1888年出生于英国苏格兰的格拉斯哥的贝德,从小就有着丰富的想象力。他成人后,对当时科学家们正在思考的问题很感兴趣:既然马可尼能够实现远距离发射并接收无线电波,发明了无线电,那么发射图像也是可能的。这个想法启发了贝德,他潜心研究得出了这样一个推想:
一张拍摄得很好的照片有着不同的光亮与阴影。如果在靠近一块硒板的地方放一张照片,再把一束光投射到照片上,并移动光束照遍照片的各个部位反射到硒板上,那么硒板上的感光便会随着图像的明暗变化而产生各种强度不同的电流。这一过程称为图像的“扫描”。然后电流便被输送给发射机,由发射机用线路或无线电波发射出去,再由接收机接受,并把电波转换成明暗不同的图像。他如愿以偿地得到了实验结果。然而,这一过程只能产生静止图像。
如何才能得到活动的图像呢?贝德离成功还有一段漫长的距离。
贝德的工作条件尽管很差,一间房子既是卧室又是工作室,但他还是着手制造第一台电视机。他把钻了许多洞洞的圆盘安装在一根织针上进行扫描。他将光投射到转动的圆盘上,圆盘按固定的顺序照亮了图像的不同部位并将其转换成电流。他将这些强度不同的电流发射给一米以外事先准备好的接收机,接收机又将电流变成图像。
1925年,伦敦一家公司请贝德在一家大商店里一天表演三次。虽然图像有些模糊,但那台电视机的性能还算不错,人们对表演很感兴趣。1926年,他又给报界作了一次表演,这次他请了一个勤杂人员作为屏幕人物。人类看见自己在电视屏幕上出现,这还是第一次。
1931年,英国的伦敦出现了一个爆炸性的新闻,将在伦敦大剧院进行电视公开试验。
人们奔走相告,争先恐后地涌向大剧院,都想要亲眼看看这个人类幻想已久的、能把图像和美丽的景色用电传送到另一个地方的新发明。
赛马,在当时英国来说,是一种较流行的娱乐活动,每场赛马会总是吸引成千上万的观众。第一台电视发明者贝德利用人们的爱好,选择了伦敦赛马场的赛马比赛做公开的电视试验。相距23公里的伦敦大剧院里人山人海。
当简陋的电视机上摇摇曳曳地出现了赛马场面时,人们大声欢呼。……马在奔跑,人在欢叫,……剧院里观众的情绪,随着赛马场上的气氛时起时伏。
贝德的公开试验取得了成功,世界上正在研究电视的科学家们更加努力。新的发明不断涌现,电视技术日新月异,终于成为今天的信息时代的重要角色。
三十五、世界上第一座原子反应堆是意大利人研制成功的吗?
原子弹、青霉素和雷达,并列为第二次世界大战中的三大发明。研制原子弹的关键是原子反应堆,世界上第一座原子反应堆是意大利人费米研制成功的。
1901年,费米出生在意大利罗马一个铁路职工的家庭,年轻时靠奖学金在德国哥廷根大学学习物理,他的导师是当时有名的物理学家玻恩。大学毕业后不久,年仅25岁的费米就当上了罗马大学第一个理论物理学教授。这时,希特勒上台了,犹太人在欧洲各国面临着法西斯纳粹的疯狂迫害。而费米的妻子正是一个犹太人,为了逃避纳粹的魔掌,他们夫妇在1938年逃到了美国。
早在1934年10月,费米的助手就发现,当用中子轰击金属银的时候,放在银附近的铅会影响银的放射性。助手把这个现象告诉了费米。费米对这个现象很感兴趣,于是他亲自进行实验。没想到,当他在中子源和银中间放置石蜡以后,竟使银的放射性强度提高了100倍。费米提出了一种理论来解释这一现象,他认为:中子通过含有大量氢的物质的时候,和氢原子核发生碰撞,速度变慢了,因此就更容易被银的原子核所俘获,使银产生的人工放射性更强。这个理论称为“慢中子效应”,以后费米又用实验证实他的观点,因而在1938年获得了诺贝尔物理奖。
当时,世界上各个大国、强国,都在加紧研制原子弹,可美国的罗斯福总统却犹豫不决。美国在这方面的研究落后于其他一些先进国家。1939年春天,费米亲自访问了美国海军部,报告关于他的核裂变的研究情况,可是美国海军部没有引起重视。这一年的夏天,从匈牙利移居美国的物理学家西拉德得知纳粹德国正在加紧研制原子弹,就让爱因斯坦给罗斯福总统写信,又请罗斯福的好朋友经济学家萨克斯去说服总统。罗斯福最后决定支持研制原子弹。于是在1942年,美国政府制订了研制原子弹的“曼哈顿计划”,而建造原子反应堆,就是“曼哈顿计划”的核心部分。
我们现在要讲的故事,发生在1942年。地点是美国的芝加哥大学体育场看台下的一个室内网球场内。
在太平洋战争爆发的第二年,突然就在这比赛场的入口处挂上了一个牌子,上面写着“冶金技术研究所”,并且还出了一张布告,宣布禁止学生出入。
在这所研究所的工厂里有几个满脸灰尘的人们,他们正在认真地砌着一座砖灶,其中有一个长着黑头发的小个子,大家都叫他“火夫”。
12月2日,他们已经砌成了50层的石墨砖的砖灶。在炉灶里还插着一根棒,灶底放着-个怪机器,他们把它叫做“中子发生器”。外边还有一个叫“盖革计数器”的东西,这个计数器均匀地发出“咔、咔、咔……”的响声。一个人一面在听着计数器的响声,一面默默数着。炉台上站着4个人,手中各提着一个装着东西的大桶。炉灶四周还有一圈保护墙。
只见那个名叫火夫的人大声喊道:
“注意啦,现在开始实验了!”
紧接着他一下从炉子里拉出了那根棒。这时所能看到的,是全体人员的紧张神色,所能听到的,是那个计数器中传出的连珠炮似的“咔咔咔……咔咔咔”的响声。
在这既没有火,也看不到内部的炉前,人们只是望着那唯一的计数器,听着它传出的响声。他们的呼吸,他们的情感好像跟着响声在起伏……
刹那间,或许在他们觉得已经是很久的时间里,每张紧张的脸上都出现了微笑,这是得意的笑容呵!
火夫又大声喊道:
“成功了!”
手中的棒又插回炉灶,而且又继续插下备用的几根。虽然正值冬季,但人们的脸上却挂着滴滴汗珠。
火夫激动地当众宣布:
请各位记住,现在的时间是1942年12月2日下午3时30分。
人们高兴得互相拥抱。
这是人类经过多年奋斗,终于揭开原子秘密的第一次实验。
这个被称为火夫的人就是费米。他正领导着一项将要改变人类命运的科学研究。
50层的石墨砖砌成的原子反应堆,在砖缝中放着铀235和铀238,最初的铀的原子被中子发生器发生的中子轰击后,分裂出来的中子又对其他铀的原子进行轰击,这就是所谓的连锁反应,从而释放出大量的能量。在实验中他们在反应堆里插着一根镉棒,这是为了控制原子分裂,当火夫提出最后那根镉棒之后,原子就开始了轰击。在炉上的两个人手提的是装满镉的水桶,正反应堆四周砌有一圈镉、硼材料的墙,都是为了防止意外。
这一实验过程是眼睛看不见的,只能靠计数器来表达,成功或失败也只能从计数器中得知。
这以后,在研制原子弹的过程中,美国、德国、前苏联等国都先后建立了原子能反应堆,这也为和平利用原子能开辟了道路。在反应堆里,通过控制裂变材料的纯度、临界体积和中子吸收材料等办法,可以减缓和控制链反应发生的速度,使它不发生爆炸。利用可以控制的裂变反应过程放出的能量来发光,这就是原子能电站。1954年,前苏联建成了世界上第一个原子能电站。
所以,原子能反应堆的建成,事实上标志着人类进入了原子能的时代。而费米,正是带领人类进入这一时代的许多科学伟人之一。
三十六、青霉素和链霉素是一个人发现的吗?
1943年春天,第二次世界大战正在紧张激烈地进行。美国伯利汉城拥有2500张床位的陆军医院早已人满为患,到处躺着缺胳膊少腿的伤员,他们痛苦地呻吟着,绝望地等待着死神的降临。因为当时磺胺是最好的抗菌药,可是磺胺用多了,不仅会使细菌产生抗药性,而且会大量杀伤人体的白血球,使伤员的抵抗力大大降低。这样,感染细菌的伤员没有在战场上死在敌人的枪炮下,却在医院里大批大批地死在医护人员的眼皮底下。尽管医生们愁肠百结,心如刀绞,可是谁也没有起死回生的妙药。
一天,陆军医院的院长室里来了一个高个儿的年轻医生,他带来一小瓶淡黄色的粉末,自称这就是医生们朝思暮想的能让伤员们起死回生的妙药。院长尽管将信将疑,但正如俗话说的,“死马当成活马医”,对那些伤口感染的病人来说,还有什么办法呢?于是,他就选了49名被判“死刑”的伤员,注射了这种药,其中42名伤员居然退烧康复了。以后,院长又把这种药用于患骨髓炎、脑膜炎、血液中毒症的病人,结果接受治疗的209人中有206人活了下来。院长欣喜若狂,他握着年轻医生的手说:“啊,您的‘神药’真是瘟病的克星。”
其实,这种“神药”的名字叫青霉素。它被认为是第二次世界大战中,两项截然对立的重大的发明:科学家发明和研制出了可以灭绝人类的杀人武器--原子弹,又研制出了最有效的救命良药--青霉素。
最先发现青霉素的,是英国医生弗莱明。1928年,47岁的弗莱明是英国圣玛丽学院的细菌学讲师。一天早晨,他同往常一样推门走进实验室,第一件事就是检查夜间细菌的生长情况。他将一个个碟子状的培养皿取出来,仔细观察,发现有一只培养皿里的葡萄球菌培养基发了霉,长出了一团青绿色的霉花。这是实验中常有的情况,按理应该倒掉,重新培养。所以,他的助手随手拿起这只培养皿,“老师,让我去把它处理掉吧!”他说。“不!等一等,让我再仔细瞧瞧。”弗莱明从小就养成了一种细心的习惯,加上长期研究细菌积累的经验,使他觉得这青绿色的霉花有些非同一般。他把碟子拿在手里仔细观察,只见在青绿色的霉花周围出现了一圈空白,那是杀死了它周围的葡萄球菌后留下的。这一发现,使弗莱明惊喜万分。他赶紧吩咐助手将霉菌培养液仔细过滤。然后,把一滴过滤液滴进一只满是葡萄球菌的小碟,几个小时后,小碟里的葡萄球菌全被杀灭了。
为了测定这种霉菌的杀菌效能,他不断将过滤液稀释,结果发现,1%浓度可杀灭链状球菌,直到0.1%浓度还可杀灭肺炎球菌。
弗莱明把他的重大发现写成论文,发表在1929年9月出版的《实验病理学》杂志上。按理,弗莱明发现了抗菌素,人类从此找到了一种杀灭危及人类生命的病菌的法宝。可是实际上却不那么简单,原因是靠在碟子里培养出的青霉素实在太微不足道了。哪怕治疗一个轻微的伤口也需要几公升的过滤液,怎么能把几公升液体注射到人的血管中去呢?而在当时,弗莱明又没有能力解决青霉素的提纯问题,所以青霉素在给当时的医学界带来一阵短暂的兴奋之后,很快被人们遗忘了。
悠悠岁月,大浪淘沙。1940年,有个名叫钱恩的德国青年化学家,读到了10年前弗莱明写的那篇论文。他意识到弗莱明发现青霉素的巨大价值,决心继承他未竟的事业,解决青霉素的提纯问题。这年冬天,经过无数次试验,他终于提炼出很少一点纯度较高的青霉素。他先给8只小白鼠注射了致死的病菌,然后把他提炼出的青霉素注射到小白鼠身上。可惜,只够给4只小白鼠注射,结果这4只活了下来,另外4只很快都死了。1941年,在英国教书的澳大利亚病理学家弗洛里在一家化工厂的帮助下,继续钱恩的研究,经过不懈的努力,一种高纯度的青霉素终于诞生了。当时,第二次世界大战正炮火连天,有谁肯来投资研制这种新药呢?弗洛里想到大洋彼岸的美国,终于得到美国农业部的支持。这样,经过整整两年的努力,他已经使青霉素纯度提高到每立方厘米200单位,完全可以供临床应用了。本文开头所说的那位年轻医生带给陆军医院的就是当时刚研制成的青霉素。
青霉素是弗莱明、钱恩和弗洛里三位科学家共同贡献给人类的“神药”。为此,他们共同获得1945年的诺贝尔生理学和医学奖。
就在弗洛明研制出抗菌新药青霉素以后不久的1944年,美国微生物学家瓦克斯曼发现和研制成了链霉素。在当时,肺结核病是无可救药的绝症,而链霉素正是肺结核病的元凶结核杆菌的克星。为此,瓦克斯曼获得1952年的诺贝尔生理学和医学奖。
被称为“白色瘟疫”的结核病,在历史上曾经无数次地给人类带来恐怖和灾难。单在19世纪中叶,欧洲就有1/4的人口死于结核病。在人口稠密、经济落后的亚洲,结核病死亡率的比例就更高了。
瓦克斯曼是在1924年接受美国结核病协会的委托而从事这项研究的。在研究中,瓦克斯曼发现进入土壤的结核菌被土壤中的一种微生物消灭了,而在土壤中有大约10万种微生物。究竟谁是杀灭结核菌的“勇士”呢?瓦克斯曼决心在这茫茫“菌”海里,找出这位“勇士”来。要知道,在一块土壤里往往就有几千种细菌存在,瓦克斯曼必须一丝不苟地先把它们一一分离出来,再在不同的培养基里进行纯粹培养,在获得它们的分泌物后,再在病原菌或其他细菌中进行杀菌效能试验。
时间一年一年地过去,瓦克斯曼日复一日,不厌其烦地做着试验。到1941年,经过实验的细菌达到了5000种。1942年底,达到了8000种,这时,他发现了一种链丝菌素能杀灭结核杆菌,但是它自身的毒性过大,不能用于临床治疗。瓦克斯曼毫不气馁,反而为自己的发现而受到鼓舞。1943年,当瓦克斯曼和他的助手经过实验的细菌达到1万多种时,终于分离出一种能有效抑制结核杆菌的灰色链霉菌。经过提炼,研制成新的抗生素,在动物身上的长期实验,确认它具有临床治疗结核病的价值。以后的人体临床试验完全证实了它的医疗功效,不仅如此,它对治疗结核性脑膜炎也有特效。
青霉素和链霉素的发现,对人类的健康当然是一大福音。但青霉素和链霉素不是对一切细菌都万能的。第二次世界大战后,新的抗菌素接二连三地被发现和应用于临床治疗。1947年,美国人巴克霍达发现了对葡萄球菌和大肠杆菌都很有效的氯霉素。1948年,美国人达卡发现了除对绿脓菌等厉害的细菌无效外,对其他病原菌几乎都有效的一种“霉素”。1950年,美国纽约弗塞公司的学者们发现了能制服更多病原菌的“红霉素”。1957年,日本人梅沢浜夫发现了一种制服很多抗药能力强的所谓“耐药性菌”的新的抗菌素“卡那霉素”。