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第47章 发明异趣

方便面:速食之王

面条是古代中国人发明的一种食品。

大约在汉朝时,面食开始成为中国人的一类主要食物。那时的面食统称为“饼”,人们吃得最多的是蒸饼,就是把没有经过发酵的面团做成圆饼形状,放在蒸笼里蒸熟。这种吃法一直到宋朝时仍很流行,《水浒传》中武松的哥哥武大郎是以卖炊饼为生的,他做的炊饼就是汉朝时的蒸饼。

蒸饼热的时候还好吃,冷了以后就很硬,因此后来有人想出一种新的吃法——将冷的蒸饼或生饼下锅入汤煮着吃。由于它是要放在汤里煮的,所以被叫做了汤饼。到晋朝时,有人对汤饼进行了改革,他们用擀面杖将面团擀薄,然后用刀切成长条形状下水煮。这样既容易煮熟,用筷子捞起来也更方便些。这就是面条了。

中国人发明的面条大约于奈良时代传入日本,当时样样以中国人为师的日本人很快就接受了这种食品,对之大感兴趣。不过,在津津有味地吃了1000年之后,居然会有一位日本人感到:在快节奏的现代社会中,中国老师当年发明的面条也该改进一下了。他,就是日本一家食品作坊的老板安藤百福。

20世纪50年代中期,日本为弥补国内粮食生产的不足,从美国进口了大批面粉。政府为了增加销售,鼓励人们吃面包,可东方的日本人对面包的兴趣远远达不到西方人的程度。在面食中,日本人对面条倒是更为喜爱的,可面条一般要用开水煮上20分钟才能吃,而且还要准备调料,这未免与现代社会快节奏有点不大适应。

有一天,安藤百福下班后想乘电车回家,在车站前,他看到沿街摆开的五六个“大排档”热闹非凡,边上挤满了人。“是卖什么食品的,生意如此兴隆?”安藤百福心中纳闷,走过去一看,“哦,原来是中国侨民摆的面摊,这些人站着是为了等吃热面条。”

在电车上,安藤百福脑中不断浮现出人们等候吃面条的情景。心想,日本人是喜欢吃面条的,目前正是经营面条的大好时机,因为政府对多吃面粉的还要予以奖励。可是,像这样吃面条太费时间,一定有许多爱吃面条的人为了节省时间而不得不吃面包。那么,能不能发明一种用开水一冲就可以吃的面条呢?

安藤百福为自己的想法所激动,第二天就兴致勃勃地对自己的作坊员工讲了开发“方便面条”的设想。不料,得到的反应却很冷淡,员工们都劝他不必枉费心机。但是,自信的安藤百福认为方便面条能方便人们,肯定是有销路的。于是,他搭起一间简易工棚,买了一台轧面机,在众人怀疑的眼光下,开始了他的发明工作。

安藤百福想,要制作只用开水一冲就能吃的面条,就应当往面粉里加调料,然后轧成面条,蒸熟烘干。他一边想一边这样干了起来,可是不知为什么,轧出来的并不是一根一根的面条,而是一堆堆像米饭一样的团块。安藤百福这才感到想象中的方便面条制作起来并不那么简单。

轧不出面条,原因在哪里呢?他先认为是面粉缺乏黏性,于是在和面时又加进了鸡蛋,结果情况更糟。是不是肉汤里的肉末颗粒太粗了呢?他把肉汤过滤后再试,还是轧不成面条。

经过几次失败后,安藤百福放弃了最初的将调料加进面粉里的想法,决定采取另外添加调料的方式。他把面粉轧成普通面条,蒸熟后再浸到酱油汤里,使面条吸进咸味,从而解决了轧面和加味的问题。

接下来,安藤百福要着手解决面条烘干保存的问题了。他想过用太阳晒,也考虑过用热风吹干等方法,但是这两种方法都太费时间,不适合于工厂化大规模生产。后来,他想到了用油炸的方法。经试验,非常理想,不但可以很快将面条炸干,而且油炸后面条上出现好多细孔,这些细孔在热水浸泡时能起吸水作用,可使面条很快变软;此外,油炸过的面条口味也更好些。

经过3年的苦心钻研,安藤百福的日清食品公司终于在1958年成功地发明了第一种方便面条——鸡味方便面。它在市场上一露面,就被抢购一空。1962年,安藤百福申请了方便面的专利权。

现在方便面都是由全自动流水线生产的,除油炸外,还有用高温蒸汽蒸熟的,调味一般都采用外加方式。在主要生产环节上,也比它初诞生时有了很大改进。

方便面已风靡世界。目前全世界方便面年产量已超过了300亿包,已成为仅次于面包的世界第二大面制主食品了。

咖啡传奇

无论是从饮用人数的多少还是从饮用地域的分布来看,咖啡都是当今世界上当之无愧的“首席饮料”。不过,这种人们心目中典型的西方式饮料,进入欧美人生活中的历史却不长。从这种饮料的发明和改进历程中,我们可以看出一项发明要被人所接受,是需要时间与实践的。

不知从什么时候开始,非洲埃塞俄比亚的西南部高原便生长着一种常绿灌木。它一年开花两三次,花落后结出红红的浆果,每颗果实里有两粒种子。这种常绿灌木就是咖啡树,红色浆果中的种子就是咖啡豆。当地人意外地发现,吃了这种小果实就会精神抖擞,异常兴奋。咖啡,就是这样被人发现了它的存在价值。

过了许多许多年之后,阿拉伯半岛上的一位也门人觉得咖啡吃起来有点苦,便别出心裁地将咖啡豆炒熟、粉碎,用水煮沸,并加入食糖,使它成为一种醇香扑鼻的饮料。遗憾的是,做出如此美妙发明的人,却未能在历史上留下他的名字。

大约在13世纪时,咖啡作为一种兴奋型饮料,已风行阿拉伯地区,虔诚的伊斯兰教徒喝上一杯咖啡便精神大振,可以通宵达旦地举行宗教仪式而不打瞌睡。可是,咖啡在18世纪初传到欧洲后,却被人看做是一种毒品而不敢饮用。大家都说那是伊斯兰异教徒的饮料,信奉基督教的欧洲人吃了是要死的。

瑞典国王古斯塔夫三世决定就此做个试验。

国王找来一个死囚,宣布用喝咖啡来代替死刑:马上喝3杯咖啡,如没死的话,第二天再喝3杯,如此一直喝到死为止。试验的结果:那死囚不仅没被毒死,而且身体很好,一直活到80多岁。于是,喝咖啡终于像潮水般流行起来,尤其在上流社会,喝咖啡成了一种时髦。

上流社会的介入,使人们饮用咖啡的方式发生了改变。1763年,法国人顿马丹发明了把粹碎后的咖啡豆装入法兰绒的口袋里,再放入水里煮的方法,这样大大增加了咖啡的香味。1800年,另一个法国人贝路易发明了一种分成两段的所谓滴水壶式的咖啡加热器。这种壶是专为使咖啡香味不外溢而设计的,可说是最早发明的专用咖啡壶。1840年,英国人纳皮亚发明了和今天使用的咖啡壶很接近的咖啡加热器,这种加热器是根据当水沸腾时装咖啡粉的容器里的气压降低,于是就自动地把沸水吸进咖啡壶的道理而设计的。

用咖啡壶来煮咖啡,味道的确很好,也富有情调,可在有些地方,如战场上就完全不合适了。早在1838年,鉴于咖啡已成为美国人生活中重要的一部分,美国国会决定为军队提供咖啡。没料到在南北战争中,北军后勤供给部门最头疼的就是这一决定——煮咖啡要花不少时间,装置也颇笨重。再说,军队分散在各阵地上,等咖啡送上去时已冷了,加热后再喝的话,香味就不足了。

咖啡的这一饮用缺点引起了一些人的注意,有人从改良加热装置、简化加热方法上着手研究。有一位住在芝加哥的日本化学家加藤佐树却有着不同的研究思路,他直接从咖啡本身着手:能不能既保持咖啡的香味,又能快速冲饮呢?

在发明中,独特而正确的思路是十分重要的。不久,在其他人的研究走入死胡同时,加藤佐树却取得了重大突破:他发明了可以快速冲饮的速溶咖啡。它的制作并不难,是把烘干的咖啡豆粉碎、提取咖啡汁后,经过真空浓缩,再经过干燥制得的固体的颗粒。

1901年,加藤佐树的速溶咖啡在纽约布法罗举办的全美博览会上出售,引起了一阵小小的轰动。不过,也有一些专家预言,这种与传统咖啡相去甚远的东西,无论多么方便和便宜,公众也不会接受的。

这些专家如果活到今天的话,一定会大跌眼镜。第一次世界大战中,美国陆军部购买了国内生产的全部速溶咖啡,给速溶咖啡的大规模生产以巨大的刺激。速溶咖啡被美国陆军带到了欧洲大陆,欧洲人好奇地看着这些大兵饮用速溶咖啡:他们从行囊中取出一个小罐来,往茶杯中倒入一些棕色小颗粒,倒入热水后,就冒出了特有的咖啡香味。

也许是速溶咖啡与现代社会的快节奏十分合拍的缘故吧,它迅速征服了欧洲,征服了世界。第一次世界大战后,速溶咖啡就从战场走向了客厅。第二次世界大战期间,美国政府购买了11.8万吨的速溶咖啡供部队饮用,从此速溶咖啡就伴随美国大兵进入了世界的各个角落。

在中国,速溶咖啡也对传统饮料——茶构成了巨大的威胁。“味道好极了”的雀巢咖啡和“滴滴香浓”的麦斯威尔咖啡,现在已不是中国家庭中的罕见之物了。

口香糖:能嚼不能吃

在很多情况下,一项发明从酝酿到成熟,要经过漫长的年代,要经过许多人的努力。大家都很熟悉的口香糖就是这样的一项发明。

远在1500年前,在今天墨西哥附近的尤达岛上长着一种人心果树。最早对这种树发生兴趣的,是岛上玛雅人的小孩子。他们发现,这种树的伤口处会分泌出一种汁液来,黏黏的,能黏住小虫子。看这些小虫子在黏液中挣扎,实在是小孩子莫大的乐趣。

小孩子的兴趣引起了他们母亲的注意,跑去一看,“哦,原来这是一种胶树。”能不能利用这种树的胶汁为我们妇女也制造点乐趣呢?一位妇女从人心果树上采集了胶汁,掺入些蜂蜜,制成了一种粉红色的、有弹性的、入口不会溶化的胶汁软糖。放到嘴里一嚼,“嘿,太有意思了!”软软的、香喷喷的,嚼也嚼不烂,而且不断嚼出甜味来。嘴巴灵巧的妇女还能用它吹出一个个泡泡逗趣呢。

后来,玛雅男人也被吸引住了——他们都抽烟,嘴里有股难闻的烟味,嚼了这种糖后清香满口,有清洁口腔的作用。

玛雅人的这种嚼物就是最初的口香糖。由于一次战争,美国人知道了这种糖,但这已是玛雅人发明原始口香糖1000多年后的事了。

19世纪30年代,美国和墨西哥开战。在1836年的贾森托战役中,一位名叫安纳的墨西哥将军被俘虏,送到了美国。战争结束后,安纳获释回国,解甲归田。也许是受美国人浓重的商业意识的影响吧,他想到了要做生意。

安纳在美国时,曾看到美国人将橡胶树的胶汁炼成橡胶,那东西非常有用。这不由使他想起了家乡的人心果树,它不是也能分泌胶汁吗?以往人们仅用它来制作嚼物,现在能不能用它来炼成橡胶呢?

不久,安纳带上一大批人心果树胶,再次踏上了美国的土地。安纳和美国泽西市的一位企业家亚当斯进行合作,满怀期望地搞起了试验。真是扫兴,这种树胶完全不能跟橡胶汁相比,试验失败了,失望的安纳伤心地回墨西哥老家去了。渐渐地,亚当斯差不多要将这位短时期的合作者遗忘了。可他的儿子霍雷肖却对安纳记忆犹新。

霍雷肖发现安纳在同父亲交谈时,不时拿出一块糖放进嘴里津津有味地咀嚼。年轻的霍雷肖也试着嚼过一块,感觉很好。一问才知道原来这就是用人心果树胶制成的。现在,安纳走了,那些树胶却留了下来。看到树胶,霍雷肖不由得想到安纳,想到那种奇怪的糖。

“能不能用这东西为我们美国人也制造点乐趣呢?”霍雷肖的想法得到了亚当斯的赞同。父子俩马上动起手来,按照安纳介绍的那样,加热水于树胶中,再加入蜂蜜,搅拌成黏稠状,再用力揉合,捏成一个个小圆球。父子俩将这些小圆球包上漂亮的花纸,送到附近的小店里代销。两天后,老板告诉他们小圆球大受欢迎,可以卖到1美分一个呢。

这一来,亚当斯父子俩萌生了将这种新型的糖块付诸工业化生产的想法。亚当斯去墨西哥找到安纳,请他负责在墨西哥组织树胶货源;父子俩在泽西市租房开厂,开始了批量生产。不久,“亚当斯口香糖”在美国市场面世,销售十分“火爆”。

亚当斯口香糖有两个缺点:一是吹起的泡泡常要黏住嘴唇,二是糖的香气也不够。1875年,企业家科尔甘改进配方和制作方法,他尝试加入了黄樟油和甘草等,制成了更受欢迎的芳香型口香糖。后来又有人加入了薄荷,使它更具清新爽口的特色。

以人心果树胶为基本原料制成的各种口香糖,在第二次世界大战前风靡西方,几乎成为西方文化的一个组成部分。第二次世界大战后,随美国占领军的进入,口香糖也开进了日本。善于模仿他人产品的日本人立即着手研制自己的口香糖。可是,人心果树胶只产在美洲,当时战争刚结束,日本根本无法获得。怎么办呢?“找种代用品吧。”经过试验,日本人终于找到了合适的代用品——人工合成聚乙烯醋酸酯。而且,用它做原料生产的口香糖质地更好,后来就连美国人也采用这种原料了。至今,它还是世界各国生产口香糖最主要的原料。

罐头200年

1795年的一天,巴黎街头的布告栏前人头攒动,纷纷议论刚贴出的一张政府公告:“悬赏征求食品贮藏法。要求能够在任何气候条件下,任何地方都能长期贮存而不腐败,保持味道新鲜。发明者,拿破仑皇帝将以12000法郎作为赏金。”

拿破仑的公告是由一个令他头痛的问题引起的。

法国皇帝拿破仑是个雄心勃勃的人,企图用武力建立起一个庞大的拿破仑帝国。他的军队远征非洲,横扫欧洲,取得了一系列辉煌的胜利。但在长期的征战中,使拿破仑大为头痛的一个问题就是军队的食品供给。后勤部队由于受许多像锅灶、燃料一类的笨重东西拖累,行进速度总是跟不上战斗部队。紧张的战斗常常是连续进行的,不允许士兵们自己烧饭吃,如果带上新鲜食品吧,又很容易腐败。军队的吃饭问题,往往直接影响到战争的胜负。这促使他标出了高价,向全世界征求一种可以长期贮存食品的技术。

12000法郎,这可是个相当吸引人的巨额数目啊!许多人马上开始进行研究和试验。在这些研究者中,有一个名叫阿贝尔的巴黎人,他是一个多年从事蜜饯食品加工的商人,具有丰富的食品加工知识和经验,而且还精通点心制作和葡萄酒、威士忌酿造技术。

阿贝尔根据自己的实践知道,放在陶瓷罐和玻璃瓶里的食品易于保存,因此首先应选择它们作为食品贮器。其次,保存食品时空气是令人讨厌的,如果将咸菜装到罐子里,塞得紧紧的,那么最先发生霉腐的,就是与空气接触最多的最上面那一层,所以,食品应尽量隔绝空气保存。阿贝尔根据这样的思路进行试验。但由于条件所限,无法将食品与空气隔绝,所以一无所获。可是他并不灰心,继续进行试验,直到有一桩偶然的事情发生……

1804年初夏的一天,阿贝尔要制作点心了,他将一些果汁煮沸,然后放在罐子里冷却。为了防止灰尘落进去、虫子爬进去,他用软木塞将罐口塞好。可是,等到他准备揉制点心时,伙计却告诉他,库房里的面粉用完了,而且,这种最适合做果汁点心的面粉眼下巴黎还缺货。阿贝尔叹了一口气,只得解下了围裙。

等这种牌号的面粉到货时,已是一个月以后了。阿贝尔走向盛有果汁的罐子,想把里面的果汁倒掉。因为放了这么长时间了,毫无疑问,罐子里的果汁早就坏了。可是罐口的软木塞塞得紧紧的,大概是当时无意中塞得太紧了吧。阿贝尔找了把刀子来,把软木塞撬掉,此时,一股果香冒出了罐口。“咦!”阿贝尔大为惊奇,鼻子凑上去一闻,居然没有预料中的馊味。

阿贝尔的脑子飞快地开动起来:“也许,可以用这种方法来保存食品!”于是他赶紧去找了些肉来,装进瓶子里,再放到蒸锅中蒸了2小时,然后把瓶子取出来,趁热将软木塞塞紧,为了不使空气进入瓶内,还特地用蜡把瓶口密封好。这回,他将瓶子放上了两个月。到夏去秋临时,他打开瓶子一尝,高兴得跳了起来,“成功啦,成功啦!”

阿贝尔乐呵呵地向政府报告了他的“密封容器贮藏食品新技术”。拿破仑一听,也挺高兴,下令按照阿贝尔所说的工艺制成一些密封玻璃瓶装食品,让海军带到海上去经受酷暑和潮湿的考验。几个月后,一份由海军司令签署的鉴定报告送交给了拿破仑:“保存了3个月后,加肉或未加肉的豆角和青菜依然保持鲜度和鲜菜的美味。”

1809年,阿贝尔终于得到了拿破仑颁发的那笔12000法郎的赏金。他用这笔钱继续进行瓶装罐头的改良研究,还建立了一个罐头食品厂。阿贝尔的罐头工厂,产品有70种之多。他的食品保藏方法很快地从法国传到欧洲各国。

阿贝尔的罐头虽说很受欢迎,但他的罐头材料用的是玻璃瓶,比较重,也容易碰碎。

能不能用更好的材料来取代玻璃瓶做罐头呢?

英国罐头商丢兰特想到了这个问题。一天,他在喝茶时看到了茶叶罐,心里不由一动。当时英国人用的茶叶都是从遥远的中国运去的,最早茶叶是用木箱或竹筒盛装的,后来中国人也用锡罐来装茶叶,使茶叶不易受潮变味。19世纪初,人们发明了在铁皮上镀上一层锡的马口铁后,就改用马口铁来装茶叶了,既轻巧,又密封,还不易碰坏,便于运输。

能不能用马口铁来代替玻璃瓶密封食品呢?想到这里,丢兰特一跃而起,跑到工场里试了起来。他将食品装入马口铁罐,经过高温加热之以,趁热用焊锡把罐口焊好。世界上第一只铁皮罐头就这样制成了。

1823年,丢兰特在英国申请了发明专利,开办了世界上第一家马口铁罐头厂。可由于这种罐头完全用手工生产,成本非常高,直到1847年发明了专门压制罐头的机器后,罐头食品的成本才降了下来。

铁皮罐头在风行了100年后,美国人莱依诺尔茨想到试用其他材料来制作罐头。1947年,世界上第一只铝罐在莱依诺尔茨手中诞生,它用薄如纸片的铝箔制成,十分轻巧。以后,人们将它发展成了易拉罐。今天,我们几乎可在任何一家食品超市的货架上见到它。

微波炉曾是“怪物”

在现代烹饪器具中,微波炉有着“划时代的烹饪器”的桂冠。对于这一荣誉称号,它当之无愧。可以毫不夸张地说,微波烹饪是人类发明取火方法以来出现的第一项全新的烹饪技术。因为,在加热过程中,这种烹饪器自身并不发热。

微波炉是借助微波来实现加热的。所谓微波,是一种波长很短、显得“微”小的电磁波。微波能引起食物内部分子运动并产生热量,达到把食物烧熟的目的。令人惊奇万分的是,使用微波炉时,尽管食物已经熟了,但是炉子的内壁却是冷的。这种不可思议的特殊加热方式,有如神话一般。

然而,如此奇妙的天才发明,要在历经半个多世纪的沉浮后,方才姗姗迈进人类的生活之中。

1921年,美国物理学家哈尔发明了用电磁波产生热量的装置——磁控管。哈尔是一家武器公司的雇员,他的这项发明被用于武器的研制之中,就是说,只是被用来杀人。

哈尔这位武器专家的大名之所以能出现在我们这篇记载烹饪用品的小文中,要归功于另一位研究武器的专家。

1946年,美国电工专家斯潘塞在雷西恩公司供职,他的任务是装设军用雷达天线。美国人嗜好巧克力,斯潘塞的工作服口袋里也常常装有这种高热量的食品,时不时地往嘴里塞上一块,工作就更来劲了。不久,斯潘塞发现了一个难以解释的现象:装在口袋里的巧克力即使在冬天也常会融化,就像被火烤过似的。

起初,斯潘塞还疑心是工作时身体发热或流汗的关系,但是有一次,他刚刚爬上雷达的塔台,掏出巧克力一看,发现那东西已在开始融化了。看看四周,没有炉子,只有雷达在发出强大的电磁波。于是,他推测电磁波具有加热食物的功能。

经过实验研究,斯潘塞证实了他的推测:雷达发生的电磁波中有着微波,微波可以穿透巧克力块,引起巧克力的分子振荡;分子的剧烈振荡产生了热,于是,巧克力融化了。

既然微波能加热巧克力,自然也能加热肉、蔬菜和其他食物。雷西恩公司对其雇员的这项发现大感兴趣,公司组织了一个专门的研究班子,开始从事新型烹饪器的研制工作。1947年,雷西恩公司将哈尔当年的发明——磁控管用在了新型烹饪器中,制造出了世界上第一台微波炉,并在市场上进行试销。

从此,人类有了一种全新的烹饪方法。传统的烹饪离不开火,而微波炉里没有火;传统的烹饪方法是从食物的外部加热,等待热慢慢地传到内部,而微波炉是内外同时加热,从一开始就穿透到食物的内部!

尽管这种前所未有的炉子没有火焰,不燃烧,能使人们对讨厌的油烟说声“再见”,但它在市场上却乏人问津。原因既出乎发明者的意料之外,又在情理之中:人们对微波炉的从食物内部加热的特殊方式,对食物熟了而炉壁依然发冷的特别现象深感神奇而又恐惧!就这样,被人们视如怪物的微波炉很快就从商店的柜台中消失了。

1960年,日本的夏普电器公司认为微波炉将是个赚钱的产品,便向美国购买了专利技术,将微波炉正式投入商品化生产。可微波炉时运不济,再次受到冷遇。直到1974年,屡遭失利的微波炉才时来运转,成为热销产品。因为此时由于科技的高度发展和科技知识的普及,人们对这个“怪物”已能接受了。

微波炉的兴衰不免使人联想到发明的时代性:一项发明的诞生必定与当时的科学技术水平有密切的关系;一项发明的推广使用也必定与当时人们的生活水平和科技知识水平密切相关。

飞艇兴衰史

1784年7月6日,法国巴黎的近郊,人们三三两两神情紧张地聚在一起,时而仰望天上,时而又蒙起眼睛。忽然,有人大声叫了起来:“那飞鱼掉下来了!”于是,便有好些胆大的人向一片旷地奔去……

他们在干什么?

他们在看天上出现的一个奇异景象:一条约有16米长、10米直径的大“飞鱼”,正在空中浮沉。原来,这是法国的罗伯特兄弟正在做世界上的第一次飞艇试验。

在此之前,他们的同胞兄弟蒙哥费尔已成功地进行过载人的气球飞行。可气球并不能控制飞行方向,作为一种游戏或表演是挺精彩的,要想利用它来进行空中的交通运输就不行了。罗伯特兄弟萌生了这样的念头:在气球上配备推进器材,使它定向飞行。

罗伯特兄弟认为,气球在大气中沉浮和鱼儿在水中游弋的原理是一样的。他们便把自己的气球做成水滴形的,长有16米,直径10米,气囊容积940立方米,充满氢气后可以带着数百千克的重物升上天去。

7月6日,第一次试飞开始了。气囊里充进氢气之后,这鱼形气球便顺利上升了。吊篮里的7个人用力划着木框上蒙着绸布做成的大桨,控制着气球的航行,这条巨型“飞鱼”居然能笨拙地在空中转向。然而,还未等他们发出欢呼,罗伯特兄弟发现事情有点不太妙了——气球一直在缓缓上升,那气囊逐渐胀大起来,马上就要爆炸了!

原来,气球越向上升,大气压强越低,外边大气压变小,氢气球体积就要膨胀。一旦气球胀破,这些试飞者的命运是可想而知的。情急之下,大罗伯特抓起一把匕首,冒着极大的危险,攀上吊绳,用力刺破气囊。随着长长的“刺——”声,氢气泄了出来,气球终于安全地降落下来。

两个月后,罗伯特兄弟驾着装有放气阀门的气球升上了天空。这次,他们连续飞行了7小时,按照原计划着陆。罗伯特兄弟的这种可以操纵方向的气球便是飞艇。他们设计的飞艇外形很合理,符合空气动力学的原则,以后人们制造的飞艇,基本上都取这种外形。

19世纪时,由于新的动力机械的发明,飞艇的发明掀开了新的一页。

1852年9月24日,在巴黎郊区的竞技场上,法国发明家吉法尔驾着他制作的飞艇起飞了。它有44米长,上面安装了一台蒸汽机,能以每分钟110转的速度带动一个直径3米多的三叶螺旋桨,推动飞艇以每小时9.4千米的速度航行。只是这艘飞艇的导向装置不大理想,所以在结束飞行时,居然不听人的指挥了,不肯回到起飞地点去,落到了一个牧场里,压死了8头奶牛。

1884年8月9日,在巴黎的查莱斯默登,由勒纳尔和克雷布斯这两个军队里的工程师设计制造的“法兰西号”飞艇上天了。它长51米,装有一台6.25千瓦的电动机,带动直径5米的大螺旋桨,最大航速可达每小时24千米。它顺利地在巴黎上空进行了25分钟的飞行,并且准确地飞回了起飞地点。

在飞机问世以后,飞艇由于具有结构简单、操纵方便、载重量大的优点,因此继续得到发展。1917年,德国曾用飞艇向非洲运送药品,往返13000多千米。它的这种运航和载重本领真是令人啧啧称奇。

20世纪30年代,是飞艇的最盛时期。1936年,德国制造了堪称当时奇迹的“兴登堡号”飞艇。它长242米,下面的吊厢可载旅客72名,有单人和双人舱室,舱室里附有可供应冷热水的浴室,有一个大餐厅和一个图书厅。在吊厢两侧还有走廊,旅客们可以像在海船的甲板上那样散步,隔着玻璃窗观看天上人间的美景。

“兴登堡号”共飞行了63次,其中有37次是横渡大西洋,它能以每小时130千米的速度持续飞行14000多千米,这真叫海面上的轮船看见了就觉得惭愧。可它在天上只神气了一年多,1937年5月6日,停留在美国新泽西州莱克赫斯特上空时,尾部突然起火,几秒钟之内,“兴登堡号”就变成了一团火球慢慢落地。

这次失事,不仅有36人死亡,也宣告了“飞艇时代”的结束。因为那时的飞艇充的都是氢气,氢气易燃易爆,有时在高空中遇到雷电风暴也会起火爆炸。“兴登堡号”失事之前,飞艇已发生类似的事故多起。此后,便没有人再敢问津飞艇了。天空,成了飞机的一统天下。

降落伞传略

在发明史上,许多发明都不是一蹴而就,由一个人单独发明的,而往往是连续的、渐进的,由许多人在一段比较长的时间里陆续完成的。降落伞就是这样的发明。

世界上最早的一次“跳伞”,有人认为发生在4000多年前的中国。据《史记》记载,舜死了母亲,他的父亲瞽叟又娶了一个妻子,生了个小儿子名叫象。瞽叟和妻子偏爱象,想把舜害死。一次,瞽叟让舜到粮仓顶上去涂泥防雨,舜上去之后,瞽叟就从下面点着了火。走投无路的舜急中生智,抓起两顶斗笠,拉着系绳就往下跳,得以安全降落地面。舜后来成为了帝王,这件趣事才得以被司马迁记下,传诸后世。

舜的时代伞还没有发明,把他的那次“空降”行动说成跳伞有点牵强。真正的“跳伞”,距今不到1000年。

那是南宋淳熙七年(1180年)的事了。广州建造了一座清真寺,寺顶的塔尖上有一只金鸡。不久,金鸡被人偷走了。人们都很奇怪,塔那么高,窃贼是怎么逃走的呢?后来抓到了窃贼,他招供说偷窃时先带好两把伞,金鸡偷到手后,便乘一阵大风刮过,张开两把伞落到院外的地面上,没有一点损伤。

中国人的这种“创举”,后来传到了国外。17世纪时,中国南方的一个杂技班子到暹罗(今泰国)演出。有一个引人注目的节目是演员们每人拉着两把伞从高处往下跳。由于无法控制方向,有时落到地面上,有时落到树上。这惊险有趣的表演给一位法国商人留下了很深的印象,写进了他的《历史关系》一书中。

1783年,法国物理学家雷诺曼看到了这本书,大感好奇,想亲身试一试。他仿效中国杂技演员,两手各执一把阳伞,从二层楼安全落下。成功了的雷诺曼得意地把自己的“壮举”告诉了亲朋好友,他的好朋友加内林也知道了这件事。

当时的法国上流社会热衷于科学实验与探险活动,此时社会公众关注的热点是热气球升空实验。加内林产生了一个大胆的想法:让气球把人带到高空,再跳伞降落下来!当然,要完成这样名副其实的壮举,靠阳伞是做不到的了。于是,加内林仿照旧伞的样式制作了一把硕大的伞,也用肋状物撑开,在伞下系着一个小吊篮。他将站在吊篮里降下——他清楚地知道,在高空,他无力用手抓住这样的一顶大伞。

1797年10月22日,在巴黎现在的莱蒙公园上空,一只氢气球将加内林带到了800米的高空。然后,加内林一拉系在气球上的释放绳,他和降落伞便离开了气球。伞盖被强烈的气流吹得鼓鼓的,带着加内林站立的吊篮缓缓下降。至少有数万人在场观看加内林的壮举,欢呼他开创了人类自天而降的历史。

不过,此时在吊篮里的加内林全无成功的喜悦。由于降落伞中心没有排气孔,鼓足了的空气只能从伞侧逸出,这顶大伞被弄得晃来荡去,摇摆得很厉害。毫无思想准备的加内林觉得自己的五脏六腑都被移了位,简直痛不欲生。等落到地面时,这位首次跳伞的英雄根本不可能接受蜂拥而上的人们的祝贺——他趴在吊篮口上不断恶心呕吐,已快失去知觉了。

19世纪时,跳伞几乎成了航空表演中一种不可缺少的节目,放飞气球时,气球下常带有一个吊架,降落伞松弛地系在吊架上,跳伞者被绑坐在吊架上。等气球升到高空以后,跳伞者便解开降落伞,跳下吊架。此时的降落伞已经过改进,顶部开了导流孔,能够控制方向落下了。

飞机发明以后,便出现了飞机跳伞。大约是因为飞机是美国人发明的缘故吧,以后降落伞发展史上的大事都发生在美国。1912年3月1日,贝里上尉首次使用固定开伞索在美国的圣路易斯从一架双翼飞机上跳伞。1912年秋天,美国的F。R。劳第一次使用自由开伞索在美国从飞机上跳伞,他使用的是史蒂文斯发明的“救生降落伞包”。这时的跳伞已不是一种表演,而成为飞行的一种人身保护装置了。1919年4月19日,欧文首次使用改进了的有开伞索的降落伞在美国跳伞。至此,降落伞基本定型,欧文的降落伞就是现代降落伞的雏型。

富尔顿的蠢物

自从1784年瓦特改进了蒸汽机之后,有许多人动上了蒸汽机的脑筋,想把它装到船上去,用蒸汽做动力使船前进。

在这方面,走在前面的是美国发明家菲奇,他在1787年参照木桨划水的原理,制造了一艘多桨式汽船。后来,他又进行改进,于1790年制成了一艘时速可达12千米的大型桨式客运汽船。可这艘汽船并不令人满意,它开动时带着沉重的吐气声,速度又不稳定,所以不久就停开了。

现在人们公认的,用蒸汽机驱动的轮船的发明者是富尔顿。

美国人富尔顿在20多岁时结识了瓦特,爱上了蒸汽机,并开始设计制造轮船。当时的美国与欧洲大陆的交通全靠帆船,速度既慢又不够安全。作为一个美国人的富尔顿深深地体会到这种不便,希望有一种不靠人力、风力驱动的船只,可以高速度航行,使美国和欧洲成为近邻。

1803年的一天,富尔顿在巴黎的塞纳河上初次试验了他的汽船。这艘船其貌不扬,船上的主要部位安装着一台烧煤的大蒸汽锅炉,看上去十分笨重。人们对这个丑八怪简直不屑一顾,称之为“富尔顿的蠢物”。这“蠢物”确实也不争气,在塞纳河上吐气冒烟地走走停停,走不多远干脆不动了。于是,这第一次试航就在人们的哄笑声中结束了。

可富尔顿没有泄气,他像父母钟爱自己的子女一样热爱这初生的轮船,他有信心把这个“蠢物”改造成一个人见人爱的“宠物”。但继续研究需要钱,他没有钱。这时,他想到了那位横扫欧洲大陆不可一世的军事家拿破仑。

1803年6月,当富尔顿听说拿破仑要越过英吉利海峡对英国作战时,就满腔热情地向拿破仑建议:建立一支不要风帆的蒸汽船队,这支船队即使在恶劣天气也可在英国登陆。可是,过于自信的拿破仑不相信军舰没有帆也能航行,坚持花大笔的钱扩充他那全由帆船组成的海军舰队。他在一封信中乐观地说:“当发起进攻时,我们只要有8小时黑夜的掩护,就可以决定世界的命运了。”

可拿破仑的命运实在不佳。1804年,随着他的一声号令,1300多艘平底帆船满载着10万法国大军,浩浩荡荡向英国进发,庞大的船队不乏黑夜的掩护,但缺乏天气的庇护:英吉利海峡恶劣的气候和海浪很快就把这支没有机械动力的船队摧毁了。拿破仑不战自溃。不少史学家曾指出,如果拿破仑接受富尔顿的建议,用蒸汽轮船配备他的舰队,就能击败英国,那么,19世纪以后的欧洲历史将完全是另一个样子了。

而“富尔顿的蠢物”在大洋彼岸的美国却得到了广泛的支持。作为新兴的迅速崛起的资本主义国家的美国人,对新生事物十分敏感,当富尔顿在法国的研究陷于困境、一筹莫展的时候,一些实业家就邀请他回到祖国去进行研究。

1807年,42岁的富尔顿终于建成了另一艘汽船“克莱蒙特号”。这艘船长40米、宽5米、重150吨,在当时算得上是一艘大船了。8月17日,天气晴朗,万里无云,纽约的哈得逊河两岸挤满了来观看新船试航的人,在众目睽睽下,“克莱蒙特克”的大烟囱冒出了滚滚黑烟,蒸汽机轰响起来,两舷的大桨轮在17.64千瓦的蒸汽机带动下转动起来了,船缓缓离开了码头,沿哈得逊河逆流而上。

不料,刚开出不久,“克莱蒙特号”不动了。人们骚动起来,有人嚷道:“这‘蠢物’瘫痪了!”可这只是一个小小的机械故障,经修理马上被排除了,机器声又响起来了。一位贵妇人惊叫起来:“天哪,那‘蠢物’又动了!”是的,“克莱蒙特号”正以每小时9千米的速度破浪前进。机器的轰鸣声、浪花的飞溅声和观众的欢呼声向全世界宣告:富尔顿成功了!以机器动力取代人力和风力驱动船只的新时代到来了!

从此,富尔顿被誉为“轮船之父”。他在1815年去世后,美国人还把他的故乡——宾夕法尼亚州的兰开斯特县改名为富尔顿县,以纪念这位伟大的发明家。

从打印石到铅笔

古代,世界各国都有用铅条写字、做标记的记载,因此就有了“铅笔”这一名称。

用铅当笔并不合适,除了它有毒这一点外,它坚硬难写,颜色也很淡,写出来的笔画很细,而且模糊不清。现在,我们仅在一些博物馆里还能见到这种古老的笔。

16世纪后期,英国人在昆布兰郡的平原上发现了大片石墨矿,并发现了石墨的一项用途——用来写字、画记号。人们将石墨矿石切成一条一条的用线缠绕起来制成笔状,由于主要用途是用来给货物做记号,所以叫做“打印石”。石墨质软、色黑、滑腻,画出的印痕粗黑清晰,比那种用铅条制成的“铅笔”不知好多少倍了。英国的打印石大受商人和文人欢迎,整船整船的打印石渡过英吉利海峡,运到欧洲大陆,几乎成为各国贸易中不可缺少的东西。

不过,人们在用了一段时间的打印石之后,最初的狂喜就被不满意代替了。你瞧,用它画的记号颜色太深,画上去的印痕也容易脱落,容易弄脏手和物品;它还很脆弱,稍一用力就要折断;如果石墨里混有其他杂质,就会影响书写质量,而天然石墨矿石纯净的很少。

能不能使打印石变得更好用一些呢?

18世纪中叶,德国巴伐利亚的一位化学家法贝尔开始了这方面的努力。他在卡斯塔尔煤矿附近采集了一些石墨矿石,将它们研成粉末,用水冲洗去杂质,获得了较纯净的石墨粉。他设想将石墨粉和某种东西黏合在一起,这样可以改良石墨,使它纯一些、硬一些、结实一些。

法贝尔经过了种种试验之后,终于发现在石墨粉中加入硫磺、锑和松香,加热凝固后硬度合适,书写流畅,也不容易弄脏手。法贝尔在1760年建立起了铅笔工厂,将石墨与硫磺、锑、松香混合熔化后,再压制成条,就成了一根根的“铅笔”。在这种铅笔外面裹上纸卷后,就可拿到商店里去出售了。法贝尔的铅笔很快就出了名,并开始源源不断地向法国、英国出口。

1789年,法国大革命爆发了。英国、德国等邻国对法国进行了封锁,铅笔也运不进法国了。铅笔没有了来源,影响可不小,特别对画家来说影响更大。当时一位名叫康蒂的法国画家,下决心自己解决这个难题。

康蒂手头只有数量不多的一些石墨,他琢磨来琢磨去,想怎样才能利用这点石墨制造出尽可能多的铅笔来。想来想去,他终于有了一个主意:在石墨粉中掺和一些黏土试试看。一试,效果出乎意料的好。他发现在石墨中加进不同数量的黏土或在烧制时采用不同的温度,就能得到不同性能的铅笔。

康蒂的铅笔比法贝尔的好用多了。据说,拿破仑特别喜欢用康蒂的铅笔。法贝尔听到人们对康蒂铅笔的赞扬后,决心制作更好的铅笔,经过长时间的反复的苦心钻研,终于发明了性能更好的铅笔。

不过,无论是康蒂还是法贝尔的铅笔,都只有一根细条,太容易折断。1812年,美国马萨诸塞州的一位木匠威廉门罗,想到为铅笔锦上添花,让铅笔穿上木头外衣。

门罗造出一台机器,能在一块木板上平行开出8条凹槽,在往凹槽里装入铅笔芯后,再覆盖上另一块同样开有凹槽的木板,用胶水粘紧。然后,再将这块嵌有8根铅笔芯的木板切割成8根木条,每根中都有一根铅笔芯。这就是真正的铅笔了。

门罗的铅笔诞生100年后,又有人不满足了,认为它浪费木材,削铅笔也要花费时间,使人感到麻烦。这种不满足导致日本的早川德次在1915年发明了一种能够把铅笔芯反复推出的铅笔。这是一种只要旋转笔杆上的旋钮就可使中间的笔芯伸出和收回的新型书写用具。它就是现在广泛使用的活动铅笔的原型。

在经过许多人的发明后,今天的铅笔品种已十分丰富,供人们各种需求。仅活动铅笔一类的就有旋转式、坠芯式、动脉式、手推式、自动出芯式、组合子弹头式等,令人眼花缭乱。

早川德次为他的“活芯铅笔”申请了专利,并创建了一家公司进行批量生产。现在,这家公司已发展为颇具知名度的夏普公司。它继承了创业者早川德次永不满足的精神,注重发明,不断地开发新技术。

蘸水笔的进化

五千多年前,古代埃及人用尼罗河畔生长的纸莎草当纸来使用时,书写工具是用纸莎草的茎。他们将草茎斜着切断当笔,蘸上用矿物颜料和水调成的“墨水”写字。但纸莎草名为草,实则是一种高大的草本植物,它的茎也很粗,像竹管一样。这种“笔”握起来当然不会使人感到舒服,所以,后来埃及人就改用芦苇管做笔了。

埃及人在芦苇丛中采集合适的芦苇管,然后把这些芦苇管埋在畜粪堆里边,几个月后,他们再把芦苇管刨出来。这时的芦苇管已经变得异常光滑,而且颜色呈现为黄黑相间,有如中国的“湘妃竹”,十分漂亮。随后,埃及人把这些漂亮的芦苇管烘干,使它们变硬,再将一端削尖,便成为一支蘸水笔了。

就是这种今天看起来并不理想的笔,后来还传至希腊,又传至欧洲以至东方一些国家,在这广大的地域内使用的时间长达数千年之久,是人类使用历史最长的一种笔。

芦苇笔不仅有易磨损的缺点,还太脆、太硬,容易划破用来书写的纸莎草或羊皮纸。而且,它还显得粗笨、不雅观,尤其当风姿绰约的贵夫人和小姐手持这种在粪堆里沤制过的粗物时,更使人感到不协调。

公元6世纪的一天,这种不协调的感觉便强烈地刺激了荷兰的米诺莎小姐。这位小姐要给她的白马王子写情书,拿起芦苇笔却迟疑了:难道就用这粗物来抒写心中最美好的情感?小姐正踌躇着,窗下踱来了一只鹅,昂起高傲的头颈“嘎嘎”叫着,一高兴,扑腾起翅膀,落下一管羽毛,又昂然而去。

“鹅毛管,洁白的、象征着纯洁的鹅毛管!”小姐冲动地奔了出去,拾起了那管鹅毛。米诺莎小姐的冲动,使人类有了一种新的书写工具——鹅毛笔。以后,这种漂亮的笔传开去,进入了千家万户,在欧洲及世界上许多地区风行了一千多年。人们用这种笔写下了无数的世界文学名著、科学典籍、历史巨篇。

可是,任何发明都不可能是完美无缺的。鹅毛管在使用过程中笔的尖端磨损较快,必须经常削切,这使人感到不方便。这种不方便,触动了英国人哈里斯的发明神经:能不能用更结实耐用些的材料来替代鹅毛管制笔呢?

哈里斯所在的伯明翰是当时英国的工业中心,钢铁的冶炼和加工业十分发达。哈里斯毫不迟疑地选中金属来制作笔。1780年,哈里斯制出了第一枚铁笔尖,他将这种笔尖绑在木杆上使用。人们认为,这就是世界上最早的金属蘸水笔。可惜的是,哈里斯的铁笔尖太硬,纸容易被划破,因此他的这一发明未能推广。

其实,严格说起来,哈里斯也不能说是最早用金属来制作笔尖的人。现在尼泊尔国家博物馆里,陈列着一支从意大利古城庞贝废墟中发掘出来的蘸水笔。它的笔尖是一块小铜片,尖端部分开有一条小缝。这支笔已有二千多年的历史了。这种铜质蘸水笔的发明者是谁,无人知晓。

由于近代金属的加工技术有了很大的进步,哈里斯的发明并未像庞贝的铜笔一样,被埋藏起来。一位叫詹姆士斐利的英国人对哈里斯的发明进行了改造。他在笔尖的制造材料和制作方式上都下了功夫,使之既具有一定的硬度又有一定的弹性。笔尖做得略略弯一点,这样不会划破纸又容易书写。1803年,斐利的蘸水钢笔在市场上问世,可由于制作比较麻烦,造价高,所以买来使用的人并不多。

1825年,模锻压力机在英国诞生,这为钢笔尖制作的机械化开辟了广阔的前景。1829年,一位文具制造商米奇尔,利用这种机器制造出了一批蘸水钢笔尖,由于价格便宜,一天之内销售一空。

米奇尔的成功使人类彻底告别了鹅毛笔。继铅笔之后,人类又有了一种理想的书写工具。后来被人用做制笔尖的材料还有黄金,黄金笔尖不仅金光灿灿,很漂亮,而且书写比钢笔尖更流利。一时间,金笔成了贵族们的必备文化用品。

1852年,英国人荷尔斯为解决钢笔尖耐磨的问题,在笔尖上焊上一小粒耐磨合金。这种合金材料来自在澳大利亚的塔斯玛尼亚发现的天然铱锇矿石。这种笔尖书写起来与金笔一样流利,所以被人称为“铱金笔”。铱金笔的价格比黄金笔便宜多了,被大量生产。可这种矿石太少,已满足不了钢笔生产的需要,于是人们逐渐采用以钨、钼、铼等难熔金属再加上钴、镍等韧性高的金属为主的配方。虽然有些配方中完全没有了铱,但人们仍习惯沿用铱金笔这一称谓。

由于哈里斯、斐利、米奇尔、荷尔斯四位英国人的努力,使英国成为世界上老牌的制笔国家。1858年,美国人埃斯塔布鲁克在凯姆登创办了钢笔公司,以后,一批钢笔公司在美国问世。到第一次世界大战后,美国制笔业便超过了英国,成为世界制笔大国。

现在,人们使用的蘸水钢笔通常是用不锈钢或镀镍的钢片制成的,它很坚实,也不会生锈,一只笔尖能用上好长时间。

墨水跟笔一起进步

对于墨水的起源,权威的《大英百科全书》采用了这样的说法:“书写墨水大约从公元前2500年起就有了,用于古埃及和中国。”这说法有着考古学上的依据,是经得起推敲的。

今人根据对存世的写在古埃及纸莎草上的文字墨迹的分析,知道古埃及很早就使用墨水了,他们制造墨水的原料是炱和水。可是,炱不溶于水,因此他们在使用这种墨水时要经常摇晃墨水罐,写字很不方便,字迹也不清楚。后来,有人想出在墨水里掺进树胶,墨水变稠了,炱就不易析出来。

也许是中国的植物和矿物品种要比埃及来得丰富的缘故吧,古代中国人虽然也使用烟炱制成的黑墨水,但同时还使用一些植物或矿物制成的彩色墨水。如用茜红制成的红墨水,用靛蓝制成的蓝墨水,用赭石(即赤铁矿)制成的红墨水等。

在中国人制作彩色墨水的种种原料中,最著名的大概要算是朱砂了。这是一种绯红色的矿物,色彩鲜艳,经久不变。古时帝王常用朱砂配成的红墨水在奏章上作批示,称为“朱批”。以后这习惯传到民间,书评家在评校书籍时也往往用朱笔。现在,教师批改作业一般都用红笔,或许就是当年这种习惯的延续。

不过,炱也好,红赭石也好,朱砂也好,由于它们不溶于水,所以尽管在配制时可加上胶水,但也只适合毛笔等吸水量较大的笔书写,并不适用于西方后来发明的鹅毛笔、蘸水钢笔等的书写,而茜红、靛蓝等虽然可溶于水,但颜色容易褪去,日久字迹变淡,甚至会完全看不出来,也同样的不合适。

显然,随着笔的进化和对书写要求的提高,人们迫切需要发明一种既容易书写,又不易褪色的墨水来。100多年前,英国的利斯蒂文森有了这个发明欲望。

斯蒂文森是英国普雷斯顿一位药剂师的儿子,由于父亲职业的关系,他对化学有着浓厚的兴趣。在日常生活中,斯蒂文森观察到一个有意义的现象:鞣酸遇到铁离子会生成一种黑色物质,如未成熟的苹果中含有较多鞣酸,用铁制小刀剖开后往往在剖面上或小刀上会有黑色显现。斯蒂文森试着提取了一些鞣酸,将它与氯化铁溶液作用后,果然生成了颜色乌黑的黑色物质,而且,这种黑色物质可以牢牢地黏附在纸上,永不褪色。

那么,是不是将鞣酸与氯化铁溶液混在一起就能制成墨水了呢?

“还是不行!”斯蒂文森轻轻叹了口气,一仰身,躺在了床上。因为这种黑色物质就是鞣酸铁,它并不溶于水。也就是说,这样配制出来的墨水与炱配制的几无两样。斯蒂文森并未中止他的发明探索,他身体躺在床上,脑中却在进行理性的思索。

那一段时间,老斯蒂文森——他的父亲,对儿子的行动实在不明白:他常常躺一会儿,又翻身起来摆弄各种试剂,然后再叹口气躺到床上去……

如此这般,不知折腾了多少日子。终于,在19世纪中叶的一天,斯蒂文森来到父亲面前,拽起他就跑:“父亲,我成功啦!”

面对桌上一瓶有着浅浅的淡绿色的液体和一些写着淡淡字迹的纸片及一些有着黑色字迹的纸片,听着儿子兴奋的叙述,老斯蒂文森明白了:儿子这些日子的折腾有了成果。

原来,斯蒂文森想到,虽然鞣酸铁不溶解于水,无法使用,但鞣酸亚铁却能溶解在酸性水溶液中的,如用酸性鞣酸亚铁溶液作为墨水来书写的话,那么虽然它写出的字迹很淡,可在空气中会慢慢氧化变成黑色的鞣酸铁,字迹就越来越深了。

不久,斯蒂文森发明的这种墨水就在市场上出现了,它是用含丰富鞣酸的植物五倍子,加上硫酸亚铁和胶水配制的。以后,为了克服这种墨水书写时不够清晰的缺点,在人造染料发明之后,人们又在墨水中掺进点蓝色染料,这就成了今天我们仍在使用的蓝黑墨水了。用它写出来的字,刚开始时是蓝色的,这是蓝色染料的颜色,过了一段时间,无色的鞣酸亚铁被氧化成黑色的鞣酸铁,字迹就变黑了。

随着化学技术的进步,墨水品种已非常多。不过,除黑色的碳素墨水外,几乎都是以可溶性合成染料作为惟一着色物质的,它们的化学稳定性较差,时间长了还是会褪色。所以,人们最欢迎的、最常用的,还是以斯蒂文森的发明为基础的蓝黑墨水。

橡皮取代面包渣

在中国古代,人们写错了字以后,常用一种叫雌黄的矿物来涂抹改写。雌黄的这种作用就是成语“信口雌黄”的出典,人们用这成语来形容那些不负责任乱发议论、随意改窜的人。

在西方,没有类似的成语,因为他们不用雌黄一类物质来改正错字。如果用鹅毛笔或钢笔写错了,那就画上一个墨团将这个字去掉,所以在欧洲遗存至今的一些中世纪文件中,我们常会见到这种很不雅观的墨团。铅笔写错后改正就容易了,欧洲人用他们的主要食品——面包来加以揉擦,去除字迹。

不过,擦铅笔字的面包要用新鲜的,因为新鲜面包质软,含适量水分,容易将铅笔字迹去掉。我们有时在以200多年前欧洲事件为背景的电影里可见到这样不易理解的场景:在写字桌上,与铅笔摆放在一起的是一个小碟子,其中盛放着一小块新鲜面包。读者现在明白了,那面包在这里不能看做食品,而是一种文化用品,放在写字桌上自然是合适的。只是,面包并不是一种讨人喜欢的文化用品——一块面包擦不了几次就成面包渣了。

“真讨厌,这该死的面包渣!”1770年的一个夏日,37岁的英国化学家普利斯特里正在起草一份实验报告。报告很长,仆人为他准备的几块新鲜面包都用完了,他不得不用昨天剩下来的面包,弄得报告纸上满是面包渣,看上去就像是一张食品包装纸。加上天热,普利斯特里手上有汗,一摸纸,面包渣就沾在手上,弄得他烦恼不堪。

烦恼和天热使普利斯特里的头晕乎乎的,他伸手拿过一个盛着嗅盐的玻璃小瓶,拔开橡胶塞,凑到鼻子下,想使自己清醒一些。果然,嗅盐使他的头脑清醒了不少,烦恼似乎也少了,普利斯特里居然有兴趣打量起手中这个小小的橡胶瓶塞来了。

你可别小看了普利斯特里手中那只其貌不扬的小橡胶塞,在当时,它还是一种问世不久的时髦的奢侈品呢。

自从哥伦布1493年在海地发现橡胶以后,200多年来,人们未能为这种奇妙的物质找到实际用途。于是,它只能供放在博物馆里,作为“哥伦布带回来的新奇玩艺”供人观赏。

1763年,法国人墨卡想出了橡胶的一个用途:做成小的瓶塞,这样既轻巧又密封。当时的欧洲上流社会崇尚标新立异,墨卡的小发明很快被人看中,一时间,上层人士随身带的小嗅盐瓶大多换上了墨卡的橡胶瓶塞。

普利斯特里轻轻地揉搓着手中那只柔软而有弹性的小瓶塞,不经意间发现,自己的手指竟被搓得十分干净,刚才写报告时沾上的黑色铅笔粉末都被去掉了。很自然地,他脑中闪过了一个念头:用这有趣的小东西擦铅笔字试试看。一试,果然灵光,铅笔字迹可以毫不费力地被擦去,纸上干干净净,几乎不留痕迹。

普利斯特里不禁为自己的发现激动起来,他立即停下了实验报告的书写,给法国人墨卡写了一封信:“我请您为我定制500块扁长的橡胶块……”

这500块扁长的橡胶块就是最早问世的一批橡皮了。普利斯特里将它们馈赠亲友,请他们试一试“这能擦掉铅笔字迹的有趣的小玩艺”。不久,这东西就在上流社会里流行起来了,人们称之为“一擦字就消失的奇妙发明”。由于当时人们不知道该怎样称呼这东西,所以只能根据它的用途称之为“擦”。直到现在,在英语中,“橡皮”和“擦”还是同一个词。

以后,普利斯特里致力于气体的研究,发现了氧气等重要气体,成为著名的化学家。日久,人们只记得他辉煌的化学业绩,而几乎忘了他发明橡皮这一贡献了。

橡皮诞生100年后,美国画家利普曼对它做过一次小小的革新。

利普曼画油画时爱用铅笔起稿。他颇为粗心,常乱放橡皮,等到用时不知到哪里去找。多次的找寻经历使他产生了一个想法:把橡皮和铅笔联在一起不是很好吗?于是,他用细绳把橡皮拴在了铅笔杆上。这样使用起来倒是方便了,可那一小块橡皮老在眼前晃来晃去,叫人很不舒服,他就改用薄铁皮把橡皮夹紧在铅笔头上。后来,颇有经济头脑的利普曼为自己这个十分满意的小发明申请了专利,这就是今天使用普通的橡皮头铅笔。

特种纸的发明

有人统计过,现在世界上大约有12000多种不同用途的纸,满足了人类各方面的需要。这些纸,有的是有意识发明的,有的却是在无意中诞生的;有的发明申请了专利,有发明人的名字,有的却不知道发明者是谁,只留下了关于它的发明故事。

人们早先做的纸颜色并不漂亮,除亚硫酸纸浆制成的纸是白色的外,其余不是褐色的就是略带些麦草一样黄色的。18世纪时,英国谢菲尔德地方的一家家庭手工造纸厂无意中造出了彩色的纸。那天,威廉正在捣纸浆,妻子则准备染衣服,一不小心,妻子将一袋茜红染料掉进纸浆缸里去了。“唉,你这个粗心人!”威廉埋怨着妻子,却舍不得丢弃这盆纸浆,将就着用这些纸浆做成了纸。

谁料,这些粉红色的纸刚放到店里,就被一位姑娘看中了。“咦,好漂亮的纸!”姑娘出了比普通纸更高的价钱,高高兴兴地买了几张。一会儿,来了好些年轻人,都要买这种粉红纸。后来威廉才知道,这天正巧是2月14日,情人节,年轻人认为用这种像粉红蔷薇花色的纸写信给心上人,更具温馨气息。这启发了威廉,以后他不但有意制作这种粉红色纸,还制作了其他各种颜色的彩色纸。

吸墨纸也是在无意中发明的。造纸时应在纸浆中加入一些树胶或树皮液,这样制成的纸结实,写上去的字也不会化开。18世纪末,在英国的一个纸厂里,有一次,工人一时疏忽忘了往纸浆里加胶。结果做出来的纸外表看看倒还好,可根本不能写字,鹅毛笔一触上去就是一个墨团团。老板一生气,就把笔往纸上一掷,从笔里甩出来的墨水一下子就被纸吸干了。

这情景使老板大受启发,想到人们写好信后墨水往往一时干不了,要过一会等干了后才能装入信封里。如果特意制作这种不加胶的纸,利用它们来吸掉信上未干的墨水,那么一写完信就能装信封了,这有多好啊!吸墨纸就这样诞生了。

复写纸的发明是在19世纪初,发明人是英国的韦奇伍德。那时,他正在伦敦经营一家文具商店。一天,韦奇伍德用铅笔写信给他的固定客户,向他们介绍商店里新进的几种文具。这些信的内容几乎一样,他机械地写着,有些厌烦。“能不能同时写成两封、三封呢?”看着后一张纸上留下的上一张纸的字痕,韦奇伍德脑中突然冒出了这个念头。

有的发明关键在于制作,有的发明关键却在于有个想法,只要想到了就不难实现。现在韦奇伍德面临的情况就属于后一种。很快地,他就琢磨出了实现他这个念头的方法:将一张薄纸放在蓝墨水中浸润,然后夹在两张吸墨纸之间使之干燥。书写时将其衬在一般纸张下,从而获得复制件。1806年,韦奇伍德获得了发明的专利权,不过,这发明的名字听上去有点别扭——“复制信函文件装置”。

韦奇伍德的发明问世时,英国的商业活动已很发达,复写纸大有用武之地。眼看他的发明大受欢迎,韦奇伍德干脆办了一家工场,专门生产复写纸。后来,法国人改用甘油和松烟渗透进纸里的方法制造复写纸。大约在1815年,德国有人再进行革新,以热甘油加上从煤焦油中提炼的染料,经细磨调研,涂于韧性的薄纸上制成复写纸。以后人们又在复写纸的涂料上加入各种蜡料,以克服黏度,这就成了我们今天用的复写纸了。

大概是英国的造纸业特别发达的缘故吧,还有一种特殊品种的纸——瓦楞纸也是英国人发明的。

英国的绅士常戴那种直筒的礼帽,夏天戴那种呢制礼帽简直是受罪,脑门上沁出的汗弄得帽沿湿漉漉的,很难受。有人想到找些纸衬在里面吸汗,但干的纸有些硬,戴上后不舒服,有时帽子还会从头上滑下来,使人出洋相。后来,有两位英国绅士——哈雷和阿兰想出了一个方法:在两层纸中夹入一层形似瓦楞的折叠而成的纸。这样的纸衬到帽子里人感觉很舒服,帽子也不会再掉下来。1856年,他们取得了瓦楞纸的专利权。

不过,不知为什么,在礼帽里衬瓦楞纸这种风气并未在英国流行。倒是美国人看中了这种纸的刚性好,不易变形,想到用它来做包装物品的纸盒。1894年,美国建造了一个专门制造瓦楞纸的工厂,用来大量制作纸盒、纸箱。现在瓦楞纸在生活中被大量使用,但人们已很难由现在的用途去想象它的发明初衷了。

盲人看书

1852年6月的一天,在法国巴黎举行的一次盛大音乐会上,一位双目失明的姑娘娴熟地弹奏了一首曲子,博得了全场听众的喝彩。姑娘含着泪对听众说:“你们不要赞扬我,这成绩应该属于我尊敬的老师布莱叶,是他教会了我如何‘看’乐谱!”

盲姑娘之所以能“看”乐谱,要归功于布莱叶发明了盲文。不过,布莱叶的发明是建立在前人努力基础上的,从下文我们可以看到,布莱叶的发明就是发明学中所谓的“移植法”:凡是对自己的发明有启发、借鉴的东西,不妨拿过来,加以改造创新,成为新的发明。

18世纪时,法国人阿尼产生了让盲人也能“看”书的想法,经过反复试验,阿尼发现如果把字母制成突出于书本的形式,盲人就能用手“看”懂它。1786年,阿尼在一位出版商的协助下,出版了第一本印成微凸文字的盲文书。

在阿尼的盲文发明之后不久,巴黎一所盲童学校的创建人瓦伦丁先生,想出了用厚实的布料或纸板剪成字母,然后再把它们贴到纸上做成盲文书的办法。这种书虽然比阿尼的书更容易“看”懂些,可太重了,一页书就有课桌那么大,“看”起来既费力又不方便。

瓦伦丁盲童学校的盲孩子,多少年来一直就是“看”这种硕大笨重的盲文书的。后来,他们中的一个——布莱叶,想到要改造它,要发明一种新的盲文书。

布莱叶1809年1月4日出生在法国巴黎附近的库普雷城,父亲是个制马鞍的皮匠。3岁那年,小布莱叶因玩耍不慎,被锥子扎瞎了一只眼睛,不久另一只眼睛也因感染而失明。10岁时,布莱叶被送到巴黎的瓦伦丁盲童学校学习。从此以后,他就与盲文结下了不解之缘。他17岁毕业后,被留在学校任教。布莱叶忘不了当年学盲文的艰辛,决心创造出一种专供盲人“阅读”和“书写”的文字来。

有一天,布莱叶和一位朋友在一家饭馆吃饭。席间,那位朋友顺手翻着刚刚出版的报纸,发现了报道上尉指挥官巴比埃发明“夜码”的消息。他马上兴奋地把这条消息念给布莱叶听。

原来,巴比埃奉命在夜间执行一项任务,当他们到达离敌人阵地不远处时,上司派人送来了一份紧急命令。由于不能点火,结果巴比埃只得借助微弱的星光,连看带猜,才弄懂了命令的内容,总算没有误事。这次经历使巴比埃感慨万分,后来他就发明一种“夜码”,即采用一些凸起的点点画画之类符号来代替字母,再用它们来拼写成文。接到的人在黑夜中凭手指触摸辨认“夜码”,了解内容。

巴比埃的“夜码”给布莱叶很大启发:这种“夜码”不就是一种不用眼睛看的“夜文”吗?用类似的方法,能不能进而造出盲文来呢?他在朋友陪同下,兴冲冲地赶到巴比埃家求教,收获很大。回到学校以后,布莱叶对上尉的设计作了深入的研究,开始在上尉发明的基础上进行新的创造。这当中他经过了无数次的排列和试验,终于在1829年,他20岁时为盲人创造了“点字”。

布莱叶的“点字”全没有笔画,只有凸出在原纸上的点子。其方法是用纵向3个点,横向2个点共6个点的相互结合,来表示法文的各个字母和标点符号。这个方法的原理和巴比埃的“夜码”一样,但判读得更快。

布莱叶高高兴兴地将他的“点字”向学校推荐,建议采用这种新的盲文来教盲童。可由于当时“点字”尚不完善,遭到了不少人的反对。布莱叶又经过5年时间的研究,在原来基础上作了修改补充。为了使盲人能像正常人一样学习数学和音乐,布莱叶还发明了盲文的数学和音乐符号。可是,在一次当众表演时,布莱叶因紧张而导致失败,他的盲文又被否定了。布莱叶只得瞒着校长,在学校里偷偷试验。

直到他的学生,那位盲姑娘的公演获得成功后,布莱叶的“点字”才引起了社会的注意。就在姑娘演出的第二天,巴黎的几家报纸都刊登了对布莱叶和他的“点字”的报道。姑娘激动地带着报纸,摸索着来到布莱叶家中时,她的老师已病得奄奄一息了。几天后,43岁的布莱叶离开了人世。他死时,脸上带着欣慰的笑容,因为他终于得知:20多年来,他为盲同胞而耗费的心血有了结果。

1854年,在布莱叶逝世两周年时,法国宣布将布莱叶发明的“点字”用做标准盲文,并用他的名字命名为“布莱叶盲文”。1879年,在柏林举行的国际盲人教师代表会议上,决定全世界所有盲人学校都要采用布莱叶的方法编排本国盲文进行教学。1895年,为了纪念这位伟大的发明者,人们将布莱叶作为世界盲文的国际通用名称。因此,至今国际上都把盲文叫做Braille——布莱叶。

印刷机的发明

谷腾堡在15世纪中叶发明铅活字印刷术,适得其时。这时,德国已能大量造纸;这时,德国人还发明了易干的油墨,用它来印刷十分称心;这时,德国人正好发明了榨葡萄汁酿酒的压力机,用他的原理谷腾堡制成了活版印刷机。这样,活版印刷很快发展为一种成熟的技术。

然而,这种技术一直延续了近200年,却几乎没有进步。

进入17世纪以后,荷兰的布芬,对谷腾堡的压力式活版印刷机进行了各种研究。在1620年进行了一些改进,虽然每小时只能印刷70张左右,但速度较前提高了好多。

18世纪后期英国掀起了产业革命,卷起了新机器的发明浪潮。

1800年,英国人斯坦霍普发明了新式印刷机。这机器虽然仍是手动的,但整个机器用铁制成,比较大,印刷的压力也大,速度大有提高。1820年,美国人特里德维尔发明了一种脚踏式印刷机。

这种机器通过脚踏的踏杆,向活版涂油墨并将压板压向活版,同时用手向活版送纸。右手将白纸送入,右脚随即踏下,压板将纸贴紧活版;抬起右脚,压板复回原位,同时滚筒在活版上滚过,刷上一层油墨;在松脚的同时,左手将印成品从压板上取走。这样,手脚可以同时动作,使它的印刷速度比斯坦霍普的机器更快,每小时能印到1000多张纸。直到现在,在一些小型印刷厂里,人们仍用这种脚踏印刷机来印刷小批量的印刷品。

1878年,美国人加利改进了特里德维尔的机器,将送纸改成自动的,从而将印刷速度提高到每小时3000张左右。加利印刷机是这类以脚踏为动力的印刷机发明的顶峰。这类印刷机之所以未能继续发展下去,是因为它无论如何也适应不了产业革命后书刊的出版和报纸的发行雨后春笋般发达的状况。

从谷腾堡到加利,以往的印刷机都是平压式的,纸向活版的进给和印完后取下的动作是其主要运动,由于要利用压板的往复运动,使速度受到了一定的限制,也无法采用蒸汽机等新型机械动力。

“只有利用旋转运动,才能实现连续的自动化生产。”

“只有利用旋转运动,才能使用蒸汽机进行动力驱动。”

很多人都想到了这一点,但要让活字排成的活版进行旋转运动,却不是轻而易举的——活版一滚,那活字还不都得散了架,一个个掉下来!

“试试看,把压版变成圆筒,使它在固定的活版上不断旋转滚压!”1790年,英国的尼科尔森想到了这一点,他从纺织品印花机得到启示,很想发明一种旋转式纸张印刷机。这个设想非常可贵,比他的同胞斯坦霍普的发明还要早。

遗憾的是,尼科尔森很穷,他借了钱好不容易制作了一台旋转运动式印刷机模型,却再也无钱制造样机了。甚至,他连以前借的钱也无法归还。可怜的尼科尔森,由于无力还债而成为被告入了监狱。

19世纪初,德国印刷商柯尼希来到伦敦,看到尼科尔森的专利非常佩服。“啊,太妙了!这样报纸就能从机器中一张张滚出来了。”他立即根据尼科尔森的设想投入研究。1812年,柯尼希成功地制出了样机。可惜尼科尔森已见不到这台机器了,他已在前一年困死狱中。

柯尼希远比尼科尔森幸运。他的研究得到了当时世界最大的报社伦敦《泰晤士报》社社长沃尔特的经济支持,1814年,《泰晤士报》第一次用柯尼希印刷机印出了报纸。这台机器用蒸汽机带动,可达到每小时印刷1500张的速度。

不过,柯尼希印刷机的速度还比不上当时最快的平板印刷机。

“为进一步提高速度,只有将活版也做成圆筒形的!”

一个名叫豪的美国人决心攻克这一难题。1847年,豪制成了一台具有圆筒形活版的印刷机——轮转机。可要把铅活字固定在圆筒的周围,确实比较困难,这台机器颇为笨重复杂,有二三层楼房那么高,要十几个工人同时操作才行。

1863年,美国人布洛克发明了一种方法:在活版上打上纸型,用它作为铸型,浇注熔化的铅字合金,铸成一块整体的圆形版。布洛克的发明为印刷的完全自动化开辟了一条坦途。

到1868年,欧洲和美国的各大报社几乎都安装了布洛克的快速轮转机,它每小时能印刷10000~12000张报纸。从此,印刷机不断向大型和高速发展,到20世纪90年代初,已能达到每小时印30万张报纸的高速度了。

照相术的发明

1839年,法国政府任命达盖尔为功勋局的官员,年薪6000法郎。达盖尔能获如此荣誉和高薪,是因为他发明了照相术。

谈起照相术的发明,可要先讲一个小故事。这是二千多年前,我国学者韩非在他的著作里记载的。

有一个人请画匠为他画一张画。3年以后,画匠告诉他:“画成了。”他一看,哪来的什么画呀,明明是一块大木板嘛。还没等他发脾气,画匠告诉他:“请你修一座密不透光的房子,在房子一侧的墙上开一扇大窗户。用木板堵住窗户,太阳一出来,你在对面的墙上就可看到一幅图画了。”这个人半信半疑地照画匠说的办了。果然,在屋子的墙壁上出现了亭台楼阁和往来车马的图像,好像一幅绚丽多彩的风景画。尤其奇怪的是,画上的人和车还在动,不过都是倒着的。

这是怎么一回事呢?原来画匠在木板上钻了一个小孔,对面墙上的画就是外面的景物通过小孔所成的像,这在物理学上叫“小孔成像”。照相机就是在这个现象的基础上发明的。

1500年,意大利人发现了用暗室能观察到小孔成像。一些机灵的画家利用这个原理制作了针孔绘图暗箱,利用小孔成像的原理在暗箱的毛玻璃屏上映出实像,然后贴上半透明的纸在上边描图,这样可以迅速地获取所需的景物。

许多年过去了,人类的光学理论和工艺制作水平都向前迈了一大步。1812年,英国人渥拉斯顿对这种针孔绘图暗箱进行了革命性的改进。他将针孔扩大为圆洞,装上透镜,这样,经过透镜的折射,镜头所取的景物能在毛玻璃屏上映出很清晰的像,这实际上就是后来照相机的雏形。

最后的突破性工作,是法国画家达盖尔完成的。达盖尔为了设计光学布景,利用了渥拉斯顿式的暗箱,装上了反射镜,这样可以将一张画成的风景画映射到幕布上去。一天,达盖尔突发奇想:能不能把幕布上的图像永远固定在幕布上呢?于是,他放下画笔着手这方面的研究。

达盖尔的研究有着前人的基础。早在1727年,德国的舒列茨博士就发现了硝酸银和石灰粉的混合物具有感光性。他曾将这种混合物装在无色玻璃瓶里,在瓶的外面帖上刻有镂空图案的黑纸,然后把瓶放在阳光下照射一会儿。把黑纸剥去时,瓶内的白色混合物变成了花的:黑纸遮盖的地方仍是白的,镂空处却变成了黑色。不过,剥去黑纸后的瓶子见光后会很快继续变色,最后整个瓶子全变成了黑色的。用舒列茨的办法当然不能将图像永远保留下来。

1802年,英国的韦奇伍德做了一个实验,他把一片树叶放在涂了硝酸银的硝化过的羊皮上,经过太阳光曝晒后,阳光把羊皮晒成了黑色,而叶子遮住的地方仍然是白色,树叶留下了它的影像。不过,树叶的影像仍无法长期保存下来。

比较成功的是尼布斯的发明。1820年,法国人民布斯在锡板或玻璃板上撒上沥青粉末,上面再敷上一层油或蜡,使之成为半透明体。在阳光下,经过长时间照射,可以留下实物的白色影子,制成永不消逝的照片。1827年,尼布斯将他拍的一张长8英寸(约20厘米)、宽6英寸(约15厘米)的风景大照片赠给了英国皇家学会,一直保存至今。这是他留下的惟一的一张照片,也是人类历史上的第一张照片。

不过,用尼布斯的方法每拍一张照片,就要在阳光下曝晒8个小时,不要说拍摄活动的物体根本不可能,即使拍风景照片也很成问题。尼布斯决心继续研究。这时他听说达盖尔也在研究照相,便找上门去要求合作。正有志于此的达盖尔欣然同意。1832年,67岁的尼布斯和45岁的达盖尔携手研究仅2年,尼布斯就去世了。告别了他怀有父亲般感情的尼布斯后,达盖尔毅然重新跨进实验室,孤独地继续那看似容易成却难的发明研究,一直到7年后那两桩偶然的事件发生。

1839年,达盖尔无意中将一把银匙放在用碘处理过的金属板上,过一会儿发现这银匙的影子居然印到了板上。这一偶然发现使他大为惊奇,他设法重现这一现象获得了成功,果然拍下了淡淡的影子,这使他看到了成功的曙光。

又是一个偶然的发现使达盖尔解决了显影这一关键性的问题。一天,达盖尔打开药品箱找药品,突然发现过去曾经曝过光的底片上,影像已变得十分清晰。细心的达盖尔是不会放过任何偶然现象的,为了找出这种现象的原因,他进行了探讨:“也许,是药品箱中的某一种药品起了作用。”为验证这一点,每天晚上,达盖尔将一张曝过光的底片放在药品箱里,第二天早晨在取出底片的同时取出一瓶药,然后再放进一张底片。

使达盖尔大感意外的是,当他连续试验了10多天,将箱子里的药品全部取完后,底片仍然显像清晰!达盖尔并未轻易放弃试验,他坐下来冷静地回顾了整个过程,认为最初的判断还是有道理的。于是他把箱子翻来覆去反复检查,终于发现了箱子角落里有一些小小的水银珠,立刻意识到,奇迹一定是水银造成的,是水银蒸气起的作用。为了验证自己的推断,达盖尔把曝过光的底片放到暗室里用水银蒸气进行处理,果然底片显像异常清晰。以后,他又解决了定影技术,从而彻底解决了照相技术问题。

1839年8月15日,法国科学院大厅展出了达盖尔拍的照片,立即轰动了整个巴黎。绅士淑女在如画的照片前流连忘返,他们纷纷找到达盖尔,要求拍摄自己的肖像照,尽管为此他们要被绑在椅子上,脸上涂上白粉,在太阳光下曝晒也心甘情愿——达盖尔的照片曝光时间虽然仅是尼布斯的十六分之一,可仍要半小时。

由于科学院院士们的联合举荐,政府决定对达盖尔予以奖励,这才有了本文开头提到的任命。鉴于照相术在人类生活中所起的巨大作用,这样的奖励是绝不过分的。

录音机的发明

人类开始设想并研制录音机可追溯到1888年,当时美国工程师史密斯提出了采用磁性媒介物录音、放音的设想,并建议用含有铁粉的纤维丝带记录和重播声音,但因效果不佳而告暂停。

不久后,丹麦人波尔森取得了突破性的进展。波尔森是一位电话工程师,他认为让一条长形的磁性体一边移动一边以电话电流来磁化的话,磁性体的各个部分就会被磁化,而磁性体的磁化特性则可以把声音以剩磁的形式长久地保存在磁性体上,实现录音和放音的目的。1898年,波尔森制造出了世界上第一台磁性录音装置,由于录音磁性体用的是钢丝,因而称为钢丝录音机。在1900年的巴黎博览会上,波尔森展出了他的录音机,引起了极大的反响。

早先的钢丝录音机发出的声音小、失真大。在20世纪初发明电子管后,波尔森采用了直流偏磁法和电子管放大技术,使录音机的灵敏度和声响都大为提高。1927年,美国的卡尔森和卡本特利用交流偏磁法明显地改善了钢丝录音的质量,这在磁录音技术上是十分关键的一步。

1926年,美国人奥内尔发明了在纸带上涂铁粉的“纸基磁带”,但由于纸基机械性能不好,容易折断,不久就被淘汰了。可奥内尔的方法却给人以重要的启发。1930年起,德国的弗劳伊玛产生了在机械性能好的塑料带基上涂磁性材料的想法。1936年,弗劳伊玛的“塑料磁带”诞生了。磁带代替了钢丝后,极大地提高了记录密度和记录性能,而且便于剪接和编辑,是录音技术上的重大革命。以后,磁带录音机便渐渐取代了钢丝录音机,使录音机进入了与留声机竞争的时代。

使磁带录音机确立它不可动摇的地位,最终淘汰留声机的最大功臣当推美国人马文卡姆拉斯。

马文从小就好动,他喜欢自己动手制作各种有趣的小玩艺儿,尤其对新奇的东西十分感兴趣。以后,他迷上了当时处于科技发展前沿的无线电技术,他曾制作过灵敏的晶体管收音机,还自制了火花式发射机。马文每次在试验时,都会干扰周围邻居的收音机使用。每当收音机发出“劈里啪啦”的杂音时,邻居就要抱怨说:“这一定又是马文在搞他的发明了,有这样的邻居真是不幸。”许多年后,当马文成了发明名人时,邻居们常常会自豪地说:“我们有幸与马文为邻,他的许多重大发明,都是我们最先获得信息的。”

马文曾在1937年改造过钢丝录音机,使它的音质有很大提高。当弗劳伊玛的塑料磁带录音机问世后,马文发现由于在塑料带上涂的铁粉材料不很理想,影响了声音的保真。马文的发明神经立即被触动了,他进行了数千种不同材料的试验,最后找到了较为理想的磁性颗粒——针状伽玛型氧化铁粉。他将这些粉末用凡立水调和后涂抹在塑料带上,在涂料未干时即放入磁场处理使所有的铁粉颗粒按一定的方向排列起来。这种又轻又薄的塑料磁带录音质量很好,至今还在被人们使用。

如果说新型铁粉的发明是马文刻意追求的结果的话,那么录音高保真技术的发明,则可说是他无意中获得的成果。

在一次试验中,马文试图录下一个高频信号,未能成功,但在放音时却听到了平时无法录到的频率很低的声音,他甚至还听到了真空电子管中灯丝振动而发出的轻微的丁当声。马文的心狂跳了起来,这不就是自己一直在追求的高保真录音吗!马文立即动作起来,将磁带用高频进行处理,然后录下自己的声音:“一、二、三、四。”重放时,这声音果然极其清晰。后来马文说:“录音时有一张纸片被我不小心带落到地板上,放音时我甚至都听到了纸片落地的声音。”

后来马文又发明了有几个声道的真实的立体声录音技术。他在录音时采用可录不同频率的装置录下,再用适应不同频率的喇叭播放。这样,人们就是在家中也能得到与剧场相近的效果。这也就是今天录音机的“高保真多频道立体声”技术了。

初期的塑料带录音机都是开盘式的,比较笨重。1964年,荷兰的菲利浦公司发明出盒式封闭型磁带录音机,这一发明使老式开盘式录音机迅速被淘汰,录音机开始步入普通家庭。现在,它几乎已是家家户户必备的家用电器了。

打赌引出的发明

1872年的一天,在美国的加利福尼亚州,有两个人为一桩事打起赌来。这并不稀奇,因为美国人似乎有爱打赌的天性。但那天的打赌对我们来说却有着重大的意义,因为它最终导致了电影的发明。

在一家酒吧里,斯坦福与科恩发生了激烈的争论,争论的并不是一个非常重要的问题:马奔跑时蹄子是否都着地?斯坦福认为奔跑的马在跃起的瞬间四蹄是腾空的;科恩却认为,马奔跑时始终有一蹄着地。争执的结果,谁也说服不了谁,于是就采取了美国人惯用的方式——打赌来解决。他们约定了打赌的金额后,请了一位驯马好手来作裁决,然而,这位裁判员也难以断定谁是谁非。这很正常,因为单凭人的眼睛确实难以看清快速奔跑的马蹄是如何运动的。

裁判的好友、英国摄影师麦布里奇知道了这件事后,表示可由他来试一试。他在跑道的一边安置了24架照相机,排成一行,相机镜头都对准跑道;在跑道的另一边,他打了24个木桩,每根木桩上都系上一根细绳,这些细绳横穿跑道,分别系到对面每架照相机的快门上。

一切准备就绪后,麦布里奇牵来了一匹骏马,让它从跑道的一端飞奔过来。当跑马经过这一区域时,依次把24根引线绊断,24架照相机的快门也就依次被拉动而拍下了24张照片。麦布里奇把这些照片按先后顺序剪接起来,组成了一条连贯的照片带。根据这组照片,裁判终于看出马在奔跑时总有一蹄着地,不会四蹄腾空,从而判定科恩赢了。

按理说,故事到此就应结束了。但这场打赌及其判定的奇特方法却引起了人们很大的兴趣。麦布里奇一次又一次地向人们出示那条录有奔马形象的照片带。一次,有人无意识地快速牵动那条照片带,结果眼前出现了一幕奇异的景象:各张照片中那些静止的马叠成一匹运动的马,它竟然“活”起来了!

生物学家马莱从这里得到启迪。他试图用照片来研究动物的动作形态。当然,首先得解决连续摄影的方法问题,因为麦布里奇的方式太麻烦了。马莱是个聪明人,经过几年的不懈努力,在1888年发明了被后人称为“马莱枪”的枪形摄影机。它的“枪管”实际上是一只能够伸缩的用来调整距离的镜筒。“枪托”上的圆盒里装有4米长的胶卷。扣动开关,它就能以每秒12幅的速度把影像拍摄进去。

1889年8月,巴黎举行世界博览会,著名发明家爱迪生应邀参加。在那里,爱迪生见到了“马莱枪”。这新奇的发明给爱迪生留下极深的印象,他马上想起小时候曾玩过的旋盘玩具。那是比利时的普拉多在1832年根据“视觉暂留”原理发明的:在一个能转动的旋盘边缘,画上各种连续变化的人和动物图像,当旋盘旋转起来以后,从旋盘外壳的一个小小开口望进去,这些图像上的人和动物好像突然有了生命,竟然活动了起来。

“如果能把马莱的发明和普拉多的玩具结合起来的话,那一定是一样更有趣的东西。”爱迪生开始了研究。1891年,爱迪生的“活动影戏”问世了。它是一只高1.5米的长方形大柜,上面装有透视镜,里面装有电灯。胶卷绕在两只大圆盘上,用手柄摇动使胶卷以每秒16格的速度在电灯前移动,观众则坐在透视镜前观看。与普拉多的旋盘一样,它每次“放映”只能供一人观看。

爱迪生的发明可视为原始的电影放映机。经过许多科学家接力式的创作发明之后,电影呼之欲出了。终于,电影发明史上关键性的人物——吕米埃尔兄弟出场了。

这兄弟俩出生于法国贝桑松的一个油漆工家庭里,两人从小就有钻研精神,当他们一起从里昂的马蒂里埃工商学院毕业后,坚持在一起搞科学发明。

1894年初,他们见到了爱迪生的“活动影戏”,极感兴趣,不但反复观看,还把它拆开来作详细的研究。他们有一个想法:这么好的东西,每次应让许多人同时观赏。

他们很快找到了办法:让电灯将胶片上的影像放到幕布上去。但有一个难题却让他们的发明止步不前:爱迪生的放映机用人力摇动手柄作动力,速度很难控制,放出的影像质量也由此大打折扣。

一天,弟弟用缝纫机缝制窗帘,看着缝纫机针一上一下的运动过程,他突然醒悟:机针往下插进时布料停一下,机针拉上时布料进一下。这一停一进,不是可以运用到放映机上去控制速度吗?高兴的弟弟和哥哥苦干了一个月,在放映机上安上了一组能动能停的抓片结构,终于使电影活灵活现地走上了银幕。

1895年12月28日下午,巴黎的一些社会名流应吕米埃尔兄弟的邀请,来到卡普辛大街14号“大咖啡馆”的地下室,观看了他们的发明。室内的灯熄了后,一道白光直射到银幕上,观众被惊呆了。有位记者曾这样报道当时的情形:“一辆马车被飞跑着的马拉着,迎面跑来。我邻座的一位女客看到这一景象竟害怕得突然站了起来。当白布上的火车头喷着烟、吐着火开过来时,一位先生竟失声惊叫起来……”

这一天,成了电影的生日。

电视神话的实现

20世纪20年代,美国有一位名叫雨果根斯巴克的作家,在他写的科学幻想小说中预言:700多年以后,人们就可以坐在自己家里观赏6千米以外国家剧院的演出了。他的这个预言代表了当时许多人的一个意愿。那时,世界上已经发明了电报、电话,摄影术也有了很大的发展,于是自然就有人想到要设计一种用电来传送物体影像的机器,只要一揿开关,就能呈现我们所需要的图像。

不过,由于这个设想太神奇,以致在当时被人们视为与《天方夜谭》一样的神话。在当时,雨果根斯巴克的预言还算是胆子大的呢。可是,这位作家没有想到现代科学技术发展得如此之快,哪里用得着700年,只不过过了几十年,现实便已经大大超出了他的幻想。现在,不要说6千米以外剧院的演出,就连人类在遥远月球上的活动,我们坐在家里也能看得一清二楚。

这个神话是靠什么实现的?我们的读者几乎会异口同声回答:“靠电视!”是的,那么,电视又是谁发明的呢?

是贝尔德。

1925年10月2日,在英国伦敦一家百货店里,随着一声声“太好了,太好了!”的喊声,从楼上奔下来一个披头散发、光着脚板的人。只见他抓住一个正在店堂里的15岁的小伙计泰顿,不由分说便把他推到楼上。

泰顿面对这发疯一般的人,吓得直打哆嗦,可这个人只是让他坐下来,然后打开了在他面前的一个由大圆盘、鼓轮、振动镜组成的奇特机器。泰顿正在纳闷时,更奇怪的现象出现了:他的侧面有一个像电影银幕那样的平面,随着机器的发动声,那平面上竟出现了一张人脸,一张布满惊异神色的人脸。当发现那就是自己的脸后,泰顿更是惊得连话也说不出来了。

那个“疯子”便是英国发明家贝尔德,那台有着大圆盘的奇特机器便是世界上第一台机械电视,泰顿便是世界上第一个上电视的人。那个圆盘是一个扫描盘,它对泰顿进行了扫描,然后将他的影像映现到接收机的平面屏幕上。

科学技术的发展是有继承性的。在贝尔德发明电视之前,人们已经发明了无线电发射技术、电传真技术和电影技术。电视就是在这几种技术的基础上发展起来的,尤其是电传真技术的出现,为电视的诞生更是创造了条件。

电传真技术的原理并不十分难懂。大家知道,一幅图像的内容不论多么复杂,都可以分解成许许多多的小黑点。你如果用一个放大镜去看报纸上印的照片,就会清楚地看到,照片上的图像原来都是一个一个的小黑点组成的。传真也是这样,人们采取化整为零的方法,把一幅图像分解成几十万个小黑点,用电子束对它们挨个儿扫描,就像我们看书一样,从左上角开始,一字挨一字、一行挨一行地往下看,然后把扫描的情况转换成电信号发送出去。接收机在收到电信号后,再使它还原成相应的小黑点,就会得到原来的图像。

那么,能不能利用类似的原理来传送活动的图像呢?1923年,贝尔德开始着手这项发明工作。

对这项工作,他有着一些有利条件。贝尔德从小对科学有着浓厚的兴趣,从小就喜欢摆弄科技制作,他曾自己动手制作电话交换台,与朋友们互通电话;他也给家里安装过小型发电机,用厨房的自来水驱动水轮为蓄电池充电。1906年,26岁的贝尔德进入皇家技术学院,学习电子工程,特别是深入地研究了硒光电原理,这为他研究电视打下了坚实的基础。而且,这时通过高频电路和改进型光电管,人们已能比较清晰地传送图解电报和传真照片。也有一些人已经开始电视的研究,取得了一些经验,这也为贝尔德的发明提供了基础。

但是,贝尔德也有着一个几乎是致命的不利条件——贫穷。他没有资金,没有赞助人,只得自己动手,在今人看来不可思议的简陋条件下开始发明研究。于是,他所住的简易宿舍内的一只盥洗盆框架,成了他实验设备的基础部分;它和一只旧茶叶箱相连,箱上安放了一台从电器商店屋后废物堆里捡来的电动机,用它来转动那个用旧帽箱盖子做成的开有螺旋形小孔的“扫描圆盘”。这些小洞,是用来把场景分成许许多多明暗程度不同的小黑点发射出去的。

此外,还有一盏简单制成的装在旧饼干箱里的投影灯,从一家自行车行买来的几块透镜,以及从一部报废的电报机上拆下来的部件等。这些破旧凌乱的东西,用密密麻麻的电线串连在一起,就成了贝尔德的实验装置。

你别小看了这套像一堆破烂似的装置,贝尔德就是利用它,在1924年春天,成功地用有线电发射了一朵十字花的图像。虽然发射的距离仅3米,图像也忽现忽隐,仅能看出一个大致轮廓。但这毕竟是人类利用电视技术,发射的第一个实物图像。

真正的成功是在又过了一年多后来临的。就在本文开头提到的那个日子里,贝尔德在百货公司楼上的住所里,对他的装置完成了一次改装。在试机时,他激动得浑身颤抖:在接收机上,作为发射对象的木偶“比尔”的头部和面孔特征被清晰地显示出来,甚至还能见到眼睫毛!“太好了,快找一个活比尔来!”贝尔德一跃而起,奔下楼去,演出了刚才提到的那一幕。

几乎与此同时,美国科学家詹姆斯研究电视也取得了重大进展。1926年5月,詹姆斯在华盛顿市郊试验用无线电传送活动着的风车的影像。人们在10千米以外的地方,通过电视接收机,奇迹般地看到了风车缓缓转动的图像。以后不久,詹姆斯又用电视来转播电影,也取得了成功。1936年11月2日,英国广播公司启用贝尔德的机械电视系统,采用无线电发射方式,在伦敦正式开办了世界上第一座电视台。

电视,这个一度离我们那么遥远的美丽的神话,终于变成了现实。

抽搐的蛙腿

1780年的一天,意大利波洛尼亚科学院院长、41岁的生理学家伽伐尼同往常一样,来到了实验室,继续他的青蛙解剖实验。同往常不一样的是,这天他意外地发现了一个新的情况。许多年后的1791年,伽伐尼在描述当时的情形时说:“这一发现是这样发生的。我已经解剖好和预备好一只青蛙,将它置于桌上。这时助手用解剖刀的刀尖偶然轻触青蛙的股神经,结果蛙腿上的所有肌肉都一再紧缩,如同用有力的夹子夹紧那样。”

伽伐尼是个很细心的人,他对死青蛙的腿为什么会抽搐进行了研究。他用各种不同的金属取代解剖刀多次重复这过程,总是得到相同的结果。但若用玻璃、橡胶、松香、石头和干木头等来代替金属,则不发生这样的现象。

在进行了长达10年的研究后,伽伐尼确认,由于电的刺激才使蛙腿收缩的。这电是从哪里来的呢?他认为这是动物体内存在着一种区别于静电的“活电”,即动物电。只要用一种以上的金属与之接触,这种电就能激发出来,就像莱顿瓶放电一样,每一片肌肉纤维就是一个小电容器,放电时引起动物肌肉的运动。1791年,伽伐尼在英国皇家学会讲坛上发表了他的著名论文《肌肉运动中的电力》。

伽伐尼的论文引起了欧洲学术界极大的关注,人们普通接受了他对动物电的见解。可是,不久后另一位意大利物理学家伏打,对伽伐尼的理论提出了挑战。

当伽伐尼在英国皇家学会宣读那篇著名论文时,意大利帕维亚大学的物理学教授伏打也在场。这位研究电学的行家对伽伐尼的实验产生了极大的兴趣,在回去后立即重复伽伐尼的实验,接着大胆地采用伽伐尼没有用过的方法进行新的实验。

伏打把实验中用的两块性质不同的金属板改换成两块性质相同的金属板,结果青蛙腿立即停止了抽搐。这一截然不同的结果使伏打大为吃惊。他认为,使蛙腿抽搐的能量,的确如伽伐尼所说的,来自一种新的电能,但这种电能不是由动物细胞组织产生的,而是由两块不同性质的金属的接触产生的。若只用一种性质的金属做实验,蛙腿就不会产生抽搐现象。

根据实验结果,伏打说伽伐尼搞错了:电并不是从蛙腿肌肉中产生的。因为果真如此,又何必非要用两种不同的金属才能将“电”放出来呢?

那么,电是从何而来的呢?伏打认为,这一定是两种不同的金属,加上蛙腿内的某种东西而产生出来的。伏打还猜想这种东西可能是食盐溶液,因为食盐溶液广泛地存在于肌肉、神经、脂肪等动物组织中。于是,伏打开始了又一实验,即不用任何动物细胞组织,而只用一对性质不同的金属和食盐溶液,结果仍能产生出电流来。

伽伐尼听到伏打的实验结果十分震惊,但他仍然相信自己原来的推断。为此,他与伏打展开了一场科学史上有名的“蛙腿论战”。伽伐尼的重要论据之一是,在海洋里生活着电鳗、电鳐等自身会发电的鱼,它们的发电,同所谓“两种性质不同的金属的接触”毫无关系。

伏打认为,这些会发电的鱼和蛙腿实验是两码事。他指出,蛙腿的抽搐表明肌肉中有电流通过,蛙腿在这里仅仅起着电流指示器,即验电器的作用。1799年,为了证明自己的观点是正确的,伏打把银的小圆片和锌的小圆片相间重叠起来,并用食盐水浸透过的厚纸片把各对圆片相互隔开。他一共用了60个银片和60个锌片,在头尾两圆片上连接导线,当这两条导线接触的时候立即产生了火花。这就是科学史上著名的伏打电堆。

1800年6月26日,在英国皇家学会的讲坛上,宣读了伏打关于“各种传导物质仅依靠接触而激发的电”的专题论文,使全世界都知道了伏打和他的电堆,“蛙腿论战”也至此终结。人们向伏打表示深深的敬意,因为伏打电堆的发明,使人类第一次得到了稳定而持续的电流,为电学研究从静电跃进到动电阶段创造了最为重要的条件。以后,为了纪念伏打,在1881年的国际电学代表大会上还通过了决议,将电压的单位命名为“伏”。

不过,虽然“蛙腿论战”胜负已定,人们也不会忘记伽伐尼为电学发展所做的伟大贡献。1801年1月,伏打在巴黎科学院表演他的电堆时,曾说过一段深情的话:“在表演前,请允许我先向前些年一直在和我激烈争论的伽伐尼教授致以崇高的敬意。不幸的是,他在3年前已离开了人世,今天不能和我们共享发明的欢乐。这发明首先应归功于他,没有他的蛙腿实验及后来的论战,也就不会有我今天的发明。”

“泰坦尼克号”的悲剧

1912年4月14日深夜,英国建造的世界最大邮轮“泰坦尼克号”正航行在一片漆黑的纽芬兰海面上。“冰山!”正在船首望的船员惊呼了起来。但一切都已经无法挽回了,全速航行的巨轮撞到了冰山上,酿成了人类历史上空前的海难……

“泰坦尼克号”的悲剧却直接导致了用于水下侦察的声纳的发明。

“声纳”原来的意思是声音导航和测距,“声纳”二字取的是英文缩拼读音的谐音。

实际上,早在14世纪,意大利科学家达芬奇就开始了水下侦察的探索。达芬奇发现水能够传递声音,并进而发明了被后人称为达芬奇声管的早期水声器材。1490年,达芬奇在他的日记中是这样描述他的声管的:“如果使船停止航行,将一根长管的头插入水中,将耳朵贴近长管的末端,就能听到远处航船的声音。”当时还没有出现机器驱动的轮船,有的仅仅是桨船、帆船,但达芬奇声管已经能听到船行进的声音,这足以说明这一发明的优良性能。所以,后来人们将达芬奇声管称为原始声纳。

1827年,瑞士物理学家丹尼尔科拉顿和法国数学家查理士斯特姆合作,进行了人类历史上第一次水中声速的测量,测出声音在水中的速度为每秒1435米,是声音在空气中速度的4倍。科学家们还发现,声音在海洋中前进时,一路上会被海水“蚕食”,在遇到海洋中的物体和海底时,声波还会反射回来,此时也会被“吞掉”不少声波。这些发现为声纳的真正诞生创造了非常重要的条件。

“泰坦尼克号”的沉没引起举世震惊,也带来了声纳发展的春天。1912年4月19日,也就是悲剧发生5天后,英国科学家理查森即大声呼吁:用空气回声装置进行定位!一个月后,他又提出了与空气回声定位相仿的水声回声定位方案。这就是世界上第一个主动声纳的设想方案。

理查森的设想是,声纳本身向水中发射声波,声波碰到水中物体后反射回来,声纳又能自己接收,从而探知前面有物体存在。利用这种装置,人们就能在黑夜和大雾等不良海况下直接探测到前方冰山等障碍物,从而避免类似“泰坦尼克号”那样的悲剧重演。

理查森的主动声纳设想理论上无懈可击,但限于当时的技术条件,这一设想没有付诸实施。直到第一次世界大战开始后,理查森的设想才又引起了人们的注意。

一战期间,德国潜艇肆无忌惮地攻击协约国的军舰和商船,仅1915年,德国潜艇每月就击沉协约国船舶20万吨以上,而德国潜艇平均每月仅损失一艘半!“哎哟,太可怕啦!得赶快发明一种能发现德国潜艇的仪器!”英国军方赶紧成立了一个潜艇探测研究委员会,研制成了噪声定位仪。这种仪器能听到潜艇在水下航行时螺旋桨转动击水的声音,并能根据噪声最强的方向,大略地判断出潜艇所在的方向。不过,如果德国潜艇趴在海下不动,噪声定位仪就无能为力了。从水下突然冒出的事先埋伏的德国潜艇仍令英国人猝不及防。

当英国人为此一筹莫展时,英国人的盟友——法国人却在另一个方向上进行研究。1915年3月,法国物理学家郎之万和希洛斯基在1912年理查森设想的基础上,提出了使用超声波进行水下探测的设想。1916年,郎之万成功地在水里产生了超声波,他发明的装置能很快探测到水下100米远的铁板发射回来的声音。

接下来的问题,是要找到一种有效的方法来产生超声波脉冲和接收从水下物体反射回来的声音,接收回声后,要使水下物体的位置能计算出来。这项工作花费了郎之万大量的精力,后来,郎之万终于在法国物理学家皮埃尔居里和雅克居里多年前发现的石英压电效应中得到启发,用石英制成了接收器,最后发明了被称为“回声定位仪”的声纳。

“回声定位仪”由换能器发出声波,声波碰到潜艇或其他物件后反射回来,经换能器接收,又变成电信号,经接收机放大处理,就会在显示器的荧光屏上显示出来,人们根据声波信号一去一回所用的时间和音调高低等,就可测出目标的距离和位置,判断出目标的性质。

遗憾的是,等郎之万的“回声定位仪”在1918年底问世,尚未为对付德国潜艇作出贡献,一战便结束了。直到二战开始,它才在海上大显身手,有效地制约了德国潜艇。

现在,声纳已成为各类舰艇和船只必备的仪器了。

镜子的发明

1600年,法国国王亨利四世要结婚了。欧洲各国特使云集巴黎,向国王献上奇珍异宝,代表各国对国王婚礼大典致贺。

使王后德美第西斯最为中意的礼物来自一个小国——威尼斯公国,这个小小的城市国家献给王后的礼物价格高达15万金法郎!婚礼后,王后常常将这件礼物给王公大臣们观赏,炫耀自己的富有和至贵。这是什么礼物,这么奇贵,竟令王后如此得意?

说出口你可能要笑出声来,原来是一面镜子,一面仅书本大小的玻璃镜!

请你不要感到好笑,镜子刚发明的时候,确实是非常珍贵的。

我们不妨简略回顾一下镜子发明以前的情况。古代没有镜子,远古的人是在平静如镜的湖水中观看自己容貌的。原始社会中期,人们用各种形式的石器或陶器来盛水照脸蛋,叫做“监”。到了商周时代,“监”开始用铜制造,于是改叫“鉴”。战国时,人们掌握了制造青铜器的成熟工艺,开始用雕好的陶模浇青铜液铸成镜子。青铜镜很受人们欢迎,被人们用了好几千年。不过铜镜用久了,镜面容易氧化,变得灰蒙蒙的,那就什么也看不出来了。

第一面玻璃镜子是在400多年前威尼斯的穆拉诺岛上出现的。这个小岛是威尼斯玻璃制造业的中心,有着一大批熟练工匠,能制造出各种美妙的玻璃艺术品来,也能制出当时欧洲质量最好的平面玻璃来,玻璃镜子就是岛上最优秀的两位工匠——达尔卡罗兄弟的发明。

当时,岛上常会发生这样的笑话,街上的行人在走过住家时,会见到里面的姑娘笑吟吟地隔着窗户对他注视,而行人对姑娘报以微笑却得不到回应。原来,一些聪明的姑娘发现窗户上的小片平面玻璃在光线、背景合适的时候,能反射人影,所以就拿它当镜子用了。当然,这样的“镜子”效果并不理想。

能不能为我们的姑娘发明理想的镜子呢?达尔卡罗兄弟反复琢磨。他俩想到了一个熟悉的生活现象:清澈见底的清水池塘不能映出人影,而深色的水或有深色底面的浅水却可映出人影。一个发明设想逐渐在他们脑中形成了:如果在平面玻璃的背面加上一层衬垫,也许会有更强的映照能力。

达尔卡罗兄弟决定选择一种能够涂在玻璃上的物质作为镜子的衬垫。没想到,为找到这种衬垫物质,兄弟俩竟付出了十几年的辛劳。他们试用过石粉、泥土、炭末、面粉、木屑等,但都失败了。后来,他们想到了用金属,先用铜试验。兄弟俩将熔化的铜液浇在预热过的平面玻璃上,“啪、啪”,玻璃碎了。待玻璃冷却后,拿起来一看,碎片的映照能力倒是大为提高了,但用手指轻轻一掸,玻璃后的铜片竟掉了下来。

得解决玻璃碎裂的问题!看来,是铜液的温度太高,铜的熔点为1083.5℃,玻璃经受不起这样的高温。他们又试用了一些低熔点的金属,那天,他俩试着采用锡,锡的熔点只有231.9℃。弟弟将坩埚里的锡液倒在玻璃上,哥哥细心地用一只小滚筒将锡液推成薄薄的锡箔。果然,玻璃经受住了考验,没再碎裂。

还未等玻璃全部冷却下来,兄弟俩就迫不及待地将它翻过来看效果。啊,一对紧张的面孔正对着他们呢!一看,那对面孔迅即换成了两张笑脸——兄弟俩大声叫喊起来:“成功了!”

这仅是初步的成功,锡箔镜的映照能力虽然大大提高,但使用期限却不长,要么就是镜背的锡箔部分裂纹,空气侵入氧化锡箔,使镜子出现大片灰暗;要么锡箔干脆剥落下来。

怎么办呢?又经过一番思索、研究、试验后,他们决定用另一种金属水银来帮忙。水银是一种很奇特的金属,这不仅仅因为它是惟一的一种在常温下呈液态的金属,还在于它有非凡的溶合其他金属成为液态合金的能力,就连金这样的金属也会被溶在水银中,像锡这样的金属就更不在话下了。

最后成功的一天终于来了。在试验作坊里,兄弟俩先把平面玻璃制成锡箔镜,再把水银倒在锡箔上,水银慢慢地溶解锡,形成一薄层锡和水银的合金“锡汞齐”。锡汞齐比锡箔更为致密,有很好的映照能力,而且干后能很牢固地附着在玻璃上。在历经十余年艰辛后,世界上第一面“水银镜”终于在达尔卡罗兄弟手中诞生了!

由于当时还不能制造大片的平板玻璃,所以制作出来的镜子都很小,一般只有火柴盒大小,巴掌大的都很难得。而且,为了垄断挣大钱,威尼斯严密封锁了穆拉诺岛,不让外人上岛,也不准岛上的人离去,以确保水银镜制作技术不泄露。因此,法国王后德美第西斯得到的书本大小的镜子确实是异常珍贵的。

不过,因为法国人,镜子很快就变得不那么值钱了。由于王后特别钟爱水银镜子,促使法国人出大钱买通了穆拉诺岛上的守卫,让三位制作镜子的优秀工匠外逃到法国,从而使水银镜的生产技术大白于天下。后来法国人还设法制出了大玻璃,使镜子有可能做得比书本还大。

镜子以后在技术上的发展并不很大,在19世纪中叶,人们开始换用硝酸银来制“银镜”;20世纪70年代起,英国的一家公司又换用铝来代替银镀在玻璃上制镜。现在我们使用最多的就是“铝镜”。

显微镜趣事

1590年的一天,荷兰米德尔堡的眼镜制造技师哈里耶斯詹森有事外出了。他的两个童年的儿子——一对淘气包,偷偷溜到了爸爸的作坊里去玩。兄弟俩看到爸爸的工作台上有许多玻璃片,台上还放着一个铜管,这铜管是詹森用来制造眼镜框的。哥哥顺手拿了两块镜片放到铜管两端,对着一本书去看。

“快看呀,字母的一个小点大得像一只蝌蚪啦!”听到哥哥的咋呼声,弟弟马上抢过铜管,对着桌上的一根头发看起来:哎呀,头发简直粗得像根铅笔。

这时,爸爸回来了。听着这小哥俩你一句、我一句兴奋地谈着刚才的发现,詹森将信将疑地走向工作台,拿起了那个铜管和两块镜片,果然也看到了奇迹。于是,他开始有意识地进行这方面的研制。不久,世界上第一台复式显微镜就在詹森的手中诞生了。它由一个双凸透镜和一个双凹透镜组成,前者作为物镜,后者作为目镜,镜筒大约长45.72厘米,直径约5.08厘米。由于它的放大率远远高于放大镜,人们将它称做“显微镜”。

1628年,德国人衰纳制成了一种新式显微镜。它由两个透镜系统组成,每个透镜系统都起一个单透镜的作用,最靠近物体的透镜产生一个实像,通过作为放大镜的第二个透镜可以看到这个实像。衰纳显微镜是近代显微镜的原型。

在显微镜的发明史中,最杰出的人物是列文虎克。

1632年,列文虎克出生于荷兰德尔夫特市一位普通工匠家庭里。16岁时父亲去世,迫使他离开学校去阿姆斯特丹当一家杂货铺的学徒。每天夜晚,当杂货铺关门之后,列文虎克就去做他最感兴趣的两件事:一是读书,书籍中上至星星月亮,下至蝼蚁蚤虱的丰富知识,引起了他对自然科学的浓厚兴趣;二是磨制镜片,在杂货铺的隔壁是一家眼镜工场,他在那里学会了磨制镜片的技术,并乐此不疲。这两项爱好为他成为一位器械发明者打下了必需的基础——广博的知识和精湛的工艺。

不过,有成功的基础并不意味着就能成功,要摘到成功的果实还必须付出艰巨的努力。对列文虎克来说,成功是姗姗来迟的,当他即将步入老年时,才得到了鲜花和掌声。

告别了学徒生活后,列文虎克回到了德尔夫特市当了市政府的看门人。看门这项工作收入低微,但较清闲。每天,他只要定时到钟楼上去敲钟,以及定时开闭市政府的大门,这样,列文虎克就有了不少空余的时间。这期间,人们常常发现在列文虎克居住的小木屋里,经常传出“嚓、嚓、嚓”磨镜片的声音,他几乎把全部的空余时间都投入到显微镜的研制中去了。

1675年,列文虎克经过多年的辛劳,终于磨制出一块满意的透镜,用它制成的显微镜放大率超过了200倍。列文虎克用它来观察一滴积贮的雨水,惊奇地发现其中有许多活动着的小生物。这数不清的小生物,有的像曲线,有的像小棍;有的长着毛,有的有小尾巴。它们仿佛鱼儿往来穿梭不停,波浪似的在扭动、舞蹈。这是人类第一次见到的微生物世界。

万分兴奋的列文虎克还有些不满意:由于光线较暗,被观察物不很清晰。他反复琢磨后,利用光线折射原理,在物镜下面装了一块铜板,上面钻了一个孔,使光线从这里反射在被观察物上,观察效果极佳。

一项伟大的发明在一个极平凡的看门人手中诞生了。英国皇家学会大感惊奇,特地派12位科学家乘船渡海前来荷兰考察。他们在用显微镜仔细观察了水中的小生物后,确信列文虎克制造出了“魔镜”,能看到前人从未见过的现象。后来,就连英国女王也知道了,向他提出要求,希望用他发明的“魔镜”亲眼看一下那些“小生物”。不久,列文虎克这位文化程度不高的看门人被英国皇家学会吸收为国外会员。

在一个隆重的场合,一位记者问他:“您成功的秘诀是什么?”列文虎克伸出了因长期研磨透镜而满是老茧和裂纹的双手说:“秘诀就在这里。”

后来,列文虎克在即将离开人世前,把精心制作的26台显微镜献给了英国皇家学会,其中倍数最大的能放大300倍。时至今日,这些显微镜仍被完好地保存着。1723年8月26日,91岁的列文虎克去世了,德尔夫特市政府为这位看门人——发明家举行了隆重的葬礼。

外行发明了重机枪

第一次世界大战期间,1916年7月,英法联军发动了后来在战争史上极为著名的索姆河战役。它的著名,不仅仅由于其血腥——双方激战4个月,共死伤130万人,还由于该战役使用了两种对20世纪的战争影响极大的新式武器。其中一种的亮相是在战役发动的第一天。

7月1日,10万名精锐的英军跃出堑壕,高声呐喊着越过弹坑累累的开阔地带,向德军扑去。但是,令人奇怪的是德军阵地竟一片寂静。可这令人产生不祥之感的寂静并未持续多久,突然,“哒哒哒”,清脆的枪声炒豆般地响了起来,一时间,就像有无数的人同时点燃了中国人过去时放的鞭炮,几乎要将战场上每个人的鼓膜震破。

啊,太悲惨了,英军士兵一排排倒了下去,进攻被彻底瓦解了。事后统计,在这一天之中,英军伤亡官兵竟达57000余人。

机枪是一种带有枪架或枪座,能实施连续击发射击的自动枪械。它与步枪、手枪不同,它一出世就是自动武器,可以说是一切自动枪械的鼻祖。

步枪在战场上出现以后,人们为了加强射击火力,曾想过各种办法,其中之一是采用增加枪管的办法。有人将好几支枪管排起来装在一起,叫做排枪,但使用起来颇不方便。

拿美国人加特林发明的加特林排枪来说吧,它有10根枪管,利用手柄和鼓轮使枪管转动,鼓轮转动时,传动机构完成打开枪机、装弹、闭锁和击发动作,紧张操作时,一分钟可发射数百发子弹,有较大的威办。但是,虽说日本人在日俄战争中曾用这种排枪给俄国人以重大杀伤,可它既大又笨,需要配备4名射手用手拼命摇动才能射击,这当然要影响到它的使用。不过,加特林排枪日后也给马克沁发明理机枪以很多启发。

在兵器发展史上有一个有趣现象:许多重大的发明或突破,往往不是由武器专家,而是由一些“外行”来完成和实现的。重机枪就是一个典型的例子。

海勒姆马克沁出生于美国一个贫困的家庭,14岁就辍学进厂当了学徒,但他勤奋好学,一边做工挣钱,一边坚持自学,后来成为电气机械发明家。马克沁是在无意中加入到武器发明者行列之中的。在一次去欧洲考察的时候,马克沁看到军人在操作多管排枪,这种武器的威力给他留下很深的印象,但这种武器的笨重和操作不便也给他留下了很深的印象。

“能不能用一支枪管连续发射子弹来获得密集火力呢?”马克沁认为,用人工操作的多管排枪来实现连续射击不是一个理想的选择,理想的是用一支枪管来连续发射子弹。

为什么不试一试呢?电机工程师马克沁是个喜欢给自己出难题的人,他决心在武器这个陌生的领域里试试自己的身手。

可是,这并不是一件容易的事。这项工作的关键是要找到一种新的动力,以便迅速把枪膛里的弹壳退出,又不断压上新的子弹。一天,马克沁在用步枪射击后,发现自己抵枪托的肩膀被撞得青一块、紫一块。这原本是人们熟视无睹的现象,却引起了他的注意。他想,能产生这么大后坐力的火药气体为什么不能加以利用呢?

于是,马克沁循着这个目标摸索起来。这个对武器结构陌生的门外汉尽管工作条件差,没有人指导,又缺少专门设备,但他埋头苦干,克服了许多困难。经过两年的反复试验后,他终于在1883年制造出了一支单管枪,这支枪以子弹发射时的火药燃气为动力,可以自动连续进行子弹的装填和发射。这支枪除了枪管是购置的以外,其余零件全是自制的。这支后来被人称为马克沁重机枪的枪,就是世界上第一支自动枪。

马克沁原想将他的重机枪给美国军队使用,可是他们并不相信这位同胞——“这位仁兄完全是武器原门外汉,怎么可能有成功的发明呢?”不得已,马克沁只能去欧洲寻找知音。

1887年,马克沁带上他的重机枪到俄国彼得堡进行表演。开始时人们并不在意,可射手扣动扳机后,枪口就“哒哒哒”地冒出火舌,子弹带像流水似的进入枪膛,半分钟时间竟发射了300发子弹,把靶子打得像个马蜂窝。这一来,观摩的人个个惊得目瞪口呆,简直不相信亲眼看到的这一切竟是真的,待枪声停息后许久,才突然爆发出热烈的掌声。

马克沁重机枪在1899~1902年的英布战争中初露锋芒,但大显身手却是在前述索姆河战役中,这时人们才真正认识到了它的价值。以后,机枪很快地普及和发展起来了。

傲视四海的航空母舰

航空母舰是当代最大的战斗舰艇。这种大型军舰以舰载飞机为主要武器,说得通俗一点,航空母舰就应是一种飞机和战舰组合的兵器。

这种可怕的军舰是20世纪初发明的。

最早提出研制航空母舰的人,是法国的艾德尔,他在1909年出版的《军事飞行》一书中,对一种“可以携带飞机的军舰”的装备、性能作了详细的描述,可当时几乎没有知音。不久,一则看来极为偶然的新闻报告,使艾德尔的设想有了实现的可能。这则报道说,德国人正在研究进行一项试验,准备让一架携带邮件的飞机,从一艘由德国汉堡驶往美国纽约的邮船上起飞,以加快向纽约投递邮件的速度。

这会不会是一个阴谋。德国人也许想以此作掩护,要试验一种特殊的越洋攻击美国的新战术吧?美国海军物资局局长钱伯斯上校震惊之余,立即向海军部申请在军舰上进行同样的试验。很快,他的申请被批准了。

1910年11月14日,美国“伯明翰号”轻巡洋舰静静地泊在美国东海岸汉普顿锚地。在它的前甲板上,有着一条刚铺好的长26米、宽7米的木制飞行跑道。跑道的起点处停放着一架单座双翼小飞机——“金鸟号”,机上坐着民间飞行员尤金伊利。

起飞的命令下达了。伊利熟练地启动了引擎,飞机在跑道上滑过,很快就冲出了甲板。由于跑道太短,飞机未能达到应有的起飞速度,因此飞机向下跌去,观看的人们不由惊叫起来。然而,技术高超的伊利努力将已贴近海面的飞机拉了起来,最后将飞机降落在几千米外的一个机场上。世界上第一次驾机从军舰上起飞的试验成功了。

两个月后,美国重巡洋舰“宾夕法尼亚号”的后甲板上铺设了一条36米长的木板跑道。伊利还是驾驶着那架“金鸟号”,成功地完成了世界上第一次在军舰上降落的试验。这相隔仅2个月的两次试验成功,奠定了航空母舰作为一种新型舰种的生存基础。

美国人试验成功的消息引起了英国人的兴趣。英国很快组建了主要配备水上飞机的皇家海军航空兵。1913年5月,英国人改装了一艘5700吨的轻巡洋舰“竞技神号”,使它成为一艘能搭载3架水上侦察机的水上飞机母舰。它堪称是现代航空母舰的鼻祖。

以后,英国海军又于1914年将一艘7450吨的运煤船改装成水上飞机母舰,这艘皇家“方舟号”可搭载水上飞机10架。不过,由于水上飞机不能直接在母舰上起飞,要由舰上的起重机将飞机吊放到海面上起飞,飞机返回时也要先降在海面上,再由起重机吊回到母舰上。所以,严格说来,它俩还不是真正的航空母舰。

1917年6月26日,一艘由大型巡洋舰改建的航空母舰“暴怒号”,在英国皇家海军开始服役,这艘标准排水量为19513吨的大军舰可搭载10架飞机。它前甲板上的跑道长69.5米,仅可供起飞,作为飞机降落用就短了一些。在发生了一起机毁人亡的降落事故后,英国人在“暴怒号”的后甲板上加装了一条长86.6米的降落跑道,使“暴怒号”成了第一艘真正意义上的航空母舰。

可是,在一艘本来长度就有限的航空母舰上,起飞和降落两条跑道分开铺设,使得两条跑道的长度都受到限制,起降的风险系数太大。于是,英国人又进行了新的设计。

1917年,英国海军将一艘正在建造中的客轮,改装成世界上第一艘具有全通式飞行甲板的航空母舰“百眼巨人号”。在改装中,客轮原有的烟囱被全部拆除,改成从主甲板下面通向舰尾的水平排烟道,从而清除了飞行甲板上妨碍飞机起降最大的障碍。由于整个飞行甲板平坦、空旷,没有任何上层建筑,这种模式的航空母舰被称为平原型航母。

在航母的发明史上,美国人和英国人各拿过“第一”。接着,日本人也拿到了“第一”。

1922年底,日本的“凤翔号”航母建成服役。这艘标准排水量7470吨的航母是世界上第一艘专门设计建造的航母,可搭载26架飞机。

“凤翔号”还创下了另一项第一:它改变了以往航母的平原型结构,第一次采用了岛式上层建筑,一个小型的塔式舰桥被设置在飞行甲板的右舷。这种岛型甲板以后成为航母普遍采用的模式,一直沿用到现在。

当进入50年代,舰载机逐渐发展为喷气式飞机后,对飞行甲板的要求更高了。为适应这种要求,英国人在1951年发明了斜角甲板,可使舰载机在斜、直两段甲板上同时降落和起飞。即斜角甲板主要用于回收飞机,轴向直甲板用于飞机起飞,从而提高了飞行甲板的利用率。迄今为止,世界上的大型航母都是采用这种甲板模式的。

为帮助飞机起降,现代航母上还普遍安装了蒸汽弹射器、助降装置及末端连着液压阻尼缓冲器的拦阻索,以及在机库和飞行甲板之间上下垂直运送飞机的升降机。现在,斜角甲板、弹射器、助降器、拦阻索、升降机已成了航母普遍配备的“五大法宝”了。

降雨弹的诞生

在军事史上,恐怕没有哪一条小道比“胡志明小道”更为有名了。

其实,这条被称为“小道”的通道,并非是仅供单人或双人行走的羊肠小道,甚至也不是只供马帮往来的山间小路,而是可走卡车的大路。它蜿蜒在东南亚的崇山峻岭中,时而跨过险峻的高山峡谷,时而穿过茂密的热带雨林,宽处可并排开上数辆卡车,窄处就连一辆车也难通过。

在越南战争中,这“小道”是北越军队的生命线,北越军队在越南南方、柬埔寨与美国人作战,全靠这条小道运送军队和给养。这小道是美国人的丧命线,小道上每通过一个军人,每运过一支步枪,每送过一发子弹,都有可能送掉一个美国兵的性命。

很自然的,掐断“胡志明小道”,成了美国军方一项重要任务。他们出动了大批声名赫赫的“空中堡垒”——B-52重型轰炸机,丢下了数不清的炸弹,换来的却是这样一份报告:目前每周通过“胡志明小道”的车辆约为8000辆,仅比轰炸之前的9000辆减少九分之一!

这样的结果并非完全出乎意料之外,因为“胡志明小道”穿越之处,几乎皆有茂盛葱郁的热带雨林,美国飞机根本就找不准目标。再说,北越人组织了大批民工待命,一旦道路被炸中,也能很快加以修复。

看来,要用常规炸弹来掐断“胡志明小道”是不可能的了,那么,该发明一种什么样的炸弹来达到这个目的呢?

1970年初冬的一天,正当美国陆军武器研究所的专家雷利为此一筹莫展的时候,无意中看到了一则新闻:巴黎奥列机场连日浓雾,飞机无法起降。后来,航空局长听了一位气象学家的建议,在跑道上一字排开8台喷气引擎,一齐开动。不过数小时,9万平方米的奥列机场上就雾散日现了。因为喷气引擎发动时要放散热流,雾其实都是些小水滴,经不起加热,一烘就没了。

这则新闻使雷利茅塞顿开:人工既然可以消雾,为什么不可以搞人工造雾、人工造风、人工造雨啊?如果真能搞出一些可以呼风唤雨的气象炸弹来,或许真能把“胡志明小道”掐断呢!

说干就干,雷利和他的同伴顺着这条思路开始了他们的“发明工程”。

首先是要确定发明方向。雷利等人花大量精力搜集了“胡志明小道”所经地区的地形地貌资料,分析后认为这一地区山高林密,人工造风不能充分发挥威办;人工造雾呢,虽然能对车辆通行造成一些困难,但也不起决定性影响。这样,发明方向自然就要放到人工降雨上来了。因为这一地区西南季风盛行,季节多雨,如能发明出一种降雨弹,就可及时将飘过小道上方的厚厚的云层截住,并使它变成大雨降下来,那就会对这条铺筑简陋的道路造成破坏性影响。

发明方向确定之后,还确定了两点必要的发明要求。一是使用要方便,做到利用现有的军事技术手段,如飞机、火箭、火炮、探空气球就可以投放;二是成雨速度要快,不然,等发现云,投下弹,形成雨时,那片雨云或许早已越过小道了。

按照这样的要求,这些美国人决定将降雨弹设计成多种型号的,有炸弹,有炮弹,有定时爆炸的,有定高度爆炸的。他们还做了许多实验,最后确定在弹体内装入碘化银、干冰、碘经铅、硫化铜、聚乙醛以及碘酸银发烟基等填充料,因为它们的降雨速度快。当弹体炸开后,这些填充剂作为凝结核能促使过饱和水蒸气快速凝结成水滴或冰晶,造成降雨。

为追求多重效果,最后,发明者还在降雨弹的化学成分中掺入了有腐蚀性或致命的化学物质,使人、畜、设备在这种“化学雨”的浸淋中不知不觉地死亡或被消蚀。

1971年6月,降雨弹问世了。美国人连续出动了2600架次飞机,在“胡志明小道”地区投放降雨弹47400多枚,耗资2160万美元。

这些美元都丢在了“水”里——这期间,老挝、越南、柬埔寨毗邻“胡志明小道”的地区,不是阴雨绵绵,便是大雨滂沱。泛滥的洪水冲垮了路上的桥梁,被雨水泡透的道路泥泞难行。卡车轮子老在泥水中打滑,车上装的弹药全受了潮,地雷踩上去不响,炮弹打出去不炸。军队再也没法在路上急行军了,一步一跤,走得比爬还慢。

效果报告很快就出来了:目前每周通过“胡志明小道”的车辆仅为900辆左右,只有投弹前的十分之一,“小道”实际上已接近于瘫痪!

不实用的发明

世界之大,无奇不有。在人类的发明史上,也记载着一些稀奇古怪的发明。

100多年前的一天,俄国黑海畔的敖德萨军港人山人海,有海军官兵,也有达官贵人、绅士淑女。他们或站在高处远眺,或用望远镜观望,对着那遥远的水天交界处。他们在等什么?

等两艘军舰。昨天,有消息传开,沙皇亚历山大二世下令将黑海舰队的两艘军舰——“诺夫戈罗德号”和“海军中将波波夫号”调防至敖德萨。这一下,港口沸腾起来了。因为,这是两艘早已名声远扬的“怪舰”,谁都想亲眼见识见识,开开眼界。

“来了,来了!”两艘大军舰在天边露头后,缓缓驶来。舰越来越近了,人们的议论也越来越热烈了,“天哪,它们真是圆的,是两艘圆军舰!”“它们可真怪,是谁发明的?”

圆形军舰的发明者是海军中将波波夫。至于他是怎样想出这个怪诞的念头来的,那就是要花点笔墨才能说得清楚的了。

19世纪中叶的沙皇俄国在黑海沿岸,特别是在重要的第聂伯-布格湾及刻赤海峡地区,几乎没有什么舰队防卫。因为这些海域水浅,一般的常规军舰无法在这里行驶。因此,海军部认为,应该为这些海域的防卫专门建造一些吃水浅、吨位大、装甲厚、稳定性高的军舰。他们还为黑海舰队未来的新军舰规划了这么3条原则:吃水不超过4.2米;装甲厚度不少于70毫米;主炮口径要超过260毫米。

听到这样的原则,造船专家不禁都愣住了:这是什么呀,简直是乱弹琴!装甲如此厚重,大炮这样大,吃水又这么浅,这军舰怎么设计?

在俄国海军技术委员会的辩论会上,造船专家几乎异口同声说这是一个无法解决的难题。只有一个不是造船专家的波波夫独持异议,这位海军中将侃侃而谈,说只要把军舰造成与众不同的圆形,就能解决这一看起来似乎无法解决的问题。

波波夫颇有点自信。他父亲是造船工程师,他自小就在造船的环境中成长,耳濡目染,对造船有了一些了解,产生了兴趣。以后,他曾与英国著名的研究船舶稳定性的专家李德有密切交往。当海军部下达了那个极矛盾的造舰三原则后,波波夫想起有一次交谈中李德曾谈起过,高原地区曾有人在水浅流急的河流中,使用过圆形的平底小船,这样的船不仅能平稳地通过浅水,还能装载比较多的货物。正是李德当年的这番描述,使波波夫产生了制造圆形军舰的想法。

1870年,波波夫的圆形军舰设计图纸连同模型在彼得堡的全俄展览会上展出。这一展出,舆论哗然,社会各界对这圆形怪物均表不满。可是海军部却力排众议,不但迅速批准了波波夫的设计,而且竟规划建造这种怪舰10艘。

1871年底,世界上第一艘圆形军舰“诺夫戈罗德号”问世了。舰上装有6台蒸汽机,共8台蒸汽锅炉,装有2门280毫米口径的重炮,舰身装甲厚达70毫米,排水量为2500吨。这样重的军舰吃水仅3.8米,就靠那个直径为30.8米的圆形舰身来支持。

不久,又制成了第二艘怪舰,它比第一艘更大。舰上装了305毫米口径的重炮2门,装甲厚至75毫米,排水量为3550吨,吃水4.1米,舰身直径达36.6米。这舰舰原名“基辅号”,为纪念发明者,后易名为“海军中将波波夫号”。

两艘军舰落成后,即加入到黑海舰队序列中去。它们每到一处港口,几乎都会引起轰动,就像本文开头提到的那样。它们的名声传到国外,不少欧美的海军官员和造船专家大为诧异,还特地赶来参观、考察。

不过,非常遗憾,人们的青睐无法掩饰圆形军舰的缺陷:它的航行性能极差,不易操纵,如在宽阔的内河里行驶,上水倒还凑合,下水就很难控制,水速快的地方还要打起转来。到海洋里去就更不行了,如遇大的波浪,一般的军舰可以调转舰头,使之朝波浪涌来的方向骑波而行以减少侧晃,而它根本无法做到这一点,常在波涛中乱晃,使体质最好的水兵也吃不消,人人都把到圆形军舰上服役视为苦差事。那么,锚定在海上,作为海上流动炮台使用如何呢?也不行。由于它圆形平底,稍有海浪冲击,舰身就会荡来荡去,严重影响射击精度。后来,竟连舰长都成了问题——他们在军校里未受过操作这种怪舰的训练,没人敢接受舰长任命。说到底,一句话:这圆形军舰除了给人看稀奇外,一无用处。当然,原先要造10艘怪舰的计划也就此中止了。

事后,人们是这样评价这项不成功的发明的:首先是海军部的3条原则十分荒谬;其次是波波夫也颇荒唐,虽说这发明满足了三原则,可那东西不能打仗只能看,又算什么军舰!这可称为在外行指导下由外行进行的发明,其后果如此实在是意料之中的。

“水变油”发明闹剧

1997年11月份,在中国科技界和新闻界的一些报刊上报道了一条消息:14日,哈尔滨中级人民法院以生产、销售伪劣产品罪判处王洪成10年有期徒刑。

王洪成是什么人?他的判刑为什么会成为新闻?他的判刑为什么会引起中国科技界的注目?

这话,要从14年前说起。

14年前的王洪成是哈尔滨市公共汽车公司的一名普通司机,他养过猪,学过木匠。在1984年,他又成了科技发明家。那时的中国崇尚知识,尊重人才,全国上下都在热切地追求科技知识,也确有不少过去错过了学习机会、学历不高的人自学成才,做出了成绩。在这种时代背景下,学历不高的王洪成能成为一名发明家并不令人意外。令人意外的是,他的发明太伟大了,令许多亲眼目睹的人都不相信自己的眼睛:他只要在一盆清水里加入几滴神秘的液体,那盆清水居然就变成了可以熊熊燃烧的油,可以开动汽车在马路上飞跑!

耳听为虚,眼见为实。许多人来到王洪成那里观看他的科技表演,带着疑问而来,带着惊奇而去。一开始是王洪成的同行——汽车司机,后来是企业干部、记者、科学家,几乎没有人对“水变油”奇迹有疑问,一些科研机构甚至还作出鉴定、予以肯定。一时间,人们奔走相告,传播奇迹;一些新闻媒体称之为“中国科技发明史上占有突出地位”的大发明。

水为什么能变成油?对不起,“天机”不可泄露。王洪成绝不肯公开他的神秘配方,坚持“黑箱操作”,原因是“怕专利技术被人偷走”。王洪成说,只有见到某某级别的高官,他才肯公开这个可使人类彻底摆脱能源危机的大发明。

对此深信不疑的许多企业家跑到哈尔滨来,要求与王洪成合作开发“水变油”产业。先后有300多家企业为王洪成奉上了上亿元的开发资金,有一家部队企业还专门为此办了一个公司。数百家企业都将王洪成当做财神供奉起来,以为抱住了一棵摇钱树。后来,哈尔滨公共汽车公司也卷了进来,作为王洪成原来的工作单位,他们对他是非常了解的,但在众口一词的“水变油”神话前也昏了头,竟用王洪成变出的“油”——“水基燃料”将公共汽车开上了街头。

终于,有人出来说话了。“怎么可能有这样的事!”中国科学院院士何祚庥等人向王洪成的现代神话发出了挑战——让他把“水变油”的科技成果拿到北京来进行科学鉴定。作为著名的现代物理学家,何祚庥在这则神话刚制作时就不屑一顾,他本以为在科学昌明的今天,这种神话不会有市场的。可完全出乎他的意料,这神话竟越造越大了,这才使他感到事态的严重,不惜屈尊向神话制造者挑战。

不久,对王洪成的“水基燃料”,清华大学做了严谨的化学分析和燃烧实验,真相终于大白。

何祚庥向新闻媒体介绍:王洪成的骗术其实挺简单。他用四分之三的水加四分之一的汽油,再滴进一滴添加剂就成了所谓的“水基燃料”。水和油原本不相溶。但王洪成用“辅料”黑肥皂和“添加剂”高锰酸钾加进去搅拌,使水和油因大量的肥皂沫混在一起,看上去好像是变成黑乎乎的油,而且高锰酸钾是强氧化剂,对汽油的燃烧起促进作用。

王洪成按1:3的比例混合汽油和水。汽油燃烧掉后,不仅可蒸发掉水,而且仍有水蒸发产生的热量。王洪成所用的骗术不过是偷龙换凤的障眼法而已。如果用他的“水基燃料”,结果是水变不成油,相反汽车发动机会因进水生锈而大大缩短寿命。哈尔滨公共汽车公司就吃了这个苦头,所有用过“水基燃料”的公交车都因发动机大量进水生锈而过早报废,损失惨重。

1998年4月8日,一批中国权威的科学家、法学家在北京召开“捍卫科学尊严,破除愚昧迷信”专题研讨会。会上发出了呼吁:科学发明是严肃的,来不得半点虚假的事,当“知识经济”成为当今最时髦的词藻时,科学文明应以法律为武器去击溃迷信愚昧的挑战!同时,会议还呼吁要加强科普宣传,努力提高我们民族的科学素养,使“水变油”之类的“科学发明”不再有市场。

愿这可笑的一幕不再重演!