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第19章 为人类的发展做出巨大贡献的发明(1)

一、“淬火法”的发明

我国古代三国时期,蜀国有一位铁匠名叫蒲元,他勤于思考,手艺高强,经他手打造出的刀、枪、剑、戟、叉、镰刀、斧头等都很锋利,而且好使。但也有不足之处,铁质较软,打造好的工具使用不长时间就变钝了,还得更换新的。对于这个缺陷,好思考的蒲元早已记在心上,他时时都在考虑,处处都在留心,如何能使打造出的铁件变硬呢?一天,他刚打造出一把锋利的刀子,当石头上一刀烧红时,蒲元就用钳子把刀夹起来,琢磨着怎么样打才能使它变硬呢?想着,想着,时间长了一点,再仔细看刀时,刀已经冷却了,变硬了。蒲元看着变硬的刀,心想,如果把烧红的刀立即变硬呢?应该试一试。于是他把刀重新放进火炉里烧。看着刀被火烧得通红了,他迅速用铁钳子夹出来,放进冰水池里。只听“嗞嗞”一阵响声,水面上冒起青烟,刀立刻冷却了。蒲元小心地拿起这把刀使劲地向石头砍去。“当”的一声响,只见石头被刀砍出一道裂痕,再看刀口都没有受到损坏,更没有钝。他情不自禁地举起刀,高兴地喊:“我成功了,成功了!”浦元发明了“淬火法”。后人一代一代地传用着这种方法,用冰冷却钢材,以求增强其硬度。

二、印刷术的发明

我国宋朝庆历年间,杭州一家印书作坊里有名刻字工人叫毕昇,他发明了活字印刷术。

北宋中期盛行雕版印刷,就是在坚硬的木板或铜板上雕出凸起的反体文字,经刷墨、铺纸、加压后得到正写文字的方法。毕昇在一家印书作坊做刻字工,他每天把一个个汉字雕在木板上,全文刻完后进行印刷。这种雕刻版印刷缺点很大,因为只要有一个字刻错,整版就报废了。毕昇在日复一日的辛勤劳作中产生了改进雕版印刷方法的念头。

一天,毕昇看到做陶瓷的工匠在泥坯上刻上花纹,再进行烧制,就成了有花纹的瓷器,启发很大。他学着用泥巴做成方块,再刻上字,然后烧成一个个有字的瓷砖。有些常用的单字,如“之”“也”等都多做一些。为了方便挑选,以求节省拣字时间,他又把烧成的字瓷块,按读音归纳成十几类。同一类放在一个盘里,每一类里再按部首笔画排出了顺序。他把自己所想到的准备工作都做完后,就开始用活字块排版印书了。他把需要的字瓷块一行行排在铁板上,当一块铁板排满时,就用铁框箍紧,再把墨均匀地涂在活瓷块的字上,把纸铺上去,用刷子轻轻一刷,揭开一看,一张清晰的印刷品成功了。但印刷时间长了,字块松动,印出来的字有的看不清楚,有的甚至印不出来,受到一些人的嘲笑。毕昇没有灰心,继续想办法。他又在铁框上放一些松脂、腊等粘合剂,把铁框加热,并趁热用平板把放在铁框里的活字压平,待冷却后,平整的活字就比较稳地固定在铁框里,这样印刷下去就解决了原来的问题。书印完后,再将铁板烤热把活字一个个取下来,以备再用。

可是,毕昇发明的印刷术,并没有得到当时人的重视。后来,宋代有位科学家沈括的着作《梦溪笔谈》里记载了这项发明,才把活字印刷术传了下来。

毕昇发明的活字印刷术成本低、速度快、质量好,被誉为我国古代四大发明之一,比欧洲金属活字印刷早400多年。

三、打字机的发明

打字机的发明人邵尔斯,是美国一名青年工人,文化较低,二十多岁的时候,还没有女朋友。

1861年春季,邵尔斯认识了一家公司的书记员姬蒂。姬蒂小姐性格温柔,长相清秀。他们俩相处得很好,情投意合,不久已成了一对如胶似漆的恋人。邵尔斯是个痴情者,又很会体贴人,对女朋友姬蒂的工作和生活非常关心。热恋中他常与姬蒂约会散步,在咖啡馆里边喝咖啡边谈心。从姬蒂的谈话中,他知道了她所在的公司经济效益不好,无力雇用更多的人,但公司内要办的事情现有人员还都得办。姬蒂是公司里唯一的书记员,负责抄抄写写,公司内所有文字材料都要靠她一人抄写,工作非常辛苦,早上班,晚下班,整日躬身伏案、埋头抄写。但在姬蒂的办公桌上,每天都有堆积如山的文件材料等着她抄写。她的工作单调、呆板、累人,一天干下来,累得腰酸背痛,全身像散了架似的。有时公司有急需的文件材料,姬蒂还得把成摞文件材料带回家,加班抄写。邵尔斯心疼自己的恋人,为了减轻她的负担,就帮她抄写,一起加班干到深夜。聪明的邵尔斯知道,自己这样帮她干不是解决问题的根本办法。他下决心要研制一部能够代替人手抄写的机器。他想了许久,也无从动手,一天与朋友们聊天谈起这个难题。一位好朋友告诉他:有位已去世的法国移民留下了苦心研究几年的资料,可拿来参考。邵尔斯由朋友那里取来了这份材料,如饥似渴地仔细阅读。那位去世老人的研究给予他很大的帮助和启示,姬蒂小姐也不断给他打气、鼓励。邵尔斯在研制中经受了一次又一次失败的考验,经过六年多的艰苦努力,世界上第一台打字机于1867年诞生了!经过试用,打起字来既轻松又快,质量又好。夙愿实现了。他心爱的妻子,终于摆脱了辛苦的抄写,不再受累了。

邵尔斯发明的打字机很快传开了,得到了迅速推广。从此解放了世上千百万个抄写员,竖起了书写史上的一座里程碑。

四、珠算的发明

据民间传说,孔夫子的夫人孔二奶奶最早运用珠算的原理计数,发明了珠算。

春秋时期,孔子在鲁国做官,他每月发的薪水都交给夫人掌管。为了记清收支,孔二奶奶想了一个办法,用一根细绳子串上珠子,收入多少就加上几个珠子,支出多少就减去几个珠子。她用这个办法管理钱,从来没有错过。

当时鲁国有个管理国库的官员能力不济,每月账目总是理不清楚,国君很恼火,想要把他换掉。一天,国君召集大臣议事,提出要撤换司库官的事,让大臣们推荐人选。群臣一致推荐孔子,并说:“孔子博学多才,做事实在,能廉洁奉公。”孔子本来不谙其道,但君命难违,只好勉强接管。孔子要做的事情太多了,哪里能分心来管理国库?孔子的夫人得知后,主动提出来要帮助孔子,并说出要用管理家里收支的办法管理国库,孔子同意让她试试看。过了一段日子,孔夫人问孔子这样管法行不行,孔子说:“你这个办法记家里的收支还可以,但管理国库不是容易的事。因为家里的钱少,用一根绳子串珠加加减减就可以了。而国库那么大,是在十位、百位、千位、万位,甚至更多的位数上加加减减,你怎么能办得了呢?”在孔子的提示下,孔二奶奶又仔细琢磨,她找来几根细绳平行摆上,先在个位上串珠加减到十满了,就在另一根细绳上进行十位串珠加减,又满了再用一根细绳作为百位串珠加减,以此类推,就用串珠的办法把国库管起来了,再没有出现差错。鲁国国君得知后,非常高兴,大加赞赏,下令在全国推行这种珠算。

五、小提琴的发明

在2000多年以前,埃及有位名叫迈克雷的先生,一天,他吃过晚饭后,在尼罗河岸边散步,边走边欣赏着夕阳映照下的美丽晚景。

他一步一步地走着,仿佛听见一种悦耳的音乐声,便停下步,站在那里想听个明白。可是什么声音也没有听见,他只好又慢慢地往前走,音乐声又响了。他觉得很奇怪,低头一看,只见地上有几块干乌龟壳,他想这声音很可能是乌龟壳被踢后发出的共鸣声。迈克雷是个有心人,好奇地要试一试。于是,他用脚狠狠地踢了几下,顿时音乐声响了起来。迈克雷拣起了一块干乌龟壳,很仔细地翻来覆去地看,结果什么也没有发现。他把干乌龟壳带回了家,想要再好好研究研究。

他琢磨着,这干乌龟壳被踢后发出好听的声音,是不是与它的形状有关?如果仿造乌龟壳的形状做一种乐器,可能会奏出优美动听的声音。有了这种想法,他开始动手进行研制,经过摸索制作,又进行改进,终于用木料制作成一种悦耳动听的乐器,从此世界上第一把小提琴诞生了。

小提琴很快传到世界各国。意大利人在使用中又做了多次改进,使小提琴成为现在的样子。但是万变不离其中,小提琴的琴箱仍然像一只大乌龟壳。

六、锯的发明

我国古代战国初期有位杰出的建筑师鲁班,又称公输班。他是鲁国人,一生致力于建造房屋、桥梁,发明过许多生产工具,有巧匠之称。因鲁国君王太保守,他的聪明才智得不到发挥,于是南游楚国,得到了楚王的重视。他发明了水上作战武器“勾矩”,功城用的“云梯”等,被后人奉为建筑工匠的祖师。

在鲁班没有发明锯之前,木匠需要的板材是用斧头砍成的,既费力又不平整。一天鲁班领人上山砍树,在路上走着,不小心腿拌着野草藤,他觉得一阵疼痛,低头一看,腿被割破了一个口子,还流着血。鲁班吃惊地蹲下仔细观察是什么草这么锋利。他发现这草的叶子两边长着许多小齿,这种齿较坚硬,手碰上会感到刺疼。鲁班摘下一片叶子,手指夹着叶子中间去试着割其他草茎,只见很容易就把草茎割断了。鲁班很受启发,他立即回家找到一根竹片,在竹片边上磨出许多齿,然后用这个带齿的竹片试着割木料,结果木料被割出一条沟。他兴奋地继续割着,一会儿木料被割出一条深沟,竹片上的齿也被磨平了。通过这次实验,鲁班明白了边上有齿的竹片可以割木料。但是竹片边上的齿不够坚硬,割一会儿,竹片上的齿也被木料磨平了。鲁班想,用铁片在边上磨出齿一定很坚硬。他来到铁匠铺,请求铁匠师傅在铁片边上磨一排齿。铁匠师傅答应了,并很快按要求做成了。鲁班非常高兴地拿起这个边上有齿的铁片试着锯木料,只见木料很快被锯断,既省力又平整。从此,世上有了锯。

七、风车的发明

公元前650年,波斯王国有个叫阿布?罗拉的少年,他是个善于动脑筋的人。

一天,他和伙伴们一起牵着牛下地干活,那天风刮得非常大。他们顺风去地里,大风吹着他们像有人在后面推着他们前进,他们不费力的就快步往地里跑去。有个伙伴高兴地大声叫着:“如果回来时,也有这股风吹着我们跑就太好了。”

听到伙伴的话,罗拉深受启发,边跑边说:“我们应该想个办法,让风力帮助我们干地里的活儿才好。”伙伴们没有吭声,因为他们不相信有这样的好事。

罗拉说到做到。从那天起,他就开始琢磨着怎么做才能让风力帮助人们干活。他边想边试着做。因为他给主人干活,要受命于主人。每天的活很累,休息时间太少,他为了把实验搞成功,只好把自己的想法告诉了主人。他的主人听后心想,能用不花钱的风力代替要吃饲料的牲畜干活很划得来,于是答应了罗拉的请求,让他试试看,并限期完成。

罗拉得到主人的同意后,非常高兴地干了起来。经过反复的实验,他用砖砌成了一座像高塔一样的建筑物,留两个较大的通风口,里边竖着一根转轴,轴上装有用芦苇编织的大风叶。当风从前面的通风口吹进来时,就能推动大风叶旋转,然后从另一个通风口出去。风不断地进出,吹得大风叶和轴不断地旋转,利用转动轴带动帮助人力干活的农具。罗拉发明的风车,在波斯王国得到了广泛的应用。

八、铅笔的诞生

铅笔是人们从小开始学习的伙伴,用来学写字,学拼音,学算术。想知道铅笔是怎样诞生的吗?这得从四百年前英国一个山区说起,有一天,山区经历了一场罕见的大暴风雨,许多大树和房屋都被刮倒了。大雨过后,有一位牧羊人赶着一群羊,偶然看见有一棵被风刮倒的大树,根下有一种黑色石头。牧羊人好奇地拣起一块,他仔细地看了一看,又掂一掂,觉得这块黑石头比一般的石头又轻又软,但比土硬。他拿着它在树上划一下,只见出现了一道黑印。他想,这种石头一定有用,就又拣了一些。回到家里,他把黑色石头割成了条块状。次日赶集,他就拿着黑色石条块到集上去卖。人们见到用它可以写出字来,都感到很神奇。商人先买去在货包上写上货名。可是这种笔太软,拿它写字,手上也弄黑了,有人想了个办法,把石条用线绳捆起来,又有人用木片把石条夹起来,然后用线绳捆上。这样使用就好多了,这就是最早的铅笔。

后来,人们经过研究才知道这种黑石不是碳,而是“石墨”。“石墨”被发现二百年后,德国有一位化学家把石墨、硫黄、树脂等混合在一起,装在模具里压成一条一条,经晒干后再用,比纯石墨坚硬多了。近百年来,又有人在石墨粉中掺入适量黏土,放进窑里烧,做成了较细的铅笔芯。还有一位美国人在木条的中间刮出一个槽,把铅笔芯放在槽里,再把另一个有槽的木条扣上,将这两根木条粘合起来,这样就制成了现在我们使用的铅笔。

九、带橡皮铅笔的诞生

美国佛罗里达州有一位画家李浦曼,家里很穷,买不起成套的画具买不起。但是,他人穷志不穷,并没有放弃对理想和事业的追求。他热爱画画,坚持画画,没有钱买笔,就一支铅笔削了用、再削再用,一直用到只剩一点点,还凑合着用。

李浦曼勤奋聪明,一次,他正在全神贯注地创作一幅题为“梦中的少女和绅士”的画,全身心地沉浸在创作激情中。他手握很短的铅笔头,画一会儿,停一会儿,琢磨一会儿,有不妥的地方,就用小橡皮擦掉再画。又停一会儿,瞧一会儿,突然发现有一处画得太差劲了,忙随手拿橡皮,想擦掉再画。可是没有拿到小橡皮,不知放哪儿去了。画家东找西寻,找过来找过去,最后在墙根找到了。他用橡皮擦完后,转身拿铅笔头要再画,铅笔头又不见了,原来在匆忙中急着找橡皮,把铅笔头也给搞掉了。此时,李浦曼又急又气。他自言自语地叨念着“得想个办法,得想个办法。”他找到铅笔头后,用线将橡皮栓在铅笔头上。这样橡皮和铅笔在一起,就不用现用现找,方便多了。可是,这样用来也有不便之处,橡皮在铅笔上晃来晃去,磕磕撞撞的,李浦曼觉得还应该改进一下。于是,他又想出一个办法。他找来一条薄铁皮卷成小筒,将橡皮插进筒里一些,再将筒插在铅笔的平头上固定起来。做好后,他拿起铅头一试,真的很方便。他突然意识到这个小创造应申请专利。他获得了专利权后,又将专利卖给了铅笔公司,得到一笔专利转让费,既为他自己筹措了一笔画画的资金,也为社会做了一件有益的事。

十、墨水一擦净的发明

人们从小学生起就开始用铅笔写字,懂得用铅笔写错了字,可用橡皮擦掉重写,很方便。但是当用钢笔写字的时候,写错了字,用橡皮可就擦不掉了。这样一个问题,许多年来在许多人眼里已熟视无睹了。但是,在发明者的眼里是一个难得的机遇。

陕西省宝鸡市有一位聪明的少年韩江涛,在读六年级的时候,就开始琢磨着,用什么办法能擦掉钢笔字呢?

经过两年的思索,韩江涛决定用化学配方试制。又进行了一年多的反复实验,终于研制成功了一种化学配方液体“墨水一擦净”,可以对红、蓝、黑三种墨水一擦即净,使用起来很方便。