书城科普世界科技史速读
16648600000017

第17章 现代科技大发明(4)

诺贝尔的这一发明马上被应用于实践,在一条正在修建的铁路工程中,雷酸汞的使用不仅大大加快了工程进度,而且还节约了几百万美元。1865年,诺贝尔建立了硝酸甘油股份公司,这也是世界上第一家生产硝酸甘油炸药的制造厂家。1867年,诺贝尔研制出了黄色炸药,并获得了发明权。黄色炸药的研制成功使得硝酸甘油可以以更安全的方式生产,也更容易操作。1868年,诺贝尔发现将海底或湖底的硅藻土与硝酸甘油按1:3的比例混合,就形成了安全烈性炸药。新炸药的灵敏度大大低于高纯度的硝酸甘油,但威力却比枪用火药高3倍,他将这种炸药命名为“达那炸药”。后来诺贝尔又发现,硅藻土是一种惰性物质,在和硝酸甘油混合后,虽然降低了硝酸甘油的灵敏度,但同时也使炸药的威力大大降低了。所以诺贝尔希望能够找到一种硅藻土的替代品。

1875年,诺贝尔偶然发现硝酸甘油能够溶于火棉胶而成为胶体,这种胶物质能很好地保留爆炸力,但却没有硝酸甘油所固有的那种不稳定性。更主要的是,它生产成本低。诺贝尔为它起名“爆炸胶”。1879~1888年,经过近9年的时间,诺贝尔冒着更大的危险,再次向世人显示了他的才华,他发明了无烟炸药。在炸药的历史上诺贝尔成了无人能及的佼佼者。

鱼雷

鱼雷的前身是一种诞生于19世纪初的“撑杆雷”。撑杆雷用一根长杆固定在小艇前部,海战时小艇冲向舰艇,用撑杆雷撞击爆炸敌舰。1864年,奥匈帝国海军卢庇尔斯舰长把发动机装在撑杆雷上,利用高压容器中的压缩空气推动发动机活塞,带动螺旋桨使雷体在水中前行攻击对方舰船。

1868年,英国工程师罗伯特·怀特海德,把用小船装着炸药、用电线导航的“撑杆雷”发展成了一种能在水中自行推进的炸弹。由于它的外形像鱼,又可像鱼一样在水中前进,人们就称其为“鱼雷”。

1899年,奥匈帝国海军制图员路德格·奥布里将陀螺仪安装在鱼雷上控制鱼雷定向指航,造出了世界上第一枚可控制方向的鱼雷,大大提高了鱼雷的命中精度。1904年,美国人E·W·布里斯发明了燃烧宝,以热力发动机代替压缩空气发动机制造了第一个热动力鱼雷(亦称蒸汽瓦斯鱼雷),至此,鱼雷被公认为一种现代化兵器。

第一次世界大战期间,鱼雷有了很大的发展。由德国人制造的蒸汽瓦斯鱼雷1分钟可行进900多米,航程远达8000米,载炸药超过100千克,如果准确命中的话,一下子就可以击沉一艘大军舰。第二次世界大战期间,被鱼雷击沉的运输船总吨位达1366万吨,鱼雷的威力在这个时候也让世人大开眼界。

在鱼雷发展史上,一个重要的标志就是航空鱼雷的问世。1914年的圣诞节,在英国的军舰“方舟”号上搭载的水上飞机,袭击了停泊在库克斯港内的德国舰艇。这是海战史上第一次由舰载航空兵从海上发起的进攻,虽然未能取得显著的战果,却显示了飞机对海战的影响。事后,制定这次作战计划的莱斯克兰奇少校说:“如果我们的飞机当时携带的是鱼雷而不是小型炸弹,那么德国军舰完全可能被击沉。”受这次战斗的鼓舞,英国人很快研制出专用的航空鱼雷。这种鱼雷不需要像舰载鱼雷那样通过鱼雷发射管的强大推力发射出去,而是借助飞机俯冲的加速度产生最初的动力。发射方式和投掷炸弹相似,飞行员一按控制钮,机翼下的鱼雷夹自动打开,鱼雷自然下落,入水后水平前进,直奔目标。

1915年8月12日,英国海军航空兵艾德蒙兹中校驾驶一架“肖特184”水上飞机,在马尔马拉海用航空鱼雷击沉了一艘5000吨的土耳其供应舰。这不仅是世界上首次成功的航空鱼雷攻击,而且也首创了舰载航空兵击沉舰船的记录。此后,各国不断完善鱼雷的制造技术,无航迹电动鱼雷、线导鱼雷、自导鱼雷等纷纷问世。时至今日,鱼雷的航速已提高到90~100千米/小时,航程达46千米。尽管由于反舰导弹的出现,使鱼雷的地位有所下降,但它仍是海军的重要武器。特别是在攻击型潜艇上,鱼雷依旧是不可缺少的攻击性武器。

坦克

1914年6月28日的萨拉热窝事件,成为第一次世界大战爆发的导火线。在这场无法避免的战争中,机枪和火炮的大量使用,使战场变得异常残酷。尸横遍野的惨状也使英国的军事家欧内斯特·斯温顿上校心中极为沉重。看来,要面对敌军的机枪、大炮,又要能突破铁丝网和战壕,必须发明出一种全新的战斗武器。

经过一番苦思冥想,斯温顿心中冒出了一个大胆的念头:将一种较先进的履带式拖拉机装上钢铁外壳,宽大的履带使它在松软泥泞的地上畅行无阻,履带上凹凸不平的花纹可增加与地面的摩擦力,不容易打滑,此外,履带就像个大轮子,车体有多长,轮子就有多大。只要壕沟的宽度小于履带着地长的一半时,就可以轻松地涉水过河。在当时英国海军大臣丘吉尔的支持下,斯温顿上校和克劳姆普顿上校开始了新战车的研制。

1915年8月,世界上第一辆坦克“小游民”终于在英国诞生了。它是由一台拖拉机配上加长的履带和钢板改制而成的。虽然“小游民”使所有观看者心头振奋,但若要它上战场参战,似乎还需要进行一些改进和完善。

1916年1月30日,第二辆坦克“大游民”问世了。这架28吨重的庞然大物可以毫不费力地爬出深深的弹坑,面对纵横交错的铁丝网,“大游民”就像人们用手掌在桌上搓着一团棉花般轻松地将它们死死压在地上。在接下来的打靶项目中,“大游民”也表现出色。半年之内,英国共造出了49辆这样的战车,为了蒙蔽间谍,英国人将这些像运水车的大型车辆,戏称为“TANK”——水柜或大容器的意思。没想到,“坦克”这两字从此便被一直沿用。

坦克刚一问世,便被投入到索姆河战役中。首次出现在战场上的是“陆地巡洋舰”MK1型坦克,这个突如其来的钢铁怪物仅用两个半小时,就占领了大片德军阵地。在之后的战役中,德军只要一听见远处的坦克轰鸣声,便会不顾一切地夺路而逃。

第二次世界大战时,英国的“马蒂尔达”“巡洋”“十字军”;法国的“雷诺”R-35轻型、“索马”S-35中型;苏联的T-26轻型、T-28中型;德国的RzkpfwⅢ等坦克先后问世。这些坦克比早期的坦克先进了许多,最大时速可达20~43千米,最大装甲厚度25~90毫米,火炮口径多为37~47毫米。看来,坦克的确无愧于“陆战之王”的美称。

今天,坦克在人们不断地创新与改进下,已经拥有了一个庞大的家族,其成员有重型坦克、中型坦克、轻型坦克、侦察坦克、架桥坦克、扫雷坦克、水陆两栖坦克、隐形坦克……这些形形色色的坦克机械化部队的重要技术装备,如今已成为衡量一个国家陆军发展水平的重要标志。

雷达

1922年的秋天,美国海军军官泰勒和杨格在一条河边做无线电通讯试验,杨格在河的一边发送密码,泰勒则在对岸的一辆汽车里,头戴耳机全神贯注地收听着节奏均匀的发报声,突然,耳机里的声音变得越来越小,最后耳机里竟一点声音也听不到了。泰勒伸出头向对岸张望,只见一艘轮船正行驶在河上,船身挡住了视线。当船驶过之后,他的耳机里又一次传来了清晰的发报声。难道是船把电报信号挡住了?泰勒立即通过发报机向杨格通报了自己的想法。于是,两人决定把这个现象弄个明白。经过多次试验,他们发现每当有船经过时,无线电信号就会被船身反射回来。作为海军军官,泰勒和杨格马上想到这个现象可以用于海战。于是,雷达的概念诞生了。

1934年,英国人沃特森·瓦特受命担任英国皇家无线电研究所所长,负责对地球大气层进行无线电科学考察。一天,他像往常一样坐在荧光屏前观察接收回来的电磁波图像,突然,他的目光被荧光屏上的一连串亮点吸引住了。原来这些亮点是被附近一座高楼反射回来的无线电信号。这一发现使他很兴奋,能否利用这一点来发现正在空中飞行的飞机呢?要知道,在当时的技术条件下,除了看见飞机和听见飞机的声音之外,还没有一种能提前发现飞机的方法。那时,大战的阴云已密布欧洲,英国正加紧发展防空力量,英国空军还专门找了一批听觉灵敏的盲人来用耳朵搜寻敌机。当瓦特将自己的发现和想法写成报告后,空军部如获至宝,立即下令拨款试验,一个月后,雷达就装配好了。

2月26日,瓦特将雷达装在载重汽车上进行了试验。当试验飞机从15千米外的机场起飞,向载重汽车方向飞来时,雷达上的无线电波同时发射出去。当飞机飞到12千米处时,无线电接收装置果然收到了信号。世界上第一台雷达试制成功了。后来,瓦特把自己无意中发现的荧光屏显示障碍物的现象用在雷达上,用荧光屏代替了原先的接收装置。这样,监控人员可以直接从荧光屏上发现目标,比用耳机监控更为有效。到1938年秋季,慕尼黑会议召开之际,雷达站已投入运转。

20世纪五六十年代,航空与空间技术迅速发展,超音速飞机、导弹、人造地球卫星以及宇宙飞船等,都以雷达作为探测和控制的主要手段。特别是60年代中期研制的反洲际弹道导弹系统,使雷达在探测距离、跟踪精度、分辨能力以及目标容量等方面获得了进一步的提高。70年代以来,雷达采用了数字计算机,脉冲多普勒和光电(电视、红外、激光)等先进技术成果,使新一代雷达能自动探测目标并录取传递其数据,自动检查与指示雷达部件的故障,自动改变雷达技术参数,更适应目标特性和干扰环境。目前,雷达的工作频段的电磁频谱在不断扩展,其小型化、自动化、多功能程度也在不断提高。

原子弹

1934年,美国物理学家费米在用中子轰击铀原子的试验中,得到后来被他命名为超铀的元素,并首创了β衰变定量理论,为原子能的研究奠定了基础。费米也因此在1938年12月获得了诺贝尔物理学奖。

1939年,德国的两位科学家哈恩和斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的试验,他们发现:用中子轰击铀原子,只能得到地球上已存在的钡。钡的重量略高于铀的一半,这是无法用原子核的衰变来解释的。因此,两位科学家便提出了裂变理论。

裂变理论诞生时,费米正在外出途中。当他从杂志上看到这一惊人消息后,马上返回到哥伦比亚大学物理实验室。他用精密的试验验证了裂变理论的正确性,进而建立了整套“链式反应”的基本概念和基础理论。

费米用自己的辛勤工作换来了人类科学史上又一个划时代的进步。铀核反应的试验成功及其基础理论的产生,为后来原子弹的试制成功提供了可靠的理论依据。1942年,费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作,成为原子能事业的先驱之一!

原子能事业的另外一位先驱当数匈牙利物理学家西拉德。早在1933年,他就曾预见,链式反应一旦实现,其释放的巨大能量很可能用来制造杀人武器。第二次世界大战爆发后,西拉德意识到要是让希特勒这样的战争狂人拥有了原子弹,那么,人类的未来将不可想象!

1939年8月,西拉德和其他两位物理学家在爱因斯坦的帮助下,委托罗斯福总统的朋友和顾问萨克斯请求美国政府支持研制原子弹的工作。12月6日,美国政府大量拨款研制原子弹。并成立了一个军政委员会,实施制造原子武器的计划,该计划被命名为“曼哈顿工程”。

1943年4月15日,原子弹的综合实验室正式投入运行。奥本海默及费米、劳伦斯等人开始通过不同的实验方式尝试获取铀-235,同时,让工程师开始着手设计原子弹。

1945年3月,有关原子弹的所有重要物理研究都已接近完成,奥本海默宣布实施“三一计划”。7月4日,进行原子弹爆炸试验,8月1日完成装配第一颗原子弹。

然而,在这紧要关头,许多事情并未尽如人意,炸药雷管性能达不到可靠性的指标,裂变材料的供应跟不上进度,加之整个7月份风雨交加,根本无法试验。杜鲁门为了在7月15日的美、英、苏最高首脑会议上以手中的原子弹作为砝码调节战后的大国格局,要求原子弹无论如何在7月14日前试验成功。奥本海默凭着对国家的忠诚和对事业的执著,在极度焦虑和兴奋中度过了整个春季。7月16日早上5点半,一颗安放在铁塔上的试验原子弹终于抢在暴风雨来临前爆炸了。这颗原子弹的威力,要比科学家们原先的估计大出了近20倍。

从此原子弹正式登上了历史舞台。时至今日,它给全世界所带来的核战争威胁都是巨大的。