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第61章 经济科技篇(10)

在20世纪,派莱克斯耐热玻璃材料成为大型反射望远镜的重要原料,而且由多个六边形镜子安置在一起,以降低扭曲度。随着计算机的发展,科学家已经有能力将望远镜的扭曲进一步降低,解决的办法就是使几个小型望远镜(即使在各自相距很远的地方)连在一起,并且借助于电荷偶合装置,用电子连接它们的图像。

1990年,人们在卫星上装备了一台高质量的光学望远镜,该镜带有高质量的电荷偶合装置(CCD)。不久,哈勃太空望远镜打开了通向宇宙的新窗口。1993年进行一次修整,改正了初次装配时的一些失误。从此以后,人们通过哈勃太空望远镜,发现了上千个新的“银河系”,而且接收到来自宇宙最远处的光——这种光在宇宙形成初期就产生了。

20世纪时期,科学家还研制出一些辐射成像的仪器。人们也把它们归入望远镜大家族中,或干脆称之为辐射望远镜。

显微镜的由来

1590年,荷兰的眼镜制造匠詹森发明了显微镜。它的结构相当简单。

据说有一天,詹森13岁的儿子,偶然发现用两块凸镜在一定距离观察物体时,物体显得格外大。这个孩子惊奇的叫喊引起了詹森的注意。

詹森把这两块凸镜固定在直径不同的圆筒上,并使小圆筒能在大圆筒内自由滑动,放大率近10倍。这便成了今天显微镜的原始雏形。这架具有划时代意义的显微镜是一种双透镜,也就是“复式显微镜”,现仍保存在荷兰东兰德省的博物馆里。

詹森虽然是显微镜的发明者,但他对显微镜并不重视,根本不了解它的重要价值。

1610年,着名科学巨匠开普勒对一种双透镜仪器有所描述。1612年,科学大师伽利略使用了这种双透镜装置。1619年,一位荷兰实验者科尼利斯·德布雷对外宣称,说他发明了“复式放大镜”。1625年,约翰·费博正式给这种装置取了一个“显微镜”的美名。

事实证明,显微镜的问世源于研究望远镜的相关实验。很多光学工作者和自然科学家们在研究望远镜的过程中,总是想对近处的目标物进行清晰的检验,于是不得不反复进行试验,一步步改进镜片的配置。

17世纪晚期,荷兰有一位名叫列文虎克的布料商兼眼镜商,他对显微镜的研究很感兴趣,研制出一种新的显微镜,还第一次用它进行科学试验。后人充分肯定他的成绩,奉他为现代显微技术的先驱。

列文虎克出生于荷兰的德尔夫特市。他从小没有受过正规教育,当然也缺乏必要的科学训练。成年以后,他在阿姆斯特丹一家布店当店员。但他始终对新奇事物充满强烈兴趣,而这一点恰恰是科学研究者的重要素质之一。

一次,有个朋友告诉他,一家眼镜店能够磨制放大镜,人通过放大镜,就能看清肉眼无法看清的东西。他对这个神奇的放大镜充满了好奇心,但又因为价格太高而买不起。于是,他就找到这家眼镜店,经常进去瞧瞧,认真观察别人磨制镜片的工作,偷偷学习磨制镜片的技术。

他的苦心终于没有白费。1665年,在列文虎克的手中,一块直径只有0.3厘米的小透镜被成功地制造出来。他非常高兴,给这面镜子做了一个架子,使镜子镶在架子上,又在透镜下边装了一块铜板,上面钻了一个小孔,使光线从这里射进来而对所观察的东西进行反射。这面小透镜就是列文虎克制造的第一台显微镜。

列文虎克深知显微镜技术还有很多缺陷,于是继续进行研究,决定对显微镜进行重大改进,使镜子的性能得到改善,以便更好地去观察、了解神秘的微观世界。为此,他放弃了自己的工作,把自己的精力全部用于显微镜的研制。几年过去了,他终于制出了能把物体放大300倍的显微镜。

虽然他的显微镜取得了众多科学家望尘莫及的成功,但也并不是十全十美。他的镜子都是单镜片,直径非常小,使用时必须紧贴着眼睛和观测对象。而列文虎克本人也不愿意将自己的科研秘密轻易示人,所以人们大多不晓得他制作镜片时所采取的具体方法。

1675年的一个雨天,列文虎克想知道雨水当中到底有些什么,就在自家院子里舀了一杯雨水,用显微镜进行细致的观察。他发现水滴中有许多奇形怪状的小生物在蠕动,而且数量多得惊人。用他的话说,在一滴雨水中,所含的小生物比全荷兰的人数还要多出很多倍。

显微镜真是进行科学研究的有力武器!以后,列文虎克又通过显微镜发现了红血球和酵母菌。一个个微小世界的秘密,在显微镜底下得到破解。

从1675年开始,直到去世的50多年里,列文虎克对自己的研究成果进行阐述,并配以插图。他对细菌、精液、原生动物以及红血球进行了认真的描述,还涉及到昆虫的口器和植物体的结构。他还通过书信形式,将自己的许多发现通报给了位于英国伦敦的皇家学会。

列文虎克最引人注目的成绩,当属对原生动物和精液细胞的发现,他称这些物质为“小生命”。这一发现使卵源论者和精源论者之间的争论得以解决。

世人已公认列文虎克是世界上微生物世界的首位发现者。1680年,为了肯定他的功绩,英国皇家学会选举列文虎克为会员。没过多久,法国科学院也向他敞开大门,宣布他为该院的院士。

目前,显微镜已经能够放大到1500倍左右。但是,由于科学日新月异的发展,它仍然不能满足科学研究的需要。于是,紫外线显微镜、电子显微镜、透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等相继出现,使人类对微观世界的认识得到了进一步提高。

飞船的由来

19世纪以后,蒸汽机、电动机、内燃机等动力装置相继得到应用,为飞船的问世创造了有利条件。

1851年,法国的亨利·吉法德制成一艘载人飞船,是靠充填氢、氦、热空气等产生升力升到空中的充气体,由螺旋桨或喷气发动机推动前进,可向任意方向飞行。

这艘飞船长44米,直径12米,体积2499立方米,由三马力的蒸汽机转动螺旋桨。其外形好像是一支“雪茄”烟。

1852年9月24日,吉法德把氢气充入气囊,驾驶着这艘飞船,在巴黎郊外伊伯多罗姆以每小时10公里的速度飞行了27公里,创造了世界上第一艘飞船的飞行记录。

飞艇的由来

飞艇的先驱是人们常常提到的热气球。当时,因热气球不易被有效控制,于是,人们开始研究新的飞行工具。

1784年,法国的罗伯特兄弟经过不断研究,制作了一艘长15.6米,直径9.6米的人力飞艇。他们认为,飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多,于是就把它做成一条鱼的形状。到了7月6日,他们试飞这艘飞艇,当气囊中的氢气充满之后,飞艇向上升了起来。

可是,随着高度的不断增加,大气压逐渐降低,气囊内的氢气不断膨胀,眼看气囊就要被胀破,当时的情况真是危急万分!艇中的罗伯特兄弟非常着急,就拿出小刀,在气囊上刺了一个小孔,使一些氢气放出,飞艇终于安全降到了地面。这次试验启示他们在气囊上安了一个放气阀。

两个月后,两人带着改进后的飞艇再次进行飞行试验。当时,由7个人划桨作为动力,使飞艇向前飞行,这样持续了7个小时之久。

1872年,法国人特·罗姆在人力飞艇的研制上改用螺旋桨来取代划桨。他制成的飞艇长36米,直径15米。加上吊舱,高度达到了29米,可载8人。螺旋桨直径9米,几个人轮流转动螺旋桨,使它产生拉力牵引飞艇前进,时速10公里,与划桨的飞艇相比,它无疑是一个进步。

没过多久,另一个法国人卡奴·米亚受到自行车研究的启发,发明了一种脚踏式螺旋桨飞艇,引起同行的关注。这种单人飞艇使时速提高为16公里,与手转螺旋桨飞艇相比,又显得快了一些。

1884年8月9日凌晨,在法国首都巴黎,一艘名为“法兰西号”的飞艇开始试航,它长51米,直径8.4米。它用蓄电池供电的电动机做动力,在离出发点4公里处返航。等飞艇降落到距地面80米的高度时,艇上的人就把缆绳丢下,由地面上的人来固定。

试飞过程费时25分钟,飞行时速达到24公里,这次试飞堪称一次壮举。在场的人们见证了人类对飞艇的第一次成功操纵。

德国有一位名叫菲迪南德·格拉夫·齐柏林的将军,在退役后将精力转向科学研究,发明了硬式飞艇。这种硬式飞艇使用金属骨架,外面蒙涂胶布而制成。

从1900年起,他潜心研究,将制作的硬式飞艇命名为“Lz系列”。后来,他又与法兰克福《时代报》的记者艾肯纳一道,成立了德拉格公司,这是世界上第一家航空公司。

1910年,德拉格公司开辟了一条航线,引起众人的关注。这条航线是从法兰克福飞往杜赛尔的第一条定期空中航线。

1929年8月8日,人们依然对这位已经仙逝的现代“飞艇之父”难以忘怀,于是开始了一次飞艇的环球旅行。完成这项任务的是一艘以将军名字命名的“格拉夫·齐柏林号”飞艇。这艘飞艇长237米,直径30.5米,自重118吨,载重53吨,用5台柴油发动机做动力,最大时速竟然达到了193公里。

它的起始点是美国的新泽西州,一路经过德国、前苏联、中国、日本,回到洛杉矶市时已是这一年的8月26日。这次壮举使现代飞艇的发展受到极大的促进。

飞碟名称的由来

1947后6月24日,肯尼思·阿诺德驾着自己运货的飞机在美国华盛顿州卡斯卡德山脉上空飞行。下午他飞抵雷尼尔山附近,驾着飞机兜了一会圈子,寻找一架曾在这里失踪的飞机。

他突然发现左侧稍远地面的上面有几个发光物体,每个呈发光圆形,有飞机大小。不久,这几个发光物体排成一行前高后低,在峰峦间穿行,有一次还绕过一个山头。时速约每小时2700公里。

后来记者问他:“这些物体是怎样飞行的?”他回答道:“每个物体上下漂动,就像沿水面抛出去的一个碟子。”他并未说飞行物像碟子,而是说物体飞行像贴着水面抛出的碟子,可是,第二天美国报纸报道说,肯尼思·阿诺德在卡斯卡德山脉上空看到了“飞碟”。

太阳能飞机的由来

1979年4月29日,美国飞行员拉里·莫罗驾驶着自己制造的太阳能飞机“太阳高升号”,在加利福尼亚州里弗赛德城的弗拉博布机场上腾空而起,在12米的高度上飞行800米,历时一分钟后徐徐降落。

“太阳高升号”飞机是世界第一批太阳能动力飞机中的一架。它用轻而坚固的材料制成,总重只有57千克。

飞机具有上下两个机翼。在上机翼的上表面装有500个太阳能光电池,外面罩以用透明塑料制成的保护层。

光电池吸收光能后转换成电能,并向蓄电池输送电流,驱动飞机尾部的电动机,带动螺旋桨,推动飞机升空飞行。太阳照射1.5小时,可使其持续飞行5~6分钟。

航天飞机的由来

航天飞机作为一种翱翔于宇宙之间的新型飞行器,可以重复使用。它不但能够飞行,还可以完成运载的任务。

航天飞机作为一种运载工具,具有与火箭一样的功能,但火箭只能使用一次,远不如它能够节约成本。它可以像飞船和卫星那样在轨道上运行,而又克服了飞船和卫星无法在空中修理的缺点;它可以像飞机那样进行机动飞行、滑翔和升降,但飞机是不能离开大气层的,而航天飞机却不受大气层的限制。

总之,航天飞机是一种比较理想的空间交通工具,对科学研究和军事方面都有很大的作用。

早在20世纪70年代,航天飞机的研究工作就在美国开始启动。1976年,洛克威尔国际公司终于推出他们的研究成果——轨道飞行器“立宪”号。由于当时的人们觉得它不是美国独家的技术产物,而是世界科学家共同努力的结晶,于是决定对它的名字进行改动,它的新名最终确定为“企业”号。

1978年,美国科学家通过不断研究,终于创造出“哥伦比亚”号航天飞机。在这艘航天飞机的制造过程中,科学家们使用了先进的主发动机、助推器和控制系统,最重要的是,当代最有效的热防护系统也在这项科学课题中得到使用。

1981年4月12日,“哥伦比亚”号航天飞机发射升空,它围绕地球运行了36圈,然后安全返回地球,时间延续了54个半小时之久!以后又3次飞上太空,其反复进入太空的能力得到充分证明。它从研制到首次飞行,历经了10年的过程,所耗资金高达90亿美元。

1982年11月11日,“哥伦比亚”号第二次飞入太空,这是航天飞机的第一次业务飞行。在这次旅途中,有2颗通信卫星从航天飞机货舱里送出,任务完成得很圆满。从1983年起,除了“哥伦比亚”号外,美国的“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号3架新的航天飞机也加入到太空旅行当中,为人类探索太空的事业作出了贡献。

1995年2月6日,载人进入太空的任务落到了美国“发现”号航天飞机身上。这艘航天飞机搭载着5名美国宇航员和1名俄罗斯宇航员,与俄罗斯和平号空间站在太空相会。当“发现”号发射升空时,“和平”号正沿轨道飞行,从印度西北部的上空飞越而过!

“发现”号机长詹姆斯·瑟比将“发现”号航天飞机与“和平”号的距离控制在10米左右,又将相聚时间定为恰当的13分钟。之后,两艘航天器在太平洋上空390公里的轨道上定位,完成了世界航天史上的一次壮举。

飞行服的由来

第一个试制并大胆试用飞行服的,是美国人威莱·柏斯特。

1934年10月,各国飞行好手都聚集在伦敦,参加从伦敦飞往墨尔本的国际飞行大赛。柏斯特为了在这次大赛中夺标,做了相当充分的准备。早在1931年,他在自己的飞行实践中认识到:飞机飞得越高,就能飞得越快,但要在平流层中飞行,飞行员得穿戴特殊的服装和帽子,起御寒、供氧、防震及加压的作用。

1934年6月,柏斯特请一位名叫古德里奇的工程师用降落伞的帆布特制了一件密封的衣服,用铅制了一顶盔帽,一共花费了75美元。但当柏斯特穿着这件衣服到减压室试验时,刚一打气衣服就崩破了,腰部裂开一条缝,世界上第一件飞行服就此告终。

7月底,第二件飞行服赶制完毕,立即进行试验。柏斯特穿上它汗流浃背,只好脱下。

制作第三件飞行服时,古德里奇的好友考列里想出了一个妙法。他把飞行服分成二层,内层用较厚的橡皮袋制成,充气后能对人的身体施加一定压力;外层用一般帆布制成衣服模样,以限止充气后橡皮袋的形状。

8月,柏斯特穿着这件飞行服上天去兜了一圈,使它成了真正上天的第一件飞行服。

空间站的由来