书城科普读物趣味科学(科学知识大课堂)
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第4章 趣味发明(3)

就在英国人麦克米伦对奔跑机做了重大改进的同时,法国巴黎的米苏父子也造出了一辆别出心裁的自行车。它前轮大后轮小,在前轮上安装了脚蹬曲柄。这种车无论在平坦的路面上还是下坡时,骑车人都比较舒适,而且速度也比奔跑机快多了。1861年巴黎成批生产了这种自行车。德国慕尼黑的一个展览馆至今还保存着一辆“米苏”式自行车。

从奔跑机发展到近代化的自行车,许多人在这一进程中展现了智慧和才干。如英国人劳森,最早把脚踏板改放在前后轮中间的就是他;瑞士人汉士雷诺特采用了链条传动等等。车架的结构也有不少变动。其中对自行车做出特殊贡献的要数英国人邓洛普了。他是第一个使用充气轮胎的人。原来自行车的轮子都是木制的,后来又改用实心胶带,这种轮子在平地上行驶问题还不大,如果在坎坷不平的小道上行驶,那可把骑车人震动得够呛,人们甚至给自行车起了绰号,称它为“震骨器”。看来改进车轮已成为迫切的需要。1888年,邓洛普所在的学校举行自行车比赛,邓洛普为了获胜,他把家中的一条旧橡胶管粘成圆环,打足了气,把它装在车上。出乎意外的是这样不仅增加了自行车的弹性,而且提高了车速,使邓洛普在比赛中名列前茅。偶然的比赛使邓洛普发明了充气轮胎,这是自行车发展史上的一大飞跃,影响很大。后来邓洛普干脆就干起生产充气轮胎的工作来了。

经过几十年的改进,自行车的结构日趋完善。19世纪90年代,已经有了大规模生产自行车的工厂。

近年来,为了节约能源,减少环境污染,锻炼人们的身体,许多国家都提倡使用自行车,骑自行车的人越来越多。在现代化的交通工具中,自行车仍占有特殊的地位。

奔驰在轨道上

火车的正规名称应为“列车”,由于在铁路上最初使用的是蒸汽机车,是以火力产生牵引动力的,因此,我们中国人便俗称它为“火车”,并且把凡与铁路有关的东西也都带上了“火车”二字,如火车头、火车厢、火车道、火车站、火车票……那么,火车是在什么时候、由什么人发明的呢?

铁路很早就有了,当然不像现在的这么先进,它也像其他一切事物一样,是慢慢发展起来的。

16世纪时,在德国、法国交界处的矿山,工人们为了把采的矿石从矿山里运出来,就铺了两根木头轨道,从矿山深深的巷道里一直延伸出来,矿车就沿着木轨滑行,把矿石运出来。这时的木轨可以说是早期的“铁路”了。

1784年,英国的瓦特发明了通用蒸汽机并申请了发明专利,兴起了工业革命,工业生产迅速发展起来。在工业生产中经常要用蒸汽机来帮忙,而造蒸汽机要用大量的铁,蒸汽机工作起来又需要很多煤,所以就要大量开采煤矿和铁矿。矿石开采出来后,要将它们运出来,于是,人们修了许多路,特别是在矿山里铺设了一种把铁皮包在木轨上的路轨,一直延伸到外面,煤呀铁呀就沿着它运出来,这种铁路比早期的木轨要好多了。在这种铁路上行驶的主要是马车。

不过,单单两根铁轨,时间久了,容易被压坏,而车子也容易打滑;再说经常日晒雨淋的,木头也容易干裂腐烂。于是,后来人们把它们都改成了铁轨,真正用铸铁做的,还在轨道之间横向铺设了一根根枕木,使轨道更加牢固,不容易压坏,这样就形成了最早的名副其实的铁路。

特里维西克是英国矿山里的一名技师。当时矿山里用来运输矿石的马拉有轨货车,速度比较慢,一天下来,只能运出去一部分矿石,已经远远不能适应矿山的运输需要。特里维西克看到这个情况,设想用蒸汽机来代替马力,开发出新的运输工具,造出蒸汽机车。从1781年开始,他就开始用心研究。几年过去了,特里维西克一直在努力研究,解决了一个又一个难题,像怎样使得蒸汽机变小适合装在机车上、机车行驶时锅炉怎样通风、汽缸如何排气等问题,终于在1804年造出了世界上第一台蒸汽机车。

这是一台只有一个汽缸的蒸汽机车,能牵引5节车厢,每小时可行驶5千米到6千米。

有意思的是,特里维西克的这台机车没有设计制造驾驶室,那驾驶员怎么开车呢?他就在机车行驶时跟在车旁边走边驾驶,可以想象,早期的火车一定不快,否则开起来后,驾驶员怎么跟得上呢?

特里维西克在机车造好后,曾经在英国伦敦的尤斯顿广场遗址上进行过试车。那里有一个围场,他在这圆形的围场里铺了一圈轨道,一辆拉着客车的特里维西克火车在上面行驶,向人们表现了它的雄姿,有的市民还乘坐在后面车厢里,兜了几圈呢!这景况使得围观的人心里也痒痒的,都想坐上去风光风光。

可是好景不长,这辆机车试了几次后不久,就经常发生零件损坏、翻出轨道、铁路断轨等事故。特里维西克做了几次修理、几次改革,但还是不能避免事故的发生。连特里维西克自己也失去了信心,他不愿意再多作研究了,把注意力转向了其他方面,放弃了对火车的探索。总的来说,特里维西克的尝试失败了。

不久,许多工程师弄清了特里维西克蒸汽机车发生事故的原因,是由于铁轨打滑造成的。于是,先后有好些人对它进行改进。先是在1812年,有两名英国人先在两条铁轨中间加一条带齿的轨,又在机车腹部安装一个转动的齿轮,希望齿轮和带齿的轨道吻合,结果失败了。后来在1813年,又有一名英国人为了解决铁轨打滑问题,想在机车后面装上两只脚,让它们像人脚一样交替行走来推车前进,但也失败了。

就在这时,斯蒂芬森开始了对蒸汽机车的探索。

1781年,斯蒂芬森出生在英国一个煤矿工人家庭,家境清寒,仅仅靠父亲微薄的薪水来养活一家8口人。为了生活,斯蒂芬森8岁就去给人家放牛,14岁就跟着父亲到煤矿做工了。工头看他年纪还小,就让他干些擦机器和保管蒸汽机零件的杂活。天天和蒸汽机打交道,使他对蒸汽机非常熟悉。

煤矿里的运输跟不上,工人们只好自己推着车,甚至自己背着重重的煤,从矿井下运上来。工人们弯着腰,累得直喘气,汗水从满是煤粉的脸上淌下来。看到父亲和工人们这么劳累、这么辛苦,而煤矿里的运输能力又是那样低,斯蒂芬森立下宏志,一定要改变煤矿运输的现状,解除工人们的劳苦,发明出比特里维西克机车更好更实用的运输工具。

可是,斯蒂芬森没文化,17岁了还识不了几个字,于是,他加入了矿上那所专门招收七八岁儿童的矿工子弟夜校,认真地学习起文化科技知识。

除了如饥似渴地学习科学文化知识,斯蒂芬森特别注意到实践中去学习知识。他一有空就去观察当时人们已制成的各种车,它们的优缺点在他心里清清楚楚。为了更好更完全地掌握蒸汽机的性能,他曾经不远千里,专门到瓦特的故乡苏格兰做工学习了一年多。在这一年里,他深入研究了瓦特蒸汽机的构造原理,了解到很多试制蒸汽机车的经验。

这时机会已悄悄地来到斯蒂芬森身边。有一天,矿上的蒸汽机坏了,技师修了老半天也没修好,老板、工人们都急得团团转,蒸汽机不动,就不能开工干活。斯蒂芬森走了过来,充满信心地说:“让我试试!”老板回头一看,原来是擦机器的杂工,疑惑地看看他,由于时间已来不及了,只好似信非信地点点头:“好吧!”斯蒂芬森在一双双眼睛的注视下,沉着冷静,很快就把蒸汽机修好了。大家都惊呆了,老板高兴地拍拍斯蒂芬森的肩,说道:“小伙子,好样的!从今天起,提升你为工程师。”斯蒂芬森笑了,他以自己的真本事,赢得了人们的信任,终于脱颖而出,从一个机器房的小杂工升到了机械工程师。

初试成功以后,斯蒂芬森发明创造的劲头更足了。1814年,33岁的他终于设计制造出了第一台新型蒸汽机车。这台机车能拉30吨货物,每小时可行驶7千米。的确,斯蒂芬森的机车比以前的机车快多了,但还有许多地方不太完善。就是这列火车在试车时,车上的一个螺丝帽被震松了,车子翻了,车厢里的英国国会议员和英国交通公司的董事长也被摔伤了。

这下可闯祸了。本来就反对火车的人,更是抓住这事不放,纷纷指责,硬是说火车没有马车安全,而且还说蒸汽机喷汽时产生的响声,把铁路附近的牛马都惊跑了。他们断定,用火车做交通工具是不可能的。在反对派强大的声势下,煤矿老板也退缩了,斯蒂芬森的第一台机车就像特里维西克的火车一样,默默无闻地被搁置一边。

但是,斯蒂芬森并没有退却,他开始了改进火车的工作。他想了许多办法,减小机车的噪音;用小管子把汽筒里的废蒸汽引到烟筒里去,这种蒸汽向上的冲力大,烟也出得更快,炉中空气循环加快,煤烧得也更旺,机车的牵引力就增加了好几倍;同时,他对铁路也做了改进,在枕木底下铺了许多小石子,防止铁轨因为火车的震动而断裂,现代铁路从此初具雏形。

就在这时,一个好机会又降临到他身上。1823年,英国政府聘请斯蒂芬森任修建铁路的总工程师,在拉兹河畔的海港城市斯托克顿和以盛产煤炭著称的达林顿之间,修筑世界上第一条40千米长的铁路。这条铁路主要用于运输。只是,这条铁路不是为行驶火车铺设的,而是为马车运输铺设的,所以,铁路铺成后,只准马车行驶。作为总工程师的斯蒂芬森,抓住这个机会,努力去说服一个又一个政府官员,终于使英国政府同意让火车在上面行驶。

1825年9月27日,火车通车典礼在斯托克顿城正式举行。“旅行号”蒸汽火车拖挂着33节车厢,载着450名乘客,像一条铁龙卧在铁轨上,等待出发。它的主要部分,是一个铁木合制的卧式圆桶锅炉,锅炉上面有两个垂直汽缸,通过机轴来带动锅炉底下的4个车轮转动;机车上也没有驾驶室,司机就站在车上操作;机车旁边还挂着一个装满煤炭的铁篮子,夜间行驶时,点燃篮子里的煤,便是一盏照亮火车前进的明灯了。

看,斯蒂芬森正要亲自驾驶他亲手造的火车。“开车!”只见“旅行号”缓缓启动,越来越快,越来越快,火车以每小时24千米的速度向达林顿城驶去。

顿时,铁路两旁观看的人群欢呼起来,有些人兴奋地跟着火车奔跑,有些人骑着马随着火车飞奔。且不说人,马也跑不过火车,他们早已被火车远远地甩在后头了。

成功了!成功了!斯蒂芬森驾驶着“旅行号”胜利到达终点,掌握、欢呼声响成一片,乘客们一个个激动地走下车,和欢迎的人们一起,把斯蒂芬森团团围住,热烈祝贺他的成功。

火车,从此真正被世人承认,并登上了交通运输的历史舞台。

斯蒂芬森当之无愧地被世界公认为火车的发明人。

疯狗脑髓的功用

春天来到了北方。葛洪(284~364,东晋医学家)查清两种怪病后才离开病区,趁着和煦的春光,继续往洛阳行进。

有一天中午时分,他路经一座村落旁边,只见四周田野上一片片金黄耀眼的菜花,蜜蜂争着在花丛中飞舞采蜜,村里炊烟缭绕,鸡声喔喔,显得非常宁静。突然间从村边传来一声惊叫,接着拥出一群人,有的举着锄头,有的拿着扁担,围着个什么东西在打,一边猛打还一边高喊:“打死它!打死它!”

葛洪赶过去一看,原来是人们在围打一只疯狗,那疯狗已被打倒在地闭了气,可仍然瞪着红通通的发直的眼睛,伸出的长长的舌头上流着口涎。被咬的是个小伙子,他出门担水,不提防冲来这只疯狗咬了他。小伙子此时抱着受伤的腿坐在地上,吓得两眼发直,脸色煞白,冷汗一滴滴地顺着鼻尖往下滴。

葛洪深深知道被疯狗咬伤后的严重恶果:人被疯狗咬了,会得一种“犬病”(即狂犬病、疯狗病)。病人兴奋若狂,受不得一点刺激,吹一点风,听一点声音,就会引起抽搐痉挛;看见水,甚至听到水的响声就要抽风,所以又叫做“恐水病”。得这种病的人最后往往全身麻痹瘫痪而死。当时的医生们对这种病都无能为力。葛洪早在家乡的时候,就看到过患疯狗病死去的人;来到北方游学,又遇到过几个这样的病人。为了找出医治这种病的办法,他曾经下过一番功夫。经过多次的访问、观察,他发现凡是被疯狗咬伤的人,一般每过7天都要发病一次;如果连续21天不发病,那么就可能脱离危险;但一直要过100天不发病,才算摆脱了这种恐怖的病症。得过这种病的人,还切忌吃狗肉和蚕蛹,如果吃了这两种东西,即使痊愈了的病人也会复发,而一旦复发就少有活命的希望了。

葛洪曾深入民间,摸索总结了治疯狗病的种种简易方法。例如,可先吸去病人伤口中的毒血,然后用艾绒灸10次,第二天起再每天灸一次,连灸百日,病人就可脱离险期;又可用薤白或地黄捣成汁敷在病人伤口上,同时让病人口服这种汁水,连敷连服下去,就可以逐渐好转;还可用矾石研成细末撒在伤口上,然后包扎起来,防止伤口恶化;另外,用干姜研成细末让病人连服带敷,也有一定效果。

但葛洪并不满足于这些治疗方法,因为这些方法虽有一定效果,可是把握性不很大,更不能保证以后不复发。他一直想寻求另外的治疗途径。