铂(白金)、铂铱合金等1,600种不同的耐热材料,收获都非常小。

爱迪生重新回到了碳的研究上。那年10月,他试验了一段长20厘米、直径为0.15厘米的碳棒,其耐热力达到5.5小时,他又不断改进着碳化方法和抽气处理。

1879年10月21日那天,他把1根直径为0.025厘米碳化了的棉线用作灯丝,发出的光度明亮、稳定,它以4根烛光的照明度,1小时、2小时……足足亮了45个小时,经过1年多的努力,数千次的试验,终于造成了人们盼望已久的电灯。

同年11月,爱迪生改用碳化了的卡纸大大改进电灯寿命后,生产商就迫不及待地把它投入生产。1880年除夕,3,000人走上纽约街头观赏这一新发明。成功并未使爱迪生停步。第二年,他制造出能连续亮上1,200个小时的毛竹丝灯。直到1904年,奥地利人发明了比毛竹丝灯强3倍的钨丝灯,毛竹丝才被取消取代。钨丝灯从1907年起一直沿用至今。

最早的电话机

世界上最早的电话诞生于1875年。它的发明者是一位名叫亚·贝尔的苏格兰青年。

美国波士顿大学曾聘贝尔为该校的语言教授,当时他才22岁。有一天,贝尔在做实验时,意外地发现一个有趣的现象:当电流导通和截止时,螺旋线会发出噪声。这个细节一般人是不会注意到的,贝尔却是个有心人。他反复几次,结果都一样。贝尔茅塞顿开,一个大胆的设想在脑海中出现,“在讲话时,如果我能使电流强度的变化模拟声波的变化,那么用电传送语言不就能实现了吗?”贝尔设计电话理论的基础就是在这个思想的影响下完成的。他决定去求教当时大物理学家约瑟夫·亨利,亨利积极支持他,说:“贝尔,你有了一项伟大的发明理想,好好干吧!”

时间过去了两年,贝尔与青年助手沃特森,经过无数次的试验都未成功。有一天,贝尔正在锁眉沉思时,隐隐一阵“吉他”的曲调传来,他侧耳凝神,听着,听着,顿时明白。原来,他们的受话器灵敏度太低,所以声音低弱,难以辨别。“吉他”的共鸣启发了聪明的贝尔。贝尔马上设计了一个助音箱的草图,一时找不到材料,就把床板拆了下来,连夜赶制,接着又改装机器。一切准备好以后,贝尔在实验室里,将门关闭,沃特森在隔着几个房间的另一端,贝尔对着送话器说道:“听见了吗?沃特森。”沃特森兴奋极了,急呼:“贝尔!我听见了!听见了!”这时,两人欣喜若狂,向对方奔去,激动的泪水溢满了眼眶,互相拥抱起来。两个敢作敢为的青年,历经千辛万苦,最终把电话变成了现实。

贝尔在此基础上,经过改良,半年以后,世界上第一台可供实用的电话机诞生了。又过两年,于1878年,贝尔在波士顿和纽约间进行了首次长途电话通话成功。

最早的显微镜

世界上最早的显微镜诞生于1590年,是荷兰一位名叫江生的少年在偶然机会中发现的。

这位少年的父亲是一个眼镜师,因而他平时经常摆弄的玩物就是镜片。一天,他无意中把两片大小不同的凸透镜重叠在一起,当移动至适当的距离时,突然发现特别小的东西一下子被放大了许多倍。这个不寻常的发现使他兴奋极了。他把这个奇异的现象告诉了父亲,父子两人立刻动起手来,做成了两个不同口径的铁片筒,把它装在大铁筒里,使其能自由滑动,用以调整两个透镜的距离,然后外面再套上一个大铁筒。世界上最早的显微镜就是这样诞生的。

1665年,英国物理学家胡克自制了一架由上下两块透镜组成的复合显微镜,形成了显微镜的基本机制。胡克用这架显微镜第一次发现了细胞,“cell”一词即为他所定名,一直沿用至今。现在这架显微镜存放在英国伦敦科学博物馆。

最早的电视

电视的发明(通过电子传送对远距离物体瞬间进行观察),不是一次性的,而是一系列不断而独立的发明过程。第一个商用阳极电子管是1897年由卡尔·佛德南特·布劳恩(1850—1918)发明的。但直到l907年才由俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)的鲍里斯·罗森用于电子视觉。A·A·坎普贝尔·斯温顿(英国,1863—1930)1908年6月18日在一封写给《自然》杂志题为《远距离的电子视觉》的信中披露了电视传送的原理。最早的公开电视示范表演是由苏格兰的罗杰·贝尔德(1888—1946)在1926年1月27日进行的。他用了保尔·格特里伯·尼伯可夫在1884年1月6日所建议的机械扫描系统的改进系统。l924年2月,他成功地在英国东索赛克斯的哈斯汀斯传播了一个3.05米远的马耳他十字。1925年10月30日第一次传送了威廉·泰恩顿的脸部形像(15岁),传送前泰思顿要求支付2先令6便士。1923年12月29日,维兰迪马·考茨玛·往瑞金(1889年生于俄国,1924年成为美国公民,死于1982年)递交了一份是申请光电摄像管专利的报告,到1938年12月20日才得到批准。

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