书城科普读物揭秘五千年的科技世界
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第10章

在琴纳的悉心医治下,潘金斯总算死里逃生,当然难免落得一脸麻子。令琴纳惊奇的是,安娜姑娘的脸庞居然娇艳如初,居然丝毫也没有染上天花!他信服了安娜的话。怀着-个医生的强烈的责任感,琴纳走访了一个个牧场,他惊奇地发现,在挤奶人中,竟没有一个生过天花的。他又虚心地向牧工们请教,并且到牛栏里去观察。他终于弄明白了,原来几乎所有的奶牛都出过天花,但它们的天花很轻微,不过在皮肤上长出个小脓疱--牛痘而已。人要是接触了牛痘,也就染上了天花。跟牛的天花一样,这种天花非常轻微。因为生过天花了,他这一生就不会再生天花了。找到了挤奶工不出天花的原因,-个普救众生的念头在琴纳医生的头脑里形成了,他想让人们通过接种牛痘来预防天花。经过深思熟虑和充分准备,琴纳医生决定把自己的想法付诸实践,于是就有了发生在1796年5月17日的这一次给人类带来福音的实验。

现在,再让我们来看看实验以后所发生的事情吧。

话说给杰米接种牛痘以后,琴纳日夜照看他,仔细观察他的身体反应。琴纳深知实验的成败,事关重大,正因为如此,他才决定在公开的情况下进行实验,以便将来万一有什么意外,他可以承担责任。两天之后,杰米只是稍稍有些热度,“十”字口附近也发出了两颗小痘疮。三五天后孩子便退了烧,以后就一切如常了。琴纳如释重负,他为自己第一步的成功而庆幸。当然,更严峻的考验还在后面,因为最关键的是要证实杰米再也不会染上天花。于是在两个月以后,琴纳从一个重天花病人身上取来脓液,接种在杰米身上。这真是一项风险极大的试验,琴纳已经把自己的身家性命都豁出去了,万一杰米有个三长两短,那琴纳就难逃杀人之罪了。琴纳真是提着脑袋在进行这项试验啊!真是“功夫不负苦心人”,一个星期过去,杰米安然无恙。

人类历史上第一次接种牛痘预防天花的科学实验成功了!这以后,琴纳又反复多次进行了同类实验,都同样获得了成功,因而确认接种牛痘预防天花的科学性。于是,他在1798年发表了《接种牛痘的原因和效果》这篇专题论文。

人类一直把天花视为瘟神和魔鬼,那么琴纳这位战胜天花病魔的白衣天使,不就是“普救众生的降魔天使”吗?不仅如此,琴纳的贡献,从此在医学中开创了免疫学这一新的领域,给更多的陷于病痛的人们带来了生的希望。

我们还得说一句,其实琴纳的发明还是靠咱们中国人的贡献呢!前面我们说过,琴纳是受了种“人痘”的启示才发明“牛痘”的,而“痘”就是中国人在明朝隆庆年间(1567-1572)发明的。以后经过不断实践,发现用经过接种多次的痘痂做疫苗,要安全得多。这完全符合现代制作疫苗的科学道理。

天花在中国古代叫做“痘”,预防天花的“人痘”法就叫“种痘”。我国发明的人痘接种法,很快就传播到世界各地。1717年,英国驻土耳其大使的夫人学得种痘法,从此传入英国。琴纳正是由于人痘接种法还不够安全,才发明了牛痘接种法的。有趣的是,在牛痘接种法发明6年以后,就传入中国,并且取代了人痘接种法。所以,我们说科学是不分国界的,科学发明与创造,是全人类共同的智慧结晶和财富。

二十、为什么说是蛙腿引出了伏打电池的发明?

1786年的一天,意大利解剖学教授伽伐尼正在实验室里做解剖实验。只见他用解剖刀熟练地将一只用于实验的青蛙的腿部切开,再用刀尖一剔,剥出腿部的神经。就在这时,他发现蛙腿一阵阵痉挛,快速地一张一弛,抽搐个不停。伽伐尼觉得奇怪,又一连切开几只青蛙的腿部,每只都一伸一缩地抽搐着。伽伐尼停下手中的活,苦苦思索起来,是什么原因,使蛙腿这样抽搐的呢?

伽伐尼接连几天寝食不安,他苦苦思索的问题一直找不到满意的答案。他随手拿起一本书无心地翻阅着,突然有句话使他的眼睛一亮。“上帝如果给宇宙以灵魂,这灵魂是什么呢?是电。”德国哲学家谢林的这句话,真的触动了伽伐尼的灵感。“对!会不会是电呢?”他这样问自己。他想起在一本书上看到过的一篇介绍电鳗的文章,一个实验计划在他的心中形成了。

他将青蛙腿上的皮剥去,放在一块铜板和一块铁板之间,发现蛙腿上的肌肉与神经同样发生抽动。这跟那篇介绍电鳗电的文章所说的情况一样,伽伐尼因此断定,蛙腿也能放电。他用自己的名字来命名这种电,称为伽伐尼电,也称生物电。

伽伐尼发现生物电的消息传开后,人们为之震动,但是也有不少人提出种种怀疑。于是在1793年的一天,伽伐尼决定到英国皇家学会去表演他的新发现。

这是继富兰克林之后,人们在电的知识方面又一个爆炸性新闻,所以这天皇家学会实验的盛况,真可以用人山人海来形容。只见台上放着一张实验桌,为了使众多的参观者看得清楚,伽伐尼改进了自己的实验:他在实验桌上横着架起一根细细的铁梁,上面挂上一溜铜钩,将解剖后的青蛙一个个挂在铜钩上。只见那些青蛙的蛙腿一个个抽动起来,像是一群五音不全的乐盲在胡乱地踩着舞点起舞一般,看得在座的教授、学者个个瞠目结舌。实验完了,伽伐尼用动物身上都带电的道理把这一现象作了一番解释,人人听了都心服口服。实验完后,个个上前,向伽伐尼献上几句赞词。伽伐尼也满面春风,洋洋得意。

这时,在观看的人群中有一个名叫伏打的意大利人,他目不转睛地看完实验后,一个人从边门退出了会场,匆匆往家里走去。他想,谁知那些青蛙是真死假死,有电无电,让我回家亲自试它一试。

这个叫伏打的年轻人,从小聪慧好学,尤其喜好钻研电学,从24岁起就开始发表电学论文,32岁时又发现了电盘,更是名声大起,被聘为教授。看了今天的实验后,他心中自有许多疑问。自这天起,他足不出户,闭门研究。几个月后,他向皇家学会送了一份报告,声称“蛙腿抽动”之谜已经被他揭开,而答案根本不是什么“生物电”。为了证明他的观点,他也要求公开在皇家学会做实验表演。

皇家学会同意了伏打的要求。这一天,自然又是人头攒动,前来观看的人把皇家学会的大厅挤得水泄不通。伏打照着上次伽伐尼的程序把青蛙一一解剖,然后又将钩子挂在架在实验桌的一道横梁上。这回,所有的人都清清楚楚地看到那些青蛙个个都纹丝不动,就像是泥捏的一般。

伏打见大家正不解其意,便放声解释说:“上次诸位在这里观看伽伐尼教授的实验表演,伽伐尼教授解释蛙腿抽动是由于生物电的缘故。其实,那是一种错觉。伽伐尼教授当时用铜钩钩起青蛙,挂在铁的梁上。不同的金属会产生微弱的电流。蛙腿是受这种电流的刺激后才抽动的,并不是它自身放出什么生物电。”

人们听了发出一阵喧哗。伏打提高了嗓门继续说道:“今天,我用的是铁梁、铁钩,因为同一种金属不产生电,所以蛙腿就不动了。在伽伐尼先生的那次实验中,蛙腿实际上起到了两种金属之间产生电流的敏感验电器的作用。”这一番解释,同样使人们听了心服口服。实验完后,也同上次一样,个个上前,向伏打献上几句赞词,伏打满面春风,自然也是得意非凡。

不过,伏打并没有因为这次表演的成功而陶醉,他在这几个月闭门实验的过程中,渐渐地产生了一个想法,他决心要把自己的这个想法变成现实。

于是,伏打回到他执教的意大利帕维亚大学,闭门不出,含辛茹苦地在实验室里一干就是7年。他终于发现经过酸浸的金属会产生更强的电效应。接着他根据这个发现,做了许多锌板和铜板,将一块锌板和一块铜板放在一起,再用一块浸透酸的呢绒压上,以后不断照此一层层重复,叠到30层左右,形成一个柱状,便产生了很强的电流。这就是世界上的第一个电池。当时称伏打电堆或伏打柱。伏打告诉人们说,这柱叠得越高,电流就越强。他用自己创立的电位差理论来解释这一现象。他说,不同金属接触,表面会出现异性电荷,也即电压。在实验中,他还摸索出这样一个序列:铅、锌、锡、镉、锑、铋、汞、铁、铜、银、金、铂、钯。在这一序列里的任何一种金属跟它后面的金属接触都会产生电,而且是前面的带正电,后面的带负电。有了电压,就会有电流。伏打发明的伏打堆只要与电路连接起来,就能不断产生很强的电流。

后来,人们为了纪念伏打,便把电压的单位用他的名字来命名,简称为“伏”。

伏打发明电池是在1800年。这是电学史上的一个里程碑。首先,人们对电的认识一下子跳出了静电的范围,不再是摩擦毛皮上的电,雷雨中的电,莱顿瓶中的电,抑或电鳗身上的电,而是能人为控制的流动的电。其次,由于伏打发明了持久性的电源,电技术也就由此而生,例如1809年,英国科学家戴维发现两根碳棒通电后,在碳棒间会产生弱光,这就是后来照明用的弱光源--电弧灯,这一发明启发了大发明家爱迪生,使他发明了电灯。第三,伏打电池的发明还孕育了一门新的学科--电化学的产生,并且推动化学的发展。就在伏打电池发明的当年,英国人威尼科尔森和卡莱包尔进行逆推理,他们想既然化学能可以变成电能,那么电能也一定有助于发生化学作用。他俩用两根金丝浸在水里通电,把水分解为氢和氧两种元素。英国人戴维在1808年研究了大量能够组成电池两极的材料,结果从苛性碱中分解出两种新的金属--钾和钠。这以后,他又相继发现了钙、锶、钡、镁、硼、氯等新元素。在大量新元素被发现的基础上,戴维提出了是电促使元素组成化合物的观点。后来有位名叫柏齐力阿斯的瑞典科学家,根据戴维的理论,提出一种学说,认为所有元素都有正负两个电极,按正负两极电量的不同而相吸并化合抵消了部分电性,未抵消部分的电性还可以组成更复杂的化合物。真是“蛙腿引出大发明”。看来科学史上的许多大发明看起来常常起于偶然,其实往往都带有一定的必然性。

二十一、为什么说司蒂芬逊才是真正的“火车之父”

上文我们说到瓦特发明蒸汽机后,1814年英国的司蒂芬逊把蒸汽机装在车上,发明了火车。其实火车发明的过程很是曲折。一部科学史告诉我们,任何一样新的创造发明,都是经过人们的不断努力,最后才取得成功,以后又费一番周折,才应用于实际生活之中的。

且说瓦特发明蒸汽机以后,就有人制成了一种很简陋的蒸汽车用于矿山中矿石的运输。蒸汽车后面拖上一列矿石车,在轨道上往来运送矿石,倒也解决了当时矿山作业中的一个大问题。既然蒸汽车能牵引矿石车,那么能不能将它改进为载人的交通工具呢?这时,确已有人在热心地研究这个问题了。

其实,用蒸气力量来推动车辆的想法早就有过,当年牛顿就提出过反作用式的四轮蒸汽机车的设想。不过,那时蒸汽机还没有发明,就好比母亲还没有,哪儿会有儿子呢?所以牛顿的设想也只能是一个美好的愿望。

1803年,英国的一位名叫特列维西克的矿山技师,凭借他丰富的实践经验,造出了世界上第一台轨道式蒸汽火车,这种火车时速8公里,每次可拉10吨货,初试时效果不错。于是,特列维西克申请了专利。可是正式投入使用后,发现问题不少:一是零件经常损坏,二是常闹出轨事故,三是速度慢,比马车快不了多少。结果,没人肯用它。特列维西克心灰意冷,终于失去了信心,把他的发明弃置一边,不了了之。尽管这样,特列维西克仍然应该算是火车之父。这以后,仍有人孜孜不倦地研究特列维西克发明的蒸汽车,并且提出一种看法,认为问题不在蒸汽车本身而在铁轨上,于是改进了铁轨,果然行驶速度有了些提高,但还是不能令人满意。到了1812年,英国人布雷金索夫和摩雷认为,要提高车速,关键要解决火车在铁轨上打滑的问题。他俩提出了一个办法,就是在两条铁轨中间增设一条带齿的轨,在机车的腹部安一个转动的齿轮,让齿轮咬着齿轨前进。实验的结果是车速反而更慢了。这个设计就这样以失败而告终。

又过了一年,有个名叫布兰顿的英国人,想出了一个他自认为是绝妙的主意。那就是,在机车的后面附上两只“脚”,也就是两根杠杆的装置互相替换着,“叭嗒、叭嗒”学着人推车的动作,推动火车前进。一实验,这办法根本行不通。布兰顿的试验也失败了。

这时,研究火车的人越来越多。但是真正成为近代蒸汽机车奠基人的却是个放牛娃出身的机修工--英国人乔治·司蒂芬逊。

司蒂芬逊1771年出生在一个煤矿工人的家里,因为家境贫困,司蒂芬逊自幼失学。8岁时就给人放牛,14岁时在他父亲谋生的煤矿当了个见习司炉。尽管一直到17岁时,司蒂芬逊还是个目不识丁的文盲,但这些年下来,他天天跟机器打交道,对机器真是入了迷。机械师们拆修机器时,他总在一边看着。这样时间长了,他搞不明白的地方也愈来愈多。于是他又产生了自学机械书的念头,不识字怎么办呢?18岁的司蒂芬逊报名上了小学,他不顾别人的冷嘲热讽,经过几年苦读,终于摘掉了文盲帽子。以后,他又自学了许多机械方面的书籍,尤其对蒸汽机特别感兴趣。

有一天,矿上的一台机器突然出了故障,停止了转动,整个矿的生产都停了下来。矿上的机械师们围着机器,个个如热锅上的蚂蚁,可就是找不出毛病出在哪里,气得矿主暴跳如雷。机械师们一筹莫展,他们的头儿硬着头皮向矿主摊摊双手,耸了耸肩说:

“太遗憾了!约翰先生,要在今天修复这台机器是不可能的了。”

“滚!你们这些饭桶!”矿主听了吼叫起来,“今天修不好,我叫你们统统滚蛋!”说完,他撇下机械师们扭头就走。

这时,从围观的工人们中挤出一个年轻人,他怯生生地对矿主说:“约翰先生,如果可以的话,请让我来试试看……”

机械师们听了,哄地大笑起来。

“喂,小火工你是在说醉话吧!”一个机械师说。

“你想当机械师想疯了吧!”另一个机械师笑得前仰后合地说。

矿主迟疑地看着司蒂芬逊,见他沉着地点点头,便无可奈何地说:“好,你来试试吧!”司蒂芬逊听了,胸有成竹地拿起工具,动手拆修起机器来。

看着他熟练的动作,矿主松了口气。不过一顿饭工夫,司蒂芬逊对矿主说:“先生,机器修好了,请试车吧!”

一开车,机器果然轰隆轰隆地运转起来了。矿主见状大喜,连声说道:“好,好,小伙子,我一定提拔你。”刚才还在嘲笑司蒂芬逊的那几个机械师个个羞得无地自容,悄悄地溜走了。

事后,矿主果真提拔他当了机械师。两年后,又提升为总工程师。此时的司蒂劳逊已经不是当年的小火工了,他一心要创造出真正实用的火车。