书城科普读物你一定想知道,发明探索卷
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第26章 生活科技应用(3)

19世纪后半叶,科技领域出现了许多重要发明和突破,其中一项就是汽车的工业化。美国的“汽车大王”亨利,福特凭着坚毅的品质,给美国“装上了车轮子”,使美国进入了一个全新的发展时代。由于汽车的普及,交通信号灯越来越成为一种需要。1914年,阿尔弗雷德·贝尼施开发出一种红绿灯系统,并且在美国俄亥俄州的克利夫兰进行了第一批安装。不过,这时已是”电气信号灯”。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市第五大道的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。1918年世界上第一个用手工操作的电气照明三色信号灯出现在美国的纽约街道上。这种带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安装在地下,车辆一接近,红灯便变为绿色;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机过红灯时按一下喇叭,就使红灯变为绿灯。还有一种是红外线红绿灯,当行人踏上对压力敏感的路面时它就能察觉到有人要过马路,红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故,1928年,人们将信号塔改成像现在这样的柱头式信号,英国对三色信号灯作了规定,绿灯表示通行,红灯表示禁行,黄灯表示警告。

要说这交通信号灯的完善功能,还得说说我国一位叫做胡汝鼎的人。胡汝鼎曾在美国康奈尔大学和麻省理工学院留学,后来在通用电气公司任职,是大发明家爱迪生的高徒。1925年的一天胡汝鼎站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到红灯而正要过去时,一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过,吓了他一身冷汗,回到宿舍,他反复琢磨终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯,提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,遍及全世界交通领域了。

在20世纪60年代初,计算技术成了交通信号灯的盟友。很多国家出现了多程序的控制器,它能根据变通的紧张程度来改变信号灯亮的时间长短,而装在路面下的灵敏的传感器则能把从不同方向驶来的汽车数量记录下来,这样这种信号灯可以自行决定需要首先放行哪个方向的车流。

人们之所以采用红、黄、绿这三种颜色作为交通信号灯,是因为红色的光的波长很长,穿透力也很强,可以作为禁行的信号。而用绿色作为通行的信号是因为绿色与红色的区别很大,很容易分辨,并且其显示的距离也较远。

黄色光的波长仅次于红色光,其穿透力也较强,显示的距离也较远,所以被用做警告的信号。

信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。1968年,联合国《道路变通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆若已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。此后,这一规定在全世界开始通用。

时至今日,现代交通信号灯已改由计算机来控制,此外,各种具有先进功能的信号灯也纷纷问世,新型太阳能可以有效地节约电能;通过感应系统自动测算车流量的智能信号灯可以合理安排放行时间最大限度地发挥道路通行能力,起到缓解拥堵的作用;自助信号灯可以接受通过的请求,然后根据道路情况做出判断,保障横穿马路的行人的安全……

速溶咖啡

咖啡是用烤过和磨碎的咖啡豆加沸水制成的有浓郁香味的饮料。因生长的地域不同,咖啡分为很多种,每种咖啡都具有不同的味道和香味。现在,咖啡已经成为人们的生活中不可或缺的饮料,而方便快捷的速溶咖啡更是受到现代人的喜爱。

速溶咖啡的发明

早些时候,要想烧出一壶可口的咖啡是需要许多工夫的。咖啡豆必须磨成细粉,还要用过滤器把咖啡渣留在杯外。许多发明家都在寻找一种省事的制作咖啡的办法。1901年旅居芝加哥的美籍日本人佳藤悟里发明了速溶咖啡。

1938年,雀巢公司第一次将速溶咖啡推向市场,至今,速溶咖啡的口味和品种已经经历了很多次改进和变革,所以今天我们完全可以用速溶咖啡冲调出一杯香浓可口的咖啡。

速溶咖啡的制作

与其他咖啡产品一样,速溶咖啡也是从咖啡豆生产出来的。第一道程序需要浓缩咖啡,将咖啡豆中的水分提取出来,可以用热的所谓射“线干燥法”,也可以用冷冻的方法进行浓缩,生产出可以溶解的咖啡粉或者咖啡颗粒。在整个脱水过程中,可能会失去咖啡精华,但在后来的生产加工过程中,这些精华可以再次回到产品中去。

咖啡中的咖啡因

咖啡因是咖啡所有成分中最为人注目的。它属于植物黄质(动物肌肉成分)的一种,性质和可可内含的可可碱,绿茶内含的茶碱相同,烘焙后减少的百分比极微小。咖啡因的作用极为广泛它会影响人体脑部、心脏、血管、胃肠,肌肉及肾脏等各部位。适量的咖啡因会刺激大脑皮层,促进感觉判断记忆、感情活动,让心肌机能变得较活跃,血管扩张血液循环增强,并提高新陈代谢机能。咖啡因也可减轻肌肉疲劳,促进消化液分泌、利尿。咖啡因不会像其他麻醉性,兴奋性药物一样堆积在体内,约在两个小时左右,便会被排泄掉。咖啡风味中的最大特色——苦味,就是咖啡因所造成的。

笔是人们用来书写、绘画的工具。笔被发明以后,书写便成为人类最了不起的技能之一。书写的内容和书写工具使人类文化得以延续。虽然现在已经有打字机、电脑等机器可以代替笔进行书写,但是作为文化传播的重要工具,笔永远不会被人们遗忘。

古人曾用坚硬的“石笔”和“刀笔”,在石头、骨头、木头、竹子或其他坚硬的天然物体表面直接刻出标记。随着时间的推移,当人们为着传播、积存和书写的方便而尝试在树皮、兽皮、丝帛和纸张上留下标记时,就使用相对较软的书写工具。在古代中国,人们开始使用毛笔书写。而欧洲人有自己独特的书写工具——鹅毛笔。鹅毛笔由古代的埃及人发明。它既能蘸墨水,又能较长时间连续书写,但不便于长期使用,于是便有了以后的铅笔、钢笔及圆珠笔的出现。

钢笔的诞生

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。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。这样写起字来很不方便。1829年,英国人詹姆士·倍利成功地研制出钢笔尖。它经过特殊加工,圆滑而有弹性,书写起来相当流畅深受人们的欢迎。然而,这种笔必须蘸墨水书写,十分麻烦。到1884年,美国人沃特曼,发明了一种用毛细管供给墨水的方法。他给钢笔加上了具有弹性的薄皮橡皮胆,只要把内部的空气挤出产生负压,插入墨水瓶,笔很快就吸满了墨水。这种设计直到今天仍无多大变动。

铅笔的历史

14世纪时,石墨在英国苏格兰边境的坎伯兰被发现,为铅笔的发明创造了条件。1792年,法国工程师孔代设计了外包松木,里面为石墨泥土芯的铅笔。1793年,法国人康德首次采用水洗石墨的办法提高石墨纯度,并在石墨中掺入黏土放入窑里烧烤,制成了当时世界上既好又耐用的铅笔芯。后来,美国细木工威廉姆·门罗,在自己的店里发明了一种可以制造木板条的机器。每块木板条都由机器从头至尾冲槽,然后用两片冲过槽,松紧合适的木片把石墨粘合起来,这就是第一支现代铅笔。

打字机

打字机是用按键或把手把字和符号打印在纸上的机械。打字机的发明让人们可以不必再慢腾腾地书写信件和文章,大大提高了工作效率。经过不断改进的打字机成为非常重要的办公用具。

打字机的问世

19世纪初,人们只能用手抄写各种文件。许多人试图发明一种使这个工作变得容易些、快速些,并且更为有效的机器。早在1714年,英国工程师亨利·米尔便获得了一项关于写字机器的专利,但后来没有留下这部机器的任何图样。1868年,美国人肖尔斯发明了第一台实用打字机。与现在的打字机样,这台打字机有一个键盘,一些铅字连动杆和一条油墨丝带。

打字机的原理

打字机分为手动和电动两种,都需要靠手指敲击按键来操作。手动打字机有许多又长又细的小键锤(叫作打印杆),每个小键锤有一个不同的字母。

按一下按键,小键锤便往外翻,打在染有油墨的带上,把字母打印在纸上。电动打字机的字母环排在一个球形字头上。每打一个字,球形字头会先转到适当的位置,然后打在墨带上。现在许多打字机都被文字处理机取代了。

不同类型的打字机

目前世界上已有几百种不同类型的打字机,如上行打字机,前行打字机带打字轮的钟型打字机,带打印杆的打字机等。现代精巧的电动打字机,比原来怪模怪样的手动打字机前进了一大步,但肖尔斯发明的键盘却几乎毫无改变地保留了下来。

条形码

商品也有“身份证”。留意观察就会发现,大多数具有外包装的商品上都有一种黑白相间的条纹图案,这种条纹图案叫“条形码”,它就是商品的“身份证”。

商品的条形码

商品条形码是实现商业现代化的基础,是商品进凡超级市场、POS扫描商店的入场券。在商店,当顾客采购完商品在收银台前付款时,收银员只需将带有条形码的商品在装有激光扫描器的台上轻轻掠过,就可把条形码下方的数字快速输入电子计算机。通过查询和数据处理,计算机可立即识别出该商品制造厂商、名称、价格等信息并打印出购物清单。这样不仅可以实现售货、仓储和订货的自动化管理,而且通过产、供、销信息系统,使销售信息及时为生产厂商所掌握。

条形码是什么

条形码是由宽度不同,反射率不同的条和空,按照一定的编码规则编制成的,用以表达一组数字或字母符号信息。条形码在商品流通,邮电管理等许多领域都得到了广泛的应用。商品条形码编码遵循唯一性原则,即一个商品项目只能有一个代码,以保证商品条形码在全世界范围内不重复。

谁发明的条形码

19世纪20年代,一位名叫肯德姆的发明家“异想天开”,想对邮政单据实现自动分拣,他的想法是在信封上做条形码标记,条形码中的信息是收信人的地址,就像今天的邮政编码一样。为此肯德姆发明了最早的条形码标识。设计方案非常简单,即一个“条”表示数字“1”,两个“条”表示“2”,以此类推。但真正意义上的条形码则是由美国的布兰德在1949年发明的。

条形码的通用性

商品条形码具有国际通用性,由13位数字组成。一般由前缀码、制造厂商代码、商品代码和校验码组成。前缀码赋码权在国际物品编码协会,是用来标识国家或地区的代码,如00至09代表美国、加拿大,690至692代表中国大陆制造厂商代码的赋码权在各个国家或地区的物品编码组织。商品代码是用来标识商品的代码,赋码权归产品生产企业。校验码是用来校验商品条形码中左起第1至12个数字代码正确性的。

信用卡

凡是能够为持卡人提供信用证明,持卡人可凭卡购物、消费或享受特定服务的特制卡片均可称为信用卡。信用卡是银行发给储户的一种代替现款的消费凭证。信用卡包括贷记卡、准贷记卡、借记卡、储蓄卡、提款卡(ATM卡)、支票卡及赊账卡等。随着信用卡业务的发展,信用卡的种类还将不断增多。

刷卡时代的来临——信用卡的发明

信用卡1915年起源于美国。最早发行信用卡的机构并不是银行而是一些百货商店餐饮娱乐业和汽油公司。为招徕顾客,推销商品,这些商店有选择地发给一些顾客一种类似金属徽章的筹码作为消费凭证,顾客可以在这些发行筹码的商店及其分号赊购商品,约期付款。这就是信用卡的雏形。50年代后,有人设计出了几乎在任何地方都有效的“通用”卡。1958年,第一张银行卡——美洲银行的“邦加美利卡”正式使用了。这是世界上第一张真正的信用卡。

信用卡的广泛使用

计算机的发明使得信用卡的广泛使用成为可能。到20世纪50年代中期计算机首先应用于商业,这意味着顾客的账目信息可以很方便地归拢在一起并贮存起来。从那时起,其他许多发明使信用卡使用更安全,更便利。

例如,把磁条加到卡上的想法,卡上可录入顾客的身份及身份证号码等信息。现在这样的信用卡已用于各种途径,像银行贷兑现款,担保支票,当然还有像最初打算的那样用卡来购物。值得一提的是,目前,内装集成电路的信用卡越来越流行,集成电路上可以贮存持有人的银行账户和其他信息细目。这类卡以“智能卡”而闻名。