书城科普读物108影响人类的伟大发明
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第13章 发明4(2)

曾吟出“宝马雕车香满路”的宋代词人辛弃疾,如果活在今天,对着满街飞驰的汽车不知会吟出怎样的佳句。其实今天的人们又何尝不感慨汽车带来的方便——纵横四海任我行——汽车的近代小史从有车那一天起,车的动力都是来自畜力,如马、驴、牛等。人们曾尝试用多种牲畜来驾车,速度及稳定性虽各有千秋,但都有一个共同的特点,也是难以克服的弱点,那就是行进速度与持久性有限。传说秦人的先祖造父就是一位驾车的高手,他赶着马车日行千里,载着周穆王到西方巡游,还与西王母相会于瑶池。造父因驾车日行千里而留名青史,但传说毕竟是传说,让马不知疲倦地拉着车跑上一整天恐怕不太可能。直到18世纪蒸汽机,特别是19世纪内燃机发明后,由机械作动力的车——汽车的诞生,才使日行千里成为可能。

同人类的许多发明成果一样,很难准确指出谁是汽车的具体发明者,它是许多国家的科学家经过不断探索和实验后的共同结晶。不过,德国人卡尔·本茨应当是汽车发展史上的一位关键性人物。

卡尔·本茨先生不是别人,就是世界著名的汽车公司戴姆勒-奔驰奔驰为本茨的谐音,属人名的音译 公司的创始人之一。1885年,他将双座三轮脚踏车与按比例缩小的内燃机很好地结合起来,从而制成了世界上第一辆内燃机汽车。这辆车装备一台转速为250转/分的汽油机,单气缸二冲程,设有火花塞点火装置。无比兴奋的卡尔·本茨先生亲自驾驶着这辆车,围绕着位于曼海姆的他的工厂转了整整4圈。第二年的1月29日,卡尔·本茨荣获德国皇家专利局颁发的第一辆汽车制造专利。但是本茨先生的这辆汽车是三轮车而非四轮车,与今天的汽车还是有所不同。同年,戴姆勒成功将一辆马车改制成用转速为900转/分的汽油机驱动的四轮汽车,世界上第一辆四轮汽车诞生了。

本茨和戴姆勒先生均历尽艰辛,为汽车的研制成功做出了重大贡献。当时本茨缺乏资金,是他的妻子贝尔塔·林格尔毅然变卖了嫁妆和首饰,才解决了这个难题,使第一辆汽车得以顺利诞生。到了100年后的1986年,国际汽车产业界推举戴姆勒-奔驰公司主办国际汽车百年华诞圣典,并公认本茨和戴姆勒二人为“汽车之父”。

然而,19世纪末、20世纪初生产的这批老式汽车,不仅样子古怪,速度很慢,坐起来也不怎么舒服。它们还保留着许多马车的痕迹,设备简陋,性能较差。世界各国的许多发明家尝试着对其进行改进,最重要的贡献要属汽车换上了装有充气内胎的橡胶轮胎,法国橡胶商米其林兄弟是这一发明的贡献者。

1902年,当今世界上著名的汽车公司——美国福特汽车公司诞生了。6年后的1908年,福特推出了对后世影响重大的T型车,而到了1913年,福特公司在底特律建成了世界上第一条汽车自动装配流水线,带来了汽车工业发展史上的第一次重大变革。福特公司汽车装配流水线的出现,首次实现了汽车的批量生产,使汽车的生产效率迅速提高,生产成本大大降低。两年时间不到,福特T型汽车的售价便从600美元一辆降至360美元一辆,如此低廉的价格几乎人人都能买得起。汽车开始进入寻常百姓家,美国也迅速变成了车轮上的国家。

此后,汽车获得了迅猛发展,并开始向现代化迈进,速度更快,乘坐更舒适,外形也日益美观大方,还出现了越野汽车、旅游车、载重汽车等适合不同需要的新成员,从多方面满足人们工作和生活的需要。

今天,汽车已成为我们出行的主要交通工具之一,可以肯定在未来的岁月里,汽车仍会是我们的主要交通工具之一,以高科技为武装的汽车将搭载人类驶向更美好的明天。

早在1902年,袁世凯为了取悦慈禧大后,从德国进口了一辆汽车,但这辆外形像18世纪欧洲马车的汽车被昏聩的官僚们视做“邪物”,独断专横的慈禧本人更难以忍受“低贱”的司机竟然坐在她的前面,冒犯她的尊严,这辆车就只能停放在颐和园内。

一百八十多年前,它诞生在马车夫的嘲笑声中;一百八十多年后的今天,它已成为无人可以轻视的——运输大动脉——火车与铁轨的历史如果地球算做一个健康的人体,那么,在地球的每一个角落里奔驰的无数列火车就是人体上的动脉血管。在经济飞速发展的今天,假如没有火车,那也就像人体没有动脉血管一样的可怕。火车和铁路的发明与使用,为人类交通运输事业的长足发展掀开了崭新的篇章。火车的发明者史蒂芬逊出生在英国纽卡斯尔的一个煤矿工人家庭,他14岁就到一个煤矿上当锅炉工的助手。1814年7月,史蒂芬逊制造了一辆重为5吨的蒸汽火车头“布鲁克鲁号”,它拖有8节重约30吨的车厢,在煤矿的轨道上运行。但这种火车速度太慢,震动很厉害,容易脱轨。1821年,史蒂芬逊担任修建英格兰北部从斯托克顿至达林顿的铁路线的总工程师,1825年9月27日,这条铁路正式建成并交付使用。在这一时期,他终于制造出了理想的“旅行号”机车,还亲自驾驶这辆机车牵引着32节车厢,跑完了19.3千米的路程。1829年10月6日,史蒂芬逊父子制造出当时世界上第一辆载客火车“火箭号”,与别人制造的4辆载客火车进行了一场著名的比赛。

这场比赛吸引了许多人前来观看。比赛刚开始就有两列火车发生了故障,退出了比赛行列。第三列火车虽然行驶了44千米,但机车上的零件先后失灵,最后由于汽缸破裂而瘫在了那儿。第四列火车行驶一段路程后,猛然传来一声巨响,把人们吓了一跳,原来是锅炉爆炸了。这样,只有“火箭号”机车走完了112千米的赛程。“火箭号”的初始速度为每小时22千米,但到达终点时车速已达每小时46.6千米,在成千上万名观众的欢呼声中出尽了风头。从此,史蒂芬逊成了人们竟相谈论的新闻人物,世界各地也掀起了一股铁路热潮。可以说,火车的出现对现代工业的发展起到了巨大的推动作用。

至于铁轨的发明则经历了一个漫长的过程。轨道最早是由埃及人发明的。5000年前,古埃及人发现,由于车轮在大道上长期行驶,竟压出了两条坚硬的车辙,这使车辆行进起来要比没有车辙的道路轻快许多。但是只有车轮压在车辙上行驶才会出现这种情况。古埃及人受此启发,便用石头铺垫路面,并在石头上凿出凹槽,这就是最早的车轨。

大约在公元1500年,世界上出现了木轨道,人们把树木加工成木轨道,固定在铺设的矩形横木上,再把木头车轮挖成凹形,使其正好嵌在木轨道上,保证车子行进时不至于脱轨。比起泥质地面上凹陷的车辙和石槽而言,木轨道更便于行车。

考古工作者发现古埃及和古希腊都曾有过石质轨道。16世纪时,德国人还曾经把石轨铺设在哈兹矿区,供运送矿石的车辆行驶。17世纪,英国出现了把煤运到泰恩河畔的煤仓中去的木轨路。因为木轨容易磨损,人们想出了给木轨包一层硬木和不断更换硬木的办法。后来,又把硬木换成了铁条,后来干脆换成了铸铁。可是,生铁是一种韧性不好的金属,最初的机车由于过重而使铁轨容易断裂。所以,那些拥有矿井而需要购买机车的人则以不经济为理由,断然拒绝使用火车,仍然用马匹拉车。当史蒂芬逊担任前面说过的那条铁路的总工程师时,他提出在这条线路上铺设他自己发明的生铁轨,每根长0.915米。可就在这时,莫尔佩思的具德林顿铁厂的伯金肖,已经改进了轧制熟铁铁轨的方法,轧出了每根长4.575米的铁轨。这种铁轨具有接头少,韧性好,在重压下不易断裂的优点,于是,史蒂芬逊毅然抛开了自己发明的铁轨,而在该条线路上铺上了具德林顿厂生产的铁轨。

在这种铁路上行驶的早期的史蒂芬逊机车,其主要任务是与马车一起运输煤炭,旅客仍然靠马车运送。由于当时的锅炉比较原始,没有足够的蒸汽使机车以持续不断地高速行驶,因此,它只能在适合慢速拖运的场合发挥作用。

后来,史蒂芬逊决定在他正在修的从利物浦到曼彻斯特的铁路线上,用蒸汽机车来完成各种交通运输。他制造的“火箭号”载客机车通过与其他机车的比赛,向大多数对蒸汽机车持怀疑态度的人证明,它具有广泛的用途。1830年,从利物浦到曼彻斯特的铁路线投入使用。铁路与机车的成功结合,使人们得到了比骑马要快得多的行进速度,它一下子把从伦敦到爱丁堡的旅行时间由10到12天缩短为50小时。虽然这条铁路只有49.879千米长,但却是世界上完全靠蒸汽机车牵引的第一条铁路线,它标志着人类历史上伟大的铁路时代的开端,具有极为重要的意义。

1830年,世界最早的客运铁路线在英国通车,通车典礼中酿成第一起铁路事故,死了一名乘客。死者是政府商业部的前任部长赫斯基森爵士,他是当日一位贵宾,一向大力支持发展火车运输事业。这次意外可说是造化弄人。那天用的正是史蒂芬逊父子设计的“火箭”号机车。

当日,史蒂芬逊父子为争取对发展火车的支持,安排了8列火车,从利物浦驶往曼彻斯特,邀请各界名人作为乘客,以广泛宣传,其中包括首相威灵顿公爵。第一列火车驶至岔道上停了下来,好让首相看清楚驶来的其他火车,有些乘客就趁机下车走走。

赫斯基森爵士走到干线上站着,一辆火车迎面而来,他想不到车速如此之快,来不及躲避而被撞倒。大家合力把受伤的赫斯基森抬上“火箭”号机车牵引的火车上,飞驰赶赴医院,车速竟刷新了记录,高达每小时58公里。

你听过西施范蠡泛舟江湖的美丽传说,你见过白蛇许仙船头相遇的银幕传奇,你知道郑和下西洋的千古奇观,你也记得甲午海战的悲壮惨烈,你一定不会对它有多少陌生,让我们一同凝视——它从远古驶来——船的小史中国是船的故乡,古人从落叶和树干在水中漂浮的现象中得到启示造出了船。如《世本》中就写着:“观落叶因以为舟。”意思是古人看到树叶落到水面上并且漂游的情景,就造出了船。因此,中国人最早发明的船当是独木船,制造的方法大致是:剖开原木的一面,并掏挖成凹形,这样既减轻了原木的重量,使船能在水中更稳定地运行,也增加了船运输货物的数量。据史书统计,中国古代各类船舶约有1000多种,仅海洋渔船就多达二三百种。战国时有一种双体船,就是一种比较稳定,便于装货载人的航船。汉代时就有很高大壮观的楼船。三国时有更多的20多丈长的大船在海上航行。晋朝卢循曾造出八槽舰。南北朝时,著名的数学家祖冲之造出了能日行100多里的“千里船”。

中国在悠久的造船历史中,随着社会生产力的发展,造船的技术也在不断更新和提高,很多达到高超的水平,甚至有些是“世界之最”。

但是,当历史的航船驶入近现代的洋面,才充分展现出人类在造船上的高度智慧。

世界上第一艘具有现代意义的轮船,是由英国技师纳木·赫尔斯在1736年12月设计的,他使用了由英国人纽科门研制的火力蒸汽机。随着蒸汽发动机制造技术的逐步完善,美国人威廉·亨利于1763年制造了第一艘汽船,但它没有正式航行。第一艘下水航行的汽船是法国人雅克·康·佩里埃制造的,由于他只用蒸汽机作动力,竟在塞纳河中逆水运行不久便气喘吁吁。1803年,一艘能牵引两艘驳船的蒸汽拖船由富尔顿建造成功。它得到拿破仑的资助,拿破仑希望这种船有助于实现他在欧洲扩张的野心,但它在塞纳河上试航时竟然断裂。1807年8月,富尔顿制造的“克莱蒙特”号轮船在北美哈得逊河上,进行了从格林威治村(纽约市郊)至纽约的往返航行,这一事件开创了蒸汽船商业航行的崭新历史。

“克莱蒙特”号试航成功并投入使用后,越来越多的人开始投身轮船事业。

1814年,英国的亨利·厚尔建造了“彗星号”客轮运送旅客,这是欧洲的第一艘客轮。

1819年,美国“萨凡纳号”轮船横越大西洋成功,揭开了航海史的光辉一页。

1836年,瑞典的埃里克发明了装有螺旋桨的轮船,因为蒸汽机的进步,螺旋桨效果很好,推力很强。因此,螺旋桨船比桨式船快得多。

1884年,英国的帕森茨制造了汽轮机。不久,汽轮机成为轮船的发动机。1892年,建成最先使用汽轮机的“达宾尼亚号”,以时速34海里(约61公里)的高速一鸣惊人,从此,汽轮机的研究盛极一时,使用汽轮机的轮船层出不穷。

20世纪四五十年代先后出现燃气涡轮机和核反应堆的船舶动力。造船的材料由木材、铁甲、钢甲,到合金钢、合金铝及塑料等。不仅船体设计越来越符合流体力学原理,而且在造船工艺上用焊接取代传统的铆接。

船在人类文明中确实起着巨大的作用。单就近代而言,没有船,就不会有“新大陆”的发现和整个美洲大陆的开发,也不会有关于地球尤其是海洋的丰富知识,更不会有极地考察的日渐深入。而文明的发展反过来又促使船自身不断演进,这是技术进步的历程,也是人类智慧的展示。

第一位单独乘船环绕地球的人竟不懂游泳,此人便是出生于新苏格兰的美国船长斯洛克姆。1895年,他51岁,乘坐11米长的单桅杆“浪花”号从波士顿出发,3年后返回原地,一路上靠在沿途的港口演讲维持生活。65岁时,又乘同一艘船开始环绕地球。他于1909年11月自美国东岸罗德岛出发,自此以后人和船都失去踪影。

这对以修自行车为生的兄弟,用他们的智慧和毅力,终止了几千年来血与泪的飞行试验,揭开了航空史上的新篇章,人们终于可以拥有这——云上的日子——飞机的诞生自古以来,人类就渴望着像鸟儿一样在云端自由飞翔,为此,数不清的先驱进行了不懈的试验。在《汉书·王莽传》中,就记载着这样一件事,约在公元9年至公元12年间,有人“取鸟翮为两翼,头与身皆着毛”,用环纽把两个翅膀绑在身上,飞行几百步远就坠落下来。这应该说是人类最早的飞行试验。在欧洲,15世纪时著名的意大利画家、学者达·芬奇对鸟类的飞行做过科学的考察,并绘制出人造鸟翼的图纸。之后不少人还设计了直升飞机和扑翼飞机的模型,类似的设计和制造,在18-19世纪,史书有记载的有数十人之多。但是,大多数试验是失败的。