书城童书写给青少年的新版十万个为什么(写给青少年的书)
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第65章 开启科学的奥秘之门(1)

世界上第一台计算机是什么样的

世界上第一台计算机叫做“埃尼阿克(ENIAC)”,经过科学家3年的研究,于1946年诞生在美国的宾夕法尼亚大学,当年2月14日在费城试运行。它的计算速度很快,每秒可从事5000次的加法运算,运作了9年之久。据说,需要100多名工程师花费一年才能解决的问题,ENIAC只需两小时便能求出答案。

ENIAC很能干,但它耗电也特别多。据说每开一次机,整个费城西区的电灯都为之失色。这台计算机的造价高达48万美元,体积也相当庞大——占地170平方米,重达30吨。虽然这台计算机有许多明显的不足之处,它的功能还不及现在的一台普通电脑,但它的诞生宣布了电子计算机时代的到来,开辟了计算机科学技术的新纪元。

1996年2月14日,在这世界上第一台电子计算机问世50周年之际,美国副总统戈尔曾亲自启动了这台计算机,以纪念信息时代的到来。

信息时代

人利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息和分配信息的时代就是信息时代。

为何机器人能听懂人讲话

20世纪50年代,美国发明家德沃尔和英格伯格共同合作,设计出了第一台工业机器人,并合办了世界上第一家机器人制造工厂。后来经过科学家的不断努力,有些机器人能听懂人讲的话。

机器人之所以能听懂人讲话,是因为人们为它安装了像人那样的“听觉器官”。虽然机器人的“听觉”没有人的耳朵那样精密和复杂,但是两者的听觉原理基本上是相同的。

机器人的“耳朵”是听觉传感器,它能对声音产生反应,并把信号传到“听觉区”。为了实现人与机器人的对话,首先应规定必须用标准语言与机器人进行交谈;其次必须限定对话中所使用的词汇量。这是机器人听懂人讲话的先决条件。但是这些还不够,机器人还必须有一个“大脑”——电脑,以便理解和判断所听到声音的含义。只有这样,机器人才能真正听懂人讲的话。

传感器

传感器就像人的各种感官,把它装在机器人身上,机器人就可以自己把接受的信息进行处理,并且作出适当的反应。

为什么要使用条形码

我国制定的通用商品条形码国家标准,由13位数字码及对应的条码组成。开头3位代表国家或地区,接下来的4位是制造商的代码,后面5位为商品名称代码,最后一位是校验码。

商品出售时,只要将条形码放在条形码光电阅读器上扫描一下,计算机就会在收银机上显示品名、单价、数量、金额等,并将这些内容打印在票据上。同时,这些信息又都被储存在商场的计算机中心,使登录、结算变得既快捷又准确。

条形码是什么时候被人们所使用的

条形码最早出现在20世纪40年代,但是得到实际应用和发展还是在70年代左右。现在世界上的各个国家和地区都已经普遍使用条形码技术,而且它正在快速向世界各地推广,其应用领域越来越广泛,并逐步渗透到许多技术领域。

为何计算机能战胜国际象棋世界冠军

1997年5月国际象棋冠军卡斯帕罗夫被计算机“深蓝”打败,此后人们就担心是不是有一天计算机会超过人脑,计算机会不会控制人类呢?其实,如果我们知道了计算机为什么能打败卡斯帕罗夫我们就不会担心了。

每一个下象棋或围棋的人都有自己的战术和棋路风格。计算机“深蓝”在和卡斯帕罗夫对弈时,使用了一种软件,这个软件是编制计算机程序的工作人员,把卡斯帕罗夫成功的经验和各种战术加以整理后制作的。在卡斯帕罗夫和“深蓝”比赛时,软件在计算机内部运行。由于计算机快速、准确的思维,在每下一步棋的时候,它都会快速地计算出卡斯帕罗夫下一步会怎么走,这样计算机就总能走在卡斯帕罗夫的前面。这就不是一对一的比赛,而是卡斯帕罗夫和很多人比赛,因此“深蓝”能够战胜卡斯帕罗夫。

深蓝计算机

它是美国IBM公司研制的世界上计算能力最强的计算机,它曾多次刷新计算机计算速度的世界纪录。如今深蓝的计算速度为每秒280.6兆次,而此前它创造的最高纪录为每秒136.8兆次。

遥控器是怎么工作的

现代生活中应用最广泛的一种遥控器是红外线遥控器。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,因而继彩电、录像机之后,录音机、音响设备、空调以及玩具等其他小型电器装置上也纷纷采用了红外线遥控。

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。发射器包括调制器和红外发送器,它和微型按键一起放在遥控器的小盒子里。红外接收器安装在电器的正面面板上,包括接收器、抗干扰电路、解调器、开关控制器等。

使用遥控器时,调制器把开关按键信号传到红外线载波上,红外发送器负责发射,接收器将照射到它上面的红外光波转变成电信号,抗干扰电路能够鉴别和排除周围环境中的红外线干扰信号,解调器将被调制的红外光波中的信号解调出来,送到开关控制器,这就完成控制的操作了。

红外线

它是一种波长极短的电磁波,不能穿越砖瓦水泥墙体,对人体和环境也没有危害。

收音机为何能收到电台广播

大家都听过电台的广播,广播是通过无线电磁波传送的。

那么,无线电磁波是如何产生的呢?

当导体中电流迅速变化时,它就会向四周空间发射电磁波。电磁波是向空间各个方向传播的,无线电通信中使用的电磁波通常叫做无线电磁波。

电台开始广播时,播音员说的话和各种广播节目的声音通过发射机和发射天线,转变成无线电磁波发射到空中。当家里收音机的接收天线收到这些无线电磁波后,收音机又把它们还原成声波,再由扬声器放大,然后播放出来。这样,我们就听到电台的广播了。

电磁波

在空间传播的周期性变化的电磁场会产生电磁波。地球两极就构成了一个巨大的电磁场。

洗衣机为什么能洗衣服

洗衣机洗衣服的时候,机器的波轮转动,带动水沿着筒壁旋转,形成一个涡流。这个涡流带动衣服回转,使洗涤剂与衣服之间、衣服与衣服之间、衣服和筒壁之间不断发生摩擦,起到类似用手搓揉、拍打的作用,使污垢被迫脱离衣物,从而达到把衣服洗干净的目的。

还有一个原因,由于洗衣桶形状的不规则,当旋转着的水流碰到筒壁后,其速度和方向都会发生改变,形成湍流。在湍流的作用下,衣物无规则地翻滚,衣服里的纤维不断被弯曲、绞扭、拉长,衣物相互摩擦,增大了洗涤的有效面积。这样,衣物就被洗得更均匀、干净。

为什么能干洗衣服

干洗所用的干洗剂的功能是可迅速溶解使灰尘粘着于纤维的油或油脂。干洗剂中添加了特选干洗助剂,它可使灰尘悬浮出来并防止其再次沉积在衣物上。然后,通过过滤或蒸馏处理,可把游离的污垢从干洗剂中分离出来。

微波炉是怎样把饭做熟的

1946年,美国雷声公司的研究员斯潘瑟在一个偶然的机会,发现微波熔化了糖果,证明了雷达的微波辐射能引起食物内部的分子振动,从而产生热量。经过一番设计研究,第一台微波炉于1947年问世了。

微波是一种电磁波,这种电磁波的能量比通常的无线电波大得多。它碰到金属就发生反射,还可以穿过塑料等绝缘材料而能量不减。但是,它的克星是水,微波遇到有水分的食物,不但不能透过,其能量反而会被吸收。

这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5厘米深,并使食物中的水分子剧烈运动而升温,从而使食物能在很短的时间内烹饪熟。

分子

它是一种很微小的颗粒,人肉眼看不到。分子保持了物质的一切化学性质,它是由原子组成的。

传真机是怎样发送和接收书面资料的

只要拨通对方的电话号码,对方马上可以看到你提供的图文资料,这就是神奇的传真机。

传真机发送资料时,对书面资料直接进行扫描,并把扫描的信息转变成电信号,通过电话线把电信号传到另一台传真机上。传真机接收资料时,把收到的电信号经过信号转换,再将书面资料复制出来就可以了。

传真机进行信号转换,主要是由传真机的发送机和接收机来完成的。传真机的发送机是由一种具有光电转换作用的光电管组成的。光电管能够识别书面资料各部分的颜色及深浅,并把这些信息转变成强度不同的电信号,再经过电子电路的整形、放大、调制、编码之后,通过电话线路传输出去。传真机的接收机收到从电话线上传来的电信号后,立即对这些电信号进行放大、解调等处理,把电信号转换成图像信号,通过打印机把书面资料还原出来,这样就完成了传真机的主要工作。

如何使用传真机

每一台传真机都不同,但是它们的用法是一样,把传真的那张纸反过来放进去,然后再按传真号码,接着按确定键——一般确定键是绿色的。这样那张纸的内容就自动传过去了。如果传不过去,那张纸就会被吐出来,告诉你有问题。一般再传几次就可以了。

为何不能把家电放在一起

录音机、电视机、DVD机等家电,在使用过程中都害怕外界强磁场的影响。

彩色电视机之所以能显像是靠电视机内部的显像管,而磁场会使显像管受到干扰,从而使色彩失真,图像模糊,严重时还会使荧光屏青一块、紫一块,难以消除。

录音机和DVD机受到磁场作用的影响,它们的音质和图像会变坏,噪声增大。而且,一些家电都是磁性材料制成的,在外磁场的作用下会发生磁化,使原来带子上录制的信号减弱或消失,影响正常使用。而且,电和磁是相互转换的,任何一台电器都会有电磁波向外界辐射。如果录音机、电视机、录像机放在一起,使用电视机时,电视机就会产生强烈的磁场,这个磁场必然会对其他家电产生作用;同样,其他家电使用时产生的磁场也势必给电视机带来影响。所以,在使用条件允许的情况下,尽量不要把家电摆在一起使用。

磁场

传递物体间磁力作用的场叫磁场。磁体和有电流通过的导体的周围空间都存在磁场,指南针指南就是地球磁场的作用。

看电视为何会损伤视力

人的眼睛里有圆锥状和圆柱状两种细胞,圆锥状细胞分布在视网膜的中央,使我们在白天或明亮光线下能够看东西,圆柱状细胞则分布在视网膜的边缘,专门帮助我们在夜晚或微弱光线下看东西。

圆柱状细胞内含有一种叫做视紫红质的感光物质,视紫红质是由维生素A与一种蛋白质合成的。夜间,圆柱细胞在接受光的刺激时,需要一定量的维生素A做原料,才能发生化学反应,产生视觉。这样,维生素A就会被消耗。若它的消耗量过大,或者是得不到及时的补充,视紫红质就会减少,眼睛在微弱的光线下的视力也会随着降低,致使人在黄昏和比较昏暗的环境中看不清东西,甚至导致夜盲症。

为什么看电视时点红灯最好

我们已经知道,夜间能看见东西,主要是视紫红质的存在,而红灯对视紫红质不起破坏作用。因此,夜晚长时间工作或看电视时,点一盏小红灯,就不会影响视力。

为何复印机能复印图画文字

复印机是根据静电正、负电荷互相吸引的原理制成的。复印可分直接复印和间接复印两种。直接复印时,先让复印纸按图案文字颜色深浅,分别带上相应静电荷,深处电荷密,浅处电荷稀,形成一张与图文颜色深浅相对应的静电图像。然后,让带有异性电荷的墨粉直接被静电图像吸引,深的地方吸引的墨粉多,浅的地方墨粉少,再通过热压,将墨粉粘附在复印纸上,一份复印件就出来了。

还有一种更加方便的间接复印法,是在由硒材料制成的“硒鼓”上,先形成静电图像,让墨粉吸附在上面,再转印到复印纸上去,形成复印件。采用这种复印方法,对复印件没有别的要求,即使是普通纸张也能复印出来。

使用复印机对人体有害吗

使用复印机对人体是有害的,因为复印机在使用中排出的臭氧具有强烈的氧化性能,人吸入后,会产生神经中毒、呼吸器官疾病,使视力下降,记忆力衰退。所以,装有复印机的房间要注意通风。

为什么空调能制冷

随着人们生活水平的提高,各种家用电器已经走进我们的家门,空调也早成为家庭必备的家用电器。那么,空调是如何制冷的呢?

其实,它是应用有关气体液体相互转变过程中的能量变化原理来进行工作的。以前的空调器中使用的大多是氟利昂,现在使用的是氟利昂的替代物。当空调器中的氟利昂液体在蒸发器中蒸发时吸收空气中的热量,也就使热空气变冷了。由于室内热空气是在空调器中的离心式风扇作用下通过蒸发器的,所以蒸发器就不断地流入热空气,又不断地放出“冷气”。

氟利昂是怎样工作的

这主要是由空调器压缩机来完成。压缩机将蒸发器流出的低压氟利昂气体压缩成高温高压的气体,这种气体再经过冷凝器降温,就逐步冷凝成高压液体,冷凝器中的热量由轴流式风扇排出室外,高压液体再流经降压节流毛细管,变成低压液体后又流入蒸发器,就完成了一个工作循环。

时钟是怎样发明的

意大利著名的科学家伽利略有一次到教堂做礼拜,他注意到:吊灯一来一回摆动所需要的时间是一样的。他将灯的摆动与自己的脉搏的跳动作了比较,发现摆动的周期同振幅并没有关系,用现代语言来说就是具有等时性。

发现了这一规律之后,伽利略很快就决定应用它。在此后无数次的实验中,他都利用摆的等时性来测量时间和运动,并试图利用这一特性来设计短时间速度不变的齿轮驱动装置。然而,直到晚年的时候,他仍然仅仅是做了设计图,并没有制造出钟表。伽利略逝世以后,荷兰物理学家惠更斯才根据伽利略的理论,制造出了带钟摆的时钟。

中国古老的计时器——圭表

圭表由“表”发展而来,它是根据正午时表影长度变化定节气、定年长的仪器。表是一根直立于平地上测日影的竿子或石柱(汉以后改为铜制);圭则是测定表所投下日影长度的刻板;圭南北方向平放,与表相互垂直,合称为圭表。

电子表为何比机械表走时更准

手表走时的准确性,关键在于机芯中振荡元件的振荡频率的稳定性。而振荡频率的稳定性,又与振荡频率的高低有关系。振荡频率越高,单位时间里误差就越小,走时也就更加准确。电子手表比机械快摆手表的振荡频率高了近1万倍。如果说机械快摆手表的误差是用几分之一秒来计算的话,那么电子手表的误差是用几万分之一秒来计算的。比如一般的石英电子手表的走时误差是一年约30秒钟,超高频石英电子手表的走时年误差不超过3秒,而大多数机械手表的走时误差每星期就要达十几秒以至几十秒。

电子表为什么不用上发条