刷新世界的100个技术发明(下)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：戈丹,千舒

出版社：中国环境科学出版社,学苑音像出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

刷新世界的100个技术发明(下)试读：

前言

人类的历史，犹如一串华美的项链，是由无数大大小小的事件连接而成的。那一个个辉煌的瞬间，便是历史链条中璀灿的宝石与珍珠，它熠熠生辉，警示着后人。

人类的历史，更像一部恢弘的巨著，是由无数千姿百态的人物呕心谱就的。那一段段精彩的篇章，便是历史天书中闪光的风云与浪花，它浩瀚如烟，启迪着我们。

在古今中外的历史长河中，我们的祖先充分展现了人类杰出的智慧，创造了难以计数的灿烂文明，为今天的我们遗留下了博大精深的精粹学说、文化典籍、伟大发明；遗留下了对世界历史发展所做出的开创性的成就和产生过深远影响的历史事件；遗留下了福泽后人的宝贵遗产与物质财富。即使到了科技飞速发展、信息化高度集中的今天，我们仍然叹服前人的贡献，仍然感恩祖先的施惠，仍然震惊先哲的警示。

往事越千年。虽然几经沧海桑田，但不变的是人类永恒的追求，是人类探索的脚步，是人类沿着历史的足迹再创辉煌的奋斗。当无数充满致命诱惑的新浪潮涌来时，人们更需要一种对历史文化的正确抉择；当现代文明在疯狂地毁灭人类生存的家园时，我们更需要一种对人类历史的责任。于温故中知新，在汲古中鉴今，理应成为现代青年理性地认识历史、冷静地思考未来的当然选择。

本书对世界上下数千年重大历史事件做了全景式的扫描，从中我们可以看到政治经济的改良与变革，进步与保守的争斗与冲突，新旧体制的毁灭与诞生，理论学说的创立发展，科学发明的艰难突破等等。几乎涉及到影响世界文明的政治、军事、外交、文化、宗教、经济等各个领域的所有重大事件。本书对世界历史的真实过程做了纵深的透视，对人类文明的伟大成就做了全面的阐述，它从浩瀚的历史文库中，撷取精华、汇聚经典、分门别类地对历史上曾经发生的重大事件进行分析介绍，向广大读者尤其是青年朋友们打开了一扇历史的窗口，让他们穿越时空隧道，在历史的天空中遨游、畅想、于探幽寻秘中启迪智慧，启发思考，启示未来。

本书文字简洁，内容丰富，语言优美，叙述生动，既富有知识性，又具有趣味性，是一部精彩纷呈、波澜壮阔的世界历史的缩影。全书一扫传统历史读物的陈旧与沉闷，让读者在阅读中享受知识的乐趣，身临其境地感受历史的真实。同时，其全新的视角和独特的剖析，也给读者以更为广阔的文化视野与想像空间。

历史的车轮滚滚向前，21世纪的人类文明将会开出更加灿烂多彩的思想之花，结出更加丰富的文化科学硕果。明天的世界将是崭新的，未来的历史将更加辉煌。当代青年，正处在一个渴望求知、极具探索和勇敢追求的伟大时代。我们应当沿着历史凝结的历程，沿着前人留下的辉煌轨迹，从历史的精彩篇章中汲取知识，感悟人生，获得真理，走向成功的圣殿；以从历史中所启迪的智慧，创造卓越的人生，创造人类历史的崭新未来。

57.喜中带忧的技术发明

世界上有3000多种有害的昆虫，它们吃掉大量谷物、水果和纤维品，还传染疾病，所以，很久以来，人类渴望杀死这些有害的昆虫。在本世纪初的前一二十年，人类对付害虫的方法主要是使用天然植物农药和矿物农药，如除虫菊、鱼藤酮、无机砷化剂等等。砷化物对人畜有剧毒，而除虫菊、鱼藤酮的杀虫效果和供应量又都很有限，根本不能满足农业生产的需要，因此，人工合成农药和杀虫剂势在必行。当时，每年都有大量的农药和有关的专利问世，但由于杀虫效果不如砷化物和除虫菊，所以，没有一种能成批生产和使用，经过近一个世纪的努力，人类取得了不少与害虫作斗争的经验，但也有不少教训。（1）威力超群的DDT

1925年，瑞士化学家保尔·赫尔曼·米勒开始了合成杀虫剂的研究。有一天，米勒接到他的妹妹从奥尔坦家乡寄来的信，从信中得知，家乡又闹起了严重的虫灾。米勒想起小时候听老人说起的中国人的名言“以毒攻毒”，决心要发明一种威力超群的杀虫剂，帮助乡亲们消除虫灾。

理想的杀虫剂应该具备什么条件呢？它应该具备哪些特点和性质呢？他向自己提出这样一个问题。经过认真思考之后，他认为，理想的杀虫剂应具备以下7个条件：一是对昆虫有剧毒，二是中毒迅速；三是对哺乳动物和植物无毒或只有微毒；四是无刺激性，没有气味或仅有微弱的气味，在任何情况下都不使人产生不愉快的感觉；五是毒杀范围应当尽可能广泛，包括尽可能多的节肢动物；六是具有长效，即有很好的化学稳定性；七是价格便宜，经济实惠。

按照这些要求，摆在米勒面前主要有两方面的工作：一是为合成新的杀虫剂从事化学合成的研究；二是检查合成的新药是否具有杀虫效果，即从事生物学实验。

3年过去了，他合成了许多化学药物，但这些药物往往要在喷洒后几小时、甚至几天才起到杀虫作用，中毒过程太缓慢了。同行们劝他别再钻牛角尖儿了，他自己也承认，要找到一种好的杀虫剂确实不容易。难道能因此半途而废吗？他实在不甘心，想到乡亲们受虫害的痛苦，想到“以毒攻毒”的名言，他决定咬紧牙关，继续进行试验。

米勒知道，一些农药公司制造的杀虫剂是蛾类胃毒剂，也就是随着食物被害虫吃进胃里之后才能起毒杀作用，所以，这种胃毒剂不能用来防治带菌的虱、蚤等，因为虱和跳蚤吸食人或畜的血液，不会把药物吃进胃里。为了对这些害虫也能杀灭，他竭力想寻找一种触杀剂，也就是说，虫子一接触到药物，它就能穿透昆虫体壁，起到毒杀作用。

米勒查阅了大量的资料。一天，他看到了双苯基三氯乙烷的制备方法，这就使他从氯代甲基的毒性出发，进而想知道三氯代甲基的触杀效果。

1939年9月，米勒正式公开了他的研究成果：新型的杀虫剂对家蝇有惊人的触杀作用。随后，他又制备了这一药物的各种衍生物，终于合成了双对氯苯基三氯乙烷，即威力超群的DDT。

DDT的化学结构是由苯环和三氯乙烷基构成的，其中苯环是致毒部分，三氯乙烷基是脂溶性部分，它对害虫几丁质层的高度亲和力，能使DDT透过体壁进入虫体，起到触杀作用。

DDT发明后，化工界对他的发明视为奇谈怪论，但当他们把生产DDT的化学方程式细细审查之后，便不得不称绝。瑞士政府将这种新型杀虫剂用于防治马铃薯甲虫，结果非常成功。

DDT的触杀效力被承认了，但由于制造工艺复杂、成本高、价格贵，它还不能被普遍推广。后来，经过无数次的改进，1942年才正式投放市场。1943年，美国农业部进行了试验，也证实了DDT具有较好的杀虫效果。

1943年10月，正值第二次世界大战时期，斑疹伤寒在意大利南部港口那不勒斯流行起来，这种病是由虱子作媒介的急性传染病，死亡率较高。在当时战争条件下，让人们全部脱掉所穿的衣服，将其焚毁，再换上新衣服是难以做到的。于是，有人想到了DDT，用它来毒死虱子！

1944年1月，在那不勒斯开始大面积使用DDT，无论军人还是老百姓，都要排起队来喷洒DDT溶液。3周之后，虱子被彻底消灭了，人类历史上第一次制止了斑疹伤寒病的流行，从而有力地显示了DDT在防治斑疹伤寒及由其他节肢动物传播的疾病方面的重大功效，从此，DDT名扬世界。（2）“寂静的春天”

DDT是人类历史上第一种有机合成农药。继DDT之后，又出现了许多有机氯农药，主要是狄氏剂、艾氏剂、异狄氏剂、冰片基氯、毒杀芬、高丙体六六六、氯丹、七氯等，它们具有生产规模大、成本低，药效高、应用范围广泛、残效作用长等优点。所以，在五六十年代，使用量是非常大的。

美国是使用化学农药最多的国家。在50年代，美国制订了用化学农药控制害虫的10年计划，开始大量使用农药和杀虫剂，往往一次喷药的土地面积少则几千英亩，多达几百万英亩。1950年的使用量为10.4万吨，到1961年，美国已有13.1万英亩的土地喷撒了狄氏剂，其毒性比DDT高50倍。

在美国北卡罗来纳州沿海，有一个沙质的岛屿，叫做奥克拉科克岛。第二次世界大战期间，美国海军为了在这里驻扎，曾经大量喷洒过DDT，以消灭这里凶恶的蚊虫。战争结束后，美国政府部门为了消灭岛上的害虫，用喷洒车沿着奥克拉科克狭窄的小路，把大量DDT慢慢地喷洒到空中，市民们也积极配合行动，纷纷用自制的喷雾器喷洒DDT。

1959年秋天，为了控制日本甲虫的蔓延，美国政府在密执安州的东南部，包括底特律郊区的2.7万多英亩的土地上，用飞机喷洒大量的艾氏剂药粉。艾氏剂药粉的毒性为DDT的100～300倍，而且价格便宜，是所有化学药物中毒性最强的一种。接着，在依阿华州、印第安纳州、伊利诺斯州及密苏里州等许多地区，也喷洒了大量有机氯农药。飞机在执行喷洒任务时，农药像雨滴一样落在人行道上。

DDT和其他有机杀虫剂被大量使用着，每年都要生产几万吨。1966年，美国一年就在杀虫剂上花费了10亿以上的美元。从1948年开始使用农药到1954年，农作物单位面积上的产量比1943年不使用农药时提高了60%。农作物得救了，一些昆虫传播的疾病也消除了，自从DDT像灭虱子效果那样消灭蚊子和苍蝇以来，疟疾在美国几乎不为人所知了，每年报告的疟疾病不到100例，并且几乎都是从国外带进来的。但是，这并不代表着可以高枕无忧了。有机杀虫剂的使用，也带来了越来越大的麻烦。

人们慢慢发现，本来是万物复苏的春天，小昆虫和小动物减少了，本来是喧闹的春天，变得寂静起来。50年代大量使用农药，到60年代才开始认识到危害！

1962年，美国生物学家莱切尔·卡逊女士出版了《寂静的春天》一书，在美国引起了轰动和世界舆论的关注，也引起了对有关化学农药的争论。她从1958年开始，就把全部注意力集中到日益暴露其危害的杀虫剂使用的问题上。她花费了4年时间，详尽地调查了官方和民间的各种有关报道和反映，并进行了实地观察。在书中，她列举了大量事实，说明农药和杀虫剂造成的危害。

世界上有近300万种昆虫，其中只有3000种是有害的，其余则是无害的或是有益的，像害虫的天敌瓢虫、寄生蜂等。DDT的毒杀范围是相当广泛的，虽然消灭了许多害虫，但更多的无害的昆虫也遭到了毒杀。在美国南部，为了消灭火蚁曾大面积地使用过狄氏剂和七氯，当时，每英亩允许使用2磅的药量，但是，火蚁并没有灭种，相反，种类更多的其他昆虫却死亡了很多。

事实上，甚至在被DDT杀死的那些害虫中，也总有少数个体有化学上的变异，因而是抗药的，当其他个体被杀死时，它们却活了下来，它们成倍增长，结果便出现了一种全都能抗药的昆虫。这样，若干年以后，DDT对于这一类害虫就已变得作用不大了，人们想要消灭的害虫就繁殖起来，其数量比使用DDT之前还要多，造成了害虫的再度成灾，而DDT却无能为力了。

DDT所具有的长效性，这种原来认为的“优点”也慢慢给人类带来了灾害，它的化学性质十分稳定，即使在日光曝晒和高温下也极少挥发和分解，结果，它在土壤中的半衰期长达2至4年，消失95%需要10年的时间。长期使用DDT就会造成土壤、水质和大气的严重污染。再者，虽然DDT对哺乳动物和植物无急性毒杀作用，但在动物体内能够积存，在洒药时也易渗入蔬菜、水果的蜡质层中，使食品增加残毒。当DDT在人体内积存到一定数量时，就会伤害中枢神经、肝脏和甲状腺，积存更多则可引起痉挛和死亡。

在20世纪50年代的美国，有一位爱好园艺的医生，他在他的小花园里每周都有规律地使用DDT，后来又用了马拉硫磷。有时，直接用手撒，有时借助于水管上的配药附件，直接地把药加入水管中。他的皮肤和衣服经常被药水浸湿，他也不予理会。一年后，他忽然病倒了，经过检查，他的脂肪活组织中竟然积累了<23ppm（1ppm=10）-6>）的DDT。DDT损伤了他的神经，而且这种损伤是永久性的，他的体重减轻，感到极度疲劳，患了特殊的肌肉无力症，表现出典型的马拉硫磷中毒，长期的毒物侵蚀，使这位医生失去了工作能力，也无法再从事他爱好的园艺活动了。《寂静的春天》给人们敲响了警钟，但在美国造成的危害却是一时难以消除。这一时期，美国密执安湖水系DDT的浓缩情况十分严重，专家经过检验发现，有机氯农药随着食物链的不断积累，危害也不断增加。湖水中含DDT0.000002ppm，湖泥中含量为0.014ppm，水中的小虾含有0.041ppm，鳟鱼、石斑鱼含有3～6ppm，而海鸥体内则含有99ppm。进一步的试验表明，如果以含有7～8ppm的DDT残余的干草喂奶牛，牛奶的DDT含量就会达到大约3ppm，制成奶油后，又会增加65%。到60年代末期，几乎在所有地球上的生物体内，都可以找到相当数量的DDT残留物，连生活在南极的企鹅和海豹的体内都有DDT的残留物。有人估计，自然环境中已积存了10亿磅的DDT。因此，到1970年，瑞典、美国、加拿大已经停止生产和使用DDT，其他国家也陆续停止了生产。

DDT虽然被淘汰了，但是它的功绩在科学史上是不可磨灭的，因为在人类的生产斗争和科学实验范围内，认识总是不断向前发展的，决不会停留在原有的水平上，DDT的被淘汰也是科学发展的必然趋势。（3）“保幼激素”与“纸因子”

早在1936年，英国生物学家威格尔斯沃思发现，在昆虫幼虫脑后，有一个细小的腺体，它能制造使昆虫保持幼年形态的激素——保幼激素。每种昆虫都制造它自己的保幼激素，并且只对这种昆虫本身起作用，而对其他昆虫没有作用。1956年，美国哈佛大学的威廉斯又发现，从赛大蛾腹中提取的保幼激素，仅仅沾到蛹的表皮上，便有足量的保幼激素渗入内部组织，从而打乱其变态过程，而且，变态所受到的打扰极其严重。如果用了足够的保幼激素，蛹就根本不能生长而只能死去。

威廉斯马上意识到，一种潜在的杀虫剂可能就在这里突破，它的优点就在于利用昆虫自身的化学物质来消灭它们自己。但是，在野外需要用几千吨杀虫剂才能奏效，但又不可能提取这么多的杀虫剂。由于人们还不知道保幼激素的化学结构，所以，也就无法合成它。

1962年的一个夏天，威廉斯和他的同事约翰·劳，坐在哈佛大学的试验室里，正不知道怎样才能弄清保幼激素的结构，实验室的一位助手听着他们的讨论，开玩笑地建议他们制作某种混合物。

约翰·劳觉得已经山穷水尽，对助手提出的办法不妨试一试，况且，要制成这种混合物并不很困难。于是，他们几乎没有费多大功夫，就制造出一种由几种物质混合而成的油性溶液。他漫不经心地将合成物拿给那位年轻的助手，说：“好了，这就是你所说的混合物。”

他们三人一起，用这种油性液体，在昆虫的蛹身上试了一试，结果令他们大为吃惊：这种油性液体不仅有效，而且效力大得令他们难以置信，它的效力比起从赛大蛾腹中的提取物还要大1000倍以上，1盎司这种“劳氏溶液”足以杀死4公顷土地上的所有昆虫，至少可把那些正在变态中的昆虫全部杀死。

这种物质就是“合成保幼素”，它至少含有4种不同的化学成分，而且没有一种结构和天然的保幼激素相同。这种“合成保幼素”对所有的接受实验的昆虫都有效，而且更重要的是，它对任何不是昆虫的动物都没有作用，对鸟、鱼、哺乳动物和人都毫无危害。

1965年夏天，捷克斯洛伐克生物学家斯拉玛采用威廉斯所发展的技术，试着将一种天然保幼素用于一种叫“红椴虫”的无害昆虫，但是他发现，从赛大蛾得到的提取物对红椴虫并无作用，它只能杀死蛾和蝴蝶，而对红椴虫毫无影响。

威廉斯得知这个试验结果后感到非常奇怪，他邀请斯拉玛带着红椴虫到美国哈佛大学来共同研究这个问题。

斯拉玛带着一些红椴虫来了，他与威廉斯一起养起了红椴虫。在布拉格，斯拉玛用同样的方法已经繁殖了几万只红椴虫，每次幼虫都是恰好经过5次蜕皮，便进入成虫阶段。但是，在哈佛大学情况却不同了，一个又一个红椴虫经过5次蜕变却变不了成虫，它们仍停留在幼虫阶段，并且准备着第6次蜕变。而且，它们还没有完成第6次蜕变就死了。在哈佛大学的实验室里，有2000只红椴虫死了，而在布拉格却一只也没有死，这是为什么？

斯拉玛百思不得其解，这就好像有人给它们施加了一定剂量的保幼激素，故而不能停止其幼虫阶段，可是，根本没有什么人给它们保幼激素。

威廉斯和斯拉玛竭力思索着哈佛大学与布拉格实验中所有可能的不同点。在哈佛大学，红椴虫是不是以某种方式从实验室中其他昆虫身上得到了保幼激素？威廉斯把其他昆虫都拿走了，情况仍旧；是不是玻璃容器在清洗过程中被污染了？他们小心翼翼地进行着同样的试验，红椴虫还是死了；是不是城市里的水有什么问题？威廉斯改用泉水进行试验，结果虫子还是死了……

他们就这样对想出的14种可能性进行试验，最后有一种可能性应验了。他们在实验中的广口瓶中放置了许多纸条，为了让红椴虫爬行，这些纸是当地生产的普通餐巾纸。会不会是纸有问题呢？威廉斯对纸条进行了检查，他改用了纯净的化学滤纸，结果，红椴虫立即停止了死亡。

答案找到了！这个试验说明，这种餐巾纸中存在着某种物质，它有保幼激素同样的作用，也能打乱幼虫的化学机能，在幼虫应该停止蜕皮时，这种物质使幼虫继续蜕皮，从而致幼虫于死地。

威廉斯高兴极了。这种奇特的物质，该给它起个名字，威廉斯一时想不到更合适的名字，就管它叫“纸因子”。斯拉玛在布拉格使用的纸就不含有“纸因子”，所以，造成斯拉玛在布拉格的实验与威廉斯在哈佛大学的实验结果不同。

十分凑巧，“纸因子”实际上只对一组昆虫有效，而红椴虫恰好就在其中之一。如果斯拉玛随身带来的是另一种群的昆虫，人类或许就可能发现不了“纸因子”，至少要晚发现许多年。“纸因子”发现后，威廉斯和斯拉玛继续试用各种纸张，试图解开其中奥妙。他们发现，几乎所有的美国报纸和杂志使用的纸张都含有这种“纸因子”，在上面爬行的红椴虫幼虫永远也不会进入成虫阶段，而来自英国、欧洲大陆、日本的纸张却都没有这种“纸因子”，这又是为什么呢？是不是美国制造厂家在纸中放了什么化学物质？

他们找到厂家了解情况，所得到的答案是没有放任何化学物质。那么，用以造纸的树木情况又如何呢？

他们开始试验树木的提取物，不久就发现了一种叫做“胶枞”的树，在美国大量用于造纸，在欧洲却根本不出产这种树木。这种树所含的“纸因子”特别丰富，因而“纸因子”能从此树木中被大量地提取出来。

1966年，斯拉玛将红椴虫的卵放置在含“纸因子”的纸上，如果这些卵很新鲜，并且还不到孵出的时候，那么，这些卵就永远孵不出来。然后，他又用成熟的雌虫来试验，这些雌虫正要产卵，他将一滴“纸因子”溶液滴在成虫身上，透过雌虫身体进入卵内，结果发现，至少这样的雌虫所产的卵不能孵化。“纸因子”的价值之大，可以说是空前未有的，因为它可以用来杀死生命刚刚开始的害虫！（4）向无公害目标努力

发现“纸因子”后，科学家们又开始研究一个问题，即为什么枞树会有作用类似保幼激素的物质呢？经过研究认为：昆虫吃植物，植物必须在数以百万年计的进化过程中，发展出自我保护的办法，使昆虫不能吃掉。如果是这样，那么，必然还有大量植物也含有这样或那样的“纸因子”。

科学家们继续寻找，果然，到1968年，已经发现了15种这类植物用以自卫的化学物质。如果科学家们从一系列的植物中进行提取，就有可能找到一系列可针对这种或那种害虫的杀虫剂，最后，他们也许拥有收集得很齐全的杀虫剂，各自可防治特定的害虫，而不危及其他昆虫。

1967年，威廉斯跟随一支探险队去巴西的内地进行考察，在那里，有一条大河叫内格罗河，它流进亚马逊河。内格罗河的意思是“黑河”。它的确是名符其实，河水颜色又暗又黑。威廉斯敏感地注意到河两岸的昆虫少得出奇，他猜想河水之所以暗黑是含有大量的各种“纸因子”，或者是来自沿岸树木的浸渍物质，如果是这样，河水就可能含有各种“纸因子”。他经过试验证明，内格罗河河水确实有含杀虫剂的物质。如果能够将这种物质提取或者合成，那么用来对付害虫作用就大了。

威廉斯要做的事情斯拉玛做了。1968年，斯拉玛合成了一种激素样的化合物，其效力之强前所未有。如果把这种激素施用到一只昆虫身上，则凡是与这只昆虫交配的昆虫都会被沾上一些。一只受过这种激素处理的昆虫，足以使几百只其他昆虫失去生殖能力。

斯拉玛所合成的这种生物农药就是第三代农药中的一种。生物农药又称生物源农药，一般是指直接利用自然界有益微生物或从某些生物中获取的具有杀虫、防病等作用的生物活体物质，或利用农副产品的植物蛋白通过工厂化生产加工的制品，它具有安全可靠，对人畜和生态环境无污染的优点。这类产品极易被阳光或土壤中的微生物分解，被誉为当代的无公害农药。

据世界卫生组织报道，发展中国家的农民由于缺乏科学知识和安全措施，又无较好的医疗设施，每年有200万人农药中毒，其中有2%死亡，平均每分钟就有28人中毒，每17分钟就有1人死亡。在80年代仍然没有好转。所以，人类需要发展第三代低毒、低残留的农药。

早在50年代，世界上第一个微生物杀虫剂BP（日本金龟子芽孢杆菌）在美国注册登记，到60年代，Bt杀虫剂在美国及其他国家相继注册登记。在80年代以前，生物农药一直处于研究、田试及小规模生产销售阶段，但自从进入90年代以来，全世界生物农药的产量每年以10%～20%的速度递增着，迄今为止，已有十几种用于防治600多种农林害虫、十几种植物病害的生物农药在世界各国取得注册登记。

与此同时，化学农药也没有停止其发展，这从化学农药的产量和高效性就可以看出来。1965年世界农药产量为100万吨，1970年为150万吨，到1983年突破200万吨大关，并继续保持3%～5%的年平均增长率，1992年，达到252万吨，而且质量也在提高。40年代以前的农药，用量高达每公顷7至8公斤，50年代至70年代，新一代的农药用药量却降低了一个数量级，为每公顷0.75至1.5公斤，而70年代以来出现的高效和超高效农药，用药量已低至每公顷0.015至0.15公斤，还有许多则已低于0.015公斤了。目前，全世界正在生产的有机磷农药有100多种，美国有61种，占其品种总数的21.8%。若单以杀虫剂而论，有机磷品种在美国占杀虫剂品种数的51%。丙溴磷、丙硫磷、甲丙硫磷等防治抗棉蛉虫正显示出很高的活性。化学农药每年可挽回全球农作物损失的15%～30%，为保障和发展社会生产作出了巨大的贡献。

人类对农药和杀虫剂经过近百年的研制和使用，已总结出了经验和教训，这就是：应该牢记使用限度、相互依赖性和体系的复杂性这三项原则。

58.打开原子能的大门

1942年12月2日15时20分，世界上第一座原子反应堆正式运转，它标志着原子能时代的开始。领导这项工程的是美籍意大利科学家恩里克·费米（1901～1954年）。

费米于1901年9月29日出生在意大利罗马的一个铁路职员家里。他从小心灵手巧，肯动脑筋。在中小学读书时，他一直名列前茅。1918年，费米高中毕业，考入著名高等学府比萨大学，显露出他在物理学领域的杰出才能。1922年，21岁的费米获比萨大学物理学博士学位。不久他前往德国哥廷根大学，做著名物理学家玻恩的助手。1938年，费米因在中子核反应研究方面的杰出成就，荣获科学家的最高奖——诺贝尔奖金。同年，为了躲避意大利法西斯迫害犹太人（费米的妻子是犹太人），他利用去瑞典受奖的机会，永远离开了意大利，移居美国，担任芝加哥大学教授。在美国，他设计并领导建成世界上第一座原子反应堆。

1942年12月2日下午30时30分，在芝加哥大学“冶金研究所”的工厂里，传出“成功了！成功了！”的欢呼声，原来，费米和他的助手们设计建造的第一座原子反应堆运转成功。

事情是这样的：

在工厂里，费米设计建造了一座50层高的石墨砖砌成的炉灶，炉灶里插着一根金属棒，灶底放着一个“中子发生器”，外面还有一部“盖革计数器”。这就是原子反应堆。在砖缝中放着轴235和铀238。当最初的铀的原子被中子发生器发生的中子轰击后，分裂出来的中子又对其他铀的原子进行轰击，产生连锁反应，就这样把大量的能量释放出来。在实验中，反应堆里插的那根镉棒，是为了控制原子分裂用的。当费米拉出那根镉棒之后，原子就开始了轰击。在炉台上，两个人手提着装满镉的水桶，还有反应堆四周砌的一道墙，都是为了防止意外。这个实验的成功或失败只能靠计数器来表达，肉眼是看不到的。

费米实验的成功，是人类经过多年顽强不息的奋斗，揭开原子能秘密的第一次实验。第一个原子反应堆运转成功，为制造原子弹和和平利用原子能打开了大门。

59.人造的血液清洗厂

1943年，荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏，首次以机器代替人体的重要器官。人工肾脏的发明不仅为肾病患者带来了福音，同时也大大推进了人造器官的研究。

人体有两个肾脏，在人的腰部左右各一个。这对小小的器官每50分钟就能把人体内的全部血液清洗一次，每天大约可以清洗1700升血液。虽然两个肾脏只占人体体重的0.5%以下，但它的过滤器和管道等如果连接起来，长度将近80千米。

我们知道，人体血液中除了红细胞、白细胞外，还有大量血浆。主要由水分构成的血浆在血管内形成血液流动的河流。因为有了血浆，血液才能够顺畅流通。当身体的细胞把热量转化为能量的时候，也会产生一些废物。如果让废物累积在机体的组织之内，就会损害人的身体，并危及生命。所以细胞把废物送进血液，随着血液流到肾脏，肾脏回收血液中有用的成分，同时把有害的以及不需要的物质通过屎液排泄出去。肾脏的功能，就相当于血液的清洗工厂。此外，肾脏还担负着调节体内水分和盐分的工作。

由于肾脏在人体器官中扮演着如此重要的角色，一旦它出了问题就会给患者带来极大的危险。因此，有许多医学科学家致力于肾病治疗的研究，致力于人工肾脏的研制。

1943年，荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏，首次以机器代替人体的重要器官。这种人工肾脏可以使病人的血液流过机内一个水槽，槽内有一个用胶膜包着木框制成的过滤器。血液内的有毒物质能透过人工肾脏的胶膜渗滤过去，血球和蛋白质则不能通过。这台机器可暂时代替人体肾脏的功能，让损坏的肾脏逐渐康复。

不过，人工肾脏也有一个完善的过程。1960年，美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料的连接器，这种连接器可以永久装进病人前臂，连接动脉和静脉；人造肾脏极易与之相连，不会损伤血管。几年之内，千万名肾病患者利用人工肾脏进行透析治疗，每星期三次，每次10至20小时，以维持生命。很多病人接受了专门的训练后，可以在家进行透析。

到了20世纪70年代，一些功能性高分子纤维得到迅速发展。所谓功能性高分子纤维，是指纤维本身具有某种特殊的功能，其中中空纤维即是一种。医学上人工肾血液透析器首先是用三醋酯中空纤维制成。一个由1万根内径为200微米、膜壁厚20～50微米、长18厘米的中空纤维组成的人工肾，效率高，操作简便，目前世界上已有10万人凭借这种人工肾脏生活。

现在的人工肾脏虽然应用十分普遍，但它一般只有透析过滤的功能。理想的人工脏器要具有所代替器官的全部功能，并具有对整个生物体的信息传感、反馈、控制和信息处理等功能，这是今后努力的目标。

60.打开“潘多拉”魔盒

第二次世界大战，是人类历史上最大的一场劫难。1932年，希特勒一当上德国总理，就开始了重新武装德国，到1936年3月7日，希特勒下令德军开进“凡尔赛和约”明确规定的非军事区莱茵地区，纳粹德国的战争机器已正式开动了。1938年3月，德军占领奥地利，1938年9月，德、英、法三国签署了臭名昭著的“慕尼黑协定”，希特勒又得到了对捷克斯洛伐克的控制权。英国首相张伯伦在返回伦敦时还自欺欺人地宣布：“我相信这是我们时代的和平。”事实上，战争已经迫在眉睫。不到一年，德军入侵波兰，第二次世界大战全面爆发。

1938年，奥托和弗里茨用中子轰击重元素铀，成功地证明了从原子裂变中可得到巨大的能量。这就是说，只要把这个实验转为实用，就能制造出令人生畏的原子弹。

1939年，德国先召开了研制“铀设备”的会议，然后成立了“德国铀协会”和“德国原子俱乐部”，设立了在帝国研究委员会领导之下的核研究机构。

1940年，德国军方调集了德国当时世界著名的科学家制订了一份核研究的详细计划。参与这个计划的科学家包括获得1932年诺贝尔物理学奖的量子力学专家维尔纳·海森堡、著名物理学家布格雷博士和在分离同位素领域有极深造诣的哈塔克教授和格罗斯教授等人。以当时德国的工业实力、科技水平、获得原料的能力，制造原子弹应该只是个时间的问题。

1942年，前苏联人得知了美国人原子弹的研制计划，斯大林这位在世界范围内下棋的高手感到形势紧迫，再次亲自召开会议，决定全力以赴研制原子弹。就在这一年，前苏联地质学家终于在中亚的乌拉尔等地区找到了铀矿。于是，前苏联在西伯利亚建立了8个加工浓缩铀的工厂和1个原子研究中心。为解决铀原料不足的问题，前苏联科学家采取了对铀再加工，以得到较多的钚来代替铀作为原子弹的主要原料。由于前苏联此时既没有足够的铀来进行原子反应堆的各项实验，也没有时间来进行如此复杂的研究，因此，前苏联科学家只好以理论估算代替反应堆的实验，这样做虽然无法制造出实用的原子弹，但制造一个核爆炸装置的进度却大大加快了。

1943年9月，前苏联第一个核爆炸装置研制出来了，并完成了试爆前的各项准备工作。前苏联“铀原子研究委员会”决定于9月10日在一个荒芜人烟的湖心岛上，进行人类历史上的第一次核爆炸试验。这时，参加试验的各位科学家和参观的人们，按要求进入了距试验中心1000米以外的地下掩体内，但物理学家别特尔萨克却不愿进入掩体内，他想观察一下核爆炸的实际情况。他不相信这么小的一个核爆炸装置会有那么大的威力，他认为1000米远的距离足够安全了，没有必要进入掩体内。其他几位科学家劝别特尔萨克进入掩体，但别特尔萨克坚持不肯，而其他几位科学家由于没有进行过反应堆的试验，仅凭理论的估算，难以找到充分的理由说服这位固执的物理学家。于是，别特尔萨克就留在掩体外来观看核爆炸的情况。

核爆炸试验十分成功，爆炸威力大得惊人，相当于1000吨TNT炸药的当量，爆炸结果也基本证实了科学家们的理论估算。唯一不幸的是，别特尔萨克在核爆炸时被炸得无影无踪，他太低估了核爆炸的威力，结果成了死于核爆炸的第一个人。

至此，前苏联制造出能实用的原子弹只是个时间问题了！

对于各大国在研制原子弹领域上展开的激烈竞争，日本更是不肯落后，特别是日本有核物理方面在世界上也颇有名气的几位专家，如东京理化所主任二阶义男，大阪大学教授菊池正士和荒胜文策等人，尤其是荒胜文策教授，1934年曾进行过人工轰击原子的实验并获得了成功。这使日本研究原子弹至少在专家方面还是有条件的。

1940年，日本军方得知前苏联和美国等国正在进行威力巨大的原子弹的研制，立即引起密切注意，并决心着手进行研制。1941年5月，日本陆军航空兵科技所所长安田竹生将军正式接到研制原子弹的命令。安田竹生遂命令二阶义男主持代号为“二号研究”的项目，研究制造铀弹的可行性。

第二年，日本海军部也对原子弹的研制发生了兴趣，于7月在东京召开了“核物理成就利用委员会”第一次会议，讨论了原子能用于军事的可能性和日本能否在战争中制造出原子弹，结论是肯定的。于是，海军部将这一任务交给了京都大学的荒胜文策教授。这样，日本就同时有两个机构在进行原子弹的研制工作。

对于日本来说，研制原子弹最大的困难是没有铀原料，因为日本是岛国，当时还没有找到铀矿，这似乎是无米之炊。为此，日本陆军只好利用与德国的结盟关系，向纳粹德国提出了支援2.5吨铀的请求。德国还真很慷慨，立即答应了日本的要求，并派潜艇先运1吨铀到日本，但这艘潜艇在驶至马来西亚附近海域时，被美军舰队击沉，日本仍未解决铀原料问题。为此，日本把希望寄托于中国华北的土地上，但令日本失望的是，也未找到可利用的沥青铀矿。这样一直到1943年，日本还未解决铀原料。只在中国东北采到了4000多公斤含有铀的稀土铌酸盐矿物，送往日本进行提铀，但由于这种矿物质含铀量低，提纯成本将上升上千倍，根本不具备提纯的可能。

1938年12月，流亡到美国的意大利科学家费米等人，经过了连续4昼夜的原子分裂试验，证明了链式反应的可能性。费米指出：铀原子核裂变的过程中会有中子放射出来，并继续使未裂变的铀核分裂，如此反应下去，直到铀元素全部分裂为止。反应过程中会释放出巨大的能量。由于两次裂变之间的时间极短，所以巨大的能量是在瞬间释放出来的。其形成的爆炸力从理论上计算，将是同质量TNT炸药的2000万倍。

经过这次试验后，科学家们已经证明了研制原子弹的可能性，于是，以费米、西德拉、泰勒为首的科学家开始在各地寻求支持，并向美国总统罗斯福起草了一份研制原子弹的建议，著名科学家爱因斯坦也在建议上签了名。

1939年8月，这份签有诸多著名科学家的建议书，送到了美国总统罗斯福的办公桌上。经过近两个月的反复研究论证，罗斯福于10月19日正式签署了研制原子弹的文件。两天后，美国成立了研究原子武器的委员会，代号为“S-11”，主要成员有陆军部长史汀生、范尼伐·布希博士、哈佛大学校长科南特博士等人，爱因斯坦是该委员会的顾问。至此，美国也正式加入到原子弹研制的竞争行列。经过两年多的研究，美国原子弹研制计划取得了重大进展，一是证明了任何能量的中子都会使铀（235）原子裂变，二是发现了钚（239）也像铀（235）一样，能在慢中子的轰击下发生裂变。由于美国政府最初投入的经费不足，仅为6000万美元，因此，还未能建立起原子反应堆。

1941年下半年，美国加快了原子弹的研制速度。12月，美国总统罗斯福批准了一项规模浩大的原子弹研究计划。第二年8月，“S-11”委员会决定成立一个权限极大、范围极广的原子弹研究机构，直接对总统负责，连副总统杜鲁门都不知道美国的核研究计划。这个研究机构就是众所周知的“曼哈顿工程”，它将原来分散在各军种、各大学、各实验室的核研究工作统一起来，进行了统筹计划和明确分工。参加“曼哈顿工程”的总人数达15万之多，仅著名的科学家就有数百人，博士近千人，工程之大令人瞠目。“曼哈顿工程”下设16项分支工程，由世界著名的科学家负责。有由恩里克·费米负责进行链式反应试验的费米小组；有由佩汀负责研究铀生产技术的佩汀小组；有由西伯格领导的研究钚生产技术的西伯格小组；有由奥本海默领导的“V计划”小组，负责研究制造裂变材料的技术和原子弹总装工程等。

费米小组于1942年12月2日建成了世界上第一座铀—石墨原子反应堆。这个反应堆高5.6米、长10米、宽9米，里面可装核反应材料52吨，这个装置总重量达1400吨。在这个反应堆中进行了人类历史上第一次人工控制的核反应，从实践上证明了链式反应理论的正确性，为原子弹的制造奠定了坚实的基础。

佩汀领导的小组解决了由天然铀（含铀0.7%左右）提纯高浓度铀（含铀90%以上）的技术，并于1943年6月21日在美国田纳西州建立了两座规模很大的K-25铀离析工厂，为美国生产原子弹提供了充足的铀原料。

1945年7月，就在第二次世界大战已接近尾声，纳粹德国和意大利已彻底失败，垂死挣扎的日本也是僵尸一具，各大国不遗余力、不惜血本研制的原子弹，在这场战争中已基本失去实际意义的时候，美国以20多亿美元的代价，15万人的努力，耗时5年多的时间，终于制造出3颗原子弹，一枚是以铀（235）为装料的原子弹，取名为“小男孩”，另外两枚是以钚为装料的原子弹，取名为“胖子”和“大男孩”。

为了解原子弹真正的威力，美国政府决定用“大男孩”进行实弹试验，试验场选在新墨西哥州阿拉默果尔多空军基地的沙漠上。奥本海默给试验场取名为“三一”试验场。试验场38.6公里长，29公里宽，场地中间建立了一个高30米的铁塔，以放置“大男孩”。425名科学家和军事专家怀着复杂的心情，隐蔽在14公里以外的观察所里，等待着这惊心动魄的一刻。

1945年7月16日5时30分，世界上第一颗原子弹在“三一”试验场爆炸了。一道令人炫目的白光闪过后，一个让人难以想象的银白色大火球，伴随着持续不断的巨响升到空中。大火球在比所有龙卷风还强烈的气浪怒吼中，一面上升，一面不断改变颜色，先是银白色，再是橙色，后是红色。火球下面随之升起一朵巨大的蘑菇云，升到1200米的高空。爆炸“零区”产生了1亿个大气压，温度竟达到太阳表面温度的1万倍，30米高的铁塔化为乌有，塔下形成了一个半径400多米的弹坑，在距爆心700米的范围内，地面上的土壤竟成了翡翠色的放射性玻璃盘。爆炸威力原估计为几百吨，而实际上达到了2万吨。

奥本海默望着这虽然壮观但很残酷的景象，心中忽然想起了一首古印度圣诗中的诗句：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威；只有一千个太阳，才能与其争辉。”

美国早在1943年9月，原子弹离制造出来还有很远的一段路要走之时，就作出决定，使用B-29轰炸机为母机，在纳粹德国投掷原子弹。1944年5月，又成立了专门投掷原子弹的第509特混大队。令美国人哭笑不得的是，纳粹德国没能坚持到美国研制出来原子弹就彻底战败了，美国制造出来的原子弹已没有别的选择，只有还剩下半口气的日本。因此，1945年5月8日，美国在纳粹德国投降的当天，决定以原子弹袭击日本，选定的目标为广岛、小仓、新渴和长崎4个城市。

1945年8月6日，美国第509特混大队的3架飞机飞到了长崎市上空，拥有40多万人口的长崎市不知道前所未有的灾难已经不可避免地来临了。8时17分，代号“小男孩”的原子弹从天而降，在距地面617米的高空爆炸了。人类历史上第一枚用于战争的原子弹造成了超过20万人的死亡，把日本第8大城市几乎夷为平地。

61.信息时代的到来

1946年2月15日，世界上第一台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学正式投入使用。它的正式名称叫“电子数字积分器和计算机”（ENIAC），是一个重达30吨的庞然大物，有两层楼高，占地170平方米，装有1.8万只电子管、7万只电阻、1万只电容，功率150千瓦。它每秒能进行5000次运算，比当时最好的继电器计算机要快1000倍。

ENIAC的问世，是人类计算工具的一次重大革命。

人类一直在探索计算工具的改进，以便提高计算速度。古代中国人发明了算盘，19世纪初西方人开始制造各式各样的计算机。

1942年，宾夕法尼亚大学莫尔学院承担为陆军计算弹道数据的任务，每天要提供6张火力表。每张火力表都要计算几百条弹道，一个熟练的计算员用当时的台式计算机，计算一条弹道要花20个小时。为了提高计算效率和速度，莫尔学院的莫奇勒博士提出制造电子计算机的设想。1943年6月，莫尔学院与陆军签订合同，正式研制电子计算机。1945年底，ENIAC诞生了。

虽然ENIAC是当时最先进的计算机，但它有许多缺陷，一是体积过大，耗电过多，贬低它的人开玩笑说，它熄灭了费城西部所有的灯。二是它的计算程序靠线路连接，每做一次计算都要重新连接线路，准备时间太长。三是没有内部存储器，它的寄存器只能存储运算过程中十位数以下的数字，存储量太小。四是电子管容易烧坏，常要停机维修。

ENIAC的研制引起著名美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼的兴趣。1944年，正在参与原子弹研制的冯·诺伊曼参观了ENIAC的研制现场。他针对ENIAC的不足，提出电子计算机新方案。冯·诺伊曼的新方案计算机叫作“离散变量自动电子计算机”（EDVAC），它由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。计算机的内部运算采用二进制，而不是十进制。由于一个电子元件只有开或关两种状态，可以表示0或1，这就大大提高了运算速度（十进制有0～9十种状态，用电子元件来表示要复杂得多）；控制计算机运行的程序存放在存储器中，可以自动地从一个程序指令转入下一个程序指令。

冯·诺伊曼的思想是电子计算机发展史上的里程碑，当今计算机都是依据这一理论制造的，也被称为冯·诺伊曼结构计算机。1949年，英国首先研制出这种结构的电子计算机。

ENIAC问世后，美国《普通力学》杂志预言：“未来的电脑将仅装备1000只电子管，它的重量也许不到1.5吨。”这在当时应该是非常“大胆”的预测了，但在10年后，电子计算机的发展很快打破了这一预言。

1955年，计算机进入一个新时代，第二代电子计算机诞生。新的计算机用晶体管取代电子管，重量变轻，体积变小，稳定性增强，运算速度达到每秒几十万次至几百万次。电子管计算机造价昂贵，主要局限在与军事有关的领域应用，而晶体管电子计算机造价降低，在工农业生产部门、商业部门都得到大量应用。

1965年，电子计算机使用了集成电路技术，几百个晶体管、二极管和电阻器被集成在一块硅片上，机器的稳定性、可靠性大为提高，运算速度更快。计算机的体积进一步缩小，只相当于一个电冰箱的大小，成本也大幅度降低。

随着大规模和超大规模集成电路技术的发展，电子计算机从1971年开始微型化，一台计算机的大小仅相当于一台电视机。80年代到90年代，微型计算机逐渐在家庭推广应用。微型计算机出现后，计算机技术飞速发展，以INTEL公司为代表的微处理器生产商，不断推出速度更快、功能更强的芯片，使计算机的体积越来越小、速度越来越快、功能越来越强，而价格则越来越便宜，使更多的寻常百姓能够享受计算机带来的方便。

同时，巨型计算机也问世了。1996年，美国商用机器公司（IBM）研制出第一台每秒运算亿万次的超级计算机。该公司研制的“深蓝2号”，在国际象棋比赛中，战胜了世界冠军卡斯帕罗夫。

电子计算机已经被广泛地应用于各个领域，在科学计算、数据处理、自动控制、工业设计、人工智能、办公等方面，发挥着越来越大的作用。

单个的计算机只能起到处理有关信息的作用，网络技术的出现，使计算机可以获得信息、传递信息。20世纪90年代，国际互联网（INTERNET）在全世界逐渐普及，单个计算机被连为一体，计算机进入网络时代。人们可以在任何地方，利用任意种类的计算机，通过网络搜集信息和传递信息，最大限度地发挥了计算机的作用，“网络就是计算机”的思想被大家公认。

网络化是电子计算机领域的又一场革命，它正日益深入地影响着人们的工作和生活。人们可以通过网络了解世界各地的新闻事件，浏览商业和文化信息，阅读各地图书馆的藏书。只要愿意，还可以将网上的信息下载到自己的计算机上保存。人们可以通过网络，给远在千里之外的亲友发送邮件（E-Mail），如果给计算机装上摄像部件，还能通过网络相互看到对方的身影。你可以足不出户，通过网络订购所需要的商品，通过网络接受正规的学校教育。

62.打开“黑箱”的钥匙

核磁共振现象是1946年被科学家发现的。起初，它主要被化学家和物理学家用于研究分子的结构。20世纪70年代以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。由于它能对物体作无损伤探测，被誉为是探测某些不可打开的“黑箱”的钥匙。

一位病人感到右手右腿发麻，就到医院就诊。医生说，你得做核磁共振检查。病人到了检查室，躺在一张塑料制的床上。医生按动电钮，于是他被缓缓地移进一个巨型磁体的圆柱形空间中。医生开动机器，他听到一阵“啪啪”的响声。这响声是计算机改变磁场的强度而发出来的。大约经过20分钟，他又被移了出来。这时大夫已经得到了十多张照片。从照片上大夫清楚地看到他的大脑内一层一层的情况。

这些照片是怎么得到的呢？实际上，照片上的每一点都代表着大脑中水分子中氢原子核磁性的强弱。这些氢原子核就像是自然界置于人体内的天然探针。人们用核磁共振成像仪，获得了这些氢原子核探测到的结果，得到了大脑内部结构的图像。

对于磁性，我们并不陌生。我国古代的四大发明之一的指南针就是古人认识和利用磁性的结果。指南针的磁针有一个磁南极和一个磁北极。而我们生存的地球也是一个巨大的磁体，它也有磁南极和磁北极。指南针的磁南极与地球的磁北极互相吸引，指南针的磁北极与地球的磁南极互相吸引，因此指南针总是指示南北方向。研究表明，组成原子核的质子和中子也都有磁南极和磁北极，磁南极和磁北极总在一起不可分离。

科学家把一个磁南极与一个磁北极构成的整体叫磁矩。质子磁矩有两种取向，一种是与磁场平行，另一种是与磁场反平行，两种质子的能量不同，其能量的差与磁场强度成正比。用一束电磁波照射这些质子，当电磁波的能量恰好等于两种质子的能量之差时，能量低的质子（磁矩与磁场平行的质子）就会吸收电磁波的能量而变成能量高的质子（磁矩与磁场反平行的质子），这种现象就叫核磁共振。

1945年底，珀塞尔的小组成功地观测到固体石蜡中氢核的共振吸收，几乎同时，布洛赫小组也成功地观测到水中氢核的共振。凝聚态物质核磁共振的观测成功之后，许多科学家立即敏锐地感觉到，它可能在化学分析中有重要作用，可能带来巨大的商业利益。于是，很快便注册了第一个关于核磁共振的专利。从此开始了核磁共振研究和应用大发展的时期。1949年第一台商用核磁共振仪问世。

20世纪70年代初以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。核磁共振成像技术能够给出人体分子结构和生化病理的有关信息，打破了X射线成像技术只能提供有关组织的断层解剖结构信息的局限。现在，这种图像技术已应用到临床诊断和其他医学领域的研究中。

63.一场厨房革命

1946年，美国的斯潘瑟在短波电磁能辐射研究过程中，意外地发明了微波炉。1947年，第一台微波炉问世。它的最大贡献是：把妇女从厨房里解放了出来。

1946年，斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会，他发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。于是，雷声公司决定开发生产斯潘瑟设计的微波炉。

现在微波炉已进入了寻常百姓家。用微波炉烧烤食物非常方便，你只要打开炉门，把加水的生米或肉类装在容器中，放入炉内，然后关上炉门，接通电源，几分钟后，饭或肉就已经煮熟了。更稀奇的是，同米或肉一起放入炉内的塑料容器并不变形，炉体本身也没有发热。

顾名思义，微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有“个性”：微波一碰到金属就发生反射，所以金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收掉。

微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成，给微波烹饪食物大开“绿灯”。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5厘米深，并使食物中的水分子也随之每秒钟运动24.5亿次，这样剧烈的运动产生了大量的热能，把食物“煮”熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其他炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其他各种炉灶的热效率无法与它相比。

我们知道，如果烧煮食物的时间过长，会使食物中的维生素受到破坏。而微波炉由于烹饪的时间很短，所以经它加工的食物，能很好地保持其中的维生素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌，这又是微波炉优于其他炉灶的地方。

用微波炉烹饪食物又快又方便，烧出来的食物，味道也不比在电灶或煤气灶上烹饪的食物差，有些还更具特色。但使用微波炉时，应注意不要空“烧”，因为空“烧”时，微波的能量无法被吸收，这样很容易损坏磁控管。另外，人体组织是含有大量水分的，所以我们在使用微波炉时，必须注意安全，一定要在切断电源、磁控管停止工作后，再打开炉门，拿取食物。

64.一卡行天下

1950年，35岁的美国曼哈顿信贷专家麦克纳马拉发明了信用卡。第一批200名晚餐俱乐部会员可以在纽约27家饭店赊账用餐。信用卡不仅可以免去人们腰缠万贯走南闯北的麻烦和危险，同时它还将民间的闲散消费资金集中到银行，增加了银行信贷资金的来源。

五十多年前的一天，美国曼哈顿信贷专家35岁的麦克纳马拉在一家饭店用餐后，由于钱不够，只好打电话让妻子送钱来。这使他感到很狼狈。但他认为这种情况是完全可以避免的。于是他按照自己的设想组织了一个“就餐者俱乐部”，参加的人携带一种就餐记账卡就可在餐馆记账消费，而不必付现金。这就是最早的信用卡。

信用卡对人们有什么好处呢？一位朋友这样对我说：以前他走南闯北做生意，都要带很多现金，不仅麻烦而且危险，有了信用卡，他就不必再腰缠万贯地出门了。另外，由于信用卡可以“善意透支”，即持卡人在发卡银行规定的限额内透支，并在规定的时间内偿还本息，这就等于说你可以随时向银行借点钱用用。

信用卡对银行来说又有什么意义呢？对银行来说，它最不喜欢的是两种人。一种是永远不借钱的人，因为银行不可能从他身上获得利息。要知道信用卡超过还款期的利息要高于任何一种贷款的利率。另一种是还不了钱的人，这会直接影响银行的收入。但实际上，对于信用卡的使用者来说，后者几乎不存在问题，因为银行在给持卡人建立信用卡之前，都经过缜密的调查，他们的固定资产经得起“信任”。而对持卡人来说，一次“犯规”就将被打入信用消费的“另册”，直接影响自己的商业信誉和将来享受的信用额度。银行竭力推行信用卡，不仅由于信用卡能将民间的闲散消费资金集中到银行，增加银行信贷资金的来源，扩大转账结算业务，更重要的还在于人们有了信用卡就难免不透支，而透支往往会使银行获得高利息。

我们拿美国的花旗银行作个例子。1990年，花旗银行获纯利9亿美元，其中80%是信用卡的收益，而信用卡收益的75%又是来自于透支利息收入。为了保住这种收益，花旗银行向它的持卡人保证：使用花旗银行信用卡购买的商品，一旦出了问题，由花旗银行全面承担责任。

由于一般的信用卡为普通塑料磁条卡，比较容易造假或冒名使用。为此，人们又发明了许多安全卡证，如灵巧卡、智能卡等。智能卡上装有用集成电路制作的微处理器，具有控制存储功能。持卡人可以自行编制程序、输入密码，他人无法使用，也无法仿造。贝尔通信研究所还发明了一种能对声音作出反应的信用卡，卡片上的电脑芯片以数码方式记录下用户口令。使用时说一遍口令，卡片便能进行自动比较，相符才能使用。它识别声音的能力很高，准确率达98%，不怕有人复制和模仿。

1985年3月，我国的第一张信用卡——中银卡，由中国银行珠海分行在广东珠海发行。1993年，我国实施以银行信用卡联网发展为目标的“金卡工程”，促进了信用卡的普及，全国银行信用卡发卡量每年递增76%，特约商户每年递增51%，1999年，我国的信用卡总量估计已超过了17000万张。在信用卡普及的国家里，一个人有好几张卡，自动柜员机可以24小时办理各种业务。

65.使飞机能安全着陆的仪器

1949年，在英格兰萨福克机场上着陆的一架英国皇家空军的运输机使用了自动而非手动的着陆装置，开创了飞行史上的记录。

研究“盲目”着陆是从第二次世界大战开始的。当时，许多轰炸机的驾驶员和机组人员完成任务后，油箱几乎见底了，着陆时命运如何只能由天气决定。因此，英国的一批科学家着手研究解决的办法。他们研究出一种仪表着陆系统，使飞机驾驶员根据地面发出的无线电波束来调整下降的角度、对准跑道的位置。但是，这种系统要求驾驶员精神高度集中，而且在60米以下的低空无效。因此，科学家又研究出与自动驾驶仪相连的无线电测高计，使飞机能准确地降落在跑道上。

虽说自动着陆装置在1949年问世，但直到1962年人们才相信在飞机上使用它是完全和可以信赖的。

另一件杰出的无线电装置是台卡导航仪，它可以引导飞机在最拥挤的空域中飞行。这种导航仪同样是由于战争的需要而产生的。美国芝加哥人奥布赖恩发明这种系统是为了安全准确地引导船舶通过危险的海域。他是在第二次世界大战之前着手研究的，英国海军给了他很大的支持。

定向的无线电导航信号能向驾驶员显示飞机是否偏航。但它有一个很大的缺点，就是无法向驾驶员表明飞机所处的准确位置。奥布赖恩找到了解决这个问题的办法。他的思路是这样的：假定有三个人位于池塘的周围，第四个人在池中央不动，每个人都向池塘中投一块小石子。四道不断向外扩展的涟漪形成了有序的格子。任何一个在池子里的人，只要有一定的数学知识，就能根据涟漪交叉的样式判定自己所处的准确位置。

同样道理，在三角形的三个顶点和三角形的中央，各设置一个无线电发射台，它们发出的电波也产生电波格。奥布赖恩就是根据这个原理设计出台卡导航系统的。它利用测定两个连续波信号间的相位差来得出位置线，并由两对发射台的两条位置线的交点得出导航定位或位置。

奥布赖恩的研究引起了海军的兴趣。1942年的一次试验表明，正如奥布赖恩所说的那样，无线电波的用途十分广泛。1944年6月，英国海军在英国南部海岸建起了无线电发射台。由于使用了台卡导航系统，盟军在法国登陆时没有一艘船迷航。

如今，台卡导航系统已经覆盖了整个世界，接收器也有很大的进步。使用鞋盒一样大小的计算机能够同时接收并辨别4000个指令，并自动在地图上绘出飞机或轮船的位置。这对飞机来说，无疑得益不浅。使用其他的导航系统，由于缺乏准确性，飞机飞行时需要很大的空间。例如，在北大西洋上空飞行的飞机至少要相距175千米，主要机场的进场航迹至少要15千米宽。

对于准确度十分高的台卡导航系统来说，高山和建筑物再也不是飞行的障碍。使用这种系统的飞机，可以在不到40米宽的路道上着陆。两架飞机并排飞行时只需要隔开16千米的距离。这样，现存航线的容量就增加了一倍。12架装上台卡导航仪的飞机可以安全地在以前只允许一架飞机使用的空中通道上飞行。

66.由真空吸尘器蜕变而来的发明

1950年，英国一位名叫克里斯托弗·科克雷尔的机械工程师想用真空吸尘器来提高船速。他在方头平底船的船头切了一个槽，安上向妻子借来的真空吸尘器，只是吸尘器的马达被他掉转了方向，使它冲着水面喷气而非吸气。结果表明，水流对船的摩擦力减小了。

后来，他用厨房里各种不同规格的开口瓶做试验，积累了大量的数据。他发现，同样质量的空气通过狭窄的瓶子所获得的推力远大于宽口瓶。于是他筹集资金来建造一艘新型的运输船，他称之为气垫船。

9年以后，第一艘实验气垫船在威特岛下水。由于被气垫托起，它可以不费力地在水面和陆上行驶，速度达到每小时46千米，在世界上引起了轰动。如今，世界上已有数以百计的气垫船投入运行，其中有许多吨位相当大。挪威生产的纤维增强树脂制气垫船。全长36米，宽12米，重300吨，可载客320人，时速92.6千米。

气垫船早先存在的许多问题，如噪声、高昂的运行成本，不能在波涛汹涌的海面上行驶，如今已经基本解决。将来设计者们要考虑的是，如何给气垫船装上效率更高的推进器。一种可能的选择是采用原子动力。

由于气垫船的发明及其原理在其他领域的实用性，1969年，科克雷尔被封为爵士。工程师们设计了各式各样的气垫装置，在其他运输车船施展不开的地区或场合运载人和货物。例如，使用气垫拖车在荷兰和德国的沼泽地上铺敷管线，在孟加拉国的稻田中运送沉重的机械。还有的气垫装置用于把坠毁的飞机拖出跑道，或在像阿拉斯加冻土带那样恶劣的地形中运打井机。

在荷兰的堤坝和亚马孙河的使用表明，小型气垫船在水浅流急的地方完全适用。作为海岸巡逻艇、消防艇的气垫船，正经受着实践的检验。

67.改变了人们生活方式的开始

1951年11月，美国的克罗斯公司在马林的带动下，研制出第一台实用的磁带录像机。尽管这台录像机播出的图像很模糊，声音也沙沙的，但它的问世仍然是20世纪最有影响的技术成就之一。

在电视机问世的最初20年里，所有电视节目都是直播的。如果要重播，演员就得重演一次。自从录像机问世后，电视台就可预先录下节目，然后播出，并且可以重播。

世界上第一台实用的磁带录像机是于1951年11月研制成功的。它由美国的克罗斯公司依据磁带录音的原理制作的。磁带以每秒254毫米的速度通过多磁迹磁头。尽管这台录像机性能很差，但它的问世仍然是20世纪最有影响的技术成就之一。

我国第一个现代化录像机工业基地——中国华录电子有限公司于1993年在大连诞生，它是亚洲最大的现代化录像机生产厂，技术水平已经超过了日本、韩国等同类企业。它的建成投产，揭开了我国录像机工业的新篇章。

随着录像机的广泛普及，人们对录像节目的需求量也越来越大。人们在生活中购买、租借、传阅录像带变得越来越普遍。于是，录像带的复制技术也随之显得重要起来。由于传统的录像带复制方法使质量难以保证，为此美国福斯特市奥塔里厂以掺钕钇铝石榴石激光器构成了热磁复制声像带系统。这种工艺是由杜邦公司发明的。该系统能在17分钟左右时间内复制好18～20部120分钟的电影拷贝。

随着录像机越来越广泛地走进人们的生活，看录像已悄然成为人们休闲时间的主要娱乐活动。

许多人都非常喜欢足球射门和篮球投篮等精彩节目，您想到过自己制作一套体育集锦节目吗？现在的录像机大都具有节目编辑功能。

现场直播在美国举行的奥运会比赛，时间上对我们来说几乎都在深夜，给收看节目带来极大不便。而有了录像机就没有问题了。录像机的定时录像功能一般可设置6～8个录像时段。现在还有一种叫“易录宝”的傻瓜定时器，使操作更加方便。

或许您担心录像时磁带长度不够，错过了最激动人心的结局，或者您希望在一盘磁带上多录些内容，这也没有问题。现在的录像机大都有慢录像功能（LP）和标准录像功能（SP）。如使用240分钟的磁带，在LP方式下，您实际可取得的录放时间长达8小时，重放时由录像机自动识别录制方式。

现在，从城市到乡村流行用摄像机的镜头把一个个有意义的生活场景记录下来。这是一种高雅的家庭文化活动，它既可以慰藉家庭成员之间的情感思念，又可以陶冶性情增添乐趣。

国外有的学校安装了录像带自助借阅机，里面备有一千多盒有关三十多名教授讲课的录像带，误课学生只要投入相当于7.5元人民币的硬币就可启动机器，选择自己所需的录像带补课。

还有，在保安方面，用两台摄像机能同时对一个处于监视的地区录下两套图像。在体育训练中，也能使用这种技术来拍下一名运动员在训练中的两套图像。

总之，录像机的问世，大大地改变了人们的工作、生活和学习方式。

然而，随着家电产品的飞速发展，CD唱机没火爆几天，VCD影碟机又在市场上升温，而今又出现了高清晰数字视盘DVD等。有人担心，录像机会被取代吗？录像机与影碟机的本质不同在于其独特的录像功能，至今还没有哪一种产品可以完全取代。特别是现在，由于电视频道的增加，好戏连台，使人们目不暇接，录像机独有的录像功能给人们带来极大的方便。

68.揭示生命奥秘的金钥匙

1953年2月28日，生物学家沃森与克里克在剑桥宣布：“我们已经发现生命的秘密。”3月7日，世界上第一个生命遗传的基因物质——DNA的双螺旋结构模型问世。它被世界公认为是20世纪生物学上最重要的发现之一，可与20世纪上半叶爱因斯坦的相对论相媲美，它标志着现代遗传科学的诞生。“嗯！这孩子真漂亮，完全综合了他爸爸妈妈的优点。”“这肯定是老张的女儿，不用看长相，只要看那神态，就能断定。”街坊大妈在茶余饭后，常有类似的议论。无论男孩还是女孩，在他们的身上都能或多或少地看到父母的影子。这就是生命的遗传现象，真所谓“种瓜得瓜，种豆得豆”。但要说清楚其中的道理，并不是一件容易的事。

人类虽然在地球上繁衍生息了两百多万年，但对后代为什么既像爸爸又像妈妈这样的问题，直到20世纪中叶才搞清楚。在英国的大学城剑桥，两位年轻的科学家，沃森和克里克，率先发现了这生命的奥秘——脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构。从此，人们对生命现象的探索迈入一个崭新的时期。

最初，科学家是从脓的细胞里发现这种物质的，因为它呈酸性，所以称它为核酸。后来，人们发现所有生物的细胞中都含有核酸。还发现，核酸有两种：一种是只存在于细胞核中的脱氧核糖核酸，简称DNA；另一种是除了存在于细胞核中，还分布在细胞质中的核糖核酸，简称RNA。这两种物质的结构与功能都不相同。DNA主要是携带和传递由“上一辈”传下来的遗传信息。RNA则是转录DNA携带的信息，并据此指导合成新一代的蛋白质。孩子像父母，就是因为父母的遗传信息通过DNA传下来，再由RNA“翻译”合成为新的一代蛋白质的结果。因此，核酸就是“生命的使者”。

1953年初，沃森和克里克根据自己的研究和分析，综合各方面对DNA研究的信息，得到一个共识：DNA是一种双链螺旋结构，于是，他们从1953年2月22日到3月7日，在实验室中搭建了一个DNA双螺旋模型，这个模型被公认为是世界上第一个最正确地反映出DNA分子的结构。

1953年4月25日，英国权威的科学杂志《自然》发表了沃森和克里克的《核酸的分子结构》论文。至此，“DNA双螺旋结构”这一研究成果正式公诸于世。从此，遗传学和生物学的历史从细胞阶段进入了分子阶段。为此，他们两人与证实他们的发现的英国生物学家威尔金斯博士同获1962年的诺贝尔生理学医学奖。

自从沃森和克里克弄清了DNA的双链双螺旋结构之后，分子生物学像雨后春笋般蓬勃发展起来。许多科学家的研究成果，使人们基本了解了遗传信息的流动方向：DNA→信使RNA→蛋白质。也就是说蛋白质由信使RNA指导合成，遗传密码应该在信使RNA上。从而证明，生命的本质就是基因传递以及基因与基因间，基因与蛋白质间的相互作用。

由于DNA双螺旋结构的发现，诞生了分子遗传学和分子生物学，使古老的生命科学返老还童，焕发出新的活力，导致分子生物学领域出现了一系列鼓舞人心的突破：如1957年发现了DNA聚合酶，1960年发现了信使核糖核酸，1966年破译了全部的遗传密码，1967年发现了DNA连接酶，1970年发现了第一个限制性内切酶和逆转录现象。

目前，根据DNA双螺旋结构的原理，正在顺利推进的“人类基因组计划”，更是一项可与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”相媲美的创举，是生命科学领域的头号工程。这个工程就是要将人的所有遗传基因的位置、结构、功能及作用方式，弄个一清二楚，并将其编制成册。这样的基因图谱，就是一部有关人的“生命百科全书”。有了它，人类的生、老、病、死可以更有效地控制，真正实现健康长寿。

但是，这些生命科学的理论要完全付诸实践，真正成为可以直接造福于人类的生物学技术，还是一个崭新的课题。

69.促进了人类性观念的革命

1954年，美国生物学家格雷戈里·平卡斯发明了世界上第一种有效口服避孕药，并进行了首批临床试验。它的发明和使用，促进了人类性观念的革命，对于控制世界人口的增长有着巨大的意义。

生命的繁衍和延续本来是一件自然的事情。在20世纪之前，人口的生态平衡是靠自然规律来调节的，但今天人们必须依靠自己来控制人口的发展。因此，一场性观念的革命必然如山雨欲来，科学的发展也使之成为可能：1960年5月，美国食品和药品署认可了世界上第一种有效口服避孕药。由美国内分泌学家格雷戈里·平卡斯开发研制的这种药丸，后来被认为是历史上最具有人口学意义的药品之一。

因为口服避孕药能够抑制卵巢排卵，影响子宫内膜生长，改变子宫颈黏液性质和输卵管蠕动等，能够有效地阻止精子进入女性阴道与卵子结合，从而有效地使妇女不受孕。据平卡斯的女助手凯瑟琳·麦考密克称，它的效果将使妇女能够控制自己的生殖系统。

早在20世纪20年代，人类已经发明了多种避孕工具，但由于使用不太方便和效果不很理想而没有得到推广。

人们很早就知道，孕激素在实验动物身上有抑制排卵的作用，从而造成虚假怀孕。1954年，平卡斯在实验当中，将一批综合孕激素不经意地污染了一种类似雌激素的物质，正像其结果表明的那样，这是一个幸运的偶然事件。平卡斯发现这两种荷尔蒙的共同作用阻止了怀孕现象的发生。于是，平卡斯看到大规模进行实验的机会到了。1956年4月，平卡斯博士领衔在波多黎各圣胡安岛进行了大规模试验，有1308名妇女自愿参加。9个月的实验显示出这种口服避孕药卓有成效。此时，瑟尔公司开始生产孕激素——雌性激素的复合物质，以便开展更广泛的检验。因而，该实验又持续了3年，直到1960年5月，食品和药品署才准许该避孕药品投入市场。

口服避孕药正式问世后，很快便成为全球无数妇女日常生活中不可缺少的药品。避孕药有两重作用。在面临人口膨胀危险的世界里，避孕药作为控制人口的手段，其意义是显而易见的。另一方面，也许不是直接的，但同样具有革命性的，即避孕药在改变性机能方面的作用。众所周知，在过去的三十多年中，美国人在性观念上发生了一场革命。毫无疑问，影响这场革命的有政治、经济和社会因素，但最大的因素是避孕药的出现。以前，害怕怀孕是阻止妇女婚前性行为的主要因素，婚后亦如此。自从出现了避孕药，妇女有机会可以过夫妻生活，而不必害怕怀孕了，条件的变化导致了性观念和性行为的变化。妇女运动组织者贾姬·塞波洛斯说：“没有其他事情比得上这件事牵扯到这么多女性。”墨西哥妇女安尼·艾里亚斯说：“等了好久，避孕药才在墨西哥上市。”她通过避孕药获得自由，否则她不得不为丈夫生下第3个孩子。

我国是世界上人口最多的国家，提倡计划生育是我国的一项基本国策，而且党和政府越来越关注生育的科学化。随着试管婴儿的诞生，一切都在改变，不仅改变人们的生活，还改变着人们的伦理观。我国自1964年自行仿制成功几种合成的雌孕激素后，经临床试验证实避孕效果达99.99%。口服避孕药的发明和使用，对于控制世界人口的增长有着巨大的意义。

70.在海洋游弋的致命武器

1955年5月，鹦鹉螺号平稳地滑进海里，离开了康涅狄格州的新伦敦海岸。84小时后，它在波多黎各的圣胡安浮出水面，航程为2607千米。这标志着美国海军的鹦鹉螺号是世界上第一艘地道的潜水艇。它在水下就像在家里一样，能几个月无须浮出水面或靠岸补充燃料。

1957年，鹦鹉螺号首航北极。第二年，它由白令海峡到格陵兰，在北极冰帽下潜航了3200多千米。

1960年7月20日，美国的乔治·华盛顿号在潜水离开佛罗里达州的内维拉尔角的时候，发射了一枚北极星导弹。导弹飞行了1770千米，准确地击中了陆上的靶子。自那天起，人类毁灭性的力量被大大地延伸了。如今，潜水艇发射的导弹能到达地球上的任何地面目标。

潜水艇具有如今令人畏惧的力量，关键在于核动力。鹦鹉螺号以及比它更大更高效的海神级、三叉戟级潜水艇都有一个核反应堆，它使水加压过热，然后通过附属的管道系统变为蒸气，驱动汽轮机运转。在水下航行的10年中，鹦鹉螺号核潜艇的核反应堆仅消耗了大约5.4千克铀燃料。如果使用柴油机，那将需要3785万升柴油。

这些自给自足程度极高的核潜艇从海洋中获得生存所必需的两个要素是海水和氧气。艇上的发生器可从海水中源源不断地补充氧气，制造淡水。

尽管核潜艇的技术先进，但要使它发挥正常，就要使艇上的人身心保持健康。于是海军为艇员们提供了尽可能好的生活条件：空调、美食、淡水淋浴、自动洗衣机、电影、音响设备和阅览室。

核潜艇的控制中心是一个高度复杂的陀螺仪和计算机系统。它能在错综复杂的环境中只用半秒钟就测出自己的方位；为北极星导弹测定轨道，并进行发射；测定水下或水面的敌方船只，并发射水雷进行攻击。

如今，有30艘以上的海神级核潜艇在海洋中漫游，每艘能携带16枚导弹。比它更先进的三叉戟级核潜艇携带24枚导弹。这些导弹的总爆炸力超过第二次世界大战中同盟国和轴心国投下的全部炸弹的总和。

远程海神型弹道导弹能运载核弹头，飞行距离超过4600千米。三叉戟Ⅰ型导弹能击中7400千米外的目标。

核潜艇的家谱可以追溯到几百年以前。1620年，荷兰化学家科尼利厄斯·范德·雷贝尔用涂油的皮革蒙住木船，使其没入水中充当潜水工具。他坐在船里，用桨推动船前进。

第一艘投入战斗的——且不论它在多大程度上投入——潜水艇是在美国革命战争期间由戴维·布什内尔建造的。这是单人乘坐的名叫海龟的小艇。埃兹拉·李军士忙碌地用曲柄转动着螺旋桨，把海龟号驶到泊在纽约港的英国军舰下面，这位军士想在敌舰底部钻一个系炸弹的孔，但没有成功。海龟号和炸弹都浮出了水面。李军士逃走了，炸弹的爆炸没有造成任何伤亡。

1800年，罗伯特·富尔顿为拿破仑制造了一艘潜水艇，名字也叫鹦鹉螺号。拿破仑起初对此很感兴趣。后来，在试航期间，鹦鹉螺号攻击一艘英国船，想把它击沉，但没有成功。于是法国独裁者拿破仑对富尔顿的发明失去兴趣。

在国内战争时期，南部邦联的船舶工程师用铁锅炉造了一艘取名H·L·汉利的潜水艇。它的螺旋桨由曲轴带动，而曲轴由八个人转动。在实验中，汉利号沉没了3次，船上的人都淹死了。但在1864年2月17日，汉利号用水雷攻击泊在南卡罗来纳州查尔斯顿港外的联邦军舰豪萨托尼克号。军舰沉没了，而汉利号、这有史以来击沉敌舰的第一艘潜水艇也与对手同归于尽。

19世纪80年代和90年代初，欧洲的海军专家想用蒸气作为潜水艇的动力，然而他们为此设计的发动机无法在水下运转。使用蓄电池来驱动电动机的潜水艇运行良好，只是在海上无法给蓄电池充电，使得潜水艇的活动范围受到限制。

19世纪90年代，美国发明家约翰·普·霍兰和西蒙·莱克分别想出了同样的解决办法。他们的办法是这样的：把汽车用的汽油发动机装到潜水艇里，和蓄电池交替使用。当潜水艇浮出水面时，就以汽油发动机代替蓄电池，以可观的速度推动潜水艇前进，同时给蓄电池充电。1900年，美国海军买下了霍兰号潜水艇。而莱克设计的防御者号于1902年下水。他从俄国、澳大利亚和美国赢得了合同。

莱克最大的贡献是为潜水艇设计了由棱镜、透镜和镜子构成的潜望镜。在此之前，潜水艇要观察海面的动静就得把瞭望塔伸出水面，这就容易遭到敌人的攻击。

在第一次世界大战期间，德国海军在水面上不是英国舰队的对手，就用U型潜艇从水下重创英国商船。这个时候的潜水艇都使用柴油机，它比汽油机效率高，也不容易爆炸。

在第二次世界大战期间，德国和美国都使用潜水艇攻击对方。这时的潜水艇颇具威力，但仍有一个致命的弱点：它们只能浮出水面充电，这就容易被敌方巡逻轰炸机发现并击沉。

德国人试图用通气管（俗称“大鼻子”）来解决这个问题，使柴油机在水下也能工作。然而伸出水面的通气管会随着潜艇的移动在水面上划出一道痕迹，因而仍会被飞机发现，就是在夜间也会被雷达发现。

在美国的核潜艇问世之后，推进器、导航和隐蔽问题都迎刃而解。俄国也有能毁灭世界的核潜艇。

71.人类遨游太空的开端

1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。从此，人类开始了太空时代。中国是第五个能独立发射卫星的国家。目前人类已研制和发射了各种人造卫星四千八百多颗，主要目的是利用人造地球卫星开发太空高远位置资源。

自古以来，人类一直在探索太空奥秘，尤其企望能一步登天，到九霄云外潇洒走一回。从古代火箭到牛顿三大定律，从齐奥尔科夫斯基的多级火箭理论，到布劳恩研制V—2火箭，经过祖祖辈辈的不懈奋斗，茫茫太空终于迎来了亘古未有的新纪元。

1957年10月4日，前苏联拜科努尔航天中心天气晴朗。人造卫星发射塔上竖着一枚大型火箭。火箭头部装着一颗圆球形的有4根折叠杆式天线的人造卫星“斯普特尼克”1号。随着火箭发动机的一声巨响，火箭升空，在不到2分钟的时间里消失得无影无踪。世界上第一颗人造卫星发射成功了。

消息迅速传遍全球，各国为之震惊。这颗“小星”在天空不过逗留了92天，但它却“推动”了整个地球，推动了各国发展空间技术的步伐。

世界上第一颗人造地球卫星的发射成功在国际上产生了巨大影响，对许多国家的运载火箭和航天器研制工作起到了积极的推动作用。1958年1月31日，美国第一颗人造地球卫星“探险者—1”号升空。此后，法国、日本、中国和英国等纷纷发射各自的卫星。据统计，现在人类已研制和发射了各种人造卫星四千八百多颗，人们的主要目的是利用人造地球卫星开发太空高远位置资源。

显而易见，用人造卫星观测天体能不受大气层的阻挡，接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测。人造卫星的飞行速度快，一天能绕地球飞行几圈或十几圈，可迅速获取地球的大量信息，这是地面勘察和航空摄影无法比拟的。人造卫星在几百千米以上高空飞行，不受领土、领空、地理和气候条件限制，视野广阔，一张遥感卫星照片拍摄的面积可达几万平方千米。在静止轨道上的卫星可“看到”40%的地表，这对通信非常有利，可实现全球范围的信息传递和交换。人造卫星能飞越地球任何地区，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行观测。而且，太空这块风水宝地也是各军事大国竞相抢占的制高点。在20世纪90年代初的海湾战争中，美国就几乎动用了各种类型的军用卫星，首开了世界军事航天史的先河，它标志着陆、海、空、天四维立体战争的时代已经到来。

中国是第五个能独立发射卫星的国家。1970年4月24日，我国用自制“长征—1”运载火箭，在酒泉卫星发射中心，成功地发射了第一颗人造地球卫星——“东方红”1号，它标志着我国在征服太空的道路上迈出了巨大的一步，并跻身于世界航天先进国家之林。“东方红”1号卫星上装有望远镜、照相机、雷达等多种先进仪器。其中有一部音乐发生器，播送着《东方红》乐曲。

中国的航天事业始于20世纪50年代中期，1967年组建中国空间技术研究院，由周恩来总理直接领导。3年后，我国第一颗人造地球卫星就上天了。经过十几年的努力，我国成为世界上第五个用自制的运载火箭发射人造卫星的国家，并且掌握了人造地球卫星回收技术；还能用1枚火箭同时把3颗人造地球卫星送入地球轨道，是世界上第四个掌握“一箭多星”发射技术的国家。

从1987年开始，我国还用返回式卫星搭载水稻、小麦、玉米、青椒、西红柿、黄瓜、西瓜等作物的种子，在太空经受强辐射、高真空、失重和低温环境的洗礼，诱使它们的遗传基因发生变异，然后在地面上种植。用这样的方式培育出来的作物，生长快，长势好，对加快农业发展具有不可估量的作用。

随着卫星技术的日新月异，卫星种类越来越多，令人眼花缭乱，应接不暇。它们在宇宙“公海”里遨游“淘金”，已为人类带来了万贯财富，我们今日的生活，已经无法离开它。20世纪发明的人造地球卫星，改变了人类社会的思维、工作和生活方式，成为现代社会发展的巨大动力。

72.卫星气象学的诞生

1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗试验性气象卫星“泰罗斯”1号。从此，卫星气象学诞生。之后三十多年间，全世界共发射一百多颗气象卫星，形成了全球气象卫星网，消灭了全球五分之四以上地方的气象观测空白区，使人们真正能够看云识天气了。“天有不测风云”，是过去人们对天气预测准确度的一种担忧。自从气象卫星进入太空以后，“气象预报”就从天而降了，人们可以从电视台等播发的天气预报中得知“天时”，再也不必像前辈人那样，出门时总是有备无患地带着雨具。

气象卫星的出现距离现在时间并不长。它实质上是一个高悬在太空的自动化高级气象站，是空间、遥感、计算机、通信和控制等高科技结合的产物。

第二次世界大战以后，美国获得了德国的一些军用火箭。这些火箭被用来进行高空观测，拍回了地球及其云层分布的高视点照片。对这些照片的研究引出了利用气象卫星从空间观测地球上云分布的概念。

1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗气象卫星——“泰罗斯”1号。

这颗“泰罗斯”卫星装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈，共拍摄云图和地势照片22952张，有用率达60%，具有当时最优秀的技术性能。

之后三十多年间，全世界共发射一百多颗气象卫星，形成了全球气象卫星网，消灭了全球五分之四以上地方的气象观测空白区，使人们能获知连续的、全球范围内的大气运动规律，作出精确的气象预报，大大减少了灾害性损失，成为拯救人类生命的“救星”。

1968年8月，从一颗“艾萨”卫星向地面发出的云图中，气象学家们看到在加勒比海上空有一个破坏性很大的台风云构造，随着时间的不断推移，这个台风云构造越来越大，这预示着一场罕见的强台风很快就要来临。气象部门立即向当地居民发出警报，要求他们迅速向北转移。结果避免了一场可能会造成五千多人死亡的悲剧。又一次，被命名为“卡拉”和“卡米尔”的飓风曾经被国际气象组织准确地测出，并及时预报，使30万人撤离，5万人免于丧生。

气象卫星有如此巨大的社会经济效益，促使许多国家竞相发展。现在，由许多国家组成的全球气象卫星观测网已经形成。它包括俄罗斯和美国的极轨气象卫星以及欧盟、日本、印度、俄罗斯的静止气象卫星。

我国的气象预报在解放初期还属于国家机密，只为军方提供服务，那时老百姓大都通过自然现象、天气谚语和经验来判断天气变化。气象装备也是一些简单的百叶箱、地温表、雨量筒等。

但是，党和国家对发展我国的气象卫星事业一直很重视。早在1969年，周恩来总理就提出，要发展我们自己的气象卫星。经过多年的艰苦努力，我国第一颗和第二颗极轨气象卫星“风云”1号A和B分别于1988年和1990年发射成功。1997年6月10日晚上8时零1分，我国又成功地将第一颗静止气象卫星“风云”2号发射升空，并获取了可见光、红外、水汽三种图像。其中特别是红外和水汽图像在观测动态范围、图像的层次、清晰度等诸多方面都达到了很高的水平，而且视野更为广阔，能覆盖以我国为中心的约1亿平方千米的地球表面，可以观测和提供我国及邻国的云图、温度、水汽、风场等气象动态，对准确进行长期天气预报及灾害预报具有重要的作用。“风云”2号的成功标志着我国气象卫星技术正迎头赶上世界先进水平。

自从我国有了气象卫星之后，没有漏报过一次台风，从而减少了因台风造成的巨大的经济损失和人员伤亡。据统计，我国从卫星防灾减灾中获得的效益，每年至少有40亿元。而且，在林火监测、洪水范围、冰雪覆盖、洋面温度、渔场位置、河口泥沙沉积等国民经济的许多方面，气象卫星也起到了很大的作用。如今，气象预报也已经实实在在地走进了百姓生活。百姓似乎也习惯了利用气象预报来安排自己的生活、起居、出行、旅游、健身等。

73.“神奇之光”造福人类

医生到底用了什么仪器，作用竟如此神奇？原来是一种被称为“红宝石激光器”的仪器，它发出的红色激光拯救了那位病人的生命。

激光产生于20世纪60年代，是一种人造光。最初被称为“莱塞”，是英文LASER的音译，意思是“在辐射激发下产生的光放大”。激光技术是本世纪60年代发展起来的最活跃的科学技术之一，它与原子能、半导体、计算机齐名，并称为20世纪四大发明。30多年来，以激光器为基础的激光技术有了迅速的发展，现广泛地应用于军事、医学、工农业生产、能源动力、通信、信息处理、文化艺术、科研等各个领域，取得了相当好的经济效益和社会效益。激光被誉为“神奇之光”。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

下载完整电子书