作者：萧枫主编
出版社：辽海出版社
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影响力的发明始祖(下册)试读：
前 言
马克思曾经说过:“文学是一定的社会生活在人类头脑中反映的产物。”
文学是一种社会意识形态,与社会、政治以及哲学、宗教和道德等社会科学具有密切的关系,是在一定的社会经济基础上形成和发展起来的,因此,它能深刻反映一个国家或一个民族特定时期的社会生活面貌。文学的功能是以形象来反映社会生活,是用具体的、生动感人的细节来反映客观世界的。优秀的文学作品能使人产生如临其境、如见其人、如闻其声的感觉,并从思想感情上受到感染、教育和陶冶。文学是语言的艺术,是以语言为工具来塑造艺术形象的,虽然其具有形象的间接性,但它能多方面立体性地展示社会生活,甚至表现社会生活的发展过程,展示人与人之间的错综复杂的社会关系和人物的内心精神世界。
作家是生活造就的,作家又创作了文学。正如高尔基所说:“作家是一支笛子,生活里的种种智慧一通过它就变成音韵和谐的曲调了……作家也是时代精神手中的一支笔,一支由某位圣贤用来撰写艺术史册的笔……”因此,作家是人类灵魂的工程师,也是社会生活的雕塑师。
文学作品是作家根据一定的立场、观点、社会理想和审美观念,从社会生活中选取一定的材料,经过提炼加工而后创作出来的。它既包含客观的现实生活,也包含作家主观的思想感情,因此,文学作品通过相应的表现形式,具有很强的承载性,这就是作品的具体内容。
文学简史主要指文学发展的历史进程,这跟各国历史发展是相辅相成的。历史的发展为文学的发展提供了时代背景,而文学的发展也形象地记录了历史发展的真实面貌。
总之,学习世界文学,就必须研究世界著名文学大师、著名文学作品和文学发展历史,才能掌握世界文学概貌。
为此,我们综合了国内外最新的世界文学研究成果和文学发展概况,编撰了“世界文学知识大课堂”丛书。本套书系共计20 册,包括《中国文学发展概论》、《中国文学大家》、《中国文学精品》、《世界古代文学发展概论》、《世界古代文学大家》、《世界古代文学精品》、《世界近代文学发展概论》、《世界现代文学发展概论》、《西欧现代文学大家》、《南北欧现代文学大家》、《中欧现代文学大家》、《俄苏现代文学大家》、《美洲现代文学大家》、《亚非现代文学大家》、《西欧现代文学精品》、《东南欧现代文学精品》、《中北欧现代文学精品》、《俄苏现代文学精品》、《美洲现代文学精品》、《亚非现代文学精品》。
本套书系内容全面具体,具有很强的资料性和系统性,是广大读者学习了解世界文学的良好读物,也是广大图书馆珍藏的良好版本。
本书由萧枫同志主编,参加编撰的还有宋涛、张林、李雪、胡元斌、窦俊平、廖海丽、聂丽、寻美琴、李娟、鹿清斌、王德雪、张立立等人,在此对他们付出的辛勤劳动表示感谢!
塞缪尔·莫尔斯
塞缪尔·莫尔斯是一位画家,他对绘画很熟悉,已经从事多年并小有名气。
莫尔斯已经41岁了。
莫尔斯对电学和机械一窍不通。
但是,莫尔斯改行了。
改学了电学与机械。
最后,他发明了电报!
事情要从1832年那个美丽的秋天说起。“萨丽”号游客轮在大西洋海面上乘风破浪,赶赴美国的纽约。人们互相攀谈闲聊。有一位青年人的谈话吸引了很多人。这位青年人是杰克逊。他不知道,由于他的一次很普通的旅行谈话促使了近代一个重大发明的诞生。
莫尔斯虽然听不懂杰克逊的一些术语,但是电的奇妙却深深地打动了他。他放弃了自己的艺术领域,开始研究“电报”。
莫尔斯把自己的工作间变成了研究室。他在大学担任美术教授,以挣得必要的钱,同时向大电学家亨利学习电学知识。
对于一个41岁的人来说,这是多么不易呀!
莫尔斯先了解了前人的发现:
最早的是安培。安培用26根导线连接两处26个相对应的字母,利用发报端控制电流的开关,利用收报端的字母旁的小磁针感应联接字母的导线是否通电,从而确定信息。
后来就是莫尔斯的老师,美国物理学家亨利了。亨利提出接力赛式的传导,在线路的中间加装电源,以增强电流从而远距离传输。
莫尔斯从亨利那里学习技术与电报理论。他很快就制造了自己的电磁铁,发明了“继电器”。
三年时间一晃而逝,莫尔斯的积蓄不多了,但是发明还是没能成功,一个关键的问题没有解决——26个字母符号太复杂。
终于有一天,莫尔斯看到飞溅的电火花想到了这些:“电火花是一种信号,没有电火花是另一种信号,时间间隔也是一种信号,有电与没有电,时间间隔的有无,这可以互相组合代表字母与数字,从而传递信息,双方都知道编码规则,就可以互相翻译了。”
电码与电路的对应关系被解决了。莫尔斯发明了只用点和横两种符号的电报系统,人们称为“莫尔斯码”。
莫尔斯的数学进制与编码知识十分薄弱,他能想到这一点,难能可贵。
莫尔斯特意求助一位机械学知识较丰富的青年人,经过一段时间的紧张研制,莫尔斯终于在自己经济最拮据的时期研制成功了电报机。
1837年9月4日,莫尔斯的电报机在500米范围内工作了,当助手从另一端接收到信号,两人的内容准确无误没有丝毫出入的时候,莫尔斯兴奋极了。
但是国会的议员们认为电报无用。通信即可,为什么要架设专线呢?当时没有发现无线电波,人们认为架设专线发报是费力不讨好的事情。1843年,在莫尔斯的鼓动和再三提议下,又看到别的国家也在进行电报研究,美国国会终于动心了。
经过两年多的铺设,一条由华盛顿到巴尔的摩的60公里实验电报线路成功开通。
1845年5月24日,第一次有线电报发出了。美、英先后成立了电报公司。电报事业迅速在欧洲发展。人们远距离迅速通讯的时代到来了。
威廉·汤姆孙
1892年,英国女王伊丽莎白把“开尔文勋爵”的封号授予一位著名的科学家,以表彰他在科学和技术领域为人类做出的杰出贡献。然而,令人惊奇的是,在崇高的荣誉面前,这位科学家竟然用“失败”二字总结他一生在科学进步方面的奋斗。他是谁呢?他就是成功铺设第一条大西洋海底电缆的英国杰出的科技发明家威廉·汤姆孙。
威廉·汤姆孙于1824年5月26日出生于英国的贝尔法斯特城。
铺设大西洋海底电缆是一项世人瞩目的工程,而且耗资巨大。不料,在建造电缆的第一步就出了差错。负责这项工程的是华特霍斯,他在公司有较好的人事关系,资格又老。当时,汤姆孙只是一个年龄最小的董事,无职无权。1857年,工程一开始,汤姆孙和总工程师就发现了问题。原来,按照设计要求,大西洋海底电缆要由1200段电缆焊接而成,每一段是3.22公里长。华特霍斯一手制订的电缆说明书上的电缆直径比理论要求的要小得多,更糟糕的是,公司筹委会在正式开工之前就把说明书给了承办商,而且已经开始制造,要取消合同已来不及了。汤姆孙为了补救,回到他的实验室,带领学生把当时所有的铜线都进行了测试,发现各种铜线的电阻率相差很大,不同电阻率的铜线焊接在一起,肯定会使总电缆的参数发生偏差。通过实验,汤姆孙解决了多条铜线间电阻率一致化问题,并总结出一套实用的电阻率测定方法,对电缆用铜线的规格提出了新的要求和标准。
汤姆孙的研究成果,遭到华特霍斯和电缆制造商的抵制。汤姆孙在董事会上用大量的实验事实证明自己的理论,赢得了董事会的支持,迫使厂商按新的技术标准签订了合同。
1857年,造好的电缆被装上英、美两国政府拨出的两艘巨轮,开始了第一次的沉放。电气工程师华特霍斯因故不能随船,受董事会委托,汤姆孙代理他随船指挥。当沉放船行至611.16公里时,电缆意外断裂,加上传递的弱信号,一般的电报机难以收到,第一条电缆的第一次沉放失败了。
通过事后分析,汤姆孙发现,只需加强电缆的外层机械强度,就能避免断裂。但是,如何放大弱信号,却成了一个难题。
1858年年初,在一个阳光明媚的日子里,汤姆孙和德国物理学家亥姆霍兹一起到海湾游玩。汤姆孙一想起信号放大问题,就走了神,丢下朋友,一个人躲到船舱下面算了起来。亥姆霍兹就跟他开了个小玩笑。顺手从衣袋中取出眼镜,把太阳光反射到汤姆孙脸上。汤姆孙忽觉一个刺眼的亮点在眼前晃动,抬头看到朋友手中的眼镜,灵机一动,狂喜地大喊起来:“有啦!有啦!我的亥姆霍兹。”喊着就跑回了实验室。
原来,镜片的作用启发了汤姆孙,他终于找到了放大信号的方法。他通过反复实验,最后在电报机的线圈中,小心地挂上一面小镜子,镜背面粘一个小磁针,以此来放大弱信号。他经过周密地设计,终于制成了镜式电流计电报机。这种电报机灵敏度要比华特霍斯的电报机高十多倍,从而解决了海底电缆通信的关键性技术问题。这种实用的终端设备,在以后大西洋海底长途电缆通信中被广泛采用。
技术问题解决之后,1858年开始了第一条电缆的第二次沉放。因资深的华特霍斯拒绝出海,年轻的汤姆孙勇敢地承担起电气工程师的责任,再次随船出海。
1858年春夏之交,沉放船“亚加墨娜号”由北美的纽芬兰岛出发,由西向东铺设电缆。不料,海上遇到持续一周的大风大浪。甲板被电缆钻出了洞,实验室进了水,给沉放工作带来了很大困难。汤姆孙和大家一起,不顾危险,劈浪前行。经过一个多月海上搏斗,“亚加墨娜号”于8月,3日安全驶至爱尔兰。8月5日下午3点55分,由汤姆孙拍出的第一份越洋电报,在5分钟后由北美洲一端收到。人类第一次征服了大西洋的阻隔,用电缆把两块大陆接在一起。建立奇功的汤姆孙此时激动得发了狂。但一个月后,出乎意料的事情又发生了。电缆在通了723次电报之后,由于海水腐蚀而断裂,甚至漏电,两岸电报往来被迫中断。
大西洋海底电缆两次沉放都遭失败,耗费数十万英镑而不见效益。许多人都想打退堂鼓,而汤姆孙却坚持认为,第一条电缆虽寿命不长,至少通了一个月,但它证明长途海底通信是完全可能的。在汤姆孙和总经理的坚持下,在政府的大力支持下,1865年年初,第二条新电缆制造出来并进行沉放。这时的汤姆孙,因滑冰骨折已成了跛子。可是,他克服一切不便,一定要亲自出海,领导这次沉放。一艘22000多吨的巨轮“大东号”载着人们的希望出发了。经受两次打击的汤姆孙多么盼望这次能够成功啊。可是船行不到一半,电缆意外折断,沉入深渊,汤姆孙痛心极了。返回时,这位工程师脸上挂着泪花。面对异常平静的大海,他在心中呐喊:“我相信大西洋阻挡不住人类的进步!”
是的,大西洋阻挡不住人类前进的脚步。1866年,第三条电缆建成。当年4月,“大东号”再次启程。汤姆孙第四次上船,担任工程师,主持沉放。6月,电缆在爱尔兰着陆,沉放非常成功,电报通信也非常顺利。汤姆孙为巨大的成功所鼓舞,几个月后再次出航,经过一个多月搜索,打捞到沉入海底的断缆,并接上新缆,一直通到了纽芬兰。经过10年艰苦卓绝的工作,大西洋底拥有了两条电缆。这次成功,开创了人类有线通信的新时代。它不仅证实了远距离海底电缆通信的可行性,而且为这一事业的发展奠定了理论基础,提供了丰富的实践经验。一百多年后的今天,地球上各大陆板块之间,大陆和主要岛屿之间,都铺设了海底电缆。
铺设大西洋海底屯缆的工程,为人类通信事业做出了巨大贡献,也对汤姆孙的科学活动产生了很大影响。它把汤姆孙从理论科学引向了工程技术科学。人们说,汤姆孙做了50多年教授,其实是以教授的名义当了50多年的工程师。在应用工程上,到处都留有他的足迹。几次沉放电缆的海上航行,更使他的后半生紧紧地与大海联结在一起。电缆铺设成功之后,他继续为海底通信研究新装置,包括海底电报自动记录器和圈转电流计等。
汤姆孙一生取得过70种产品的发明专利,这些专利权使他成了富翁。他把这些钱大量地用在新的研究方面。1870年,他娇弱的妻子在与他共同生活18年后因病离开了人世。强忍悲痛的汤姆孙,买了艘100多吨的游艇,把全部精力都投入到航海研究之中。他把游艇当做试验船,经过反复研究,发明了几种不受铁壳船体干扰的轻便改良罗盘。此外,他还发明了海水测深仪,研究过潮汐理论。
汤姆孙这位近代物理学的奠基人之一,大西洋第一条海底电缆的创建者,一生发表论文600多篇。1851年被选为皇家学会会员,两次获皇家学会勋章。从1892年起,任皇家学会会长,一直到他去世。他建立了英国第一座现代物理实验室。至今格拉斯哥大学还设有“开尔文奖”,用来奖励世界范围内在数学、天文学、物理学等方面有突出成绩的学生。
1896年,来自世界各地的科学家云集格拉斯哥大学,隆重纪念汤姆孙荣任该校教授50周年。大家一致用真诚的语言赞美他的功绩。确实,要想逐一列举汤姆孙在科学领域的成就和获得的社会荣誉是很难的。但在纪念仪式上,这位72岁的勋爵在答词中却说:“有两个字最能代表我50年内在科学进步上的奋斗,就是‘失败’两字。50年以前;我最初任教职的时候,对于电力和磁力或电气、质量、化学亲和力间的关系等,知道得并不十分多。失败当然会产生忧虑的,可是对于从事科学的人,天赋的才能常会带来一种特别的兴致,借此使他不致十分失望,也许反会使他的日常生活格外快乐。”
三年后,汤姆孙辞去了格拉斯哥大学的教授职务。1899年新学年开始时,注册室走进来一位76岁的老人,郑重其事地在报名表上填写下:“开尔文勋爵,研究生。”他不再走上讲台去教课,从现在起,他只是学了。
1907年10月17日,汤姆孙与世长辞,享年83岁。他被葬于威斯敏斯特大教堂,受到人们永久的尊敬和纪念。
阿尔弗莱德·诺贝尔
1867年一种黄色的炸药进入市场,它作为一种猛烈力量的象征,对人类和整个世界产生了重要影响。1901年,诺贝尔奖金首次颁发以来,该项奖金和获得者已经引起了整个文明世界的兴趣。
黄色炸药的发明者及这种奖金的创始人、瑞典人阿尔弗莱德·诺贝尔愈来愈为人们所重视和仰慕。
阿尔弗莱德·诺贝尔于1833年10月21日降生在瑞典的斯德哥尔摩。
体弱多病的阿尔弗莱德到了上学的年龄,父母让他和两个哥哥一起进入了斯德哥尔摩一流学校——雅克布斯小学。当时他是年级中最优秀的学生。然而,他短暂的学校生活很快由于家庭的外迁而终止了。
1842年10月,阿尔弗莱德·诺贝尔和他的母亲哥哥一起到了俄国。
阿尔弗莱德在语言和化学方面显出非凡的才能。在俄语方面的进步很快。除此之外,他还非常爱好文学,甚至自己写诗。
1850年,当阿尔弗莱德17岁的时候,这位年轻人被送出去进行首次学习旅行。这次旅行长达两年,除到了他的祖国瑞典外,还去过德国、意大利和北美,在旅行中阿尔弗莱德参观种种实验室,拜访大学的研究所,尽量多了解发达国家的科学成果。
两次的旅行结束了,阿尔弗莱德回到了瑞典,开始了自己的事业。
由于父亲的影响,诺贝尔从小就对研制炸药产生了浓厚的兴趣。后来,在帮助父亲研究鱼雷和炸药时,又积累了不少实际知识和经验。诺贝尔在欧美各国游历期间,看到了开矿和筑路时工人们的繁重劳动。他想,如果能利用爆破的威力,定能减轻体力劳动,并且提高工效。于是,他决心从事炸药的研究和制造。
诺贝尔最初见到硝化甘油是在彼得堡的时候。有位名叫西宁的教授,曾在诺贝尔面前进行过实验。他把硝化甘油滴在铁砧上,然后用铁捶捶击,受到捶击的部分立即发生爆炸。这次实验给诺贝尔留下了深刻的印象。从此,他便对硝化甘油产生了浓厚的兴趣。经过长期思考和反复实验,他认识到,要使硝化甘油发生爆炸,除了重力捶击或剧烈震动外,就是把它加热到较高的温度。这个温度,实际上也就是硝化甘油的爆炸点。于是,诺贝尔确定了一个研究课题,试图寻求一种引爆硝化甘油的装置。这种引爆装置既不减弱硝化甘油的爆炸力,同时又要尽可能保证安全。只有这样,才能把硝化甘油制造成一种可供实用的炸药。
为了解决硝化甘油的安全引爆问题,诺贝尔在彼得堡进行了多次试验。1862年夏天,他成功地进行了一次水下爆炸试验。他先把硝化甘油装入玻璃管内,封闭起来,再把这只玻璃管放进装满火药的锡管里,最后装上导火索。诺贝尔同他的两个哥哥一起来到河边。当他点燃导火索并将装有玻璃管的锡管投入水中后,立即发生了爆炸。这次爆炸的威力超过了一般的火药。诺贝尔高兴极了。通过这次实验,他发现可以利用火药引爆硝化甘油。但是,火药的用量远远大于硝化甘油的用量,这样大量的引爆物没有实际使用的价值。为了使引爆物的用量小于硝化甘油的用量,他以顽强的毅力继续进行研究和试验。
诺贝尔在找到了办法后,又进行了新的试验。诺贝尔发明的少量火药引爆硝化甘油的方法,获得了专利证书。
当诺贝尔在彼得堡研究炸药的时候,已经回到了瑞典的父亲也在从事炸药的研究。
但诺贝尔发现用火药做引爆物还不很理想,便继续研究,希望用一种新的引爆物来代替它。然而就在这期间,发生了一次重大事故。1864年9月3日,在斯德哥尔摩诺贝尔家住宅附近的实验室里,硝化甘油发生爆炸,损失惨重。除了实验室被炸成一片废墟之外,诺贝尔的5名助手被当场炸死,其中有一位是他的小弟弟奥斯加。诺贝尔本人当时不在实验室,才得以幸免。这次事故对诺贝尔打击很大。由于爆炸力特别猛烈,周围的居民以为发生了大地震。事后,当他们得知是诺贝尔的实验室发生爆炸时,认为诺贝尔是一个“科学疯子”,并向政府提出要求,禁止诺贝尔在市内进行炸药实验。
可是,诺贝尔在悲痛中并没有动摇研制炸药的决心。
1867年秋天,他找到了一种代替火药的引爆物雷酸汞。雷酸汞是一种褐色晶状粉末,灵敏度很高,一遇震动即可爆炸。诺贝尔用它来做引爆物,经过无数次实验,终于获得成功。于是,一种新型的引爆物——雷管诞生了。雷管的发明,可以说是爆炸科学发展过程中一次重大的突破。1868年2月,瑞典皇家科学会授予诺贝尔父子金质奖章,奖励他们研制炸药取得的成就。
自从诺贝尔发明用火药作为引爆物的方法之后,硝化甘油炸药就开始得到实际应用了。诺贝尔在德国汉堡建立的公司,顿时成了销售炸药的中心。
但是,硝化甘油炸药遇到强烈震动后就会发生爆炸;在使用过程中,重大事故不断发生。
为了解决炸药的安全使用问题,诺贝尔又进行了深入研究和反复实验。经过研究,他决定用一种固体物质来吸收硝化甘油,以提高它的化学稳定性。于是,一种新型炸药便诞生了。
诺贝尔在选择吸收硝化甘油的固体物质时,曾经试用过各种各样的东西,例如木炭粉、木屑、水泥、砖灰等。但是,经过爆炸试验,这些东西都不理想。最后,他找到了硅藻土。硅藻土不仅化学性质稳定,而且有较大的吸收力,用来作炸药配粉非常合适。诺贝尔把硝化甘油和硅藻土按3∶1的比例混合在一起,制成了一种新炸药。名为“硅藻土猛烈安全炸药”,或称“猛烈药”。这也就是人们所熟悉的黄色安全炸药。
到1873年,诺贝尔在欧洲13个国家一共开办了15个生产安全炸药的工厂。这时,40岁的诺贝尔已经成为名扬四海的“炸药大王”了。
诺贝尔并没有就此止步。他发现,硅藻土猛烈炸药虽然解决了安全问题,但是仍然存在着缺点,就是它的爆炸力不如硝化甘油炸药。1873年诺贝尔在巴黎创办了一座设备齐全的实验室,继续从事炸药新品种的研制工作。
1875年的一天,诺贝尔在实验中把手指割破了,便用胶棉包扎伤口。胶棉又称火棉,是用一种硝化纤维制成的,含氮量低,可溶于乙醚或酒精,成为胶状物。突然,他想到,可以把胶棉与硝化甘油混合起来,制成新型炸药;于是胶质炸药问世了。胶质炸药不仅比硝化甘油炸药具有更大的爆炸力,而且具有更安全、不溶于水、容易加工成各种形状等特点。胶质炸药发明后,不久便在许多国家的爆破工程中得到广泛的应用。
接着,诺贝尔又开始研制无烟火药。研制工作直到1887年才最终完成。这种火药呈颗粒状,是将赛璐珞的配方加以改变,用硝化甘油代替其中的樟脑而制成的。它的燃烧速度极快,爆炸时不冒烟雾,而且没有残渣,因此常用于制造炮弹。
1890年,诺贝尔在一封信中就曾说过:“我希望我能够制造一种东西或是机器,具有极端可怕的破坏力,使一切战争因此而完全不可能发生。”
诺贝尔的主要科学活动是从事炸药研制,但是除此之外,他还有着非常广泛的研究兴趣。他的多项研究工作是交替进行的,因此取得了多方面的科学成就。
诺贝尔对化学研究情有独钟,这当然与研制炸药的兴趣有关。他在化学方面的研究涉及高分子化学、电化学等领域。特别对于电化学,诺贝尔投入了更多的精力,一直坚持到晚年。1895年他曾资助别人建立食盐电解厂,从事苛性钠和氯气的生产。
诺贝尔非常重视应用化学。他认为,科学成果只有满足人们生产和生活的实际需要,才是有意义的。正是从这一点出发,他研究和发明了许多实用技术和产品。例如:他开展过用硝化纤维制造人造丝、人造橡胶和人造油漆的研究。
诺贝尔的发明创造很多。据不完全统计,他一生中因发明创造而获得的专利多达255项。其中,有关炸药的专利有129项。在非炸药的发明专利中,有气体测量器、硫酸浓缩器、防爆锅炉、弹壳无声退出法、改良电池、改良电话、改良发动机、人造丝喷丝头,等等。
诺贝尔是瑞典皇家科学会、伦敦皇家学会和巴黎土木工程师学会的会员。他曾获得瑞典国王倡议颁发的科学勋章和法国的大勋章。
诺贝尔不仅致力于科学技术方面的发明创造,而且还爱好文学,写过不少诗歌、小说和剧本。
诺贝尔一生非常谦虚,并对自己的成就保持着最大的沉默。他曾说过:“我不知道我是否应得到名望,我不喜欢那样的谀词。”
诺贝尔拥有一笔巨大的财产,可是他对金钱却毫不在意。诺贝尔在去世前一年即1895年11月27日写的遗书中表示,将他的财产部分赠与亲友,其余大部分作为基金。这些基金的利息,“将每年以奖金形式颁发给在过去一年中对人类做出最大贡献的人”。他还具体地安排了奖金的分配办法,把奖金分为五份:“一份奖给在物理学领域中作出最重要发现或发明的人;一份奖给在化学领域中完成最重要的发现或改进的人;一份奖给在生理学和医学领域完成最重要发现的人;一份奖给在文学领域产生带有理想主义倾向的最佳杰作的人;一份奖给曾为各民族间的友谊,为废除和裁减常备军,以及维护和促进和平事业作出了最大和最好贡献的人。”从遗书的内容来看,他是经过深思熟虑的;其中所包含的五个方面,也就是他一生中曾经涉足的领域以及为之奋斗的事业。也可以说,诺贝尔晚年作出的这一决定,是他内心深处长期蕴藏的愿望。
1896年,诺贝尔的病情恶化了。12月10日清晨,诺贝尔的心脏病突然发作,在意大利的圣雷莫与世长辞,享年63岁。
从1901年开始,诺贝尔基金会每年颁发一次“诺贝尔奖金”。为了纪念诺贝尔,颁发奖金定在他去世的日子即12月10日进行。受奖人不分国籍;奖金可以发给一个人,也可以由两三个人分得。后来,除以上五种奖外,从1968年起,又增设了经济学奖金,由瑞典皇家科学院评定。诺贝尔奖奖金的数额,也随着诺贝尔基金规模的扩大而进行了适当调整。
举世闻名的诺贝尔奖,作为科学界最高荣誉的象征,一直激励着人们勇攀科学高峰。诺贝尔奖的设立和颁发,既体现了这位著名发明家对科学、艺术与和平事业的关心和热爱,同时也表达了人们对他的深深怀念。诺贝尔的名字将永远留在人们的心中。
威廉·亨利·柏琴
染料是人类生活中不可缺少的物质。很难想像,如果没有染料,人类的生活会变成什么样子。在现代合成染料问世之前,人们所用的染料,或者取自植物,例如取自靛蓝植物的靛蓝和与之关系密切的菘蓝;或者取自动物,例如取自蜗牛类动物的推罗紫;或者取自矿物,丹砂就是其中之一。在这些天然染料中,色泽鲜艳、耐洗耐磨的优质染料寥寥无几。直到合成染料工业兴起后,这种局面才得到彻底改观。而现代合成染料工业的创始人,是英国有机化学家威廉·亨利·柏琴爵士。
一想到自己可能发现了一种新染料,柏琴十分激动。他知道,人类有史以来就对染料感兴趣,因为染料可以把那些色泽平淡单一的丝、棉、毛、麻的织品染出各种绚丽悦目、丰富多彩的颜色来。但可惜的是,在自然界存在的各种染料中,能够把颜色牢固地附着到织物上,做到水洗日晒,永不褪色的,实在寥寥无几。偶尔有种好的染料,就会被人们当做珍宝秘藏起来。例如有一种从地中海的水生贝壳类动物身上提炼出来的紫红色染料,人们用它来装染土耳其的蒂雷古城,效果非常好。这种染料是如此的华贵和受人欢迎,以至于被列为皇家专用,不许平民染指。如果自己真的找到了一种可以人工合成的新染料,那就意味着染料工业的历史性突破。一想到这一点,他怎能不激动?
但是,这种化合物究竟是不是一种新的染料呢?柏琴一时还拿不准。在一位朋友的建议下,他精心提炼了一些样品,寄给著名的普拉尔印染公司,请该公司进行鉴定。很快,公司给了他回音,说是这种化合物染色性能良好,并询问他能否廉价供应。
接到这个回音后,柏琴很受鼓舞,他决定申请专利,然后退学转入实业界,用自己的技术办工厂,制造人工合成染料。
柏琴的决定引起了轩然大波。首先是他的恩师霍夫曼坚决反对。霍夫曼不同意他到实业界“折腾”,希望他留在学校,继续从事自己的化学研究。与霍夫曼善意的反对不同,有些人则对他冷嘲热讽,说他一个18岁的年轻人想获得专利是异想天开。
在人们的争论声中,柏琴获得了自己的专利。他谢绝霍夫曼的挽留,毅然决然离开学校,开始了自己办工厂的艰难经历。社会上关心这种新染料的人士对他的举动给予了热情鼓励。普拉尔家族的一个成员给他写信说:“欣闻社会上的太太女士们非常喜欢你的染料。她们是一股巨大的力量。如果她们对这种染料着了迷,而你又能满足其需要的话,你将名利双收。”他的父亲一改反对他研究化学的初衷,对他鼎力支持,把一生的积蓄统统拿了出来,交给他做资本。他的哥哥也加入了进来。就这样,1857 年,他们全家齐心协力创办的染料工厂正式开张了。
工厂开张之初,面临重重困难。因为这是一项前无古人的事业,每一步都得自己完成。市场上买不到必需的原料苯胺,柏琴只好买来苯自己制取。要制取苯胺又需要硫酸,这也得自己制备。生产过程中的每一流程,都需要专门设备,这些设备都得由他自己设计。尽管工厂的发展举步维艰,但没过6个月,他居然制造出了他称之为苯胺紫的染料了。这是世界上最早的人工合成染料,其色度范围超过任何一种天然染料。
苯胺紫的问世引起了染料界的关注。苏格兰人很快就采用了它。英国的工匠们比较保守,在他们还举棋不定之际,法国的工匠们已经开始推广它了。法国人把这种颜色叫做木槿紫,而把这种染料叫做木槿紫染料。这种染料风行一时,以至于那10年竟有木槿紫时期之谓。英国人很快也接受了它,维多利亚女王对它十分青睐,英国政府还用它来印邮票。
苯胺紫的成功,使得柏琴一下子声名鹊起。尽管年龄才23 岁,可他已经成为世界染料界的权威。有一次,他在给伦敦化学协会讲解染料时,发现台下坐着的听众中有一位他很熟悉的人物。这位听众不是别人,正是他的启蒙恩师——迈克尔·法拉第。
柏琴的发明开创了合成染料工业,也开辟了一个既吸引人又赚钱的研究领域。在他的成功的刺激下,很多学者开始转向这个领域。甚至对他的举措持反对态度的霍夫曼也转而从事对蔷薇苯胺的研究,这是一种紫红色的人工合成染料。霍夫曼于1858年成功地合成了这种染料。1864年,霍夫曼带着对合成染料的新兴趣返回德国,继续进行这个领域里的研究,并领导德国化学界发展起了巨大的染料工业。一些化学家还用人工合成的方法制造出了原有的天然染料。例如德国化学家格雷贝就于1868年合成了天然茜素染料;另一位德国化学家拜耳则于1880年研制出了靛蓝的合成方法。显然,所有这些成果,都是在沿着柏琴开辟的道路上前进时取得的。没有柏琴的开创性研究,也就没有后来的合成染料工业。所以,德国合成染料工业的崛起,从某种程度上说是霍夫曼对英国化学事业发展做出贡献之后,英国对德国的回报。
柏琴在开辟了人工合成染料这一新的有机化学领域以后,并没有停止自己的探索。他和格雷贝分别独立而又几乎同时合成了茜素(格雷贝先于他一天申请专利)。他还设法合成了香豆素——一种带有令人愉快的香草精气味的白色结晶物。他的这一发明,标志着合成香料工业的开端。因为成就卓著,1866年,柏琴被选为伦敦皇家学会会员。这一年他才28岁。
到35岁那年,柏琴因生产苯胺紫这种染料,已经是殷富不羁、优游有余了。他不愿意继续经营染料业,而当时德国染料工业对英国的竞争又方兴未艾,而要增强英国化学工业的竞争力,就必须加强基础研究,于是柏琴决定卖掉他的工厂,重新回到他从内心喜爱的化学研究事业上来。
重回化学界以后,柏琴在探讨化学未知世界方面游刃有余。他参加了合成各种不同的碳原子化合物的综合法的重大研究,目的是要设计出全新的化合物生产流程。在化工生产第一线的经历,使他在研究此类问题时,有着别人不可企及的优势。他发现了一种以他的名字命名的化学反应,叫做柏琴反应。
乔治·威斯汀豪斯
乔治·威斯汀豪斯,美国大发明家,一生有多项发明,在美国发明史上的地位仅次于爱迪生。
1846年10月6日,威斯汀豪斯出生于美国纽约州布里奇农村的一个小工匠家庭。父亲是一个农具制造商,威斯汀豪斯受家庭的影响,从小就接触有关器具,并渐渐对它们产生了兴趣。他经常对一些机械器具进行研究,并逐渐产生了对其中一些机械进行改进的念头。而且他发现自己似乎有这方面的天赋,这极大地增强了他的自信。
1861年,美国南北战争全面爆发。年仅15岁的威斯汀豪斯也参加了这场战争,在海军中服役。服役期满后,他脱下军装,进入大学学习。大学毕业以后,他进入了铁路系统,从事铁路机械方面的研制工作。在这样的部门中工作,他如鱼得水,深得领导赏识。
有一天,威斯汀豪斯在列车上工作,窗外优美的风景深深地吸引了他,使他不时地忙里偷闲来观看窗外的风景。突然,他发现在火车前不远的道口处停着一辆载人马车。他一下子跳了起来,大喊着让马车夫把马车赶走,要司机赶快停车。马车夫望着急驰而来的火车,吓呆了,怔在原地一动不动。火车司机倒是立即拉响了汽笛,命令制动员们紧急制动。制动员们虽然竭尽全力搬下了闸门,但火车的速度似乎并没有降低多少,随着“轰”的一声巨响,惨祸发生了。威斯汀豪斯痛苦地闭上了自己的双眼。
下班之后,威斯汀豪斯找到了有关人员,谈及今天的车祸。车祸的悲惨场面深深刺痛了威斯汀豪斯的心,他想知道为什么命令效果这么不明显。有关负责人告诉他,问题主要出在制动系统上。人们在设计火车的制动系统时,为它的每一节车厢都安装了一个单独的机械制动器。在需要停车时,司机用汽笛发出信号,每一节车厢的制动员必须依靠人力搬动机械闸进行制动。由于是人工操作,各人对信号反应快慢不一,加上体力也不同,搬闸步骤很难一致,在火车的巨大惯性下效果自然不明显。得知事情的根本原因以后,威斯汀豪斯决心对这方面进行研究,通过自己的努力解决火车制动这一难题,从而减少惨剧的发生。
经过思考和研究,威斯汀豪斯认为,基本的制动器以车厢为单位,每个车厢的制动员听到汽笛声后独立操作,难免反应速度不一,而且由于人的体力有限,这就造成了刹车不力。因此,要发明一种新型制动器,就必须抛弃这种分离的制动方式,而采用连动方式,让火车司机一个人独立操作。这样,遇到紧急情况,司机就能迅速作出反应。
而要采用连动方式,就必须有强大的动力,威斯汀豪斯首先想到了蒸汽。他想,既然蒸汽可以带动火车奔跑,它当然也应该能够带动车闸的移动。于是他按照这一设想进行研制,不久就设计出一台蒸气制动器。这台蒸汽制动器的按钮设在司机座位旁边,一旦出现紧急情况,需要刹车,司机按动按钮,蒸汽进入与多节车厢相连的管道,把闸瓦压向车轴,车轴被闸瓦抱紧,不能转动,列车也就停了下来。
威斯汀豪斯将这一制动器在一列火车上进行了试验,结果却大大出乎他的意料:制动器完全没有制动效果。这是为什么呢?威斯汀豪斯疑惑了,因为这一方法在理论上是可行的呀!后来他才明白,蒸汽遇冷就要凝结,当蒸汽通过长长的管道到达各节车厢时,大部分都已凝结成了水,当然也就不可能推动闸瓦的移动了。
找到问题的症结后,威斯汀豪斯十分高兴,但怎样才能使蒸汽不凝结呢?这时他还是未能逃脱蒸汽制动的圈子,一种又一种的解决方法都以失败而告终。他陷入了困境之中。有一天,他从朋友那里拿来一份报纸,一则看起来十分不起眼的消息吸引了他。消息上说,法国在开凿蒙塞尼山的隧道时,所用的凿岩机是用压缩空气带动的。看了这则消息,他茅塞顿开。对呀,为什么不用压缩空气呢?既然压缩空气能够带动凿岩机工作,它就应该也能够带动火车制动器工作,而且压缩空气不存在冷凝问题。威斯汀豪斯为自己这个天才的设想而高兴,禁锢已久的心田似乎找到了开启的钥匙。
有了天才的设想,威斯汀豪斯立刻就想把它变为现实。经过反复的实验和不断的改进,一台空气制动器终于制成了。实验表明,这种空气制动器是完全可行的,而且效果非常好。
1869年,年仅23岁的威斯汀豪斯获得了空气制动器的专利权。此后,他又不断进行改进,使其性能更加完善。直到今天,他的这项发明还在成千上万的机车上使用呢!
威斯汀豪斯的另外一大功绩是进行了交流电输电实验的研究。在他的努力下,交流电系统代替了直流电系统,从而使电能够输送到更远的地方。
1914年3月12日,威斯汀豪斯在纽约去世,享年68岁。人们对于他的伟大功绩永远不会忘记,直至今日,美国伟人纪念馆内还高悬着他的画像呢!
亚历山大·贝尔
亚历山大·贝尔,电话的发明者,为世界电信事业的发展做出了巨大的贡献。
1847年3月3日,贝尔出生于苏格兰的爱丁堡。父亲和祖父都是著名的语音学家,他们在聋哑人中间工作过很多年,对人体发声器官的构造、功能和人们的听觉特点都有很深入的研究。贝尔的父亲还创造出一套借助手势、口型来表达思想感情的“哑语”,给聋哑人带来了很大的方便。父亲也因此在语音学界很有名气。贝尔从小生活在这样的家庭环境里,自然对语音学方面的知识不会陌生。父亲希望他能够继承父业。长大后,贝尔进入爱丁堡大学攻读语音学。1867年大学毕业以后,贝尔又进入伦敦大学深造,继续攻读语音学。
毕业以后,贝尔接受英国波士顿大学的聘请,来到大西洋彼岸,成了一名语音学教授。父亲这时已经是一位有很高知名度的语音问题专家。父子两人后来在波士顿开办了一所聋哑学校,一边帮助聋哑人克服不能说话的困难,一边研究、试验助听器。他们最大的愿望就是帮助聋哑人过上正常人的生活。
贝尔在自己家中成立了一个小型实验室,研究语音方面的问题。他想发明一种聋哑人用的“可视语言”。他的初步设想是在纸上复制出语音声波的振动,从而让聋哑人从波形曲线看出“话”来。试验最后没有成功。但他在试验中却发现了一个有趣的现象:在电流接通和截止的时候,螺旋线圈有噪声发出,就好像发送莫尔斯电码的“滴答”声一样。
这是怎么回事呢?虽然这是一个很小的细节,但贝尔没有放过它,他想弄清这到底是怎么回事。他又重复试验了许多次,结果都一样。一个大胆的设想在贝尔的脑海中出现了:如果能够使电流强度的变化模拟出声波的变化,那么不就可以用电流传送语音了吗?
这是一个大胆的天才设想。当贝尔把自己的想法告诉自己身边几个懂电学知识的朋友时,他们用的差不多是同一个词:异想天开。贝尔没有泄气,他决定去找电学专家请教,以求证这种想法的可行性。他来到了华盛顿,向大物理学家约瑟夫·亨利请教。
亨利是美国电学界一位很杰出的人物,晚年曾担任美国史密森学会首任会长,还曾经与法拉第相互独立地发现了电磁感应现象。贝尔去拜望他时,他已经是73岁的高龄了。
听了贝尔的叙述后,亨利微微点了点头,沉思了一会儿,然后问:“那么你现在准备怎么办呢?”
贝尔略显紧张地答道:“我现在也拿不定主意,我不知道这个设想是否真的可行。也许我可以把自己的设想发表,让别的科学家去完成。先生,你说我该怎么办呢?”贝尔的本意就是来听取亨利的意见的,自然不放过这个向亨利当面求教的机会。
片刻之后,亨利回答说:“贝尔,你有这样一个伟大的设想,为什么要放过它呢?自己干吧!你一定能实现它。”“可是,先生,我不懂电学,在制作方面会存在许多困难。”贝尔迟疑地回答道。“掌握它!”这位大科学家不假思索地吐出了两个词,语气斩钉截铁,不容置疑。
这句话对贝尔影响很大。许多年后,贝尔在谈起自己的成功时说:“如果没有亨利的这两个单词,和他那种坚决而不容置疑的语气,我肯定是发明不了电话的。”
贝尔回到波士顿以后,果真专心致志地学起电学来。此后,不管是三九严寒,还是盛夏酷暑,贝尔的手中经常不离电学方面的书籍。由于悟性很好,加之以前搞聋哑实验接触过电磁器械,不久,贝尔在电学方面掌握的知识有了质的飞跃。语音学知识和电学知识是发明电话不可缺少的两大法宝,贝尔在语音学方面可以说是专家了,现在又掌握了电学知识,更是如虎添翼,两大法宝都不缺了。
1873年,贝尔辞去了波士顿语音学教授的职务,全身心地投入了电话研究。他找到了一位18岁的名叫沃特森的助手。这位年轻的电气技师对电学有一定的了解,更重要的是,他全力支持贝尔的实验,深信试验会取得成功。当时贝尔也年仅26岁,两个小伙子迈开了向神秘的科学领域进军的步伐。
贝尔和沃特森住的是波士顿近郊一间灰尘满地、拥挤闷热的小屋,实验室就是他们的卧房。他们长期足不出户,过的是枯燥乏味的生活。他们不知经历了多少不眠之夜,多少次躺在床上有了一点灵感后又突然从床上爬起来继续研究。两年过去了,他俩面对的却依然是失败。但老科学家亨利亲切而又坚决有力的话语始终萦绕在贝尔心头,使他从不言放弃。
古人云:贵在坚持!有一天,贝尔在实验室里,沃特森在隔着几个房间的另外一间屋子里。两间屋子相互听不到对方说话的声音。沃特森把受话器紧紧贴在耳边,贝尔在实验里进行调试。突然,沃特森的耳边传来了一个清晰的喊声:“沃特森先生快来呀!我需要你!”原来,贝尔操作机器的时候不小心把硫酸溅到了腿上,由于疼痛,他情不自禁地对着话筒大喊起来。这是人类通过电话机传送的第一句话!沃特森欣喜万分,急忙大喊起来:“贝尔,我听到了!我听到了!”
两个人不约而同地冲出房门,紧紧拥抱在一起。历史掀开了新的一页!
此后,贝尔又致力于电话的改进和推广工作。
在21世纪的今天,电话已经进入了千家万户。请千万不要忘记为人类的发展作出过巨大贡献的贝尔。
托马斯·爱迪生
托马斯·爱迪生,世界上最伟大的发明家,一生有2000多种发明。
爱迪生出生于美国密执安州的米兰。父亲是一位农民,母亲曾经做过教师,家境贫寒。爱迪生在小学只读了三个月的书便失学了。从此,母亲当起了他的家庭教师,他开始了自学生涯。12岁时,爱迪生开始当报童,在休伦埠到底特律的客货混合的列车上卖报。苦难的童年生活锻炼了他坚强的意志,他从不向困难低头,这种精神影响了他的一生。
爱迪生从小就喜欢做一些小实验,但他实在太忙了,空余的时间很少,因此,他只得去“挤”时间。有一次,爱迪生把实验用的瓶瓶罐罐搬到了火车的行李车上,在上面进行实验。谁知火车震动得很厉害,把一个装着黄磷的玻璃瓶从桌子上震了下来,摔得粉碎。黄磷是易燃烧的化学物质,在撞击下立刻燃烧起来。爱迪生赶忙脱下外衣扑打,一面向人呼救。等大家赶来把火扑灭时,行李车里的东西已经烧得差不多了。乘警赶来,得知事故的原因后,不容分说,抡起胳膊就给了爱迪生几个耳光,把爱迪生打得两眼冒金花。乘警还不解恨,又一拳打在他的耳朵上。这一拳打完,爱迪生只觉得耳朵“嗡”的一声响,接着就是揪心裂肺似的一阵疼痛,从此,这一只耳朵就再也听不见声音了。
1863年,爱迪生的生活出现了重大转机。有一天,爱迪生正在克勒门斯山车站卖报,突然“砰”的一声响,一节货车从一列混合列车上脱卸下来,沿着岔道往下滑去。这时正好有一个三四岁的小男孩在车轨上玩,他玩得太高兴了,完全没有意识到危险的来临。爱迪生看到了,一个箭步冲上去,抱起小孩,往车轨外扑了下去。他刚刚扑倒在车轨外,货车就从他身旁滑过。车台上的人都看呆了,接着鼓起了掌。
孩子的父亲是车站站长,名叫麦肯基。他得知这一情况后,对爱迪生充满了感激。麦肯基还是一位出色的电报发报员,为了报答救子之恩,他向爱迪生表示愿意将平生所学全部传授给他。爱迪生高兴极了。仅仅三个月的时间,爱迪生就学会了发报技术。他终于有了一门技术,可以谋取一个体面的职业了。
这次偶然的机会,使爱迪生和电连在了一起,从此迈向了科学发明的道路。
早在19世纪初,有人探索用来照明的光。英国物理学家戴维在实验中发现,两根相邻的炭棒中间有电流通过时,就会发出强烈的弧光。后来他发明了弧光灯。他还发现,白金通过电流的时候,会受热发光。人们根据这一发现又发明了白炽灯。但因为电流问题没有解决,所以电灯的研制和应用受到了制约。1831 年,英国科学家法拉第成功地设计了第一台发电机,从根本上解决了电源问题。电灯的研究提上了日程。
爱迪生对前人的研究成果进行了认真的分析和研究,他觉得这些发明都不太可能应用于实际生活中,他要发明一种物美价廉,能长期使用,可以进入普通百姓家的电灯来。他认为弧光灯成本高,耗电多,而且光线刺眼,用作家庭照明不太合适;而白炽灯造价低廉,光线明亮而又柔和,对人体也没有伤害,最适合于家庭照明,因此他就把自己的研究方向定在了白炽灯泡上。
经过几次试验,爱迪生找到了问题的症结,最大的难题就是玻璃泡中的耐热材料不好找,一般的物质烧几分钟就断了。
有一天,他拿起玻璃泡左右端详起来,为什么任何物质烧几分钟就不行了呢?他猛然想起:灯泡里面有空气,而空气含有氧气,氧气可以促进物质的燃烧。如果把玻璃泡中的空气抽掉,效果会如何呢?他赶紧进行试验,试验的结果证实了他的推测,灯泡照亮的时间延长了一倍,但时间还是太短了。爱迪生决定在作灯丝的物质上下功夫。
他首先用碳丝,然后又用了白金、钡、钌、钼、钛、锆、铑等金属,但效果都不好。一年多来,他试验的各种耐热材料竟足足有1000多种,但面临的仍然是失败。面对困难,爱迪生没有灰心,周围人的冷言冷语却扑面而来,甚至报刊上也有人撰文表示对爱迪生的不信任。一篇题为《爱迪生先生发明了什么》的文章这样写道:“尽管这位感情冲动的发明家发表过许多锐不可当的谈话,但具有高深造诣的电学专家并不认为爱迪生先生所走的实验道路是正确的。”甚至有报刊断言:“爱迪生研制电灯的宏愿已经成为泡影。”
爱迪生对这些嘲讽持漠然态度。他觉得,一旦选择了自己的道路,无论遇到什么艰难困苦,一定要走下去。新的试验又开始了,一次偶然的机会,爱迪生发现棉纱烤焦后作为灯丝竟然可以燃烧45小时,这可比其他的金属强多了。顺着这个思路,他又用杉木、稻草、藤条、椰子棕、椰子壳、月桂、黄杨等进行试验,灯泡的寿命也随之上升为100小时、120小时、150小时,最后上升到300小时,这已经是重大突破,然而爱迪生仍然不满意。
科学的实践,偶然中存在着必然,必然中又存在着偶然。又是一次偶然的机会,他发现用竹片作灯丝竟然可以燃烧1200个小时,而这种灯泡价钱也很低廉,可以进入百姓家庭。这样一来,以前讽刺他的报刊也转变了基调,鲜花和各种荣誉涌向爱迪生。爱迪生并没有陶醉,他很清楚,这是他的辛劳换来的结果。
后来,爱迪生又将灯丝改成钨丝,燃烧寿命上升到2000小时以上,整个世界顿时变得明亮了起来。
1929年10月21日,在爱迪生发明白炽灯泡50周年的纪念大会上,各界人士欢聚一堂。爱迪生用激动的声音说道:“谢谢诸位!谢谢诸位!如果我曾经或多或少激励了一些人的努力,我的工作曾经或多或少地扩展了人类的理解范围,因而给这个世界增添了欢乐,那我也就感到心满意足了。”说完,掌声雷动。而这位82岁的老人却因激动在掌声中昏了过去。
1931年10月18日凌晨3时24分,科学界的一盏明灯熄灭了。爱迪生的精神却永远激励着后人。
卡茂林·昂尼斯
1911年初春,一个寒意尚未消尽的夜晚,荷兰莱顿实验室灯火通明,大物理学家卡茂林·昂尼斯还在紧张地忙碌着。
几个星期以来,他一直想采用一种手段力求使汞的温度冷却到接近绝对零度(即0K,K=-273℃),但他没有成功,眼睛熬红了,身体消瘦了,始终没有找到合适的冷却剂。后来,还是他的学生兼助手霍尔斯特提醒了他,可不可以试一下3年前液化成功的液态氦。今天,他试着利用液态氦进行冷却,终于使汞的温度冷却到接近绝对零度。他十分高兴,几个星期以来的疲劳一扫而光。当他将电流通过汞线,测量汞线的电阻随温度的变化时,一个奇异的现象出现了:当温度降到4.2K时,电阻突然消失了。昂尼斯的神经立即绷了起来,他简直不敢相信自己的眼睛。他让助手重新做了一遍测试,结果发现还是出现了电阻消失的现象。昂尼斯和助手紧紧地拥抱在一起,流下了滚烫的泪水。就是在这一天晚上,人类的一项伟大的发现诞生了,昂尼斯称这种现象为物质的超导性,他称汞这时进入了“超导态”,称电阻为零的温度为转变温度。
不久,昂尼斯又发现了其他几种金属也可进入“超导态”,如锡和铅。锡的转变温度为3.8K,铅的转变温度为6K。由于这两种金属的易加工特性,就可以在无电阻状态下进行种种电子学试验。此后,人们对金属元素进行试验,发现铍、钛、锌、镓、锆、铝、锘等24种元素是超导体。从此,超导体的研究进入了一个崭新的阶段。
昂尼斯的发现具有重要的科学价值和实用价值。多少年来,科学界一直都在嘲笑那位幻想制造“永动机”的天真人士。那么,“永动机”难道永远都是梦想吗?会不会有一天人类真的制造出“永动机”?
永恒的梦想一直被认为是理想主义的行为,在现实生活中是难以实现的。比如钟摆,理想的状态应该是摆动后永不停止。但是,由于空气的阻力和自身的摩擦力,它运动一段时间就会停下来。
电烙铁接通电源后就会发热,进而达到熔化焊锡的程度,这是由于电流的热效应。但是,在许多情况下,我们所需要的不是热能,像我们希望从白炽灯得到光,从电动机得到机械能,从发动机得到电能衰减。他做了一个重要实验,将电流通过冷却到4K的铅线回路,一年后电流仍然没有减弱地流动着。
由于电流可以产生磁场,昂尼斯相信,超导线圈可以形成大的工业磁体。这样的超导磁体由于超导线圈内没有电阻损失,则无需提供连续的能源而运行。因而,人类永恒的梦想就可以实现。
鲁道夫·狄塞尔
拖拉机在田野里发出轰鸣,载重汽车在公路上奔驰,轮船在海洋上破浪前进,它们都需要柴油机提供的动力。柴油机的应用十分普遍。它作为一种热效率较高的动力机,直到今天,在许多地方和生产部门中仍然发挥着重要的作用。柴油机的发明者,是近代德国的一位工程师,名叫鲁道夫·狄塞尔。
1858年3月18日,狄塞尔出生在巴黎一个德国侨民的家庭里。
1879年,21岁的狄塞尔以优异成绩在慕尼黑工科大学毕业。毕业后,他成为林德教授的助手。不久,又到瑞士文特图尔的苏尔寿机器工厂进行短期实习。第二年,狄塞尔到达巴黎,在林德冷冻公司所属的巴黎制冰厂工作,担任这个厂的工程师。从1880年到1890年,狄塞尔在巴黎整整工作了10年。在这10年中,他一直致力于动力机的研究和改进。
研究工作是从对蒸气机的改造开始的。自从瓦特发明蒸汽机以来,蒸汽机作为惟一的动力机,得到了广泛的应用。但是,蒸汽机在使用过程中,暴露出它的很多缺点。例如:体积大、操作不方便、运行不够安全,等等。特别是它的效率不高,在10%以下,有的效率甚至只有5%~6%。随着工业生产的发展,需要一种使用方便、效率更高的动力机。
为了克服蒸汽机的缺点,很多人都在进行研究和改进。人们发现,蒸汽机的很多缺点,都是由于它的外部燃烧方式带来的。只有改变这种外部燃烧方式,使燃料直接在汽缸内部燃烧,热能直接做功,才会提高动力机的效率。正是根据这些设想,有位名叫里诺的法国工程师,曾在1860年制成一台煤气机。里诺的煤气机虽然是比蒸汽机体积要小的一种内燃机,但是燃料消耗很大,热效率也只有4%左右。
动力机的效率,指的是它在使用过程中,起动力作用的能量在使用的燃料能量中所占的比例。既然煤气机的效率还不如蒸汽机的效率高,当然也就没有应用价值厂。不过,煤气机的内部燃烧方式优于蒸汽机,因而是可取的。
狄塞尔在研究如何改造蒸汽机的时候,也是本着将外部燃烧方式改变为内部燃烧方式的思路,进行探索的。他花费了大量时间和精力,进行新型动力机的研究和制造工作。在这个过程中,他打算制造一部用氨气来驱动的新型动力机。在研究“氨气发动机”时,他深入地探讨了卡诺的理论。卡诺是法国的著名物理学家。他曾设想通过内燃来为热力发动机提供热源,从而提高热力发动机的效率。要想做到这一点,就需要找到一种比蒸汽更好的工质。所谓“212质”,是“工作介质”的简称,指的是机器中借以完成能量转化的媒介物质。卡诺认为,可以将空气作为工质。其他一些工程师也曾提出过用空气、碳酸和乙醇来代替蒸汽,作为工质。狄塞尔在卡诺理论的启发下,打算用氨气来作为工质。
狄塞尔为什么会想到用氨气来作为工质呢?这同他在巴黎期间的实际工作有着密切的关系。由于他是制冰厂的工程师,非常了解氨气的性质和用途。在制冰生产过程中,离不开氨。氨是一种制冷剂,它在制冷机中能够把热量从低温处传送到高温处。正因为氨气具有促使热量转移的性能,所以狄塞尔就想利用它来代替蒸汽。他想把氨气作为热力发动机中的媒介物质,促使热能转化为机械能,成为动力做功。
可是,狄塞尔花了大量时间进行研究和实验,结果都失败了。实践证明,利用氨气作为工质来制造热力发动机,是不可能做到的。他认识到这一点之后,就果断地把研制“氨气发动机”的计划放弃了。对“氨气发动机”的研究,可以说是狄塞尔走过的一段弯路。但是,这件事也说明,狄塞尔对在科学技术方面的发明创造,表现了实事求是的态度。
1890年,狄塞尔回到德国,到奥格斯堡机器制造厂工作。从这时起,他全力投入到内燃机的研究之中,决心制造出一部经济实用、效率更高的新型热力发动机。
当时,无论从理论上或者技术上来说,研制内燃机的条件都已经完全具备了。前面已经提到,将热力发动机从外部燃烧方式改变为内部燃烧方式,从而提高效率,这方面的研究工作早就有人进行了。里诺在1860年发明的煤气机,应用价值不高。1862 年,法国人德罗夏提出了四冲程内燃机的理论。理论问题解决了,但是要制造出能够实际应用的内燃机,却不是一件容易的事情。直到1876年,有一位名叫奥托的德国工程师,才根据德罗夏的理论,经过反复研究试验,对里诺的煤气机进行重大改造,制成了一台四冲程内燃机,使热效率提高到了14%。但是,奥托的内燃机仍然用煤气作燃料,缺点不少。1883年,德国的另一位工程师戴姆勒制成了汽油发动机,进一步提高了效率。
狄塞尔早在大学学习期间,就已经萌发了研制内燃机的想法。这时,奥托和戴姆勒的成功又使他受到极大的鼓舞。于是,他便在奥托和戴姆勒发明的内燃机的基础上,进一步深入研究。狄塞尔雄心勃勃,希望超过他们。为了使发动机得到更广泛的应用,他打算使用价格低廉的燃料,作为内燃机的热能来源。
起初,狄塞尔也曾试图使用煤粉作燃料,设计出煤粉压燃式内燃机,并于1892年获得了专利。但这种内燃机在实际操作中并不成功。经过实验,发现利用压缩点火方法实现煤粉燃料,非常困难。于是,他便放弃煤粉,改用柴油作为内燃机的燃料了。
不过,使用柴油作燃料,仍然遇到了很多困难。例如:汽油的燃点(也叫“着火点”或“发火点”)低,容易点燃;而柴油的燃点比汽油要高,不容易点燃。因此。利用柴油作燃料,必须解决怎样在汽缸里点燃柴油的问题。
狄塞尔不畏困难,积极进取。他深入钻研卡诺等人的有关理论,反复进行计算和实验,终于找到了解决问题的办法:他将自己的研究心得加以总结,于1892年写成了题为《合理的热机的理论和设计》的论文。这篇论文发表后,得到了工程界和一些著名教授的重视。
狄塞尔在这篇论文中提出的“合理的热机”,就是他设计的一种新型内燃机。他认为,这种新型内燃机,可以代替蒸汽机以及当时正在使用的其他内燃机。那么,这种新型内燃机是怎样操作的呢?按照狄塞尔的设计,先向汽缸内送人空气,然后强力压缩空气,使空气的温度升高。接着,向汽缸内喷人柴油。在高温高压之下,柴油就会自然着火。汽缸内的温度由于柴油的燃烧而变得更高,使气体急剧膨胀,从而推动活塞做功。
这种内燃机不用设置点火装置,因此就结构来说比汽油发动机更为简化了。同时,它开始吸进汽缸内的是纯净的空气,而不是空气与燃料的混合物,因此,在加大压缩压力时,不会发生“爆燃”。这样,也就可以提高压缩压力,使压缩的空气温度达到或超过柴油的燃点,引燃柴油。狄塞尔认为,柴油燃烧时火力很强,因此,使用柴油的内燃机,是一种输出功率很大的发动机。
新式内燃机虽然研究设计出来了,但要把它制造出来,还有很长一段路程。首先面临的是经费问题。为此,狄塞尔又不得不到各地去进行宣传。他耐心地向工厂老板们介绍这种机器的性能、优点和实用价值,希望得到他们资助。经过不懈努力,他终于说服了克虏伯公司和奥格斯堡机器制造厂的老板?他们表示,愿意在资金方面给予合作。要做成一件事,是多么不容易啊!
经费问题解决后,狄塞尔干劲倍增,1893年,他制成了第一台使用柴油的发动机,一般称之为柴油机。但是,这台柴油机在试验时却没有成功。据说,当时在场观看的人很多;他们怀着各种心态,注视着狄塞尔的试验操作。试验开始时,机器运转得还比较正常。可是,就在往汽缸里喷人燃料的瞬间,突然发生了爆炸。随着一声巨响,安装在汽缸盖上的测功指示器被炸飞了,一股浓烟从排气管内喷射出来,火花向四处飞溅。人们见到这种情景,吓得纷纷逃跑了。
第一次试验失败后,各种各样的议论接踵而来。除了冷嘲热讽之外,还有人对狄塞尔的设计是否合理表示怀疑。面对着失败带来的沉重打击,狄塞尔并没有灰心丧气。他镇静地总结经验教训,尤其是仔细检查机器结构和操作过程,以便发现问题,找到解决办法。狄塞尔认为,这次试验虽然总的说来没有成功,但是其中也有成功的地方。例如,通过试验证明,将燃料喷入高压空气中是能够自动着火的。这一点特别重要,因为它符合狄塞尔设计时所依据的原理。于是,狄塞尔的信心反而进一步增强了。
狄塞尔针对发现的问题,继续进行研究和改进。经过7个月的辛勤劳动,1894年2月,他又制成了一台柴油发动机。这台柴油机在试验时实现了运转,可是运转的时间很短,仅仅有1分钟,就停了下来。故障在哪里呢?经过检查发现,原因在于汽缸内承受的压力太大,使汽缸内壁产生了裂痕。这次试验虽然仍未完全成功,但是同第一次试验比较起来,显然是前进了一大步。
狄塞尔毫不气馁,鼓起干劲继续进行研究和改进。针对汽缸出现的问题,他取消了原来设计的等温燃烧过程,采用水冷式汽缸,并且适当降低了压缩空气的压力。这次重新设计和改制的柴油机,又花费了长达三年的时间,直到1897年,才算最后完成。
这是何等劳累的三年啊。狄塞尔在这次研制工作中,特别慎重。他根据前两次试验失败中获得的教训,重新审视了自己原来提出的理论和设计,经过反复推敲,毅然抛弃了不正确的部分。同时,他还把科学技术发展中出现的新知识,特别是有关内燃机方面的技术知识吸收进来。正因为如此,狄塞尔的内燃机理论,在几年的研制过程中进行了不断的修改,也就更为完善了。
当然,在新型柴油机制造过程中,狄塞尔还遇到了经费不足、材料缺乏和技术跟不上等困难。但所有这些困难,他都以顽强的精神一个个地克服了。他的研制工作,一直是在奥格斯堡机器制造厂进行的。除了奥格斯堡机器制造厂对他的支持外,他还得到了克虏伯公司在财力上的援助。应当承认,这些也都是狄塞尔获得成功的条件。
狄塞尔研制的柴油发动机,在1897年正式诞生了。它运转时输出的功率,起初为18马力,后来达到25马力。柴油机的热能损耗较少,使用时效率可以达到38%,超过了其他热力发动机的效率。1898 年,在慕尼黑举行的国际展览会上,狄塞尔发明的新式柴油机首次公开展出,得到人们的普遍赞扬。由于柴油机与狄塞尔的名字是紧密联系在一起的,因此人们也将他的柴油机称为“狄塞尔机”。
亚·斯·波波夫
今天,无线电技术已经广泛地应用到航空、航海、军事、生产、科学研究等方面,在经济发展和社会进步中起着越来越大的推动作用。无线电的发明者,有人说是波波夫,有人说是马可尼。究竟是谁呢?实事求是地说,他们两人都是无线电的发明家。不过,从发明时间上来说,亚历山大·斯捷潘诺维奇·波波夫比马可尼要早一点。本文介绍的是波波夫。
1859年3月16日,波波夫出生于俄国皮尔姆省上图尔斯克县图尔英矿山工人镇(现名红图尔英斯克城)。1894年,波波夫研制出接收机后,首先把它应用在雷电的检测方面。原来,波波夫和他的助手雷布金观察到,雷雨时,天空中放出的闪电,在他们制作的金属屑检波器上也有反应。这个现象启发了他们。于是,波波夫冒着生命危险,继续进行实验。在1894年6月的一个夜晚,当雷雨交加时,他用接收机成功地记录下了空中的闪电。他把这台装置称为“雷电记录仪”(也叫做“雷雨指示器”)。这台雷电记录仪实际上也可以说是世界上第一台无线电接收机。虽然这台接收机还没有应用到通讯方面,但是它却可以记录出几十公里范围内雷电的信号。
1895年5月7日,俄国物理化学协会在彼得堡召开学术会议。波波夫在会上宣读了题为《金属屑同电振荡的关系》的论文。同时,当场进行了无线电接收机(即“雷电记录仪”)的实验表演。他在大厅的讲台上放好接收机,助手雷布金在大厅的另一头操作火花式电磁波发生器。当电磁波发出时,接收机的电铃马上响了起来。断开发生器,铃声立即停止。实验完全成功。人们发出一片惊奇和赞扬之声。原来不相信电磁波能够传递信号的人,在观看这次表演后,都不得不信服了。后来,苏联政府为了纪念波波夫,把5月7日这一天定为“无线电发明日”。
这次成功的实验,增强了波波夫的信心。他决定继续进行研究,把记录雷电的装置变成能够进行通讯的无线电报机。因此,就在表演结束的时候,波波夫对大家说:“我敢于表示这样一个希望,那就是,当我把这台接收机的仪器作进一步的改进之后,利用高频电磁振荡产生的电磁波,完全有可能把信号传送到遥远的地方去。”
波波夫对无线电接收机的改进是逐渐实现的。1895年夏天,他在雷电记录仪上增加了其他设备,安放在彼得堡林学院的气象站,观测暴风雨来临的情况。同年9月,他进一步把雷电记录仪变为接收无线电台,可以把莫尔斯电码信号记录在电报机纸带上。作为一种气象观测装置,雷电记录仪经过改进后,在很多地方得到了应用。这台仪器在1896年举行的全俄展览会上展出,波波夫因此而获得了奖励证书。
1896年1月,波波夫在俄国物理化学协会的刊物上,发表了《检测和记录电振荡的仪器》一文,详细阐述了他的无线电接收机的电路和作用原理。在同一期的杂志上,还发表了波波夫在1895年5月7日进行实验表演的报道。这个消息,引起了全世界研究电磁学的学者们的关注。这份专业学术刊物上公开发表的文章和报道,表明波波夫对无线电报的研究,领先于意大利的马可尼。
同年3月24日,在俄国物理化学协会举行的年会上,波波夫和助手雷布金,又用经过他们改进了的装置,成功地进行了一次无线电通讯实验。当时,有1000多人观看了这场实验表演。表演进行时,雷布金在林学院的化学馆里,操作发报机;波波夫在物理学会会议大厅里,接收信号。两地的距离为250米。实验结果,波波夫准确地收到了雷布金用莫尔斯电码发来的无线电信号,电报文字内容是:“亨利希·赫兹”。这是电磁波的发现者赫兹的名字,它表示了波波夫对赫兹的崇高敬意。这份电报的电文虽然简短,但是它却有着重大的意义。人们公认,这是世界上利用无线电通讯装置发出和接收到的第一份有明确内容的电报。波波夫的无线电通讯目标实现了。
波波夫并没有满足于已经取得的成绩,他还在继续从事研究。与此同时,意大利的马可尼也在积极进行无线电通讯的研究工作。相比之下,马可尼的研究条件比波波夫优越得多。在沙皇俄国,政府根本不重视科学技术。由于波波夫的发明得不到关心和支持,因此他的研究工作一直处于非常困难的状态。
1895年,波波夫曾向政府有关部门提出申请,希望拨款1000卢布,用来设置无线电报实验室。可是,陆军部大臣竟然回答说:“我不能允许把钱用于这样的幻想。”这时,幸亏喀琅施塔得海军司令部司令、海军上将马卡洛夫注意到波波夫的研究工作意义重大,替他据理力争,后来才得到了300卢布的拨款。
在研究经费极为紧缺的情况下,波波夫并没有灰心丧气。他看到,无线电通讯具有重要价值,应该在这方面为祖国做出贡献。因此,不管是遇到多么大的艰难困苦,他也没有放弃自己的研究和试验。既然海军部门的领导人重视这项工作,于是他便把无线电通讯试验放在海上进行。
1897年春天,在喀琅施塔得军舰停泊场,波波夫进行了无线电通讯实验。他在相距640米的舰船之间,用自己制造的无线电报设备,进行无线电通讯。这表明,第一条无线电通讯线路已经建立起来了。只不过由于这项通讯工作具有军事意义,所以在当时没有公布出来。
随着通讯装置的不断改进,通讯距离也就越来越远了。1897年夏天,波波夫和雷布金分别乘坐两艘军舰进行无线电通讯联系。这两艘军舰之间的最大距离为5公里,一艘名叫“阿非利加号”,一艘名叫“欧罗巴号”。起初,从两艘军舰上分别发出的无线电信号,对方都可以收到。可是有一阵,又突然收不到信号了。再过一会儿,又可以收到了。是什么原因使通讯联系出现中断呢?他们检查了自己的收发报机,都没有什么毛病。后来他们了解到,原来是有一艘名叫“依利英中尉号”的巡洋舰,刚才从“阿非利加号”和“欧罗巴号”中间驶过。当“依利英中尉号”驶过的时候,挡住了信号。也就是说,金属物体对电磁波产生了反射。这时,双方都收不到对方发出的信号,所以通讯联系就暂时中断了。
波波夫对这一发现进行深入思考。他想,既然无线电波在前进中遇到障碍时会反射回来,并且留下阴影,那么,人们不是也可以利用这一点作为探求信息的一种手段吗?于是,他把自己的这一发现和设想,写进了《海上无线电通信实验》的报告,交给喀琅施塔得海军司令部。可是,这个发现和设想没有得到重视。30多年以后,别的科学家根据金属物体可以反射电磁波的原理,发明了雷达。波波夫当年具有重大价值的发现和设想被埋没了,多么可惜啊。
1898年和1899年,波波夫在波罗的海和黑海继续进行无线电通讯的研究和实验。1899年11月,俄国战斗舰“阿普拉克辛海军上将号”在哥格兰德岛附近触礁搁浅。这时,波波夫帮助海军,在距出事地点40多公里的地方设立了无线电台;通过这个无线电台,战斗舰与陆地及时地不断取得联系,结果使舰上的人员全部安全脱险。3个月后,通过这条无线电通讯线路,又救出了27个海上遇难的渔民。喀琅施塔得海军司令马卡洛夫对波波夫的成就表示热烈的祝贺。从此以后,海军总部开始重视波波夫的发明了。他们同意在俄国军舰上建立无线电台,并让波波夫训练使用无线电报的人。
在一系列试验过程中,波波夫和他的助手雷布金等人还观察到,在无线电装置上不仅能够接收到信号,而且还可以听到声音。于是,波波夫立即进行研究,于1899年制作出一种接收有声电报的仪器,能够用听觉接收信号。这个装置,实际上为后来的无线电话和无线电广播的出现打下了基础。
李·德福雷斯特
在20世纪科学技术的百花园中,电子技术之花迎风傲立、格外引人注目。正是因为有了它,我们才有了收音机、电视机,才有了自动控制、无线电通讯,飞机才能更好地翱翔蓝天、轮船才能更好地漂洋过海……电子技术扶持了一大批高精尖技术的发展,其中包括航空航天技术、自动化技术、激光技术、电子计算机技术、核能技术,等等。人们很难想像,如果科学技术的百花园中没有电子技术这团花簇,人类社会该是何等的平淡乏味。
电子技术的发展,经历了二极管、三极管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路等阶段。其中三极管的发明,在电子技术发展史上具有重要意义。它起到了承前启后、继往开来的作用。正是由于三极管的发明,才使得电子学的发展出现了划时代的飞跃。因此,对于三极管的发明者、美国发明家李·德福雷斯特,我们没有理由不表示深深的敬意。
1873年8月26日,德福雷斯特在美国衣阿华州的康斯尔布拉夫斯地区降生。不过,他虽然出生于衣阿华州,他的童年和青年时期,却是在亚拉巴马州度过的,因为他的父亲是亚拉巴马州一所黑人学校的校长,他跟着父亲长大成人。
德福雷斯特发明的三极管,对于无线电技术的发展具有极其重要的作用。与二极管相比,它除了可以用于整流、检波以外,特别引人注目的是它的放大功能。这是一种十分有用的新功能。如果同时使用几个三极管,就能将所接受的弱电流放大到几万倍甚至几十万倍。所以,三极管的发明为无线电通讯和广播开辟了道路,它不但扩大了无线电收发报机的使用距离,而且使收音机和多种多样的电气设备成为现实。它的出现,改变了无线电世界的面貌,所以德福雷斯特把三极管誉为“空中帝国的王冠”。“王冠”被发明出来了,但它的发明者却因为发明它而被弄得两袖空空,身无分文了。三极管研制成功了,但德福雷斯特却已经到了穷困潦倒的地步。为了把自己的这项发明推向社会,他开始了艰难的“推销”过程。
就像其他新生事物一样,三极管被发明出来以后,并没有很快就被社会接受和认可。德福雷斯特带着自己的发明,走访了美国几家大电气公司,希望能说服他们给这项新发明以资助。可是,那些公司看到他那穷酸样子,不相信他会发明出如此重要的东西,他们不但没有给他以必要的资助,相反,还把他看成是在技术上招摇撞骗的江湖骗子。德福雷斯特为了说服他们,话语中不免流露出急切的心情,再加上他破烂的衣着,这愈加引起他们的疑心。后来,德福雷斯特为了给这项发明筹措资金,使用了不那么真实的邮件,于是对他有疑心的公司就将他作为一个“骗子”送给了警察局。这位杰出的发明家竟然莫名其妙变成了“公开行骗”的嫌疑犯。
1906年春季的一天,纽约一家地方法院以诈骗罪对他进行公开审判,检察官指控他“公开行骗”,说他的公司的财产就是一个白炽灯之类的奇怪装置,还起了一个三极管这样的怪名,实际上一文不值,但他却以之到处招摇撞骗,企图骗人钱财。
面对检察官的指控,德福雷斯特站在被告席上,勇敢地、充满激情地为自己做了辩护。他利用这个机会,向法官、记者和旁听的老百姓详细介绍了自己的发明经过和三极管的原理、性能及其作用。他的话打动了法官,征服了旁听者。法庭宣判他无罪,旁听者则从中了解到了三极管的价值。第二天,许多报纸报道了这一消息,三极管和德福雷斯特的名字开始被越来越多的人所知道。
1906年6月,德福雷斯特发明的真空三极管获得了专利权,越来越多的人开始关注他的这项发明。1910年,他采用美国发明家费森登的声音调制系统,用自己的三极管播放了歌唱家安丽科·凯鲁索的歌声。1916年,他建立了一个广播电台,用来播送新闻。不过,就像许多发明家一样,他做生意并不成功。他常常陷入诉讼之中,其钱财往往是左手进右手出,虽然有了举世闻名的发明,可经济上却常常颇感窘迫。后来,他意识到了这一点,索性以39万美元的价格,把这项发明的专利权,卖给了美国电话电报公司,自己则以这笔钱来从事自己所喜爱的发明创造。客观地说,他对自己的发明索价不高。因为自那之后,他的三极管主导着900亿美元的电子工业,保持了整整一代的发明地位。一直到晶体管问世,三极管才相形失色。
在三极管的价值被社会广泛认可以后,德福雷斯特并没有停止自己从事科技发明的步伐。在20世纪20年代初期,德福雷斯特研制出了一种“辉光灯”,它能把声波转化为按同样规律变化的电流。电流的变化又引起灯泡亮度的变化,这种变化可以和活动影片一道加以照相,在胶片的一侧形成亮度不断变化的声轨。放映这种活动影片时,再按相反的过程,把声轨记载的声音变化复原出来。这就可以放映有声电影了。要知道,当时人们能看到的电影,都是无声的,而德福雷斯特的这一发明,为有声电影的出现奠定了基础。1923年,德福雷斯特用他的第一部有声活动影片做了示范表演,接着,不到5年,有声电影开始盛行起来。
德福雷斯特一生中有许多发明,其中最重要的还是三极管。由于他发明了三极管以及三极管在无线电事业中的重要地位,所以人们有时称他为“无线电之父”。他也以此自居,曾经用这个题目写了一篇自传。不过,这一称号并非为他所独有,发明二极管的弗莱明、发明无线电收发报机的马可尼,甚至连远在俄国的波波夫,都有资格享用这一称号。所以,美国著名科普作家阿西莫夫才用幽默的口吻写道:“毫无疑问,很少发明有过如此之多的父亲。”
1961年6月30日,德福雷斯特在美国加利福尼亚州的好莱坞与世长辞,享年88岁。他发明的三极管,奠定了近代电子工业的基础,使无线电技术获得飞速发展,同时也为未来的信息革命开辟了道路。对于这一切,德福雷斯特功不可没。
尼沃·贝克兰德
在着手制造绝缘材料时,他最先发明了真正的塑料,并因而改变了世界。
尼沃·贝克兰德是一个在比利时出生的化学工业家,他有一个发现赢利机会的窍门。19世纪90年代他发明维洛克斯(Velox)并取得成功。Velox是一种改进了的相纸,这种纸使摄影师不必用太阳光形成图像。用Velox,他们能依赖人工光线,那时意味着汽灯,进而使用电灯。这是一种更可靠、更方便的摄影方式。
1899年,乔治·伊斯曼的摄影和开发服务机构想使拍照成为一个家喻户晓的活动,用当时令人呕舌的一百万美元的高价购得Velox的全部权利。
由于这一意外的运气,贝克兰德、他妻子琴琳和两个孩子迁居到斯拉格·洛克,一处在纽约容克斯的宏大地产,在那里,可俯视哈得逊河。在一个他改成实验室的仓库里,他向他的下一个更大目标迈进。正在迅速发展的电器工业似乎只对他说了一个字:绝缘体。
对贝克兰德最开始的戏弄——许多人称他为“贝克兰德医生”——是正在提高的虫胶的成本。许多个世纪以来,昆虫沉淀在树上的这种树脂样分泌物在南亚产生了一种家庭手工业。那里,农民们将虫胶加热、过滤,生产出一种用于覆盖保存木制品的漆。虫胶碰巧也是一种有效的绝缘体。早期的电器工人就用它当作电线圈绝缘的外套,将带有虫胶的纸一层一层压在一起,形成一圈绝缘体。
20世纪的头几年,电气化变得极为迫切,对虫胶的需求很快超过供给。贝克兰德想,他要是能找到替代虫胶的合成纤维就好了。
别人几乎都在推他去做这件事。早在1872年,德国化学家阿道夫·凡·伯叶就在研究聚集在玻璃器皿底部的坚硬的剩余物,玻璃器皿过去一直是酚(一种从煤焦油中蒸馏出的像松脂样的溶剂,燃气工业大量生产它)和甲醛(一种从苯醇中蒸馏出的有香气的液体)之间反应物的沉积地。凡·伯叶把眼光盯在新的合成染料上,而不是绝缘体上。对他来说,玻璃器皿中的废渣没有什么化学意义。
对贝克兰德和其他瞄准新生的电器工业寻找商业机会的人来说,那玻璃器皿中的废物却是指向某种伟大事物的灯塔。某些难以掌握比例的成分、光和压力等,这些条件都是有待解决的问题。对贝克兰德和他的对手的挑战是要找到一些条件,产生一种更可操作的象虫胶一样的物质。理想一点说,这种物质应能分解在溶液里生成具有绝缘作用的漆,而且与橡胶一样可塑。
约是1904年前后,贝克兰德和助手开始着手寻找。三年以后,在实验室的记录本上一页接一页地记满了失败的实验之后,贝克兰德终于开发出一种材料,他在笔记本里给它起的名字叫“胶木”,最后变成了他的“木胶器”,用它,可以比此前使用更多的办法控制甲醛—酚的反应。
开始将酚和甲醛加热(存在酸或碱以使反应能进行),产生了类似于虫胶的液体,该液体可以像漆一样很好地覆盖物体表面;进一步加热会使该液体变成一种糊状的、更黏的物质。接着,当贝克兰德把这种东西放入木胶器中时,他获得了一种硬的、半透明的、无限可塑的物
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