水下战舰——潜艇
（18 世纪末）


　　从很早的时候起，人们就向往着能像鱼儿一样在水中自由游泳。2000 多 年前，有个国王叫亚历山大，他想到水下去逍遥，就下令工匠们给他做了一 个玻璃容器，他躺在这个容器里沉到海底，并在海底停留了一些时候，看到 了水下奇异的水族生活。这可以看作早期人们对潜水装置的探索。
17 世纪初，荷兰有个物理学家，名叫科尼利斯·德雷尔，为了使潜水船
能在水中前进，他做了长时间的研究和试验。17 世纪 20 年代，他用一条最 大的潜水船，装载 12 名水手，用浆划船前进。这种潜水船是用木料制成的， 在船体外面蒙上了一层涂油的牛皮，下潜深度为 4 至 5 米，船内装有羊皮囊 作为水柜。羊皮囊内灌进了水，船就下潜；把羊皮囊内的水挤压出去，船就 上浮到水面。这种潜水船要算是世界上最早的潜艇雏形了。
18 世纪美国独立战争时，英国的战舰在美国的海面和港口横冲直撞，激
起了美国人的义愤。有一个叫戴维特·布斯涅尔的美国人，很早就想造一条 潜水船到水下作一次旅行。由于战争爆发，他改变了主意，打算建造一条水 下战舰，从水下去攻击英国的水面战舰。于是，他很快设计制成了一条小艇， 起名叫“海龟”。
　　“海龟”艇是木制的外壳，形状很像一个尖头向下的鹅蛋。艇底有一个 小水柜，艇内有一个小水泵，向水柜灌水时，小艇就潜入水中，当水泵把水 柜的水抽出时，小艇就上浮。艇上还装有一个手摇螺旋桨，可使小艇在水下 前进。艇外挂有一个大炸药桶。进攻时，小艇开到敌舰的正下方，然后用长 矛似的钻子去钻敌舰的船底，钻好后把炸药桶挂上，启动定时爆炸装置，当 小艇离开后，炸药桶自动爆炸，就可以摧毁敌舰。
　　“海龟”艇制成后，曾奉命攻击英国的快速战舰“鹰”号当“海龟”艇 潜到“鹰”号的船底下方时，驾驶员埃兹拉里选择钻孔的位置不对，钻不进 去，他怕所带的氧气用完，于是放弃了攻击，浮出水面，准备返航。这时， 英国海军巡逻艇发现了它，就把它当作怪物进行追捕。“海龟”艇跑不过巡
　　
逻艇，埃兹拉·里急中生智，把炸药桶放了出来，并点燃了定时爆炸装置， 轰隆！一声巨响，吓得英国巡逻艇调头就跑，埃兹拉·里安全返回了基地。
　　18 世纪末，爱尔兰裔的美国人罗伯特·富尔顿建造了一艘小巧玲珑的潜 艇，名叫“魟鱼”。该潜艇长 7 米，形状像子弹，艇体为铁架铜壳，有水柜， 能使艇沉浮。艇上还有一台手摇螺旋桨，保证水下行驶；还有一根可以折叠 的桅杆，并装有风帆，能使艇在水上航行。它使用的武器是水雷。这条潜艇 从材料、设备到武器，都比“海龟”艇有较大的改进，所以比“海龟”艇潜 的深，攻击威力大。
　　19 世纪中叶，德国人威廉·鲍尔对罗伯特·富尔顿的潜艇加以改进，制 成了“火焰”号潜艇，装置一对踏车作为动力。它就像现在的自行车一样， 用脚踏飞轮，带动螺旋桨转动，使艇前进。
　　19 世纪 60 年代，美国国内爆发了“南北战争”。南军建造的“大卫” 号潜艇，是以小型蒸汽机作为动力的。这是潜艇在动力上由人力改为机器的 第一次重大改进。1863 年 10 月的一个夜晚，“大卫”号潜艇袭击了北军的 “克伦威尔”号铁甲舰，使其受了伤。1864 年 2 月 17 日傍晚，南军又使用 “亨利”号潜艇，用长竿鱼雷（鱼雷绑在一根长竿上）炸沉了北军的一艘巡 洋舰“休斯顿”号，成为历史上第一艘击沉战舰的潜艇。
1863 年，法国建造了一艘很大的潜艇，叫“潜水员”号，长约 47 米，
排水量 420 吨，艇上安装了 80 马力的压缩空气发动机作为动力。这个艇在水 下航行的稳定性能差。到 1881 年，爱尔兰籍美国人霍兰，在解决潜艇水下航 行稳定性方面取得了进展，他用升降舵来保持潜艇水下航行时的稳定。
19 世纪 80 年代，法国又制造了一艘名叫“吉姆诺特”号的潜艇。这艘
潜艇装上了蓄电池，使用了 55 马力的电动机作动力，这是潜艇动力上的又一 次重大改革。
1898 年，霍兰又研制了一种潜艇，以汽油发动机作动力，水下最大航行
速度为 5 节（1 节为每小时 1 海里）。水上可达 7 节。这艘潜艇还可以水下 发射鱼雷。
1899 年，有个名叫芬贝夫的人，制成了一艘名叫“纳维尔”号的潜艇，
有两层壳体，在艇的内壳外又包上一层外壳。内外壳之间的空间用来装水， 叫水柜，可使潜艇下潜上浮，使潜艇具备了较好的潜浮和航海性能。水下航 行速度可达 8 节，水上航行速度达到 11 节，并能给蓄电池充电。这一重大改 进，为现代潜艇打下了良好的基础。
在第一次世界大战前几年，潜艇越造越大，越造越好，由于使用了柴油
机作动力，航速有很大的提高，武器装备也比以前多了。第一次世界大战一 开始，潜艇就投入到大规模的海战中。1914 年 9 月 22 日，德国的一艘潜艇
在 1 小时 15 分钟内，用 6 个鱼雷击沉了英国 3 艘 1.2 万吨的巡洋舰，充分显 示了潜艇的威力。
　　到了第二次世界大战期间，世界各国建造的潜艇总数已达到 1600 多艘。 随着潜艇数量的增加，种类也在增多，用途也越来越广。潜艇的排水量，已 从数百吨发展到 2000 多吨。不仅出现了小型、中型、大型潜艇，而且还出现 了执行特殊任务的袖珍潜艇。
　　第一次世界大战期间，为了提高潜艇的攻击和自卫能力，安装了火炮。 但火炮在水中阻力很大，影响了潜艇的速度，以后又把火炮拆除了，增加了 鱼雷发射管的数量，这样不仅提高了潜艇水下航行的速度，而且也增大了潜
　　
艇的攻击威力。
　　第二次世界大战后，有的国家把常规动力改为核动力。1954 年，美国的 “舡鱼”号潜艇首先采用了核动力。核动力使潜艇有了较大的航速，它比常 规动力的速度大一倍多，而且能长时间在水下航行，它可以绕地球跑好几圈 而不需要增添燃料，而且它能够以 90％以上的时间在水下活动，大大提高了 隐蔽性。而装备了弹道导弹的核潜艇，已经成为一支战略打击力量。

降落伞的发明
（1797 年）


　　在历史上，航空曾是一项充满危险的事业。但自从有了降落伞，就大大 增强了飞行员的安全感，也挽救了不少飞行员的生命。
　　降落伞是在 18 世纪末发明的。1797 年 10 月 22 日，在巴黎现在的蒙索 公园上空，人类首次从飞行器上跳伞。跳伞的人叫加内林，他使用的降落伞 有肋状物支撑，收拢起来就像现在的阳伞。
　　这次跳伞是由氢气球带到高空，按照加内林的要求，一直上升到约 3000 英尺，然后加内林一拉系在气球上的释放绳，降落伞便离开了气球，伞盖就 被强烈的气流张开，由于伞上没有孔，加内林的降落伞摆动得很厉害，使站 在小篮子里的加内林在着陆时头晕目眩，恶心呕吐。这一次跳伞，开创了人 类自天而降的历史，是一次伟大的壮举。
到 19 世纪，跳伞已成为航空表演中的一种不可缺少的节目。其具体方法
是：用有人驾驶的气球升空，降落伞就系挂在气球上。全体表演者可以乘气 球上升到冷空气允许的高度，于是跳伞的人便脱开吊架，使降落伞离开气球， 安全地降落到地面。
随着航空事业的发展，人们已不再满足于乘气球跳伞。1912 年 3 月 1 日，
贝里上尉首次使用固定开伞索在美国的圣路易斯从飞机上跳伞。
　　1912 年秋天，F·R·劳第一次使用自由开伞索在美国从飞机上跳伞。他 使用的是史蒂文斯的有“救生降落伞包”的降落伞。1919 年 4 月 19 日，欧 文在美国首次使用他改进了的有开伞索的降落伞。这种具有开伞索的降落伞 是现代降落伞的原型。

由吃青蛙腿引出的电池发明
（1799 年）


　　电池是最先出现的连续的电源，它的发明是电学研究的起点。那么，电 池是怎样发明的呢？
　　1791 年，意大利的加伐尼教授的夫人患病，医生要她多吃青蛙。有一次， 夫人发现和餐刀一起放在金属盘子里的剥了皮的青蛙腿有时出现抽动现象。 她感到很奇怪，就告诉了加伐尼。加伐尼听到后非常感兴趣，为了弄清原因， 他做了一个试验。他用两种不同的金属连接在一起去接触蛙腿，蛙腿立即抽 动起来。随后，他又用带电的莱顿瓶和静电起电机接触蛙腿，同样使蛙腿发 生了痉挛。加伐尼十分激动，为了进一步证实这种现象，他又拿来一只死去 的青蛙做同样的实验，得到了同前一次一样的结果。
经过深入研究，加伐尼断定，两种不同的金属，正好形成青蛙神经和肌

肉之间的电路。青蛙腿的抖动是电在作怪。加伐尼当时把这种现象解释为“生 物电”的表现，以区别于静电。1793 年，他在英国皇家学会会议上阐述了这 一发现和见解，引起了科学界的极大兴趣。
　　有一位叫伏打的意大利巴维亚大学教授听到这个消息后，起初也相信了 加伐尼的观点。后来有一次，他无意中用两片不同的金属夹了一下舌头，意 外地感到它有一种不寻常的麻辣感觉。于是伏打收集了多种金属片进行舔 试，发现金属不同，麻辣感觉也不同。在反复思考这一现象的原因时，伏打 想到了青蛙腿抽动现象，认为这可能是由于产生了电的缘故。经过进一步的 实验，他否定了加伐尼关于青蛙腿抽动原因的解释，认为青蛙腿抽动不是由 于“生物电”的作用，而是由于两种金属相接触时产生了电所引起的，而且 两种金属性质相差越远，所产生的电就越强。
　　1799 年，伏打在两种性质相差很大的金属片中间夹上多层用盐水沾湿的 布片，制出了可供实用的电源。这种装置后来被称为“伏打电池”，这就是 电池的祖先。
　　1801 年，法王拿破仑专门邀请伏打到巴黎皇宫，要他演示电池的原理， 并给了他一笔重赏。
　　以后，伏打又对电池进行了改进，把许多圆形锌片、铜片和用盐水浸泡 过的圆形原纸片，按照铜片、纸片、锌片，铜片、纸片、锌片??的次序一 个个叠起来，制成了“电堆”，产生出了电流。电堆可以产生连续恒定的电 流，为电学研究开辟了道路。这一成果，发表在英国皇家学会学报上。从此， 伏打的名字和他发明的电池传遍了世界。人们为了纪念他，以“伏打”命名 电压单位。

从笑气到麻醉术
（1800 年）


　　麻醉术是支撑外科医术的基础。不难想像，如果没有麻醉术，要进行外 科手术简直是不可能的。
中国是在外科治疗上最早使用麻药的国家之一。汉末医学家华佗在治疗
“肠胃积聚”等病时，就先让病人服“麻沸散”使之麻醉，然后再施行腹部 手术。这说明，中国早在二世纪时就已在麻醉方法和外科手术方面取得了相 当成就。
近代麻醉术出现于 18 世纪末，这时正是化学这门学科即将形成之际。当
时，科学家们正在全力以赴地进行研究工作，力争发现和制成新的化合物。 在这些科学家中，有一位叫戴维的英国人，他对一氧化氮（别名笑气） 很感兴趣，进行着各种试验。他发现，谁吸入了这种气体，就会心情愉快，
大笑不止，以至最后达到昏昏欲睡的状态。 笑气的发现很快就在欧洲传开了，许多人都想体验一下吸入笑气的感
觉，自愿前去接受试验。当时，一些有名的诗人争着来吸笑气，以享受笑的 乐趣。1800 年，戴维在英国皇家学会做报告，到会人员全都吸入了笑气，一 时间乱成一团：有的人哈哈大笑，有的人睡倒在桌子上，有的人则大声谈 笑??当时还有人画了一幅漫画说：“笑气可以治好嘴碎的太太。”
　　美国有位牙科医生叫韦尔斯，他听到这个消息，联想到他给病人拔牙时， 由于没有麻醉药，病人疼痛得大声嚎叫，痛苦异常的情景，就想到：这种笑
　　
气能否成为一种麻醉药呢？于是，他大胆地决定拿自己做实验。他先是吸入 笑气，然后请助手给他拔了一颗牙，果然不觉得疼痛！试验获得了成功。
　　韦尔斯的助手莫顿，认为笑气的麻醉效力还不够大，想另找一种更强有 力的麻醉剂。为此，他去请教化学教授杰克逊。教授说，有一次他做化学实 验时，不小心吸入了过多的氯气，感觉喉头很不好受，于是他试图吸入一点 乙醚解毒。当他吸入之后，身上马上感觉很舒服，一会儿便昏昏入睡了。
　　莫尔顿听了这个情况之后，就开始利用乙醚作麻醉药，先在动物身上试 验，后来又在自己身上试验，证明乙醚确实有较好的麻醉作用，而且对人体 无害。进而，他在对病人进行手术时，使用乙醚进行麻醉，获得了巨大成功。 从此，用酒精制成的无色透明体乙醚，成了世界上各个医院的手术室不可缺 少的药品。
　　麻醉术不仅用于外科手术，还被用来进行减少分娩的痛苦。这里有一个 有名的故事：起初，由于宗教上的理由，很多人反对麻醉分娩。到了 1853 年，英国维多利亚女王生奥波尔特王子时，用氯仿麻醉获得成功。消息传开 后，舆论一下子就改变了态度。此后，在麻醉之后分娩，就成为平常的事了。

钢笔的发明
（1809 年）


　　钢笔是人们普遍使用的书写工具，它是在 19 世纪初发明的。1809 年， 英国颁发了第一批关于贮水笔的专利证书，这标志着钢笔的正式诞生。
在早期的贮水笔中，墨水不能自由流动。写字的人压一下活塞，墨水才
开始流动，写一阵之后又得压一下，否则墨水就流不出来了。这样写起字来 当然是很不方便的。
到 1884 年，美国一家保险公司的一个叫沃特曼的雇员，发明了一种用毛
细管供给墨水的方法，比较好地解决了上述问题。这种笔的笔端可以卸下来， 墨水用一个小的滴管注入。
最早的能够自己吸墨水的笔出现于 20 世纪初期，采取了一个活塞来吸墨
水。当笔中采用了皮胆后，就要用一个铁片插入一个缝中去挤压皮胆来吸墨 水。到 1952 年，又出现了用一根管子伸进墨水中吸水的施诺克尔笔。直到
1956 年，才发明了现在常用的毛细管笔。

铁路机车的发明与发展
（19 世纪初）

铁路运输是 19 世纪 20 年代发展起来的，它的前驱是英国 17 世纪的木轨
和 18 世纪的铁轨上的手推和马拉车辆运输。1802 年英国人特里维西克制成
3.5 个大气压的“高压蒸汽机”及第一台实验性蒸汽机车，在默瑟尔和加尔 第夫之间的铁路上行驶了 14.5 公里。1815 年他又制成了 7 个大气压和热效 率超过 7％的蒸汽机车，功率在 100 马力之上，为后来斯蒂芬逊完成火车的 发明奠定了基础。
　　1814 年拿破仑侵英战争爆发，马车不能适应战时运煤的需要，斯蒂芬逊 研制成从烟囱排蒸汽以使锅炉鼓风燃烧的机车，载 30 吨煤每小时行驶 6.4 公里。到 1825 年 9 月，他终于制成可供使用的蒸汽机车，每小时可行驶 24
　　
公里，载重 90 吨，从而完成了火车的发明。
　　1826 年至 1830 年 9 月，斯蒂芬逊和他的儿子一起制成第一台载客火车 “火箭式”，在竞赛中获胜，从此开始了蒸汽机车铁路运输的时代。1872 年 英国开始普及有座位的车厢，正式出现客运火车。
　　铁路运输的发展将轨距的标准提到日程上来，至今国际通行的标准轨距 就是 19 世纪 30 年代英国人布鲁内尔提出来的，英国直到 1892 年才予以统 一。1870 年世界铁路总长为 21 万公里，到 1900 年已达 79 万公里。
　　20 世纪初，由于用三级膨胀式蒸汽机和带过热器的机车，燃料消耗率进 一步降低。机车和列车的结构有了较大改进。1936 年至 1938 年间，英国的 格莱斯雷先后设计出非流线形的“太平洋”号和流线形的“大西洋”号机车， 时速分别达到 182.5 公里和 203.5 公里。1938 年法国制成时速为 202 公里的 高速蒸汽机车。
　　由于蒸汽机车燃料消耗率高，体大笨重，污染严重，以后逐渐被柴油机 车和电力机车所取代。1926 年至 1929 年间，德国制成直接用齿轮传动的和 压缩空气传动的柴油机车。1932 年在德国的柏林至汉堡和英国的东北铁路上 分别出现时速为 125 和 101.5 公里的柴油机车。但由于柴油成本高和速度尚 低于蒸汽机车，在欧洲未能推广。美国则因柴油比较便宜，并在 1935 年出现 了标准化的组合式柴油机，大大促进了柴油机车的发展，1945 年已有 4000 台。
60 年代初各发达国家开始成批生产 4000—6000 马力的柴油机车。到 70
年代前期，柴油机车功率已成系列，数量满足要求，很多国家停止使用蒸汽 机车。1981 年，英国制成时速高达 270 公里的高速柴油机车。
继柴油机车之后，电力机车又逐步发展起来。1879 年柏林博览会展出第
一台可供实用的电力机车，并在德国使用。电动机的转速可随负载在一定范 围内变化，运行安全，设备简单，无污染，操纵和制动方便，而且还可以从 发电站接受强大电源，在短时间内产生必需的起动功率，便于高速行驶。
1955 年，法国制成高速电力机车，时速达 332 公里，1981 年又增加到
380 公里。电力机车的最大困难是架空线路和变电设备成本过高问题，美国 用单相交流电进行远距离输电，其成本比直流线路低三分之二，因而被广泛 采用，迎来电力机车大发展的新时期。

音乐家发明了播种机
（19 世纪初）


　　就像在人类发明史上经常发生的事情一样，有时一个聪明的门外汉却创 造了内行的人们所没有做出的奇迹。播种机的发明就说明了这一点。
　　播种机是由杰思罗·塔尔最先发明的。这位杰思罗·塔尔是个音乐家， 也是个律师，根本没有必要去种庄稼。但他却对农业很感兴趣。他曾在自己 的农场试种三叶草，结果被他的邻居嘲笑为“老爷农民”，意思是说他手无 缚鸡之力，干不了农活。
　　但塔尔却具有发明家的头脑。他看到，如果能发明一种机器来进行大面 积播种，他就能把自己关于农业的理论付诸实践。与此同时，还会减轻他对 雇佣劳动力的依赖。
当时人们认为播种机的原理很简单，研制并不困难，可是出乎意料的是，

试制出来的播种机却根本无法使用。当时试制的播种机是一辆带轮子的车， 车上有个装种子的容器。车轮转动时，种子通过容器下面的金属管或空心犁 刀向下掉。每一个犁刀都在地上犁出一条小小的犁沟，种子便掉进犁沟里。 播种机后面有一个耙子，把犁开的土耙回来盖上种子。
　　这种播种机之所以不成功，主要是因为机器不能有效地控制种子从容器 掉进土里的速度。而塔尔则成功地解决了这个问题。他把风琴传声结构的作 用原理用在他研制的播种机上，采用一个铜盖和可调节的弹簧来控制种子向 下掉的速度，而铜盖和弹簧的作用方式就如风琴机构中的簧片。
　　塔尔认为，要是把播种机跟用马来进行的畜耕系统结合起来，就能够使 耕作发生变革，即可以把点播改成条播，从而使农民除草和松土更为方便。 但遗憾的是，塔尔发明的播种机只在自己的农场及周围地区使用，并没有得 到推广。
　　到 19 世纪初期，英国人才开始广泛使用播种机播种。在此过程中，两个 播种机的制造者——皮森霍尔的史密斯和利斯顿的加勒特起到了积极的作 用。为了推广播种机，史密斯甚至用车接送那些愿意播种两英亩土地以获取
5 先令报酬的人。 虽然塔尔发明了播种机，但他却是一个被埋没的人。正是由于他的这项
发明，才为英国农业的发展奠定了重要基石。

矿工安全灯
（1815 年）


　　矿工安全灯是由英国人发明的。19 世纪初，随着英国工业革命的发展， 煤矿的矿井挖得越来越大，越来越深，这大大增加了瓦斯爆炸的危险性。瓦 斯是一种易燃的气体，其主要成份是甲烷。这种气体是从煤层的缝隙中冒出 来的。
瓦斯爆炸通常每年要使成百上千的矿工丧命。一点儿火星就能使矿井变
得像巨大的炮筒一样，引起猛烈的爆炸，1812 年，在达勒姆的费林科利里发 生了一次瓦斯爆炸，死了 92 个矿工。当地的绅士们决定采取措施解决瓦斯爆 炸问题。第二年，他们成立了一个防止事故的团体。
当时有一位叫戴维的化学家，他出生于彭赞斯的科尼什，主要靠自学成
材，但他才华横溢，天赋极高，24 岁就成了英国皇家协会的化学教授。1815 年，他被人们邀请解决瓦斯爆炸问题。
戴维对瓦斯进行了认真分析，他发现，瓦斯是氢和碳的化合物，如果不
足 6 倍或多于 14 倍的空气混合就不会爆炸。他还发现，这种气体无论以何种 比例跟空气混合，若装混合气体的小管子的直径小于八分之一英寸，也不会 爆炸。
　　戴维在弄清了瓦斯的这些特性和其他的一些特性之后，就开始试验四种 不同的灯。这些灯用途各异，但都很安全。其 中最简单的一种是矿工安全灯。 戴维曾这样描述自己发明的矿工安全灯：“蜡烛或灯在四周都不透气的灯罩 里燃烧，燃烧所需的空气由灯罩下面的管子导入。灯罩上面有一个燃烧室， 废气由烟筒导出。这种灯像普通的灯那样便于携带，而且贵不了多少。”
　　戴维以后又发现，金属网丝能起到小管的作用，只要孔洞的直径跟它们 的深度相当就行。于是，他用每平方英寸有 740 个网眼的铁丝网来作灯台。
　　
这种铁丝网还有一个好处，就是只要有瓦斯，火焰就会变大。这样既给矿工 发出了警报，而变大的火焰又照明了道路，便于迅速逃避。
　　戴维研制成功矿工安全灯后，并没去申请发明专利。有个叫斯蒂芬森的 工程师也制造出了一种安全灯，他的支持者向戴维提出了挑战。但是戴维的 同时代人绝大多数都支持他，而矿工们则把他们使用的安全灯称为“戴维 灯”。

建筑材料的新发展——水泥
（1824 年）


　　19 世纪以前，建筑技术的进步是相当缓慢的，其中一个重要原因是受建 筑材料性能的限制。当时建筑材料不外乎几千年沿用下来的土、木、砖、瓦、 砂、石。19 世纪 20 年代发明了水泥，以后又出现了钢材，从而使建筑技术 发生了飞跃性进步。那么，水泥是怎样发明的呢？
　　在水泥发明之前，人们为了把砖或石块连结在一起，最早使用的胶结材 料是天然粘土。后来人们发现石灰石经过火烧能变成石灰，具有比粘土更好 的胶凝性。古代罗马人，用一种火山喷射物生成的胶结材料把石块连结成坚 固的整体。火山灰是天然水泥，他们用这种材料建造斗兽场和其他宏伟建筑。 可是，火山灰很有限，而且运输不便。
工业革命以后，要求大规模地建造水上结构，如港口、堤坝、桥涵等，
推动人们去寻找耐水的胶结材料。1774 年，英国工程师斯密顿在建造海上灯 塔时，试用石灰、粘土、砂和铁渣的混合物砌筑基础，效果良好。后来又发 现了在石灰浆中加进些砖的粉末后能提高耐火性能。经过反复试验，人们还 逐渐认识到把粘土同石灰石适当地配合并加以锻烧，再磨成细粉，可以制造 出性能良好的胶结材料。1824 年，英国石匠营造者亚斯普丁取得了制造这种 材料的专利。他的产品硬化后的颜色和强度，同波特兰地方出产的石材很相 近，因而取名为“波特兰水泥”。
此后，人们逐步掌握水泥的化学成份和性质，不断地改进生产工艺过程，
出现了专门生产水泥的工厂。法国在 1840 年，德国在 1855 年分别建设了水 泥制造厂。
进入 20 世纪，特别是第二次世界大战后，水泥的标号不断提高，水泥产
量不断增加。1960 年全世界水泥总产量为 3.17 亿吨，1970 年为 5.68 亿吨；
1960 年全世界平均每人消耗水泥 104 公斤，1970 年为 156 公斤。 水泥出现以后，用水泥、砂、石和水制作的混凝土，在建筑工程中得到
广泛应用。混凝土凝固以前具有很好的可塑性，能用模子浇注成各种形状， 硬化以后有很高的抗压强度，而且耐火。以后又发明了钢筋混凝土，解决了 混凝土容易破裂的问题，大大提高了建筑质量。水泥成为世界上最重要的建 筑材料之一。

新式取火法——火柴
（1827 年）


　　学会取火是人类文明的重大进步。从考古学的研究来看，周口店的北京 猿人已经有了人为的取火方法。
　　
　　过去的取火方法大体有四种：摩擦法、打击法、压榨法和光学发火法。 这当中，最早出现的是摩擦发火法和打击发火法。中国古代传说中有燧人氏 教人钻木取火的故事，所谓钻木取火，就是用一根木棒立在另一块木块上用 力旋转，使它摩擦生热而发火的做法。
　　在太古时代，主要是用燧石互相打击而取火。到有了钢铁之后，人们便 改用铁块和打火石碰撞的取火法了。
　　比较科学的取火方法是 18 世纪末在罗马出现的。那时有人用一根一米多 长的大木棒，在其顶端涂上浓氯酸钾、糖和树胶的混合物，当人们要使用火 时，就把大棒的顶端伸进一个盛有硫酸溶液的器皿里，使二者相遇发生化学 反应而燃烧。这便是火柴的雏形。
　　1827 年，英国化学家约翰·沃克发明了与现代火柴相近似的引火棍。而 这个发明也是很偶然的。有一天，沃克正在集中精力试制一种猎枪上用的发 火药。方法是把金属锑和钾碱混合在一起，然后用一根棍搅拌。这样，棍的 一端便粘上了金属锑和钾碱的混合物。后来，他想把粘在木棍上的混合物在 地上磨掉，以便再利用这根棍来搅拌新配的混合物。然而，正当他把木棍在 地上使劲摩擦时，突然“扑”的一声冒出了火苗，木棍燃烧起来了。
　　这个发现使沃克非常高兴。他想：如果能利用自己发现的办法制造引火 物，那对人们取火将是多么方便啊！于是，他开始参照自己发现的办法研制 火柴了。1827 年 4 月 7 日，约翰·沃克制作的第一盒火柴出售了。他的火柴
84 根为一盒，售价一先令。火柴盒的一端贴有一小片砂纸，把火柴头夹在砂
纸中间，向外一拉，火柴便点燃了。从此，火柴便在全世界得到了普及。
　　1830 年又出现了黄磷火柴，这种火柴一经摩擦即可引燃，但容易出危 险，而且它的烟有毒。1835 年，又有人发明了安全无害的赤磷火柴。到 1848 年，德国人又发明了今天通用的安全火柴。火柴的发明，为人类用火提供了 极大的方便。
缝纫机的发明
（1830 年）


　　发明带有针眼的针，可谓是人类历史上最重要的技术进步之一。而针的 出现早得惊人，大约在 40000 年前的旧石器时代，就有了用猛犸的牙、驯鹿 的骨和海象的牙做成的针。
到 18 世纪时，有两个英国人在针的使用上做出了新的发明。一位是韦森
霍尔，他在 1755 年获得了一种双尖针的专利权，这种针的针眼在中间。另一 位是托马斯·圣，他于 1790 年发明了一个新装置，这种装置具有现代缝纫机 的许多特点，但是没有带针尖和针孔的针。
　　直到 1830 年，法国的一个叫坦莫尼尔的穷裁缝才设计出一种真正实用的 缝纫机。这个缝纫机主要是用木头做的，相当笨重。在 19 世纪 40 年代，这 种缝纫机主要用来给军队作军服。不幸的是，后来坦莫尼尔的手工工场受到 了洗劫，他本人也险些丧命。但他并没有灰心，决心继续从事自己开创的事 业。他进一步改进了缝纫机，并于 1848 年在英国和美国获得了专利。
　　在美国，缝纫机得到了新的发展。纽约的沃尔特·亨特，马萨诸塞州斯 潘塞的伊莱亚斯·豪和艾伦 B·威尔逊这几位发明家，在互不通气的情况下， 都独立地设计出了实用的缝纫机模型。伊莱亚斯·豪到英国去出售他的专利 权，但由于贫困，于 1849 年被迫返回美国。他一回去就发现有不少人已在制
　　
造缝纫机。在打了许多官司之后，他才得以维护住自己的专利权，并使以后 制造缝纫机的人都尊重他的权利。
　　缝纫机的发明大大地减轻了妇女的家务负担，也对 19 世纪 60 年代以后 的服装款式产生了重要影响。由于有了缝纫机，衣服的制作变得更为容易和 精制。从那以后，缝纫机在设计上虽不断有所改进，有的缝纫机上还装上了 电动机，但就总体而言，缝纫机的基本特点却没有什么变化。

人类通信的新手段——电报
（1837 年）


　　现代生活中，我们许多人都发过电报。这种快速通信手段，不论对人们 的日常生活，还是对军事活动，都具有重要作用。如果问到电报是谁发明的， 恐怕谁都会说是莫尔斯，因为不少书上是这样写的。但电报的发明，实际是 许多人共同努力的结果，莫尔斯只是其中的一位杰出的代表。
　　制造电报机的最初尝试始于发现电磁场之前。早在 1808 年，在发明电池 之后，德国解剖学家佐默林就已提出将 36 个电极置于酸化的水里，每一个电 极都用一个字母或数字作标记，附着在能连接到发报台上的一个电池的电线 上。然而这个系统过于复杂，难以实用。
世界上第一台电报机是由库克和惠特斯通两位教授研制成功的。他们于
1837 年获得专利的电报机，其设计是使用五根磁针，分别指向一些不同的字 母。1838 年，在伦敦和西德雷顿之间的大西方铁路就安装了一台这样的电报 机。但后来库克和惠特斯通因为电报发明权问题发生了争执，关系破裂，影 响了对电报机的进一步改进。
而此时美国的莫尔斯却正在倾其全力于电报的研制。莫尔斯 1806 年进入
耶鲁大学学习，他在该校学习的一点儿最初步的电学知识是他发明电报的全 部知识基础。但是，他在校不久就基本放弃了本专业而去专心绘画。到毕业 时，他已经成为一名专业画家了。他曾两次去欧洲大陆学习和展出，得到了 一定好评。
1832 年 10 月 2 日，41 岁的莫尔斯从欧洲留学回国，在船上用晚餐时，
听了一个名叫查尔斯·杰克逊的青年医生，讲解一台被称为电磁铁的新器件 的奇妙功能，并看了他作的表演：当电磁铁联结上电池，给铜丝通电，那铁 块立即产生一股神奇的力量，把附近的铁钉、铁片一下子吸了过去；等到一 断电，那些铁钉、铁片又立即掉了下来，那股神奇的力量便消失了。杰克逊 还说：电流的速度是极快的，不论电线有多长，它都可以瞬息通过。莫尔斯 当即想到：“如果在电线的一个地方能看到电流的存在，不就可以用来向远 方通信了吗？”于是，他下决心使这个想法变成现实。
　　莫尔斯的设想是：既然骤然切断电路就会闪现电火花，那么电火花是一 种讯号，没有电火花是另一种讯号。这些讯号结合起来，可以代表各种数字 和字母，数字和字母又可以按顺序编排。这样，文字就可以经由电线传送出 去，而远处的仪器可以把讯号记录下来。这就是“电报通讯”的最初构想。
　　1835 年，莫尔斯当了纽约大学教授，于是住进学校，专门进行他的电报 研究。在这里，他得到了化学教授格尔的支持。格尔为他制作了电磁石电池， 并一直在各方面给了他很大帮助。到 1835 年末，他完成了第一部电报装置。 发报机用刻有沟纹的文字板构成文句，使它慢慢移动，电路则断断续续地发
　　
出讯号。收报处用电磁石吸引一个摆，摆下装有铅笔，铅笔随摆的摆动在纸 上画出波形线条。这个装置并不成功，接收距离也只有几米，稍远一些，讯 号就接不到了。
　　此后，莫尔斯又结识了在电磁学上有名的普林斯顿大学教授亨利。在这 之前，亨利就做过利用电磁石在相隔一英里远的地方使电铃响起来的实验。 但由于他轻视实验研究，他把这项经验传给了莫尔斯。这对莫尔斯来说真是 一个意外的收获。接着，莫尔斯又认识了一个来访问母校的前毕业生贝义尔， 他对莫尔斯的发明很感兴趣，并出资在他父亲的铁工厂里研究电报装置。在 这里制作出了与今天电报机基本相同的装置。后来，莫尔斯又研究出了一整 套用点（·）和划（—）组成的电报符号，后来被称为莫尔斯电码，这种电 码至今还在使用。
　　1838 年 1 月，莫尔斯同贝义尔合作进行了距离 3 英里的的电报试验，并 取得成功。到 1842 年，莫尔斯请求的试验资金被国会通过。于是，莫尔斯用 了两年的时间，架设了华盛顿和巴尔的摩之间的电报线。
　　1844 年 5 月 24 日，一个伟大的时刻来到了。在华盛顿的国会大厦最高 法院会议厅里，莫尔斯坐在电报机前，成功地向远在 40 英里外的巴尔的摩市 他的助手发出一系列电报符号。人类从此开始了用电线传送信息的新纪元。

照相机的发明
（1839 年）


　　照相是一种能把有形之物原样不变地记录下来的技术。古代，人们为了 把物体的形状记录下来，只有采取绘画的方法。但再高明的画师，也难以把 物体的原形毫不走样地记录下来。
为了解决这个问题，人们发明了利用光学原理的照相。最原始的照相机
就是所谓的“针孔照相”。这是通过针孔使物体的像映照在墙壁上的做法。 例如著名画家达·芬奇就曾用这种方法把风景正确地映照在墙上。但是，这 种针孔照相本身并不能记录，只是投影而已。达·芬奇为了把针孔投影记录 下来，曾经对投影的像用铅笔描绘，作为记录。
1802 年，英国人维丘德首先利用硝酸银的感光作用，把硝酸银涂在纸片
上，制成了印像片。1827 年，法国人尼布斯在锡板或玻璃板上撒上沥青粉末， 上面再敷上一层油或蜡，使之成为半透明体。在阳光下，经过长时间照射， 可以留下实物的白色影子，制成不会消逝的照片。但是，每拍一张这样的照 片，就要在阳光下晒上 6 至 8 个小时，这样复杂的过程显然不适合实际使用。 到了 1839 年，照相技术有了新进展。一位叫达盖尔的法国学者在一个偶 然的机会里发现了一种新的感光材料。达盖尔在研究照相技术时，无意中把 一把银匙放在用碘处理过的金属板上，过了一会儿，达盖尔发现这把银匙的 影子居然印到了板上。这一现象使他大为吃惊。于是他专门磨制金属板，并 在上面涂了碘，用镜头进行拍摄，果然拍下了薄薄的影子。这一成功，极大
地鼓舞了达盖尔的信心。 达盖尔继续向突破照相技术的最后难关进军。又是一个偶然的发现帮了
他的大忙。有一天，达盖尔到药品箱中找药品，突然看到过去曾经曝过光的 底片上，影像已经变得十分清晰。这是什么原因呢？为了找到答案，他每天 晚上将一张曝过光的底片放在药箱里，第二天早晨，在取出底片的同时取出

一瓶药。他想：如果某一种有效药品被取出箱外，再放进曝过光的底片就不 可能显现清晰。
　　但是使达盖尔意外的是，当箱子里的药品全部取完后，而底片仍然显像 清晰。这不禁使达盖尔十分惊异。为了彻底查清原因，达盖尔把箱子翻来覆 去进行反复检查，终于发现了箱子里有一些小水银珠。他立刻意识到，奇迹 一定是水银造成的。经过分析后达盖尔认为：因箱子里温度较高，使水银蒸 发影响底片使其显像良好。
　　为了证实这一判断，达盖尔把曝过光的底片放在暗室里，用水银蒸气进 行试验，果然取得了预期效果。这样，达盖尔就解决了照相的关键技术—— 显影问题。接着，他又解决了定影技术，从而彻底解决了照相技术问题。
　　达盖尔的发明和现在的照相技术基本上是相同的。所以，照相技术的发 明应当归功于达盖尔。

冬天里发明的硫化橡胶
（1839 年）

橡胶是人们生活中普遍使用的材料。它的出现有着悠久的历史。早在公
元 13 世纪时，美洲的玛雅人和阿兹台克人已在普遍使用橡胶制品了。但那时 使用的是生橡胶。而生橡胶有一个致命的弱点：天气冷的时候容易失去弹性， 天气热的时候又会变粘，解决这一难题的是美国人古德伊尔。
古德伊尔家里很穷，在他不满 20 岁的时候，就对从南美大量流入美国的
橡胶发生了浓厚兴趣，开始搞橡胶的加工成型。最初，他和朋友合资用生橡 胶制做了几百双长筒靴。在寒冷的冬天，这种胶靴穿起来还好，但一到夏天， 胶靴就变得又粘又缩，不成样子。古德伊尔下决心进行生胶的改质。
但是，古德伊尔缺乏化学知识，对橡胶的本性并不了解。他的努力困难
重重，并几次因为无钱还债而被关进监狱，但他顽强学习，即使在狱中也不 停地进行研究。当年人们讽刺古德伊尔说：“如果你在街上遇到一个人，他 的帽子和外衣、背心、裤子全是橡胶制品，而且口袋里装着橡胶钱包——但 其中分文皆无——的话，那肯定就是古德伊尔。”
经过坚韧不拔的努力，古德伊尔终于创造了用氧化镁和石灰水处理生胶
的方法，得到了一定的成功，而且还在一次博览会上得了奖。然而，这种制 品仍然没有真正过关，一遇上醋或别的什么酸类，便又要恢复生胶的特性。 他继续努力探索着改进橡胶质地的办法。一天，一位关心他的研究工作 的朋友来信说：他做了一个梦，梦见古德伊尔把硫磺掺进生橡胶里，再在太 阳下曝晒，结果成功地发明了新的橡胶。古德伊尔觉得朋友的信很有趣，就 按照信上说的办法作了实验，结果橡胶质量真的大有提高。他由此获得了专 利，生活也因而得到了一时的改善，但是，橡胶到夏天变软的老问题仍然没
有彻底解决。
　　1839 年 2 月，在一个寒冷的夜晚，古德伊尔一面烤着手，一面思考实验 问题，一不小心，拿着掺了硫磺的生橡胶的手碰到火炉上，他被烫痛了。当 他去看那烫伤的右手时，却发现那块做实验用的生橡胶被烧焦了，古德伊尔 下意识地捏了捏这块烧焦了的橡胶，感到橡胶的中间部分有些弹力。这一偶 然的发现给了古德伊尔新的启示。他想：太阳光的温度低，所以橡胶就发粘； 炉火的温度高，所以橡胶就变焦；中间部分既不粘也不焦，而且富有弹性，
　　
这无疑是温度合适的缘故。他根据这个认识，把硫磺掺入生橡胶后，用不同 的温度进行处理，经过不断的测量、实验，终于发明了橡胶硫化法。这种方 法就是把适量的硫磺和催化剂加入生橡胶中，经过 130℃至 150℃的加热处理 后，生产出一种既耐磨又柔软，而且有弹力的橡胶产品。硫化橡胶像皮子一 样，既能做鞋，又能做雨衣。
　　当时，古德伊尔已被他所有的熟人认为是个半疯，不相信他会有什么大 的成就，所以，他的橡胶硫化法虽然是个重大发明，一时仍没受到重视。他 在十分贫困的境地中，又一次由于借债不还而被关进监狱。几个月后他从狱 中出来，才发现他的发明已大受欢迎。1845 年，他的发明获得了美国的专利。 自行车的发明
（1839 年）


　　人类使用车轮的历史大约有 5000 年之久了，但是在 1690 年以前，没有 任何人把两个轮子连接起来乘坐。一个叫德·西弗拉克的法国人，曾做过一 辆被称之为“塞莱里弗勒”的两轮车，使用方法是：两腿分开坐在车上，两 脚蹬地使之滚动向前。
　　1839 年，麦克米伦发明了一种机械自行车。自行车的后轮通过连接到踏 板上的曲柄驱动。有了自行车，人们获得了比步行快得多的速度。
1861 年，一个叫布鲁内尔的法国人，把他的自行车带到马车匠人米肖那
儿去修理，米肖的儿子欧内斯特看到那辆车后，提出：如果在前轮装上一个 曲柄，并能够踏着转动的话，一定能使这种脚踏车得到改进。
还有一种叫“维洛西皮德”的脚踏车，踏板转一圈，轮子就转一周，这
种车前轮很大，被人们称为“高自行车”。它跑得快，就是不稳当。如果想 刹车，特别是下坡时刹车，骑车的人就可能被甩到把手前面，骑一天的车就 得摔几次。但是人们并没有被吓住。1884 年，勇敢的马斯·史蒂文斯骑着、 推着、有时甚至是扛着一辆叫“平凡者”的高自行车穿越了美国。
把自行车的前轮变小，从而使骑车更安全的尝试不断进行着，但限于当
时的工艺水平，这些尝试都失败了。
　　1885 年，英国人斯塔利发明了链条传动的自行车。这种自行车用链条把 踏板的运动传达给轮，并把前后轮的大小一致起来。为了加快行走速度，他 还把脚踏板上的齿轮设计得大于后轮，以便后轮的转速大于脚踏的速度。这 种自行车的一个主要优点，是把车座、踏板、把手以及前后轮的旋转轴这五 个点，互相之间都构成三角形结构，这种结构完全符合结构力学原理。
　　经过斯塔利的改进，自行车变得安全可靠，而且效率大大提高了。于是， 自行车在欧洲很快地普及开来。
　　1888 年，苏格兰人邓洛普又发明了内充空气的车胎。在此之前，自行车 用的都是木轮或实心胶轮，这种轮子很重。邓洛普一心想加以改进，但又苦 于想不出好办法。有一天，他在公园用橡胶水管浇花时受到启发，发明了带 充气内胎的车轮，从而使自行车的性能得到飞跃性地提高，开创了一个自行 车大普及的时代。
邮票的诞生
（1840 年）

人们在日常生活中，写信、邮寄物品都离不开邮票。因此，对邮票人们

都是很熟悉的。特别是许多集邮爱好者，对邮票的历史都很清楚。 世界上最早的邮票是英国在 1840 年发行的一便士的黑色邮票和两便士
的蓝色邮票。它的发明，并不是凭借灵感，而是邮政服务系统长期发展的必 然结果。
　　在古希腊和罗马帝国之后的欧洲，最先建立国家邮政服务系统的主要国 家是路易六世统治的法国，因为法国在 1464 年就颁布了邮政法。英国的查理 一世于 1635 年建立了一个由皇家垄断的邮政系统。在第一任邮政局长威瑟林 斯的领导下，英国邮政实行了日夜服务，只要 6 天就能把一封信从伦敦送到 爱丁堡，并把回信从爱丁堡送到伦敦。威瑟林斯还制定了一个正规的邮费表， 只有一张纸那么大。根据这个表，每 80 英里路程收两便士邮费。
　　18 世纪末叶，在皮特的管理下，英国改进了公路，引进了最早的邮政马 车，从而提高了邮政服务的速度和效率，但是邮费也不断增长，这引起人们 的极大不满。
　　1836 年，罗兰·希尔提出取消基于距离和若干邮费表的系统，而代之以 基于重量的一致的收费标准，通过用胶水把“标签”粘在每一封信上的办法 预先收费。这一建议在 1840 年 5 月 6 日付诸实施，英国政府这时发行了两种 最早的“标签”——邮票。这一改进取得了成功，在 1840 年投递的信件比前 一年多了一倍。
在最初的年代里，标准邮票有许多改进。1854 年，阿切尔发明了邮票穿
孔机，这一发明使得投递信件人不再需要用剪刀来剪邮票。 在邮票使用中，也出现了一些欺骗行为。比如有人把打在黑色邮票上的
邮戳弄掉，再重复使用。为了防止这个问题，人们又改进了邮票的制作技术。
除了改成红色之外，还用若干分离的印版印刷以防伪造，并在邮票的角上加 上检查字母以防止另一种常见的欺骗行为，如在两张用过的邮票上各剪下一 半来，把没有邮戳的两半拼成一张“新”邮票。
1874 年成立了万国邮政联盟，此后，希尔创造的邮政系统在全世界迅速
得到了推广。

转炉炼钢技术的发明
（1856 年）


　　提到炼钢技术，在相当古老的年代就已出现了。公元前 15 世纪，在亚美 尼亚有一种叫做“渗碳法”的炼钢技术。其方法是把熟铁反复加热锤打，使 碳素渗入熟铁表面。这种原始的炼钢办法一直被人们应用到 18 世纪。
　　这种古老的炼钢技术，曾经制造出锋利惊人的名剑宝刀。但由于这种“千 锤百炼”的办法太费功夫，炼出来的钢铁数量有限，难以满足产业发展对大 量钢铁的需要。
　　1740 年，英国的哈尔曼在印度古老的“坩锅”炼钢法的基础上，发明了 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，这样，铣铁就可以熔化成钢而沉在坩锅底部，然后把它倒入模型 里，冷后用来制造工具或武器。但这种炼钢法的产量仍然太小，一次最多只 能炼几十公斤钢。
　　而真正发明现代炼钢技术的是英国人贝塞麦。贝塞麦生于英国的查尔 顿，他的父亲是法国人，一生从事发明研究。贝塞麦在父亲的影响下，从小
　　
就喜欢搞发明。他在 18 岁时就因发明了邮票印刷机而闻名于世。
　　到 1854 年，英、法、土联军在近东和俄国展开了一场激战，即所谓克里 米亚战争。贝塞麦在此期间发明了来复线，使大炮射程更远，打得更准。但 由于当时制造大炮的钢铁质量低劣，致使发射中常因炮管破裂而影响发射。 贝塞麦按照英国军事当局的指令，要研制坚固耐用的大炮，而解决这一 问题的关键是炼出高质量的钢。为解决这一难题，他开始钻研冶金技术。他 查遍了所有图书馆有关冶金技术方面的大量资料，考察了英格兰的炼铁厂，
并创建了冶炼实验工厂。 一天，贝塞麦正在实验工厂炼铁，他用鼓风箱往坩锅里吹风，偶然发现
一块铁片粘在坩锅边上。当他取下这块铁片细看时，发现这是一块炼成了的 钢。贝塞麦十分兴奋，决心揭开铁片变钢的奥秘。经过多次试验研究，终于 弄清了原因：由于吹进了氧气，才使生铁中的碳大多被氧化而变成了钢。于 是，他设计了一个从坩锅底部吹进大量氧气的方法。这样，一种新式转炉诞 生了。
　　这种转炉是一个罐形装置，架在转体上可以侧倾装料和卸钢。铁水倒入 转炉，同时加入其他物料以清除杂质，然后强烈的热风通过炉底吹入。空气 中的氧首先与铁生成氧化亚铁，氧化亚铁再把生铁中的锰硅等杂质氧化除 去，再与生铁中的碳化合，生成二氧化碳从上边排出。
1855 年 7 月的一天，贝塞麦用一根陶土制成的管往坩锅的铁水进行吹风
试验时，突然从坩锅口飞出雨点般的火花，一刻钟之后，火花不见了，而火 焰则由红变白，再变弱，最后完全消失了。贝塞麦迅速取出样品进行化验分 析，证实这炼出来的确实是纯钢。以往要用几个星期才能炼成的钢，贝塞麦 只用了十几分钟就完成了。1855 年 8 月，贝塞麦在英国公开发表了他只用 15 分钟炼成纯钢的新技术。
贝塞麦发明的转炉只需十几分钟就可以炼出 10 吨以上的钢，这样能为建
筑材料、机床及枪炮等大型武器的制造提供足够的原料。 转炉炼钢法出现后，人们对它的改进仍在继续进行。1877 年，英国人托
马斯用碱性耐火材料给转炉加上了碱性内衬，使过去容易被磷腐蚀的转炉性
能得到大幅度提高。
　　第二次世界大战后，1952 年，奥地利的林茨公司和德纳威茨公司合作， 研究出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，而不是从底部吹氧气，这样就扩大了炉子的容量，也提高了产品质量。 目前现代化钢厂大都使用这种转炉。

失败的成就——合成染料
（1856 年）


　　朋友，当你走在大街上，看到人群、车辆及建筑物构成的那五光十色的 景象时，你是否会想到，这主要是染料给生活增添的色彩呢？100 多年前， 生活的色彩还没有今天这样地丰富多样，因为那时染色还非常困难。谁要想 把布料染成自己喜爱的颜色，只能用茜草、郁金、蓝靛、大黄、红花等植物 的根、叶和皮之类的汁来染色。由于这些植物染料种类不多，数量也少，而 且染出来的东西色泽不够明亮，远不能满足人们对色彩的爱好与需求。
直到化学合成染料出现后，才解决了人们对色彩的需求。而这项化学上

最重要的发明，是由英国人柏琴完成的。
　　19 世纪 40 年代，非洲的英国殖民地曾流行疟疾。奎宁是治疗疟疾的特 效药，但是天然的奎宁产量少，满足不了需要。
　　当时任英国皇家化学院院长的霍夫曼为了用人工方法合成奎宁，开始研 究从煤焦油中提取奎宁的办法。1856 年，霍夫曼收了一个积极热情的 18 岁 研究生，这就是柏琴。
　　柏琴在自家庭院角落的一间小屋里夜以继日地进行实验，连节假日也不 休息。他从煤焦油制取了一种苯的化合物叫甲苯胺，想使它再通过一些化学 变化变成奎宁，但失败却接踵而至。
　　于是，他又从煤焦油的另一个成份——苯胺盐想办法。在合成的最后阶 段加重铬酸钾进行氧化时，他没有得到所希望的白色奎宁结晶，却得到了一 种黑色的粘稠液体！
　　柏琴没有灰心丧气，他想看看这种黑色沉淀物到底是什么。于是，他向 瓶子里加了点酒精。顿时，黑色液体沉淀溶解成了鲜艳的紫红色。这一来， 更证明它不会是奎宁。
　　试验失败了，但聪明的柏琴却注意到了那鲜艳漂亮的紫红色。他想：能 不能用它来作染料呢？于是，柏琴拿块布片放进去进行试验。结果，布片被 染成了同样的色彩，而且美观鲜艳，这就是第一种合成染料——苯胺紫。
柏琴获得合成染料的发明专利后，就说服他的父亲，在哈罗附近建起了
一个印染厂。经过改进，生产出一种淡紫色染料，深受女士们的欢迎。就连 当时的英国女王维多利亚也非常喜欢这种颜色，有一次她穿了这种颜色的裙 子出席一个集会，很快产生了强烈的广告效应，人们竞相模仿，风靡一时。 柏琴 35 岁时，就因生产这种染料而成为巨富。后来他不愿再继续经营染
料工厂，便重操旧业，开始从事化学研究工作。
　　苯胺紫的发现极具偶然性，但这一发现却是化学上的一个重大突破，它 开辟了新的研究道路，也为化学工业和人类生活增添了光彩。
新的动力机械——内燃机
（1866 年）


　　内燃机是相对于蒸汽机来说的。蒸汽机是利用煤的燃烧来加热锅炉内的 水，使水变成蒸汽，且蒸汽具有较高的压力。将这种蒸汽引入气缸，从而推 动活塞，使曲轴旋转。因为煤是在气缸外面燃烧，所以可以说蒸汽机是一种 “外燃机”。由此我们可以推想，如果用某种“适当”的燃料，让它在气缸 内燃烧，以推动活塞，使曲轴旋转，就可以称为“内燃机”了。
　　究竟需要什么样的“适当”燃料呢？不难想像：首先，燃料要能方便地 送进气缸，最好能像空气一样，能被吸进去；其次，在气缸里易燃、好烧； 第三，燃烧后气体要能方便地从气缺内排出去，不留残渣，否则气缸内将很 快被残渣占满，而且活塞是在气缸内往复运动的，残渣会更加剧活塞和气缸 的磨损。这是最基本的三条。还有一些其他的要求，如这种燃料容易获得， 携带方便，使用安全等。但只要能满足以上三条，内燃机的设想即可实现。 人类的生产实践和科学试验使符合上述三个基本条件要求的燃料一个一 个地实现了。最早出现的是煤气。煤气是将木炭或煤等，置于通风不太好的 炉子里燃烧而产生出来的一种气体。它的主要成份是一种容易燃烧的一氧化 碳气体。一氧化碳燃烧后生成二氧化碳，仍是气体，一般没有什么残渣。所
　　
以，煤气是满足上述要求的。
　　正是在这样的条件下，1866 年，德国人奥托创制了第一台能够实际使用 的煤气内燃机。这台内燃机除了有气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮外，与蒸 汽机不同的是：气缸上有两个蘑菇形的气门，一个为进气门，另一个为排气 门。为了定时开启这两个气门，在内燃机内设置了一根由曲轴带动的凸轮轴， 对应每个气门，凸轮轴上就有一个相应的凸轮，当凸轮的较多部位转到与气 门杆的端部接触时，气门便被推开；当凸轮较高部位转过去后，气门便在气 门弹簧的作用下关闭。
　　奥托的内燃机在当时可算得上最出色的动力机械了，本身小巧紧凑，运 转较平稳，费用较低。但在当时却未能得到广泛采用，这主要是由于它需要 一个较大的煤气发生炉给它提供煤气。因此，在重量、体积和起动前的准备 工作等方面与蒸汽机相比，优越性就不太多。加之内燃机刚出现，故障较多， 人们对它的兴趣也就不大了。
　　事隔不久，另一种比它好的内燃机出现了，这就是现代汽车上装用的汽 油机的原型。当时，好几个国家都先后有人造出了这种内燃机。不过，较有 代表性和很快得到实用的是 1882 年由德国人戴姆勒造出的汽油内燃机。
　　从汽油内燃机这一名称，即可想到它用的燃料就是汽油。将汽油用于内 燃机，首先遇到的是如何将液体的汽油与空气均匀而迅速地混合起来，形成 很好的可燃混合气，供给内燃机工作。为此戴姆勒创造了一个化油器。化油 器的基本原理就是利用内燃机进气过程中，气流通过化油器中的一个“喉管” 将汽油吸出并吹散，而形成混合气的。
戴姆勒的汽油机转动起来了，一条惊人的消息轰动了欧洲：这台汽油机
创造了当时令人难以置信的高转速——每分钟 1000 多转。这样的转速在我们 现在看来实在很平常，但那时人们所见过的只有每分钟 200 多转的蒸汽机， 自然认为这是十分了不起的事了。
石油里的汽油可供汽油机用，剩下的部分还有没有可作内燃机燃料的
呢？新的探索又开始了。 石油加温后，汽油被蒸馏出去了，再将温度升高一些，另一种油——柴
油又被蒸馏出来。柴油不易蒸发，也难以用气流来吹散它。要使它与空气形
成易燃混合气，只好另找途径。
　　1893 年，一个叫狄赛尔的德国人首先造出了一台用柴油作燃料的内燃 机，并于 1897 年制成压燃式的柴油机及其喷油装置。后来，由于制做经验不 成熟却忙于向各国推销，第一批 20 台售出后纷纷退货。但是柴油机固有的优 点却得到不断完善和发展。在 1904 年已有近千台 50—100 马力的柴油机在使 用。1908 年至 1914 年间，有 6 个国家的潜艇采用柴油机驱动，这是柴油机 取得发展的重要标志。

光明之源——发电机
（1866 年）


　　发电机的发明，是以电磁学的创立为理论基础的。而奠定电磁学的实验 基础的，是英国化学家和物理学家法拉第。
　　法拉第由于家庭贫困，只上过两年小学，12 岁就上街卖报，13 岁到一个 书商兼订书匠的家里当学徒。他求知欲望十分强烈，利用订书的空闲时间，
　　
如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多有关自然科学方面的书籍。他在听过大化 学家戴维的科学讲演以后，把整理好的讲演记录送给戴维，并且附信，表明 自己愿意献身科学事业，进行“毛遂自荐”，结果如愿以偿。他 22 岁当了戴 维的实验助手。
　　1820 年，奥斯特发现了电流对磁针的作用，法拉第敏锐地认识到它的重 要性。1821 年，法拉第在日记中写下了一个设想：用磁生电。到 1831 年他 终于发现，一个通电线圈产生的磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流，但 是当通电线圈的电流刚接通或中断时，另一个线圈中的电流指针有微小偏 转。法拉第抓住这个发现反复做试验，证实了当磁作用力发生变化时，另一 个线圈中就有电流产生。
　　法拉第发现线圈在磁场运动中可以产生电流，指明了制造发电机的原 理。按照这个原理，最初制造的几种发电机都用永久磁铁提供磁场，用蒸汽 机带动线圈转动。从 1840 年到 1865 年，已经有庞大笨重的永久磁铁发电机 在运转。这种发电机的磁场太弱，发电效率很低。1866 年，德国工程师西门 子发明了一种发电机，它能够提供强有力的电流。
　　西门子年轻的时候曾经在炮兵中工作，熟悉新发展起来的电报。1847 年 他成立西门子公司，从事生产电报设备和建立电报线路的工作。西门子公司 不单是生产现成设备，它还有科学实验室。这个实验室发明了用于电报线的 树胶绝缘体和电报装置中的电枢引铁等。实验室的种种发明大大推动了公司 的业务活动。为了解决德国电镀工业对电力的大量需要，在西门子的指导下，
1866 年公司实验室研制成功用电磁铁代替永久磁铁的自激磁场式发电机。这
种新型发电机效率高，发电容量大，成为现代电力工业的基石。 有了发电机，发电厂相继建立起来，输电网也随着出现。发电机的诞生
标志了人类开始进入电气时代。

诺贝尔与安全炸药
（1867 年）


　　提到诺贝尔，人们都会想起诺贝尔奖金来。而诺贝尔奖金的设立，又是 与安全炸药的发明联在一起的。
诺贝尔是一位瑞典人，他父亲专门从事硝化甘油炸药的生产和销售。硝
化甘油是意大利化学家索布雷罗在 1846 年发明的，这是一种油样的液体，稍 受冲击便会发生猛烈的爆炸。因此，老诺贝尔的工厂一再发生爆炸事故，死 伤了好几个人，其中包括诺贝尔的哥哥。老诺贝尔也因操劳过度得了中风病 而卧床不起。
　　诺贝尔继承了父亲的事业，开始经营这家工厂，但爆炸事故仍不断发生。 诺贝尔下决心研究新的安全炸药。当时，工厂的硝化甘油都采用铁皮罐子盛 装，然后装箱外运。装箱时在铁罐中间用锯末塞紧，防止震动。但由于硝化 甘油含有杂质，容易腐蚀铁板，因此经常出现铁罐穿孔、液体外流的现象。 于是，他改用一种善于吸收液体的硅藻土来充填铁罐间的空隙。有一次，工 人偶然打开一个箱子，看到铁罐里的硝化甘油漏空了，但一点也没有流到箱 子外面去。原来液体被硅藻土吸收了，成了硬块。这种硬块无论怎样碰撞， 也不会爆炸。
这个现象使诺贝尔受到启发，由此发明了“达纳”炸药，并于 1867 年取

得了专利权。但是硅藻土是一种惰性材料，在爆炸过程中，它会吸收硝化甘 油气化时产生的部分热量，从而影响爆炸力。硅藻土炸药受潮后，硝化甘油 还能从中析出，影响有效成份的含量。
诺贝尔决心研制出一种既安全、爆炸力又强的新型炸药。
　　1875 年的一天，诺贝尔在实验室工作时，手指被割伤，他顺手拿了一小 团珂珞酊棉敷在伤口上。那一夜，他因手指疼痛末能入睡，躺在床上默想着 实验配方问题。他曾对 250 余种硝化纤维做了实验，都未获得满意的结果， 他这时忽然想到：用敷手的这种硝化不完全的珂珞酊棉试试，看效果怎样。 于是，诺贝尔凌晨 4 点钟就来到实验室，又进行了一次新的实验。试验 成功了，诺贝尔制出了新的炸药样品。他把硝化甘油与不同的火药棉相配， 得到了几种胶体炸药。这种炸药效力高，造价低，安全可靠，成为当时最理
想的炸药。 但这种炸药有一个缺点，就是不易起爆。于是，研制引爆剂与引爆装置
又成了一个亟待解决的问题。 这一年，诺贝尔通过研究当时的一些有机化学资料，发现了德国化学家
李比希在 1822 年至 1823 年间发现雷酸的有关研究成果。雷酸的盐类具有猛 烈的爆炸特性，其中以雷酸汞最为显著。但是与硝化甘油相比，它的敏感性 又要比硝化甘油小。能否用雷酸汞制成一种引爆装置呢？经过一段时间试 验，诺贝尔终于制成了一个最初的引爆装置——一个在里面装有雷酸汞的“雷 管”。与此同时，他又制成了一种引火装置——导火索。
这年年底，他决定进行一次新的试验。当他把安全烈性炸药、雷管和导
火索一一装好之后，把导火索点燃，然后所有人员立即撤出试验区。一会儿， 霹雳一声巨响，瓦砾四起，浓烟弥漫，实验室炸毁了，实验成功了！由于诺 贝尔离实验室太近，他被飞溅的瓦砾打得遍体鳞伤。他顾不得伤痛，从废墟 中爬出来，狂呼跳跃，庆贺他耗资巨大、几经失败、历时 11 年之久的安全烈 性炸药实验终于取得了成功。
诺贝尔的安全烈性炸药、雷管等发明之后，瑞典、英国、德国、法国等
国家争相给予他专利权，世界各国争相购买新的安全炸药。到 19 世纪 70 年 代，诺贝尔本人所经营的生产企业，已遍布近 20 个国家。诺贝尔本人因此成 为百万富翁。
1868 年 2 月，瑞典科学院给诺贝尔父子颁发了金质奖章，以表彰他俩，
特别是诺贝尔本人在安全炸药的发明中所建立的卓越功勋。 有了金钱和荣誉，诺贝尔并未沉湎于安乐和享受。为了推动火药的研制
和发展，他在瑞典、英国、法国、德国、意大利都建有设备完善的实验室。 然而，他在各处的住房却极为简朴。他说：“我的家就是我的工作场所，而 我则到处工作。”他终身未娶，始终奔走于他在欧洲各国的实验室和企业之 间，他因此被称为“欧洲最富有的流浪汉”。
　　诺贝尔终生献身于火药研制这一冒险事业，他的初衷原在于向死神夺取 烈性炸药中那种征服自然和改造自然的伟大力量。他的科学成果虽然也被用 于和平建设事业，但却在更大程度上用于战争。诺贝尔对此深恶痛绝，并为 此深感遗憾。
　　多年的冒险实验损坏了诺贝尔的健康，1896 年 12 月，65 岁的诺贝尔已 处于生命垂危之中。但是，他仍然为自己的发明给人类带来的灾祸而深感内 疚。临终时，他嘱托亲友，从他的遗产中提取 920 万美元作为基金存入国家
　　
银行，以其每年的利息 20 万美元作为奖金，奖励给各国每年在科学事业和和 平事业中作出杰出贡献的科学家和社会活动家。这就是举世闻名的诺贝尔奖 金。
　　自 1901 年起，由瑞典科学院主持每年在世界范围内从生理、医学、化学、 物理和文学等方面选出前一年最突出的一项成就，分别授予约相当于 10 万美 元的奖金。这项奖金被现代人公认为是科学家的最高荣誉。

火车自动挂钩的发明
（1867 年）


　　我们今天看到一列长长的火车奔驰而过时，都知道各车厢之间是用自动 挂钩连接起来的。但在 19 世纪中叶之前，这种挂钩还没有发明，那时连结各 车厢的方法是用铁链子拴起来。这种办法很笨重，不仅费时费力，而且很不 牢固，特别是一遇到列车爬坡，车厢容易脱节，往往导致翻车事故。
　　发明火车自动挂钩的是美国人哈姆尔特·詹内。詹内原来是个铁路工人， 他看到工人们为了连接或分开一列火车的车厢，总要爬上爬下，用铁链子缠 来绕去，工作非常艰苦，还容易发生挤伤手脚的事故，便决心发明一种新的 连接方法，以减轻工人的劳动强度。
1867 年的一天，詹内从一个货运站回家，他边走边在思考着火车挂钩的
问题。突然，一群孩子挡住了他的去路，原来这些孩子正在做游戏。只见他 们先是互相追逐，很快又变成两人一对，面对面，脚顶脚，胳膊伸直，手指 弯曲着钩连在一起，身子向后倾斜着转圈，并不时发出阵阵欢快的笑声。
詹内站在旁边看得着了迷，他从孩子们手拉手的方法中得到启示，他想：
“要是能发明一种装置，像两只手一样钩连起来，问题不就解决了吗？” 詹内忘了一天的疲劳，立即回到家，动手用木头制作手的模型，使模型
的手指弯曲着，能钩在一起，他想用这个办法解决车厢的连接问题。试验结
果，因为木制的手不能活动而失败了。 詹内并不气馁，他经过多次试验改进，最后终于发明了火车的自动挂钩。
这种挂钩是用铁铸造的，像两只手，安装在每节车厢的两端。“铁手”的掌
心有个机关，两只“铁手”一碰，撞动了机关，就紧紧地握在一起了。要想 分开，就启动另外的机关，两只“铁手”就又分开了。
火车自动挂钩的发明，使铁路工人从繁重的劳作中解放出来，为铁路运
输提供了既安全又方便的条件。为了纪念这一发明，人们把火车自动挂钩称 为“詹内挂钩”。

最早的人造食品——人造黄油
（1869 年）


　　人造黄油是世界上最早的人造食品。在欧洲工业革命期间，许多人离开 土地，涌向城市和工厂，致使城市的人口迅速增长，人们食用的动物脂肪供 不应求。为了解决这个问题，拿破仑三世命令一个叫梅热—穆里兹的法国化 学家制造一种廉价的奶油，以帮助“增加全国的库存食品”。这位化学家于
1869 年发明了人造奶油，因为这种奶油在颜色上像珍珠，他给这种奶油起名 为“珍珠”。但这种奶油并不适合人们的口味，产品难以推销。

　　后来，梅热—穆里兹对人造奶油进行了改进，他用脂肪加上牛奶、少量 的水和一种特殊成份，造出了人造黄油，并获得了专利。
　　1883 年，梅热—穆里兹在英国去世。去世之前，他把人造黄油的秘密告 诉了荷兰的一位奶油商人简·朱金和亨利·朱金两兄弟。这两兄弟开办了一 个奶油公司，开始大量地生产人造黄油，其产品十分受欢迎，公司因此日益 兴隆。
　　由于对人造黄油需求的增长造成了牛和其他动物脂肪的短缺，制造人造 黄油的原料逐步发生了重大变化。人们开始用代用品生产黄油，主要是从向 日葵子、大豆以及其他产油植物中提取所需的原料。起初使用这些代用品遇 到过困难，由于 1910 年发明了加氢法（加入氢元素使脂肪变硬）问题就解决 了。以后，又在人造黄油中加进了维生素 A 和维生素 B，使之更像奶油。
　　按照梅热—穆里兹的理论，人们能直接把植物转变成有营养的、好消化 的人类食物，这一理论已为后人的实践所证实。现在已经发明了完全不含奶 的奶油代用品，甚至有一种称为“普兰尼尔”的纯植物牛奶。这些人造食品 的生产，无疑对解决人类食物来源具有重要意义。

电冰箱的发明
（1873 年）


　　对于现代家庭来说，电冰箱是不可缺少的。有了它，才能在炎热的夏天 保持食品的新鲜，才能造出各种清凉的饮料。
古时候，有钱人家让人从高山上或结冰的江河湖泊把封冻的冰块取来，
贮存在地窖里，作为食物保鲜之用。在过去的农村里，也有一种把新鲜肉类 或果品吊在深水井里的办法，利用水井中的低温来延长保存的时间。
但这些方法都比较费事，不便于家庭使用。直到制冷机发明之后，才使
人们找到了一种更为科学的保鲜方法。 制冷机是怎样发明的呢？制冷原理的发现者是英国著名的物理学家法拉
第。他在 1822 年发现，给氨或氯之类的气体加压，就可以使它变成液体，取
消压力之后，它又重新变成气体。
　　50 年以后，德国化学家林德提出了一个设想：如果利用法拉第发现的现 象，先加压力使氨气液化，然后将此液化物向一个狭小的空间放出，它会立 即蒸发成气体，同时吸收蒸发热，使周围的温度下降。如果使这一过程在密 闭容器中反复进行，那就会实现人工冷冻。按照这一设想，林德进行了反复 试验，终于在 1873 年发明了冷冻机。
　　但这种冷冻机有一个明显的缺点，就是一旦发生故障，氨气外泄，就会 臭气逼人，影响左邻右舍。
　　为了改进冷动机，1930 年美国通用汽车公司研究所所长凯特灵受一家冷 冻公司的委托，开始研制新的冷媒。凯特灵把研制任务交给了自己的得意门 生米吉里。米吉里和他的另外两位年轻的同事合作，经过有系统的研究，终 于找到了二氟二氯甲烷这种最适宜的气体化合物，并通过动物试验，证明它 无毒。他们给这种气体化合物起了个商品名叫氟利昂，并成立了一个化学公 司，专门进行氟利昂的生产。
　　随着新冷媒氟利昂和小型制冷机的出现，电冰箱很快地进入了千家万 户，给人们的生活带来了很大方便。
　　

电话发明权的纠纷
（1876 年）


　　古希腊曾经有一个名叫马拉松的人，跑了几十公里传递消息，这是现代 马拉松长跑的起源。随着生产的发展，贸易交往增加，金融情报需要迅速传 递。古代长跑的方式不能满足快速传递信息的要求，就是利用火车、轮船在 五大洲、三大洋之间传递信息，也需要几天甚至几个月的时间。人们渴望有 更迅速更方便的传递信息的办法。而电话的发明则实现了人类的这一愿望。 那么，电话是谁发明的呢？这里，有一段围绕发明权而发生纠纷的故事。 最先发明电话的，当属美国人亚历山大·贝尔。贝尔是波士顿大学的声 音心理学教授，专门研究对聋哑人的语言教育。在研究中，他对用电来传播
声音的问题发生了兴趣。
　　关于电话的原理，法国人波萨尔在 1854 年就设想把薄金属板和电线结合 起来，从一侧向金属板讲话，通过金属板振动变成电流而由电线传送出去。 但这个设想并未实现。后来，德国人赖茨也设想了类似的电话，同样没有成 功。主要原因是他们都没有解决如何把声音的机械能量变成电气能量的问 题。
贝尔为了解决这个问题，曾千里迢迢专程赶到华盛顿拜访著名物理学家
约瑟夫·亨利，经过这位老科学家指点，贝尔更坚定了信心，他悉心钻研电 学，很快就掌握了电学知识，为以后的发明打下了基础。
为了集中精力搞试验，1869 年初夏，贝尔毅然辞去了波士顿大学教授的
职务，专心研究电话。一次偶然的机会，他遇到了 18 岁的电气技师沃特森， 两人一见如故。沃特森对贝尔的设想坚信不移，全力相助，使研究工作很快 取得了进展。
贝尔的设想方案是：在随着声音而振动的金属板上装上一个开关，并使
这个开关随声音而开或关。但是，声音的振动太快，开关是跟不上的。在这 项研究中，由于偶尔疏忽，他在金属板和开关接触的情况下做了实验，不料， 这次却获得了意外的成功：声音变成了电流。
这是什么原因呢？原来和开关相连接的金属板，现在由声音引起的振动
在开关的线圈里产生了感应电流。这就是送话器的原理。把这个原理倒过来 应用，就成了受话器。这样，电话发明终于成功了！
这是 1875 年 6 月 2 日的事，半年以后，即 1876 年 2 月 14 日，贝尔向美
国专利局提交了电话专利的申请书。然而，就在这一天贝尔提交申请书 2 小 时之后，又有一个叫耶莱夏·格雷的人也向美国专利局提交了电话专利的申 请书。格雷的电话原理是，送话器利用的是液体电阻的变化，而受话器则和 贝尔的相同。
紧接着，爱迪生于 1877 年发明了碳粒送话器，取得了专利权。 于是，三人之间开始了复杂的斗争。1892 年，当时美国一家最大的电信
公司——西方联合公司收买了格雷和爱迪生的专利权，以后它又与贝尔公司 之间发生争夺垄断权的激烈争斗。后来西方联合公司承认贝尔的全部所有 权，不再插手电话事业。贝尔公司则将其收入的 20％支付给对方，期限 17 年。至此，这场旷日持久的纠纷才算得到解决。

爱迪生与留声机
（1877 年）


　　留声机是发明之王——爱迪生在一个偶然的机会下发明的，当时他才 30 岁。
　　爱迪生生于美国的俄亥俄州的米兰市。他自幼文静瘦弱，但却极富于幻 想。他什么事都想问问，什么事都想干干。据说在 5 岁那年，当他看到母鸡 孵小鸡时，也突然异想天开地蹲在鸡窝里孵起小鸡来。当他父亲把他从鸡窝 里拉走时，他还迷惑不解地问：为什么母鸡能孵小鸡，而我却不能呢？
　　因为爱迪生太爱追根问底，以至常常问得老师张口结舌。教他的那位老 师恼羞成怒，骂爱迪生是个小傻瓜。爱迪生的母亲一气之下让他停了学，开 始由她自己来教育他。从此，爱迪生就失去了受正规教育的机会。此后不久， 由于家境困难，12 岁的爱迪生就开始在火车上当报童，一边卖报为生，一边 开始自学。有一次，爱迪生碰见一个铁路小站站长的小孩遇险，他见义勇为， 奋力抢救了这个小孩。站长感激不已，决定以教爱迪生学习收发电报技术作 为报答。爱迪生不久即掌握了收发报技术。
爱迪生在工作余暇刻苦读书，如痴如迷地进行各种科学实验。 他长期致力于电气通讯问题的研究，特别是集中精力研究自动发报、收
报的电报机。他的设想是：在一个纸制圆板上用切口的方式把电文刻上，旋
转纸圆板，使一个小杠杆上下活动。如果这个小杠杆和电开关连动，就能自 动把电报发送出去。
在进行这项研究的过程中，爱迪生发现了一个有趣的现象：当纸板快速
旋转时，小杠杆就发出奇怪的声音。这是为什么呢？爱迪生经过反复思考， 认为这一定是由于圆形纸板上刻的切口使小杠杆振动而发出的声音。
这一发现给了他新的启发：如果纸板上的小切口按人声音的振动刻上
去，会不会使人的声音再现出来呢？ 爱迪生立刻按这一想法开始进行试验。他拿一个用锡箔覆盖的圆筒，使
它水平旋转，再使一个和振动膜相连的针尖和锡膜接触，然后大声向振动膜
讲话，针尖就在锡膜刻上了痕迹。他的装置是，在圆筒旋转的时候，使针尖 逐渐稍稍旁偏，以便不重走老路。这是他 5 天 5 夜连续工作，绞尽脑汁，反 复试验才制成的装置。
1877 年 12 月的一天，爱迪生进行了录音实验。他对着振动膜大声演唱
了“玛利有一只小羊”这首民歌，针尖在圆筒的锡箔上一圈一圈地划着痕迹。 然后，他把针尖又移回到最初的位置，再使圆筒转动。结果，它再次发出了 和刚才唱歌时一模一样的声音。世界上第一张留声机唱片便由此诞生了。
　　今天，把唱片的机械振动再变成空气振动的旧式留声机已无人使用了， 代替的是把机械振动变成电信号，再和收音机结合起来的电唱机了。但是， 爱迪生的这一重大发明却是值得人们永远纪念的。

一项有争议的发明——电灯
（1879 年）


　　1979 年，美国举行了一个长达一年、花费几百万美元的纪念活动，来纪 念爱迪生发明电灯 100 周年。它充分反映了人们对爱迪生所做贡献的敬仰。
　　
　　19 世纪之初，电已经引起科学界的广泛重视，许多人都在探索用电照明 的办法。1809 年，英国的戴维发明了利用碳棒之间的电弧光照明的电弧灯， 他还实验过用电流通过白金丝产生的光来照明，但是白金丝很快就在空气中 烧掉了。
　　1878 年，已经有不少人在研制电灯方面做了大量的工作，灯泡抽成真空 的问题也基本上得到了解决。英国人斯万专心致力于电灯研究已经 30 多年， 他研制成用坚韧的碳丝做灯丝。
　　当时，爱迪生刚开始研制电灯，他试用了上千种灯丝材料（包括碳）， 直到 1879 年 10 月 1 日在《科学的美国人》杂志上看到了斯万用碳丝做灯丝 的报道，这使他受到启发。在经历了种种困难之后，他终于制成了一根碳丝。 他把这根碳丝小心翼翼地装入灯泡后，又小心翼翼地将灯泡抽成真空。当接 上电流时，奇迹出现了：灯丝放射出了夺目的光辉。这只灯泡的寿命居然长
达 45 个小时。这一天是 1879 年 10 月 21 日。 那么，为什么发明电灯的桂冠没有戴在斯万头上，却戴在了爱迪生头上
呢？这主要是因为爱迪生更好地适应了技术研究的特点。 技术研究常常需要有各方面特长的人共同协作，花费大量资金。斯万在
研制电灯的几十年里，经常只有一个助手，而爱迪生却有整个研究所做后盾。 爱迪生为研制电灯花费了 4 万美元，大批购买各种实验材料，这是斯万望尘 莫及的。因此，爱迪生后来居上，很快就超过了斯万，在 1881 年巴黎博览会 上获得荣誉奖，斯万只获得比较低等的一级金质奖章。
在解决成果的应用和推广方面，爱迪生也作出了贡献。为了电灯能够实
用，灯泡在电路上要并联而不能串联，这样才不会因为一个灯泡的关闭或损 坏而影响整个线路，而并联要求灯泡有高电阻，爱迪生研制了灯丝极细的灯 泡，并且大量生产。
此外，技术发明的成果一般以是否获得专利权为准。爱迪生对电灯的每
一项改进都申请专利，到 1883 年已经获得有关电灯的专利 147 项，可是斯万 在制成第一个碳丝灯泡的 32 年之后，直到 1880 年才第一次申请灯泡专利。 可见，把电灯的发明归功于爱迪生是客观而公正的。但历史事实说明，斯万 也同样是当之无愧的电灯的另一个发明家。