书城童书优秀青少年最想知道:中国之最世界之最大全集
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第32章 不懈的探索——科技之最(1)

最早的和最大的风车

利用风的机械做功,需要风力发电机。最早的风车就是一种简单的风力发电机,它是由一位名叫阿布·罗拉的古波斯奴隶发明的。

罗拉制作的风车是一个用砖砌成的高塔般的建筑物,它的壁上有两个很大的通风口,里面有一根大转轴,轴上装着用芦苇编织的风叶。风从一个通风口进来,推动叶片旋转,再从另一个通风口出去。这种风车适合于常年风雪比较固定的地方。

后来,风车在波斯被广泛地应用起来。公元950年,有两位伊斯兰教地理学家到波斯旅行,对这种利用风力的创举赞叹不已,并将这些见闻记入了史册。

世界上最大的照相机

在照相机诞生的最初几十年,要放大一张照片是很困难的,而且放出的照片影像非常模糊。那时,要获得一幅形象清晰的大尺寸照片,就要使用相应的照相机。

在相继出现的形形色色的大型照相机当中,最大的一个要算1900年,美国芝加哥奥尔顿铁路公司设计制造的“猛犸”照相机。这架巨大的照相机,是专门为拍摄该公司生产的豪华列车而制造的。当它装上225千克重的玻璃感光板以后,总重量达635千克,需要15个人操作。

最早的空调

1902年,被称为“制冷之父”的英国发明家威利斯·哈维兰德·卡里尔设计并安装了第一部空调系统。

美国纽约的一位印刷商发现温度的变化能够造成纸的变形,从而导致有色墨水失调,该空调系统就是为他设计的。卡里尔的此项专利于1906年得到注册。

最早的洗衣机

1858年,一个名叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制造成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶,桶内装有一根带有桨状叶片的直轴。直轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。同年,史密斯取得了这台洗衣机的专利权。但这台洗衣机使用起来很费力,且损伤衣服,因而没有被广泛使用,但这却标志着用机器洗衣服的开端。

次年,在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机,当捣衣杵上下运动时,装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。

19世纪末期的洗衣机已经发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸,洗衣时缸内放入热肥皂水,衣服洗净后,由轧液装置把衣服里的水挤干。

世界上最早的微波炉

最早提出微波炉设想的是斯宾塞博土。1946年10月8日,美国的雷神公司为利用微波烹饪食物申请了一项专利。随后,雷神公司成功地研制了一台使用微波能加热食物的烤箱。1947年,世界上第一台商用微波炉面市了。

最早的微波炉体积庞大,有5.5英尺高,重达750磅,价格也很昂贵,售价约5000美元一台。

世界上最早的高压锅

高压锅,又叫做压力锅,现在不少家庭里都使用它。其特点是烧东西时间短、味道好、食物易烧烂。

最早的高压锅是由法国物理学家帕平发明的。帕平既是一位物理学家,又是一位机械工程师。他在科学研究中发现,气压的高低与水的沸点的高低成正比例。于是他设计并制作了一个密封的容器,注入一定体积的水,然后加热,随着水温的升高,容器里的压力也越来越大,水的沸点也升高了,食物也就熟得快了,这就是帕平制造的第一只高压锅。1681年,帕平被选为英国皇家学会会员。

世界上最早的一次成像照相机

1937年,宝丽来公司创始人爱德文·兰德根据漫射转移原理——重现照相机镜直接在既充当胶卷又充当相片的感光材料的表面上记载的图像——发明了一次成像照相系统。1947年2月,兰德首先在美国光学协会的一次会议上展出了宝丽来照相机。而宝丽来彩色胶片也于1963年问世。

世界上最早的电熨斗

电熨斗的雏形诞生在欧洲。早在17世纪,欧洲人就自己熨烫衣服了。他们用一块底面是平的铁块在火中加热,然后熨烫衣服。由于不容易把握温度,因此常常把衣服烫个口子。

1882年,美国发明家亨利·W·西利发明了第一个实用的电熨斗。电熨斗内部装有一个金属丝元件,当电流穿过时,金属丝会发热。1926年,纽约出现了第一个蒸汽熨斗,它产生的蒸汽喷流使正在熨烫的衣物变得潮湿。由于温度恒定,不会把衣服烫坏,因此使用起来比较方便。

最早的软盘

1971年,IBM公司的一组工程师在阿兰·舒格特的领导下发明了软盘。由于其具有柔韧性,所以被称为“软盘”。舒格特继续为电脑公司改进其设计,1976年,创制了一种5英寸的软盘和驱动器。1981年,索尼公司首先引进了现代电脑中标准的3英寸的驱动器和软盘。

记录最早的专利

世界记载的最早的专利申请记录应该属于美国的赛缪尔·霍普金斯于1790年7月31日注册的草碱——一种应用于农药当中的物质。该专利由当时的总统乔治·华盛顿批准。

最早的圆珠笔

匈牙利的新闻工作者艾尔斯兹尔·比罗与其兄弟乔治合作,于1938年制造出了世界上第一支圆珠笔。

比罗看到报纸上的墨水干燥得很快,而且墨迹不模糊,从中获取了灵感。这种比较浓稠的墨水无法通过普通的钢笔尖流出,因此他设计了圆珠笔从而革新了钢笔设计。首先开发这一设计的是英国皇家空军,因为其飞行员需要一种不同于自来水笔的在高纬度下不会漏墨水的笔。最终,比罗与英国皇家空军的成功合作使圆珠笔成为公众关注的中心。

最早的自动取款机

1967年6月27日,在英国米德尔赛克斯郡安菲尔德的巴克莱银行里安装的世界首台自动取款机,是20世纪个人金融业务上的最先进技术之一。

该机是由约翰·谢泼德拜伦发明,德·拉·鲁对其进行了改进。该机根据一个传票系统进行操作,一次能够提取的最大数额是28美元。

世界上最小的晶体管

世界上最小的晶体管诞生于美国。2002年1月4日,美国朗讯贝尔实验室用一个单一的有机分子,制造出了世界上最小的晶体管,针尖般大小的空间可以容纳1000万个这种晶体管。

据美国《科学》周刊报道,这种晶体管被称为“纳米晶体管”,因为它们的大小接近1纳米,即十亿分之一米。这种纳米晶体管是以碳为基础,以包含氢和硫的有机半导体分子为晶体管材料,以金原子层为电极。

世界上最早的发电站

1882年,爱迪生研究所在美国纽约制造成了当时世界上容量最大的一部发电机——“巨汉”发电机,并建立了世界上第一座直流发电厂。1886年,美国的斯坦德莱建立了最早的交流发电站。

世界上最早的核电站

核电站以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量,来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机,推动汽轮发电机发电。核电站使用的核燃料含有易裂变的物质铀—235。一座100万千瓦的核电站每年只需要补充30吨左右的核燃料,而同样规模的火电厂每年要烧煤300万吨。

世界上最早的核电站诞生在苏联,位于苏联奥布宁斯克的物理和电气工程院。1954年6月,这座核电站开始发电,功率为5000千瓦。

世界上最早的柴油机

1769年,英国人詹姆斯·瓦特对原始蒸汽机作了一系列的重大改进,取得了蒸汽机的发明专利。至19世纪末,蒸汽机已在工业上得到了广泛应用。但是,德国工程师狄赛尔却看到了蒸汽机的笨重、低效率等缺陷,并开始研制高效率的内燃机。

经过精心的研究,他终于在1892年首次提出压缩点火方式内燃机的原始设计。翌年,狄赛尔成功地制造出了世界上第一台试验柴油机。先将机器发动,等运转稳定后放入燃料,柴油机顿时发出震耳欲聋的轰轰声并转动起来。1896年,狄赛尔又制造出第二台试验柴油机,到次年进行试验,其效率达到26%,这便是世界上第一台等压加热式柴油机。

世界上最早的避雷针

世界上最早的避雷针是美国科学家富兰克林发明的。1752年7月的一个雷雨天,富兰克林冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上进出一串电火花,手上还有麻木感。

此次试验后,富兰克林认为,如果将一根金属棒安置在建筑物的顶部,并且以金属细线连接到地面,那么所有接近建筑物的闪电都会被引导至地面,而不至于损坏建筑物。

最早发现的电现象

“电”这个名词是由希腊语“琥珀”转来的,人类最早发现的电现象是摩擦起电的现象。公元前600年左右,古希腊正处于文化昌盛的时期,贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服,戴琥珀做的首饰。琥珀是一种树脂化石,把它磨光就呈现出黄色或红色的鲜艳光泽,是当时较为贵重的装饰品。

人们外出时,总把琥珀首饰擦拭得干干净净。但是,不管擦得多么干净,它很快就会吸附上灰尘。虽然许多人都注意到这个现象,但—时都无法解释它。有个叫做泰勒斯的希腊人,也在研究这种神奇的现象。他经过仔细地观察和思索,注意到挂在领项上的琥珀首饰在人走动时不断地晃动,频繁地摩擦身上的丝绸衣服。经过多次实验,泰勒斯发现用丝绸摩擦过的琥珀确实具有吸引灰尘、绒毛等轻小物体的能力。于是,他把这种不可理解的力量叫做“电”。

第一个现代物理实验室

最早的现代物理实验室是英国的卡文迪许实验室,不少人以为:这个实验室是著名的英国科学家、引力常数的确定者、确定水的组成并发现氢气的亨利·卡文迪许建造的。其实不然,当卡文迪许实验室建成时,亨利·卡文迪许离开人世已有半个世纪了。

利·卡文迪许实验室是在英国公爵德冯夏尔·卡文迪许的资助下建成的,这位同姓的公爵是亨利·卡文迪许的亲戚。卡文迪许实验室于1872年破土动工,两年后,就在剑桥自由学校巷里建成。说也奇怪,这个实验室竟然是在一名著名的理论物理学家——麦克斯韦的领导下建成的,他还是该实验室的第一任主任。

第—个太阳能源理论

太阳的巨大能量从何而来?随着1932年中子的发现,美国物理学家贝特提出了太阳即一般恒星能量生成的理论,氢是太阳的燃料,太阳所进行的不是一般的化学反应,而是在高温下面进行的热核反应。

太阳中心的温度高达1500℃,在这么高的温度下,原子几乎失去了全部的核外电子,氢原子亦是如此,赤裸裸地剩下原子核——质子。这些粒子在1500℃的高温下做高速运动,具有足够的能量,有资格去轰击其他的原子核,从而发生热核反应。

世界上最强的人工磁场

磁场有很大的用处,如仪表和喇叭里需要永久磁铁,高能加速器中带电粒子需要靠磁场帮助加速,电动机和发电机需要磁场才能转动和发电。在大多数情况下,人们希望磁场的强度越大越好。

过去,人工制造的永久性磁性材料都不太理想。从20世纪60年代到70年代,人们相继发现将钐、镨等稀土元素与金属钴和钕等稀土元素与金属铁合成的永久性材料磁性特别强。用这种稀土钴和稀土铁永磁材料做成的永久磁铁是迄今为止磁性最强的永久磁铁,已在正业、农业、宇航等部门得到了广泛应用。

能量最高的对撞机

对撞机,顾名思义就是实现两束高能粒子对头碰撞的机器。目前,世界上能量最高的对撞机要算德国汉堡电子同步加速器中心的电子一正电子对撞机。它于1976年1月动工,1979年4月正式建成,约相当于普通高能加速器能量的1444万亿电子伏。

西欧核子研究中心的ISR是目前世界上最大的质子—质子对撞机,能量可达31.4GeV,约相当于普通能量高能加速器能量的21.022亿电子伏。

世界上最大的粒子加速器

目前世界上最大的粒子加速器是美国费密国立加速器实验室的一台质子同步加速器,它可以把质子加速到5000GeV,束流强度已达2x1013质子/脉冲。实际上,这台加速器是由4台加速器组成:750kev的预注入器,200Me的直线加速器,8Gee的快速增强器和500Gee主加速器。

预注入加速器也叫做高压倍加器,是用来产生质子束流的低能强流加速器。质子从这里开始加速,把从粒子源中引出的负氢离子加速到750keg;直线加速器,它是由9节组成,总长约150米,安装在地下隧道之中。

世界上最早的激光器

激光器的种类很多,但其制造原理基本相同,大多是由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段,主要有光照、通电或化学反应等。

激光物质是能够产生激光的物质,如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振腔的作用,是用来加强输出激光的亮度,调节和选定激光的波长和方向等。目前激光器按照激光物质的物理状态划分,主要有固体激光器、半导体激光器、气体激光器和液体激光器等4种。

世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年制成的,它是一种固体激光器。它的激励系统是一支能突然爆发出强光的螺旋形闪光管,激光物质是插在螺旋管中间的一支红宝石棒。红宝石棒经闪光管发出的光照射后,发出激光,通过光学谐振腔的加强和调节后,便射出强有力的激光。

世界上最早的合成塑料

1905年,美国化学家贝克兰有一次将苯酚和甲醛放在烧瓶里,以酸作为催化剂,然后进行加热反应。他发现烧瓶里的反应物逐渐变成黄色的胶状物,类似于桃树、松树上的树脂,牢牢地粘在烧瓶壁上。贝克兰多次用水冲刷,怎么也洗不掉。后来,他又用高温烘烤,想把它熔解,谁知这一烤,胶状物变成了硬块,这种情况倒给了贝克兰一个启示。他想,这东西既不怕水,又不熔融,岂不是可以作为—种很好的材料?

贝克兰的功绩在于他在人类历史上第一次制成了小分子化合物,用纯粹的化学方法合成了塑料。这一种塑料不仅是合成塑料的鼻祖,而且今天仍有十分广泛的用途,继续受到人们的重视。

延展性最好的金属

延展性最好的金属是黄金。黄金的特性是易锻造、易延展,0.5克的黄金可拉成160米长的金丝,甚至可以碾成厚度为0.001毫米的金箔。由于黄金具有良好的延展性,所以黄金是制造首饰的佳选。

世界上最重的金属

世界上最重的金属是锇。每立方厘米的锇重22.7克,也就是说,每立方米的锇就有22.7吨重。与锇相比,自然界中铁的密度只有它的1/3,而铅只有它的1/2。锇放在水银里都会沉底。