书城科普读物科技轶闻趣事(科学知识大课堂)
10493500000016

第16章 机遇故事(6)

1855年8月16日,贝塞麦公开发表了他只需15分钟炼成纯钢的新技术;1860年,他正式完成了享有世界声誉的“贝塞麦转炉”。这时克里米亚战争早已经结束了,贝塞麦转炉生产的钢虽未派上这场战争的用场,可是它为钢铁工业的发展立下了汗马功劳。

小女孩的糖纸

1886年,18岁的海尔离开了芝加哥来到美国著名的麻省理工学院攻读物理。他勤奋刻苦地学习,积累了大量知识,掌握了当时科学家们在太阳研究中得到的最新成果。此外,海尔还利用课余时间,在哈佛天文观测站充当研究人员的助手,增加实际经验。在这些基础上,他开始为实现少年时代的愿望而努力了。

太阳是由炽热的气体组成的,科学家们把太阳外部的大气分成三个层次:最下层是光球,约有500公里厚;光球上面是色球,约有几千公里厚;最外面是日冕。我们平常用肉眼通过遮黑的望远镜观测太阳时,只能看见光球,因为它发出的光最强,把其他部分发出的光淹没了。这对研究工作十分不利,因为太阳上一些具有重大研究意义的现象,都发生在色球之中。当时很多科学家都在考虑:怎样找到一种给色球拍照的办法呢?

海尔也在琢磨这个问题。1889年的一天,他趁学校放假,坐火车回芝加哥。海尔没有心思去欣赏窗外秀丽的景色,他的眼前总是闪烁着太阳的光芒……这时,一个天真的小女孩把一张透明的红色糖纸遮在眼睛上,顽皮地叫着:“妈妈变红了,这位先生也变红了!”周围的乘客都笑了,海尔也笑了。突然,海尔的笑容停滞了,他在想:红玻璃纸把红光以外的其他色光都滤掉了,透过它只能看到红色,能不能设计一种滤光的仪器,把太阳其他部分的光滤掉,而只让色球发出的光通过呢?

火车上的小姑娘给了海尔很大的启示。他经过不懈的努力,终于制成了一台“太阳单色光照相仪”。这种仪器可以把光球辐射出的光清除掉,只让色球的影像出现在照片上。1892年,海尔用它成功地拍摄了世界上第一张太阳单色相片。

后来,海尔成了世界闻名的天文学家。

天衣无缝

1986年,美国著名的《科学世界》杂志根据广大读者的推荐,从成千上万件发明中,选出了20世纪对人类生活影响最大的十大发明。这十大发明中有飞机、火箭、尼龙、电视、电冰箱、飞艇、集成电路等赫赫有名的科技成果,可是名列榜首的,却是一件小玩意儿——拉链。

小小拉链为什么会有这么大的影响?

拉链的发明是在1890年前后,那时有个名叫惠特科姆·贾德森的美国人,对当时用缝纫方法制成的生活用品有一种感觉——使用时总有某种不便。例如,手提包、口袋等物,除了用绳、带捆扎外,就是用扣子封口,既麻烦又不美观。

有一次,贾德森带着事先买好的生日礼物去看望他的大表姐。快下火车时,车门口比较拥挤,一位上了年纪的老太太不慎跌倒,胳膊肘压在她携带的一个鼓胀的布袋上,按扣封住的袋口被胀开,内装的大米撒了一地。贾德森放下自己的手提包,去搀扶那个老太太。当他回过头拿起自己的提包时,发现轻了一些,并且有一段未封严的包口张大了。打开一看,里面的一盒生日礼物不见了。

这件意外事情的发生,给贾德森以很大刺激。他认为老太太那袋大米的撒出以及他那盒生日礼物的丢失,主要是由于布包或布袋的口封闭不严所造成。因此他决心搞出一个可以把对接缝严实封闭并且开合方便的闭锁装置。然而,这种装置并不是一想就能想出来的,贾德森冥思苦想了很久,也没想出个头绪来。

有一天,贾德森看见一个木匠正在做一个木箱,木匠用带有间齿的两块木板拼接箱子缝,他对这一举动进行了认真的观察与思考,进而想到:在布袋或包的开口部采用类似这样的间隔齿装置,一定能把开口部位封锁严实。关键问题是:采用什么样的结构才能使它开合自如呢?

这个悬而未决的难题成了他的一块“心病”。后来有一次,他到一家铁匠铺准备购买一个饭勺。

这里的铁勺子吊挂得不但整齐而且巧妙:一根被支架在水平位置的钢筋棍上吊挂着上下两行,上面的一行是由钢筋棍直接穿过勺柄孔,而下面的一行是勺柄朝下,通过勺部“咬合”在一起的。贾德森选中了下行左起第五把铁勺,他使劲朝下拽,却是拽不下来。看来咬合得很紧。后来,铁匠师傅告诉他,把左边的四把勺子向外扒开。果然见效,他需要的那把就轻而易举地取下来了。

买饭勺给他带来了意外的收获,那种紧紧咬合在一起的两行铁勺成了他设想中的“拉链”的雏形。以后,他就根据这种咬合原理设计出了拉链装置。不知你注意到没有,现在的拉链齿除了采用等距离间隔排列以外,它的齿形有个特点,即一面凹下,一面凸起,宛如一个微型饭勺。这两排齿在一个滑动链的作用下开合。这个滑动链前头宽,后头窄,当它向前滑动时,窄的一端压迫两边的齿,使两相邻的齿的凸凹部密合到一起,闭锁得很结实;向后滑动时,它的前端的挡头迫使两边的链齿张开一个角度,拉链就逐步被打开了。

在现代人看来,拉链的结构简单得很。然而,当年的贾德森在煞费苦心地想出凸凹齿错合原理,并设计出这种开合机构后,在制作过程中又遇到了重重困难。1893年,贾德森在完成这项发明后申请了专利,并与沃尔特律师合建一个公司进行拉链生产。12年后,这个公司的拉链制造机才开始运转,制出的产品很粗糙。

又过了7年,瑞典工程师纳逊德巴对贾德森的发明很感兴趣。他意识到“可移动的扣子”若能克服缺点,其用途将不可限量。他对贾德森的发明进行改革后,制出的拉链才使用户感到满意。1924年,美国固定公司从纳逊德巴处买进专利,将它投入生产,并在商品交易会上当场表演。新的可移动扣子引起了人们的很大兴趣,大家看到它使用十分方便牢靠都很赞赏。根据它开合时发出的摩擦声,固定公司为它起了个形象的名字,叫做“ZIPPER”,也就是拉链。

拉链很快在世界上流行起来,从最初只用在雨靴上,一直发展到鞋、帽、服装、书包、提包、钱包等许多生活必需品上,甚至于枕套、沙发垫、公文包、笔记本……众多物品都用上了拉链。拉链已不再局限于服装鞋帽业,在人类生活的众多方面都可以看到它的作用。

有人曾在相声中针对那些粗枝大叶的外科医生,调侃地建议在开刀的刀口上装根拉链。谁曾想到,美国外科医生史栋在人体胰脏手术中,真的用上了拉链。以前,病人胰脏开刀以后常会大量出血,因而必须在腹部反复开刀、缝合,以便更换纱布,这种方法使病人痛苦不堪。史栋把普通裙子上用的7英寸拉链缝在伤口上,换一次纱布只要5分钟,不需要反复开刀了,病人痛苦减少了,治愈率也更高了。

詹金斯医生发明了一种“皮肤拉链缝合术”,用粘在皮肤上的拉链使伤口两边贴紧,不必缝针,肌肉和皮肤愈合很快,伤痕还很小。

“拉链式香肠保鲜技术”又是一项用拉链的新发明。为了保持香肠的鲜度,外面的套膜要厚,但厚的套膜很难切开。为此,德国柏林大学的科学家将拉链便于“开、合”的技术移植到香肠上,提高了香肠鲜度,延长了保鲜期。你看,拉链不仅为人类的衣着带来极大的方便,还在更广泛的领域里发挥作用,它不愧是20世纪一项最伟大的发明。

令人作呕的发现

在古代战争中,许多士兵并非直接死于枪弹,而是被伤口细菌引起的坏疽病和毒血症夺去了生命,为此军医们伤透了脑筋。

一次,威震欧洲的拿破仑将军率兵亲征,虽然打了胜仗,但是官兵伤亡甚大。数百名官兵血流疆场,英勇牺牲,数以千计的伤员,在军营里顶着夏日奄奄一息,连接不断地死于毒血症。目睹那纷纷离去的战士,医生们落下了泪水。然而,医生却惊奇地发现,许多重伤员眼看着苍蝇在伤口产卵、生蛆而无力驱赶,苦不堪言,可是最后却保住了性命,成了免遭死亡的幸运儿。被绿头苍蝇侵扰过的伤员,为什么不出现毒血症,而且他们的伤口愈合速度较快呢?当时,法国医生没有弄清这个秘密。

后来,在美国国内战争时期,美国军医得知法国军医的发现,有意识地把绿头苍蝇的蝇蛆引入伤口,结果也起到了清除伤口的坏死组织、加快伤口愈合的效果。

蝇蛆究竟含有什么物质呢?科学家们对此进行了研究。结果发现,蝇蛆唾液腺中有一种棒状细菌,它能分泌出一种化学物质,把伤口的病原体杀死。美国明尼苏达大学的科学家从这种化学物质里分离出两种化合物——苯醋酸和苯乙醛。这两种物质都有很强的杀菌能力,它们能够通过穿越脂质细胞抑制细菌利用氨基酸发挥作用,还能够阻断病菌菌体内部的化学反应。这不仅揭开了伤口生蛆有利愈合的秘密,而且还为医生们提供了一种新的杀菌药物。

苯醋酸和苯乙醛在pH值为2.5的酸性环境中,能穿透细菌的细胞膜,在几秒钟内把绝大多数致病菌歼灭。然而,在枪伤或外伤性创口中,常常呈中性或弱碱性,根本不利于苯醋酸或苯乙醛发挥杀菌作用,蝇蛆究竟是怎样调节伤口的pH值的呢?原来,在绿头苍蝇的体内中,pH值为2.9,这种情况非常适合苯醋酸和苯乙醛的杀菌活动。实际上,蝇蛆就像伤口中的消毒过滤器,把致病菌吞进口中,然后由唾液腺中分泌出来的苯醋酸和苯乙醛,把它消灭。真是难以想像,令人讨厌的蝇蛆,还有这等非凡的功能呢!

牢骚引出的发明

1822年,法国的盖·吕萨克和阿拉戈利用电流的磁效应,把通电导线绕在软铁上,使一块普通的软铁变成了磁铁。几年后,美国的亨利在此基础上发明了磁性强大的电磁铁,利用电磁铁的原理,人们制成了继电器。继电器是在机电式计算机上第一个派上用场的电器部件。

遥控玩具或者家用电器的遥控装置,大多数都离不开继电器。继电器是一种开关,不过它的开启与闭合不是靠人手去拨弄,而是靠微弱的电流。这种弱电流通过一个电磁铁的线圈,使电磁铁磁化并将一个衔铁吸下。衔铁连着一个开关,就可使得另一个大电流接通或断开。有了继电器,一个微弱的电流就可以控制一个大电流的开断。而微弱电流本身的开断不一定需要我们用手去拨动,它可以通过其他各种手段达到,比如无线电信号、导电的水、能导电的人体等。因此,继电器在各种控制电路中有着广泛的应用。

计算机的研制者们欣喜地发现,继电器的应用还有潜力可挖,它可以用来计数。它有开和关两种状态,就可以用来表示二进制中“0”和“1”两个数,用多个继电器就可以记录多位的二进制数。正是因为继电器具备这样的特性,所以,后来在机电式计算机中发挥了关键作用。

随着电与人类关系的逐步密切,许多人开始考虑将电学成果应用于计算技术。而在这方面首先取得实质性进展的是霍利瑞斯制表机。

它的设计人霍利瑞斯既不是工程师,也不是科学家,而是一名普普通通的统计人员。

霍利瑞斯是美籍德国移民的后裔,毕业于哥伦比亚大学附属专科学校,他曾在美国人口调查局工作过,对统计工作的特点和艰巨性非常了解。

当时的美国每隔几年就要做一次人口调查,调查的项目十分详细,光是按年龄的划分就有10类:5岁以下、6~10岁、11~20岁、21~30岁、直到80岁以上年龄段。大家知道,美国人口主要是由移民组成的。18世纪末、19世纪初,美国的人口还不多,广大的西部还都是人烟稀少的森林、草原和沼泽地,这个时期做人口统计当然没有太大的困难。随着人口的迅速繁衍和大规模移民潮的涌入,美国人口剧增,这就使得人口调查和统计工作的难度一次次增加。

大量的人口资料堆积如山,使统计工作者望而生畏,以致1880年的人口调查统计任务一直拖到1887年也没有结果。霍利瑞斯制表机就是在这种背景下应运而生的。

一天,霍利瑞斯和一位在人口调查局工作的官员比灵斯聊天,几句话就扯到了令人厌烦而又无法回避的人口调查问题上,两个人开始发牢骚,比灵斯更是抱怨不停。念了一阵苦经之后,比灵斯忽然提到一个他已考虑了多日的设想,那就是使用穿孔卡片帮助统计。让每个接受调查的人都使用相同规格的硬纸卡片,按照不同的个人情况在不同的位置上穿孔,然后使用一种特殊的机器把这些信息读出并加以统计,至于机器如何设计他就不得而知了。

比灵斯的设想给霍利瑞斯以极大的启发,激起了霍利瑞斯的创造灵感,使他仿佛看到了解决问题的曙光。他过去听说过提花编织机上穿孔卡的故事,那件事发生在1728年。一位法国工程师发明了一种自动提花织布机,其中设计了一连串长长的穿了孔的卡片,让卡片转动,使得那些与卡片上的洞眼正好对着的织针顺利通过;而不相对的织针通不过。这样,纱线就织出了规定好的花纹。现在已是19世纪末,时代不同了,要求也不一样。霍利瑞斯懂得,仅用机械的方法显然会黔驴技穷,只有配上最新的电工技术才会使问题得到解决。