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第6章 科学漫步(5)

大轮船能浮在水面上的原因也是如此。大轮船虽然重达数万吨。但它体积庞大,可以有很大的排水量。所以,大轮船可以获得很大的浮力,当然也就可以装载更多的东西了。

为什么气垫船能离开水面行驶?

气垫(diàn)船上装有几台功率很大的鼓风机,这些鼓风机把空气从船底四周的环形通道喷出,以很大的压力向下冲向水面。根据作用力和反作用力的原理,船体就得到一个方向向上的反作用力。当这个反作用力达到足以托起船体重量时,船体就被抬出水面。这时,在水面和船体之间,形成了一层气垫,气垫船因此而得名。气垫船行驶时是脱离水面的,几乎不受到水的阻力影响,所以航行速度很快。

为什么潜水艇潜到水下就不怕风浪了

波浪的产生常常是风力作用的结果。海面上风力越大,波浪拥有的能量就越大;而且,波浪沿水平方向传播时,常常会形成后浪赶前浪的现象,使波浪传得很远。两个相邻波峰之间的距离即波长,波长可以拉得很长(可达600米)。波浪拥有的能量也很大,一个浪头扑来,可以使每平方米面积上受到几吨甚至几十吨力量的冲击。所以,一般的船舶都害怕遭到风浪的冲击。

波浪在向下传播时,随着深度的增加而急速地减弱下来。所以,即使海面上风急浪高,潜水艇只要潜到几十米以下,就能往来自如,一点也不会受到波浪的影响。

蒸汽机的真正发明者是谁?

大家知道,蒸汽机是人类用自己的智慧创造出来的第一种动力机。它的诞生经历了一个漫长的过程。它是人类长期劳动实践的产物,是人类社会进入机械化时代的开端。可是,蒸气机的真正发明者究竟是谁呢我们说,蒸汽机的真正发明者应该是英国的瓦特。

瓦特是英国一位造船工人的儿子,他从小就喜欢动脑子研究问题。有一天,瓦特正在炉旁烧水,当水沸腾的时候,蒸汽把壶盖顶起来,把壶提下来,壶盖就落下去了,再把壶放回炉子上,壶盖又被顶了起来。这一上一下,引起了他极大的兴趣。他想:“如果把壶里的水增加几千倍、几万倍,力量一定是很大的……”他的这个想法十分可贵,为他后来发明蒸气机,打下了思想基础。

20岁时,瓦特在苏格兰的格拉斯哥城的一所大学里当修理工,为了进一步研究蒸汽机,他自学了意大利文和德文,学习了各种机械制造技术。有一次,瓦特在修理钮可门大汽机时,发现这台大汽机的同一汽缸既要加热又要冷却,从而白白浪费了热量和时间,瓦特心想:难道就不能消灭这些浪费现象吗?

1963年5月的一个星期天,瓦特在格拉斯哥的牧场上散步,突然产生了一个奇妙的想法:汽缸中的热蒸汽在向上推动活塞后,再将它引向另外一个小室进行冷却,这样,同一个汽缸不就可以不需要既加热又冷却了吗?

接着,瓦特立即开始着手实验,他的蒸汽机上安装了活塞门,同时发明了自己的曲柄装置,把直线运动变为旋转运动。这样,瓦特的蒸汽机终于试制成功了。

凯库勒是怎样发现苯环结构的?

形象地思考事物,有利于创造思维的发展。在人们进行创造性思维的过程中,往往会出现这样的情况:有时紧张地进行思维活动时一无所获,而在昏沉、放松甚至梦境中,却能意外地获得成功。借助形象思维,进行创造发明的例子,在漫长的科学史上是并不鲜见的。

1958年,德国化学家凯库勒提出了碳原子在有机分子中相连成长链的碳链学说,开创了有机结构理论。但是,苯分子中6个碳原子的结构还是一个谜。为了揭开这个谜底,凯库勒竭尽了全力,然而却百思不得其解。

一天傍晚,当他坐下写一本教科书时,头脑中还在思考这个问题。这时,他把椅子转向炉火打起瞌睡来,渐渐进入了梦乡。梦中发生了难以置信的奇迹,据凯库勒自己说,他“看见长长的碳链像一条条长蛇翩翩起舞。突然,有一天蛇咬住了自己的尾巴,构成了一个圆环形。”他由此得到启发,悟出了苯分子中的碳链是一个闭合的环。睡梦中爆发的创造思维,使凯库勒终于发现了苯环结构。

但是,形象思维中的“形象”,不是天上掉下来的,而是从对现实世界的感知中获得的。因此,要提高形象思维的能力,就要关心周围的事物。实践告诉我们,对周围世界的事物形象掌握得越多,创造思维的借鉴和启示就越多。

世界上最早的听诊器是怎样发明的?

200多年前,法国有一位名叫雷奈·利奈克斯的青年医生正在为挽救一个心脏病患者伤透脑筋,因为这个妇女很胖,当时又没有听诊器,根本听不清心脏的跳动情况。

有一天,他领着小女儿在公园里玩,看到一群孩子在做游戏,一个孩子在翘翘板的一头用钉子敲打,另一端的孩子把耳朵贴在板上倾听,“听见了?听见了?”孩子们喊叫着。利奈克斯走上前去,学着孩子们的姿势,脆下一条腿,把耳朵贴在木头上。果然,一阵清脆的敲打声传入耳中。为什么几米长的木头会把声音清晰地传过来呢整天为“听不见”而苦恼的利奈克斯突然受到启发,从而成功地进行了一次创造性的思维。

后来,利奈克斯在一根细长的用洋杉木制成的空心直管的两端各安一个喇叭形的听筒,一头贴在病人的胸部,另一头贴在自己的耳朵里。经过反复试验,他终于听到了病人心脏跳动的声音。利奈克斯高兴极了,把它称为“胸部检查器”——这就是世界上最早的听诊器。

圆珠笔是谁发明的?

科学技术像一把改造自然的万能钥匙。当人们用它打开未知的世界的第一道大门之后,必然又要用它去打开第二道大门、第三道大门……

在华特曼发明自来水笔4年后的1888年,美国的劳比提出一种完全不同于自来水笔的新式笔。这是在笔尖上装一个圆珠,书写时,随着圆珠的滚动,把墨水留在纸上,这就是我们通常所说的“圆珠笔”。

由于技术问题,劳比的发明没有成功。

1943年,匈牙利一个印刷厂的校对员名叫拉兹罗·约瑟夫·比克,他发现机器上刚印好的清样含水分多,用自来水笔改正,会发生浸(jìn)润模糊的现象。为了克服这种现象。他便经常琢磨使用各种办法来进行改进。比克找来一根圆管,装上液质颜料,把笔尖改成钢珠,使这种笔书写流畅,从而制成了世界上的第一支圆珠笔。后来,他将这项发明提供给了英国皇家空军,于是第一批商业化的圆珠笔便由英国的一家飞机制造厂生产出来了。

当时,美国一个名叫雷诺的商人看到了这种圆珠笔,他以商人的敏感,认定这是一项大有发展前途的产品。于是,他对这种圆珠笔一边从外型上进行加工改进,一边又大国进行宣传。第二次世界大战的末期,雷诺的宣传广告几乎遍及了世界五大洲,恰好就在这个时候,原子弹在美国制造成功了,雷诺为了耸人听闻,招徕顾客,便把“原子”之名加在圆珠笔上,命名圆珠笔为“原子笔”。

你知道这些世界性的科学奖金吗?

诺贝尔奖金:为瑞典化学家诺贝尔所创立。分设物理学、化学、医学与生理学、文学、和平事业及经济学6种奖。每年12月10日颁发,奖金约20万美元。

克雷夫特奖金:为瑞典实业家克雷夫特所创立。每年以10万美元,分别奖给在数学、天文、生物、地学四个方面有杰出贡献的人。

巴尔塞奖金:为意大利报界人士巴尔赛所创立。奖励在和平、艺术、科学三个方面有杰出贡献的人。

沃尔夫奖金:为德国物理学家沃尔夫所创立。每年以10万美元,奖励在农业、物理、化学、医学、数学五个方面有杰出贡献的人。

维特勒森奖金:由美国哥伦比亚大学颁发,奖励在地学方面有杰出贡献的人。

盖尔德纳奖金:每年由加拿大一个专门基金会颁发,奖励在医学方面有杰出贡献的人。

霍(huò)维茨奖金:每年由哥伦比亚大学颁发,金额为2.5万美元,奖励在医学方面有贡献的人。

基泰奖金:每年由纽约一个专门基金会颁发,金额为1万美元,奖励在精神病学方面有贡献的人。

卡林加奖金:奖励在科学、教育、文化方面有贡献的人。

格蒂奖金:每年以5万美元奖励杰出的野生生物保护者。

泰勒奖金:每年以15万美元奖励杰出的生态学者。

威尔奇奖金:近年设立的化学奖,金额为15万美元。

国际环境保护奖:每年5万美元,奖励在环境保护方面有杰出贡献的人。

人的创造能力受年龄限制吗?

一提起创造,大家都感到很神秘,认为这是科学家的事,与自己无关。其实,创造能力人皆有之,创造能力是不受年龄限制的,在青少年中,同样蕴(yùn)藏着极大的创造能力。

1982年8月,在上海举行的“第一届全国青少年科学创造发明比赛和科学讨论会”上,全国28个省、市、自治区选送了222件小发明作品和71篇小论文。其中有23件小发明作品和10篇小论文获得一等奖;67件小发明作品和27篇小论文获得二等奖。获奖者中,年龄最小的是天津市的一位小学一年级学生。他年仅7岁,发明了防近视架。此外,10岁儿童发明的自动喂鸡器、安全蚊香笼、稻田灌水水位控制器以及撰写的小论文《怎样辨别小公鸡和小母鸡》等,都有一定的实用价值。中学生发明的椭圆规、隔膜电解食盐水演示器、无硫火柴、手摇过粉机、电子感应测电器等,实用价值就更大了。

由此可见,创造发明是不受年龄限制的,也不是高不可攀的。创造能力人皆有之,只要把自己的创造潜力充分发挥出来,任何“奇迹”都是可以创造出来的。

爱迪生的第一项专利是什么?

爱迪生是美国着名的科学家,在他漫长的发明生涯中,先后试制出电灯、电影、留声机等数以千计的适用于人民大众需要的新产品。在他的一生中,共获得了1180项专利,因而被誉为“发明大王”。

21岁时,爱迪生在美国波士顿公司当报务员。他在抄录新闻电稿时,发现议会每通过一项决议案总要唱票、点数、反复核对,让大好光阴等闲抛掷。感到十分可惜。于是,他利用业余时间反复研究、试验,终于搞出了一项发明——投票记录机。

1867年冬,爱迪生向美国专利局递交了专利申请。翌(yì)年10月中旬的一天,他怀着惴惴不安的心情拆开了专利局的回信。信上说,他的专利申请经审查合格,准于登记,登记号是90646,登记日期是1868年10月11日,这就是爱迪生所获得的第一项专利。

爱迪生的第一项专利被批准了,他惊喜不已,于是立即筹足路费,赶到华盛顿去推销他的专利去了。

你知道爱迪生的终生遗憾吗?

观察和发现问题本身也含有创造的成分。因为人们的观察和思维常常是同时进行的。这就需要我们在观察时不要被已经习以为常的现象所迷惑,不要被前人已有的结论所迷惑,甚至不要被自己的眼睛所迷惑。在世界科学发明史上,仅仅在观察上少了一步,就与重大发明创造失之交臂的例子,简直可以说是屡见不鲜的。

1883年的一天,发明大王爱迪生进行了一项着名的试验:他为了阻止当时电灯泡中炭丝的蒸发,延长灯泡的寿命,在灯泡内另外封进了一个金属片。反复试验的结果,碳丝仍然“短命”,但是他却从中发现了一个奇怪的现象:金属片在连正极时,竟有微弱电流向灯丝方向流去,连负极时,电流停止。这种现象便是着名的“爱迪生效应”,它是这位发明家一生中最大的成就之一,根据这一效应,人们制造了电流计、电压计等。可是,伟大的爱迪生这时却漏掉了同样重大的发现机会,他只观察到了表面的效应,而没有进一步观察其原因,不知道自己实际上已制成了第一只电子管。直到20年后,英国科学家弗莱(lái)明又想起了爱迪生的实验,据此他于1904年发明了二极管。一步之差,差了20多年。人们不禁心中嗟(jiē)叹:如果爱迪坐当时再深入观察一步的话,电学的历史或许就要重写了。

爱迪生是怎样测出灯泡体积的?

爱迪生是世界着名的科学家。可是,小学仅上三个月就退学了。不知什么缘故,老师认定他是个低能儿,便找他母亲谈话,他母亲一气之下叫他退学,让他走自学成才的道路。爱迪生对理科方面极有兴趣,把地下室当作实验室,有时甚至成天都呆在那里从事实验。12岁时,爱迪生在铁道公司当报童,闲暇仍不忘研究,竟在火车上搞起了试验,后来担任报务员,1868年他在波士顿弄到一本法拉第的《电学的实验研究》,便开始废寝忘食地专心研读,进一步加深了他对实验的兴趣和关注。

一天,正在研制电灯泡的爱迪生,突然要知道灯泡的体积,就让助手阿普拉去解决。

阿普拉大学数学系毕业,又去德国进修过。听到爱迪生要他求灯泡体积,就又量灯泡直径,又量周长,然后列出了公式计算。灯泡不是球形,似梨形,计算很复杂,算了密密麻麻几大张纸,仍然没有算出来。

过了个把小时,爱迪生催问结果,阿普拉还没有算好。爱迪生一看,只见他算得太复杂,就拿起灯泡,沉在水里,让灯泡中灌满了水。然后,咕嘟咕嘟在倒在量洞里,一看量杯读数,说就是这么多毫升,问题就解决了。

灯泡的体积计算起来很复杂。爱迪生用水作为中介,水有充塞性、可变性,灯泡中的水倒入量筒,就量出了水的体积,水的体积与灯泡的体积是一样的,也就同时量出了灯泡的体积。

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