第三代石英电子手表并不是最先进的。你见过“石英跳字表”吧?上边没有指针,那数码会自己跳动,这是70年代在美国出产的第四代电子手表。
这种手表为什么能跳字呢?
这个故事要从1888年一次科学发现说起。
1888年的一天,奥地利植物学家莱尼茨尔正在一间简陋的实验室里做实验:他把一种名叫“胆甾醇苯酸酯”的晶体放在试管里加热,看看它熔解时的情况。
大家知道,晶体达到一定的温度才能熔化成液体,而在熔化的过程中温度是不变的。例如冰,在0℃时开始融化成水,冰在融成水的过程中尽管不断加热,那冰水混合物的温度总是0℃,这个温度就叫冰的熔点。当冰全部融化之后,再加热,水的温度才上升。
胆甾醇苯酸酯的熔点是多少呢?莱尼茨尔发现,当温度升到14.55℃时,晶体开始熔融成为乳白色的混浊流体,温度不再上升了。莱尼茨尔想,也许这就是晶体的熔点吧?等到全部熔化之后,他继续加热,那液态物质温度随着升高了。可是,当温度升到178.5℃时,竟又出现了温度停止上升的现象。难道它有两个熔点?科学家仔细地看着试管,他发现这时那混浊的流体开始变成清亮的液体,直到液体完全透明了,那温度才又徐徐上升。
莱尼茨尔找到了德国物理学家雷蒙恩,雷蒙恩在偏光显微镜下仔细地观察着温度在145.5~178.5℃的胆甾醇苯酸酯流体,一个奇怪的情景出现在雷蒙恩的眼前:乳白色的胆甾醇苯酸酯流体呈现出了光的双折射干涉条纹,这是固态晶体才有的性质,而固态晶体的这种性质是由于它的分子规律地排列造成的,正像运动员在操场上表演叠罗汉,用灯光一照,它的影子也是整齐的“罗汉队”一样。在大街上到处走向的人群不会出现“罗汉队”的影子,那就像物体里的分子。
经过多次试验,雷蒙恩发现,温度在14.55~178.5℃的胆甾醇苯酸酯流体,既具有液体的流动性质,又具有晶体的某些电学和光学性质。严格地说,这种物质既不是液体又不是固体,它是物质的另一种形态。雷蒙恩给它起了个名字——液晶,即“液态晶体”的简称。
液晶的发现引起了无数科学工作者的好奇心。人们发现,液晶有许多种,人的眼睛里有个光感受器的膜结构就处于液晶态,神经纤维里也有液晶物质。人们还发现,液晶对于光、热、电、磁极为敏感。这是怎么回事呢?
原来,液晶共有两大类,一类叫“溶致液晶”,一类叫“热致液晶”。
莱尼茨尔试验时遇到的液晶是一种热致液晶。液晶态的物质分子也像晶体那样按照一定的“队列”排列着。热致液晶分子的“队列”有三种:向列相液晶、胆甾相液晶和近晶相液晶。科学家们对各种液晶的性质进行了深入的研究,到1963年才有人发现向列相液晶的分子“队形”能够在电和磁的作用下迅速变化,从而使它的光学性质发生变化,这叫液晶的电光效应。
液晶电光效应的发现,引起了人们的思考:“能不能应用这个特性为人们显示图形呢?这个问题就属于技术问题了。这其中有些钟表工程师就开始思考这样的具体技术问题:能否用液晶当表盘来显示时间呢?1968年,美国无线电公司首先提出液晶显示技术方案,并制出液晶手表,可是没有成功。
1973年,日本人汲取了美国技术,加以改进,克服了它的缺点,研制成了FE型液晶显示技术,造出了跳字表,并且占领了手表市场。
从发现液晶到研究成应用液晶来制作跳字表,经历了80多年的时间。无数的科学家、工程师付出了毕生心血,其中许多人没有取得成功,也没有千古留名,而成功者却是站在他们的肩膀上摘下皇冠的。这就是科学技术的历史,也是人类前进的历史。