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第56章 科技·发明(6)

1995年2月6日,载人进入太空的任务落到了美国“发现”号航天飞机身上。这艘航天飞机搭载着5名美国宇航员和1名俄罗斯宇航员,与俄罗斯和平号空间站在太空相会。当“发现”号发射升空时,“和平”号正沿轨道飞行,从印度西北部的上空飞越而过!

“发现”号机长詹姆斯·瑟比将“发现”号航天飞机与“和平”号的距离控制在10米左右,又将相聚时间定为恰当的13分钟。之后,两艘航天器在太平洋上空390公里的轨道上定位,完成了世界航天史上的一次壮举。

028、空间站的由来

20世纪70年代,接踵而来的航天发射计划,带来了大量人力、物力和财力的耗费。巨大的消耗迫使人们必须考虑,能否让航天器重复使用?可不可以让它一直在空中停留,进行长期的科学考察?在这种构想的影响下,空间站终于出现了。

那时候,超级大国之一的苏联出于自身条件的考虑,把发展空间站当成自己的重要目标。

空间站是一种空间实验室,它的特点:一是环绕地球运行,二是具有半永久性,三是用于长时间的科学研究。人们又把它称为“航天站”、“轨道站”。它的结构并不简单,一般由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳能电池翼组成。

1971年4月19日,苏联成功地发射了“礼炮1号”。这是世界上第一个空间站,为空间站的发展创造了一个良好的开端。

紧随其后,“东方”号火箭又成功地将“联盟10号”飞船带入太空,实现了飞船与空间站的对接。这样持续了5个小时之后,飞船与空间站分离,然后飞船和3个宇航员回到了地面。

1971年6月7日,“联盟11号”飞船进入太空,与空间站对接,进入空间站开展工作的,是两名精神饱满的宇航员。但不幸的情况出现了,24天后,他们完成工作后回到飞船,飞船在返回地球的途中发生爆裂,两名宇航员全部牺牲。

1973年5月14日,美国发射了本国有史以来第一个空间站,这就是“天空实验室”。11天后,实现了“阿波罗”飞船与“天空实验室”对接,3名宇航员将电源故障排除,空间站的功能恢复。从那时起直到1974年2月8日,进入该空间站工作的有3名宇航员,工作时间分别为28天、59天和84天。

1977年9月29日,美国发射了“天空实验室”空间站、苏联则发射了“礼炮6号”空间站。两个空间站在同一天升上太空,而且都没有出现问题。美苏两国的科学家们为世界航天史写上了浓重的一笔。“礼炮6号”空间站一直工作到1982年6月,使空间站成为一座真正半永久性的实验室。

后来,苏联建造了一艘巨型火箭,它的功率在当时是最大的。1985年,这艘火箭携带着重约110吨的超大型空间站“和平号”,进入近地空间轨道。2001年5月,“和平号”空间站在超期服役后悄然坠入太平洋,引起人们的无限遐想。这样,空间站历史上的一个重要时代终于结束了。

029、灭火器的由来

灭火器来源于英国,发明者是一个名叫曼比的发明家。早先,他有很多救生发明,包括营救遇难船只的水手救生索等。1813年,他亲眼目睹了爱丁堡的一次火灾。由于消防队员没有进行充分准备,水龙软管未能拉入五楼,结果这栋漂亮的房子化为灰烬。这件事使他受到很大刺激,于是下决心要发明一种效果显著的灭火工具。

1816年,便携式灭火器问世,它的发明者就是曼比。它由一个容积为4加仑(1英制加仑=0.004546立方米)的坚固铜容器组成,容器上安装了活栓和喷射管。喷射管从容器的颈部伸进去,下端接近容器的底部。在容器里装3加仑的水,用一个泵把空气压入水上面的空间,再将活栓紧紧关闭。活栓一旦打开,压缩空气就把水压出,导致喷射发生。

他还在灭火装置上装了一个皮套。皮套与一根皮带紧紧相连,使用者可将皮带挂背在肩上。另外,他又设计了一种有6个分隔间的手推车,使灭火器的运送速度大大增加,从而节约了救火的时间。

大约过了50年,一种更完善的手提灭火器在法国出现,发明者是该国的一个医生,名叫加利埃。他把碳酸氢钠和水混合置于筒内,另外用一个玻璃瓶装满硫酸,放在筒内接近筒颈的地方。使用时,只要用撞针将瓶子击破,导致多种化学物质混合在一起,就会产生二氧化碳,把水压出筒外。

到了19世纪末,化学灭火器得到公众的喜爱,从而流行开来。1905年,俄国的劳伦特教授在圣彼得堡创制了一种泡沫灭火剂,把硫酸铝及碳酸氢钠溶液混合并加入稳定剂。一旦喷口被打开,喷出后生成的泡沫会含有二氧化碳的成分,并浮在燃烧的油漆上,从而隔绝氧气扑灭火势。

1909年,纽约的戴维森通过试验,使灭火器在二氧化碳的作用下压出四氯化碳。他还为自己的这项发现取得了专利。这种液体会化成不可燃的较重气体,将火势闷熄。

高压水式灭火器可称得上是最新式的灭火器了。它借助于一个泵来使空气受到压缩。这样,又回复到曼比原来的灭火器的原理上了。

030、避雷针的由来

避雷针是一种房屋上的装置,它能保护建筑物,使之免受雷电的破坏。

在18世纪以前,西方人还不了解雷电的性质,觉得雷电非常神秘。一些信奉上帝的人认为,雷电所引起的火灾是上帝惩罚人类的结果。而进入18世纪后,一些富有科学精神的人已经开始对雷电之谜进行不懈的探索。

有一天,美国学者富兰克林在妻子丽达的注视下将几个莱顿瓶连接起来。丽达一不小心,碰到了莱顿瓶上的金属杆,只见杆上冒出一团电火花,一声怪响传了过来,丽达应声倒地。原来是丽达受到了电击。幸好电容量不大,没有造成严重的后果,她仅仅躺了一个星期,身体就恢复了健康。

这次实验使富兰克林深受启发。他认识到,正负电荷在短路时发生的火花、响声与雷电是非常相似的。他确信,雷电就是自然界的电。

从此,他开始对雷电进行潜心研究,寻找免受雷击的办法。他想到,莱顿瓶里的电可以引进引出,而自然界的电火花也是在极短的时间内发生的,在物体的尖端正集中了光和声,二者十分相似。

他由此展开进一步的思考,如果将带尖的金属杆装在屋顶上,再用电线把金属杆和地面连在一起,不就能把空中的电引入地下保护人类吗?如果这样做,高大的建筑物一定可以免受雷击。

富兰克林于1752年冒着被雷电击死的危险,做了誉满全球的“风筝试验”,对解释自然界中放电现象作出了不朽的贡献。同年,他设计出一种效果明显的避雷针。办法实际上很简单:将一根2~3米高的金属杆立在建筑物的最高处,用金属线使它和地面紧紧相连,如果出现雷雨天气时,雷电就会沿金属线向地下流去,建筑物就会远离雷电之灾。

富兰克林为了使避雷针得到普及,写了一篇名为《怎样使房屋免遭雷电的袭击》的文章,这篇文章的影响很大。很快,美国的各个城市都制订了安装避雷针的计划。可有些食古不化的教士硬说雷电是上帝的震怒,因此反对安装这个装置。虽然遭到教士的一再反对,但避雷针还是普及开来,并成为建筑物所不可缺少的保护装置。

富兰克林使避雷针普及到千家万户,所以很多人都把他当成是避雷针的发明人。但是,有一个外国修道士马卡连在游历中国之后,于1688年出版了一本介绍中国的书,书中谈到中国当时的房屋建筑时写道:“屋顶的四角被雕饰成龙头的形状,仰着头,张着嘴。在这些怪物的舌头上有一根金属芯子,这金属芯子的末端一直通到地里。如果有雷打在房屋上,电就会顺着龙的舌头跑到地里,不会产生任何危险。”

马卡连的观察比富兰克林差不多早100年,由此可知,中国人发明避雷针远比富兰克林早。

031、天线的由来

1888年,29岁的波波夫得知德国著名物理学家赫兹发现电磁波的消息后,这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说:“我用毕生的精力去安装电灯,对于广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小的一角。假如我能指挥电磁波,那就可以飞越整个世界!”

于是,他埋头研究,向新的目标发起了冲击。

1894年,波波夫制成了一台无线电接收机。这台接收机的核心部分用的是改进了的金属屑检波器,波波夫采用电铃做终端显示,电铃的小锤可以把检波器里的金属屑震松。电铃用一个电磁继电器带动,当金属屑检波器检测到电磁波时,继电器接通电源,电铃就响起来。

有一次,波波夫在实验中发现,接收机检测到电波的距离突然比往常增大了许多。

“这是怎么回事呢?”波波夫查来查去,一直找不出原因。

一天,波波夫无意之中发现一根导线搭在金属屑检波器上。他把导线拿开,电铃便不响了;他把实验距离缩小到原来那么近,电铃又响了起来。

波波夫大喜,连忙把导线接到金属屑检波器的一头,并把检波器的另一头接上。经过再次试验,结果表明使用天线后,信号传递距离剧增。无线电天线由此而问世。

032、测谎仪的由来

据说,大多数人说谎时,吞咽能力和唾液分泌能力会产生轻微的阻碍。因此,有些古人就从这两方面对别人进行检测,来判断他的话是否属实。

现在人们常使用的测谎装置,却是通过传感设备,将受测者回答问题或作证时的生理变化记录下来,对他们的诚实度进行判断。

意大利有一位名叫切萨雷·隆布罗索的著名犯罪学家,他以罪犯的面部和身体特征的变化为依据,判断他们的性格。人们对他的测谎技术非常信任。他的研究成果在1889年出版的著作《犯罪者》里有所描述。

1895年,隆布罗索通过不断观察,研究出一种新的测谎方法:通过测量犯罪嫌疑人的血压和脉搏速度,来确定他的话是否属实。他制造了一个水脉搏描记器,这种仪器是个水槽,里面装满了水,只要将犯罪嫌疑人的一只手浸入水槽,水平面就会随着他的血压和脉搏的变化而出现异常情况。仪器的滚筒纸和上面的笔会忠实地将这种异常情况记录下来。

1914年,维托里奥·贝努西开展了一项研究课题,了解呼吸频率和说谎有何关联。1917年,马斯顿对说谎进行研究,仔细了解了心脏舒缩血压在说谎时发生的变化,发明了一种血压测量计。

1921年,一种利用波动描记器的测谎方式诞生。这种方法利用了好几种波动描记器,使之在滚筒纸上对几个测量结果分别予以记录。此方法的发明者是美国一位名叫约翰·拉森的警察。这种新方法为后来出现的测谎仪提供了理论基础。

拉森还发明出了一种特殊的方法:向受测者提问一些容易回答且没有任何威胁的问题(虽然这些问题确切答案是已知的),从而为测谎工作确定了一条基准线。多种波动描记器不仅测量犯罪嫌疑人的身体变化,还会对他们皮肤导电性的差异进行记录。

伦纳德·基勒与“驻芝加哥犯罪科学检测实验室”建立了合作关系。他们也用多种波动描记器来对证人进行评估,对证词的真伪进行判断。1935年,法庭第一次承认了用这种方法获得的证据。

后来的测谎仪准确率最低的可达到70%,最高的则有90%之多。由于受测者面对发问者的一再诘难,就算没有说谎也会导致焦虑情绪的反复发生,所以在很多时候,测谎仪的测量结果也会出现不准确的情况。

033、指纹侦破的由来

1686年,马尔丕哥教授运用当时新发明的显微镜,发现指纹的纹线都是从手指顶端的圆环和螺旋线中引出来的,他的论文题目是《指纹纹线放大若干倍》。1823年德国普克尼教授指出:手指最末端指骨上的纹线,多样性和差别性非常突出。他制订了一些标准,把纹线划分为九个类别。

1858年,英国驻印度的行政长官威廉·赫胥尔,要求居民在契约上既要签字又要按指纹,这是第一次由官方规定在很大范围内运用指纹。1877年,赫胥尔提出了一份报告,要求将指印作为鉴定识别犯人的工具,他的报告没有得到批准,但赫胥尔却在自己管辖的省份大力推广了这一方法。

1889年,英国科学杂志《自然》发表了福尔茨医生的论文《识别犯罪的第一步》。文章提出,只要在犯罪现场上发现、提取有关指纹,就能够发现犯罪分子,尽管罪犯可能会通过其他手段对手指进行掩饰,但指纹仍然是不变的。

这一理论为实践部门所接受,成为现代指纹科学中最早提出的理论之一。

034、石油名称的由来

我国很早就有使用石油的记载,但古时不叫“石油”。秦汉时候,在高奴县人们发现洧水上漂浮着一层黑漆似的东西,搜集起来,可以当燃料。这种未经提炼的石油,又稠又黑,犹如黑漆,所以当地人叫它“石漆”。

唐代段成式《酉阳杂俎》中说:“高奴县石脂水,水腻,浮水上,如漆,采以瞢车(作为车轴的润滑剂)及燃灯,极明。”段成式把石油叫“石脂水”。

正式把这东西称作石油,是北宋的沈括。他在《梦溪笔谈》这部笔记体著作中说:“延境内有石油,旧说高奴县出‘脂水’即此也。”

当时他还弄不清石油的生成,也不懂开采,只是看到喷冒于地面的一些油苗。但他所起的“石油”名词,由于形象且通俗,一直沿用到今天。

趣味链接:油的润滑作用是谁发现的?

英国的物理学家瑞利平时很注意观察各种事物。有一天,瑞利的家来了几个客人,瑞利的母亲沏好茶,将小茶碗放在碟子上,端到客人面前。

然而,母亲稍不留神,茶碗在碟子里一滑,热茶洒了出来,溅到了客人的衣服上。瑞利的母亲一边说着“对不起”,一边拿出手帕帮客人擦衣服。

这时,瑞利注意到,碟子开始只有一点点倾斜,茶碗就滑动了。可当母亲一只手忙着帮客人擦衣服时,另一只手中托着的碟子虽然倾斜得更明显,茶碗却一动不动,像粘在碟子上似的。“这是怎么回事呢?”瑞利没有放过这个小小的细节。

瑞利用茶碗和碟子反复实验,终于弄明白了碗碟之间的秘密。原来,茶碗和碟子表面总是有点油腻,使碗碟之间摩擦减小,很容易滑动。当洒了热茶后,油腻融解了,茶碗在碟子上就不大容易滑动了。

瑞利又进一步研究,他发现利用油的润滑作用,可以减少固体之间的摩擦。后来,在瑞利发现的基础上,不久人们就发明了润滑油。

035、水泥的由来

早在古罗马时代,人们就制造出了水泥,并广泛用于高大而美丽的建筑。不过,当时使用的水泥是一种天然形成的物质,还不是今天的合成化学水泥。

当时,罗马人使用的水泥被称为“白榴”,是用火山灰与石灰混合制成的。如果用它砌墙,其结实耐用的程度比灰浆要高得多。如果将它与沙、碎石、水混合搅拌起来,就形成了更加耐用的混凝土。可是,火山灰毕竟不多,人们又总是远离火山而居,运输起来很麻烦。

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