第56章 科技·发明(4)

在杀虫剂方面，有机氯杀虫剂的产品，除了DDT、666之外，还出现了新的宝贝——氯代环二烯系列。有机磷杀虫剂中，有对人畜毒性较低的敌百虫、马拉硫磷、杀螟硫磷。在杀菌剂方面，萎锈灵、克菌丹、硫菌灵、苯菌灵等出现，成为农民的新宠。在除草剂方面，出现了很多新产品，较为着名的有苯氧羧酸、氨基甲酸酯、酰胺等。

可是，由于农药被人们滥用，所以导致人畜中毒事故层出不穷，既污染了环境，又使生态遭到破坏，有害生物的抗药性问题也越来越严重。这样，从上世纪70年代起，农药工业加快了更新品种的速度，新农药开发的重点逐渐向高效、安全的产品转型。

时至今日，那些药效低、安全性差的杀虫剂、有机汞、有机砷杀菌剂，很多都被淘汰了，而相对高效、安全的新品种则层出不穷。

017化肥的由来

在传统农业社会里，人们通常使用畜力进行耕种，也使用一些自然肥料。从1824开始，德国化学家利比格对各种植物和土壤进行了细致的科学分析，想找到能给植物提供丰富营养的化学物质。1840年，他用硫酸处理骨粉制成了磷酸钙。可惜这种物质的浓度太高，植物无法吸收。可是，这个尝试毕竟开拓了化肥生产的途径，其功绩还是不可埋没的。

之后不久，一些科学家通过细心研究，证明氮、磷、钾对植物生长有促进的作用，是植物不可缺少的元素。有了充足的氮元素，植物的叶子长得更绿更大，可以加快植物的生长，增加作物的产量。磷在肥料中存在的形式是磷盐酸，能对糖分和碳水化合物的制造提供帮助，对生长初期的幼根生长产生刺激，促使植物提早成熟。

而钾在肥料中存在的形式是碳酸钾，这种元素对调节植物的水分含量很有帮助，能减少叶子的水分蒸发，对很多需要贮存大量水分的蔬菜、瓜果和豆类有相当重要的意义。

有一位英国乡间的爵士名叫劳斯，他的庄园在哈特佛郡的罗森达德。1842年，他在伦敦设厂生产磷肥——过磷酸钙。1898年，德国化学家弗兰克和卡罗经过细心研究，又创制出合成氮肥的方法。

20世纪初以来，化学家开始对大气中的氮进行大量利用。当时氮肥主要有两种：一种是硝酸钠，只在智利生产；另一种是副产品硫酸铵，是为生产煤气而研制出来的。

在有关农业的生产活动中，氮肥有很大的需要量，人们担心硝酸钠会很快用完，硫酸铵的存量也变得很短缺，所以，氮肥问题使科学界格外重视，因为大气中4/5是氮，氮是取之不尽、用之不竭的资源。

可是，利用氮气与氢气化合生成氨，在科学研究方面却是一个难以攻克的难题。1909年，德国物理化学家哈伯终于找到了一种解决问题的新方法。他使氢气和氮气在高温高压下产生反应，直接生成氨。由于氢气、氮气在反应器中转变为氨的只有很小的一部分，所以，他又指出，可以让没有参与反应的气体回到反应器，进行再循环。这样，对寻找新型催化剂很有益处。

1912年，德国化学家米塔斯细心研究，对2500种催化剂作了6500次试验，真可谓费尽辛苦。通过不断实验，他终于研制出以钾、铝氧化物为助催化剂的铁催化剂。这种催化剂非常便宜，在化学制品中实属难得。

至于在工业化过程中难免遇到一些重大难题，比如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制成的合成氨反应器的寿命不高等等，也被一位名叫博施的德国工程师所攻克。

这种合成氨的哈伯-博施法，是在工业上实现高压催化反应的重要里程碑。由于哈伯和博施的突出贡献，他俩分别获得1918年和1931年的诺贝尔化学奖。

018核能的由来

核能的全称叫“原子核能”，它的发现与人们对原子世界的探索密切相关。

1932年，英国物理学家查德威克通过不断试验，终于发现了中子，这是一个了不起的发现。中子是一种中性的粒子，它的质量与质子大体相当。没过多长时间，有人提出理论，认为原子核是由质子和中子组成的模型。

原子核虽然很小，但非常“结实”，很难被外力攻破。中子的发现，使人们找到了一种“攻破”原子核的武器。这是因为中子的特点是不带电，这使它非常容易与原子核接近。

到了1934年，意大利物理学家费米利用慢中子，对周期表上的各元素的原子核进行逐个轰击，希望它们能够发生蜕变，出现意想不到的效果。当轰击到第92号元素铀的原子核时，出现了比较复杂的情况，他也弄不清其中的原因，铀原子受中子轰击后是否可以变成一种新元素？他把这个有待证实的元素称为铀X。

1938年底，德国化学家哈恩通过试验发现，铀原子核受中子轰击后发生化学反应，变成了钡和氪的原子核。身为犹太人的奥地利女物理学家迈特纳，与侄子弗里施对哈恩的论文进行了细致研究，认为铀原子核受中子轰击后会分裂成两半。他们借用生物学中的一个词，把铀核的一分为二称之为“裂变”。

与铀核裂变一同出现的，是大量能量被释放出来。一个只有几电子伏能量的慢中子，轰击铀核使它产生裂变反应，由于质量受到亏损，它所释放的能量竟然有几亿电子伏之多。

多次科学实验，终于证明了一个令人吃惊的事实：所有物体的每1克质量的变化，都会释放出与2500万千瓦/小时电相当的能量！这种能力实在是太强大了！

但是，为什么人们感觉不到普通物质会释放出如此巨大的能量呢？这是因为在日常生活中所见到的物理反应、化学反应之中，前后的总质量并没有发生变化。

比如，燃烧1吨煤，就能够产生出相当多的热量，可是，从质量变化来说，煤的质量与燃烧所耗的氧气的质量加在一起，如果和燃烧后生成的二氧化碳总质量相比，只失去了0.000028克质量。失去的这点质量实在是太微不足道了。

费米还进一步进行推想：如果在铀核裂变的过程中同时释放出一些中子，那么，新一代中子会导致更多的原子核产生分裂。假如能这样一代比一代更快、更大规模地进行下去，这就会造成“链式反应”。这样一来，这种核裂变的链式反应能不能导致“核爆炸”的出现呢？科学家们通过仔细研究，认为这种现象是可能出现的。

核能的发现，为核的应用前景铺平了道路。这主要表现在：建造核电站用于发电，造福于人类；制造核武器用于作战，使人类安全受到严重威胁。

019太阳能的由来

太阳传到外大气层的辐射能量非常巨大，比人类消耗的全部能量还要大出28000倍之多。而到达地球大气层的太阳热能，被反射回去的居然有35％，18%被大气层吸收，转变成风力，一次又一次地降临地球，另外的47％则穿透大气层，来到地球表面。这样一来，世界上所有国家的能量消耗，与落在他们屋顶上面的免费太阳能相比，是远远赶不上的。

太阳能虽然相当丰富，可以随便用，但实在太分散了，收集、利用它简直是太困难了，因为代价太高，所以费用不斐。

不过，人类利用太阳能的历史却很久远。人们很早就学会在冬天晒太阳，中国人居住在北半球，总是喜欢把房子建成坐北朝南的样子，其实主要是为了采集阳光，让屋子更暖和些。

在公元前214年，科学家阿基米德在叙拉古海的沿岸设置了大量金属镜，用来反射阳光，将兵临海上的罗马舰队烧得大败而归。后来，有很多的人用镜子聚光，将纸屑点燃，甚至用来点烟。

1615年，法国工程师德高斯向公众宣布，说自己发明了一种太阳能水泵，可以利用太阳为民众造福。仅仅过了一个半世纪，瑞士物理学家德索苏就创制出一种太阳能锅，令世人嘱目。它由一套同心玻璃透镜组成，使太阳能在中央容器上聚焦，能用来烧汤。这些早期的探索，极大地影响了后世。

到了1861年，法国的莫谢教授创造出一种太阳能发动机。这种机器用一面镜子使太阳光在小锅炉上聚焦，用这种能量来驱动蒸汽机运转。1869年，他还出版了第一本讲太阳能的书。后来，在巴黎博览会上，他还颇为得意地展出了一种太阳能冰箱。

1872年，在智利拉斯萨林纳斯，一位名叫威尔逊的英国工程师创制出第一套太阳能蒸馏器。它的结构包括64个镶玻璃的框架，每天生产19000升淡水，但所需的费用与烧煤蒸馏器相比，只是它的l/4。

这种蒸馏器的原理是仿效地球的水循环制成的：太阳的热力不断蒸发海水，使之进入大气中，然后凝结成雨，降落到地面上。这种太阳能机器是最简单的，直到今天仍然在很多干旱少雨的沿海地区得到广泛应用。

20世纪70年代以来，以石油为代表的能源危机出现，人们极想利用太阳能。这样，太阳能的利用得到很多人士的大力推动。利用太阳能给水加热、供暖、发电，以及太阳能电池发电，是现在太阳能利用发展的几个颇为重要的方面。

020炼钢的由来

公元前15世纪的时候，居住在高加索中南部的亚美尼亚人就知道如何炼钢。他们的炼钢技术名叫“渗碳法”，具体方法是将熟铁反复加热锤打，使碳素在熟铁表面渗入。这种原始的炼钢办法后来得到人们的重视，一直到18世纪还在应用。

早在2000多年前的汉代，中国人就掌握了一种名叫“炒钢”的技术，并在中国影响深远。近年来，考古学家在河南巩义挖掘出一些汉朝的遗物，其中就有那时颇具规模的炒钢宝炉。

“渗碳法”这种炼钢技术流传了很长时间，虽然造出的刀剑锋利惊人，被当成是至宝。但这种千锤百炼的办法实在太耗费精力，炼出来的钢数量也很有限，与人们需要大量钢铁的情况已经大不适应了。

1740年，英国人哈尔曼以印度的“坩锅”炼钢法为基础，通过不断实验，创制了一套现代的炼钢技术。他把铣铁、碎玻璃和木炭盛在坩锅里，放在反射炉里从上加热。经过这番研究，铣铁就能够熔化成钢落入坩锅底部，然后使之进入模型，冷却后就能作为制造工具和武器的材料了。

说到现代炼钢技术，其发明权则应属于另一个英国人贝塞麦。

1854年，英、法、土联军在近东和俄国作战，打得非常激烈，这场硬仗就是克里米亚战争。贝塞麦发明的来复线派上了用场，它使大炮射程更远，也能更准确地击中目标，可当时的大炮因为所用的钢铁原料质量不佳，炮管总是会破裂。

军方给贝塞麦下了一道指令，要求他研制出一种坚固耐用的大炮，以利于克敌制胜。而他却知道，要使炮的质量达到上乘，关键是要炼出高质量的钢。为解决这一难题，他阅读了大量与冶金技术相关的资料，考察了英格兰的炼铁厂，随即又创建了冶炼实验工厂。

有一次，贝塞麦正在实验工厂炼铁，他使鼓风箱运转起来往坩锅里吹风，偶然发现一块铁片在锅边上紧紧粘住。当他将这块铁片取下来，仔细察看时，发现这是一块炼成了的钢。此时他十分兴奋，于是下定决心要将铁片变钢的奥秘揭开。

经过多次试验，贝塞麦终于明白了。原来，由于氧气吹进坩锅，导致生铁中的碳大部分被氧化，成为货真价实的钢。想到这一点，他茅塞顿开，想出一个从锅底部吹进大量氧气的好办法。

很快，这种办法得到了实际运用，因而造成了一种新式转炉。这是一个罐形装置，可以转动和倾斜。铁水进入转炉，人们再加入清除杂质的物料，然后从炉底吹入强烈的热风。

1855年7月的一天，贝塞麦发现，从锅口有许多雨点般的火花飞出，仅仅过了一刻钟，就没有火花了，火焰由红变白，再变弱，最后完全消逝。他迅速取出样品进行化验分析，证实这次炼出来的是相当优秀的纯钢。以往要用几个星期才能炼成的钢，现在只用了十几分钟就完成了。

这年8月，他在英国将这项炼钢的新技术予以公开。1877牢，英国人托马斯使用碱性耐火材料，使转炉有了一层碱性内衬。这样一来，过去容易被磷腐蚀的转炉，其性能有了极大的提高。

1952年，奥地利的林茨公司和德纳威茨公司进行合作，通过不断研究，创造了氧气顶吹转炉炼钢法。这种转炉是从上部用高速喷嘴向炉里吹氧气，而不是从底部将氧气吹入，这样就将炉子的容量扩大，也使产品质量得到很大提高。

目前在多数情况下，现代化钢厂还是使用这种耐用的转炉。

021采矿的由来

一些证据说明，人类最早发现的矿是铜矿，而釆燧石矿是后来才有的事情。人类在能进行金属加工以前就使用了燧石器具。在塞尔维亚，人们已经发现了大约公元前4500年历史上最早的铜矿，而在西欧发现的燧石矿是在大约公元前4000年时开采的。

人们采燧石矿时，总是用鹿角制成的锹进行挖掘。而牛肩胛制成的铲主要供清除废石之用。

埃及贵族们总是向往黄金，他们将带着锁链的囚犯放出，让他们在东部沙漠和南到努比亚的地区不停地开采金矿，使金子源源不断地流向宫廷和富人的府第。在今天的伊拉克的纳杰夫沙漠和西奈半岛上，有许多绿宝石和铜矿被发现。到了公元前2000年，埃及人对这些矿产非常垂涎，就动用武力占有了这些矿产。所罗门国王所控制的矿实际上是铜矿。

早在汉朝时期，聪明的中国人就对煤矿有所关注，并进行开采。在河北省发现的一个古代煤矿，其竖井的垂直有150英尺那么深。罗马人看中了西班牙的铜和银，以及英国的煤和铁，下令进行开采，而西班牙的几处古铜矿和银矿，都有600英尺的深度。

矿产能带来巨大的财富，吸引着许多开掘者。它的被开采，使其他技术蓬勃发展起来。

考古学家在西班牙的里奥·廷托通过不断挖掘，发现了公元前1世纪时的罗马脚踏水轮系统装置，这个装置能从约100英尺深处调动水源。水轮的铜轴上装有八个轮，在高度不同的水箱里用脚踏轮，水就从一级水箱提到另一级水箱，最后提到地面。到了公元1500年后，西班牙人将类似的汲水系统应用于中南美洲的金矿和银矿。

开矿还加快了照明、通风、拖运以及测量技术进步的速度。最早的铁轨车是矿里使用的斗车，而铁制工具的改进品，以及为清除矿内积水而设计的抽水系统，对蒸汽机的发明功不可没。

022火箭发射倒计时的由来

现代火箭、导弹的发射、核装置的起爆等，都是采用倒数计时而不是顺数计时的发射程序，这里有一段颇有意思的故事。

自从1912年美国的莱特兄弟发明制造了飞机后，人们再次萌发了太空旅游的念头。于是，1926年3月16日，世界上第一枚液体火箭终于在美国的马萨诸塞州试飞成功。

此后，西方顿时掀起了太空旅行热，尽管当时遨游太空还不能实现，但为了迎合这一潮流，德国的乌发电影公司决定拍摄第一部描述太空旅行的科学幻想故事片——《月球少女》。