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第48章 开启有趣的科技之最大门(5)

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根红宝石棒。红宝石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,便射出一束强有力的激光。

最早的活字印刷

最早的活字印刷是由中国的毕昇在宋仁宗庆历年间发明的。毕昇用胶泥做成一个个四方长柱体,在一面刻上单字,然后用火烧硬,这便是一个个活字。印书时,先预备好一块铁板,铁板上面放上松香和蜡之类的东西,铁板四周围着一个铁框,在铁框内密密地排上活字,满一铁框为一版。然后用火在铁板下烤,使松香和蜡熔化,另用一块平板在排好的活字上压一压,把字压平。撤去火以后,待松香和蜡凝固,一块活字版便制成了,只要在字上涂墨即可印刷。

毕昇发明的印刷方法,和今天的印刷方法相比虽然很原始,但活字印刷术的三个主要步骤——制造活字、排版和印刷,都是相同的。

现存最早的浴盆

我国至少在2 000多年前就已经开始用铸造的浴盆洗澡了,是世界上最早使用浴盆的国家。

西周宣王时期,虢季子白曾率“天师”伐“太原之戎”,得胜以后,在周庙受到周夷王的嘉奖。为了纪念这一盛事,他特地铸造了虢季子白盘。

虢季子白盘器形宏大,纹饰精致,铭文很长,有很高的文学价值,也是研究西周晚期政治、军事的重要史料。

虢季子白盘的形状极像现代的浴盆。盘高413毫米、宽827毫米、长1 302毫米,重215.5公斤。盘子周身铸有粗大精美的蟠虺纹,形象极为生动,前后左右共有八个兽头,各衔一环。盘上还有铭文111个字,写着虢国战胜了西北外族猃狁(即匈奴)的功绩,主要是为了纪念此事而制作。

虢季子白盘是清朝道光年间,在陕西省宝鸡虢川司被一个农民从地下掘出来,留作喂马用的水槽。一次,县令徐燮钧路过这个村时,看到此盘纹饰精美,就将其收购,不久便带到常州珍藏起来。后来太平军攻入常州时,为护王陈坤书所得。清军攻破常州后,此盘又落到清将刘铭传手里。此后一百多年来,此盘为刘家世代相传,直到解放初期,由刘肃曾把它捐献给国家,回到人民手中,这可以说是世界上最早铸造的浴盆了。

另外,战国时有一种叫做“鉴”的水器,是有证可查的浴盆。古书上有“同鉴而浴”的记载,其中所说的“鉴”,就是指此类水器。如战国双龙蟠夔纹鉴是一件少有的大型浴盆,此鉴口径730毫米,高450毫米,两鉴呈兽形、套有大环。双龙攀缘器口做探水状,极为生动,周身饰有繁茂的蟠夔纹,甚为精美、大方。

世界上最大的青铜器

司母戊鼎是商后期(约公元前14世纪~公元前11世纪)的铸品,是目前世界上发现的最大的青铜器。

司母戊鼎高1.33米,口长1.10米,口宽0.79米,重达875公斤。鼎体呈长方形,口沿上有两个竖立的直耳,器底矗立四条柱形足。器腹各面上下都铸有一半浮雕状的兽面纹,兽面纹的内外空白处则填有细云雷纹。鼎器四边角铸有扉棱。两耳外侧对称铸有两只老虎,虎口大张,入口处饰有一人首。鼎腹内壁铸铭文“司母戊”三字。

关于这三字铭文的含义,一直以来就有各种不同的看法,其中较为流行的一种看法认为,这是祭祀母亲的意思,这样就可以推定,司母戊鼎是商王武丁的儿子祖庚或祖甲为祭祀母亲而作的。这种看法随着安阳殷墟妇好墓的发掘得到了证实。

从青铜器铸造工艺上看,一般认为方形器的铸造比圆形器难,司母戊鼎在铸造工艺上便显示了古代工匠们的超绝技艺。根据对铸痕的观察,鼎身每面用两块外范,四面用8块,鼎底则由4块外范拼成,鼎足各由两块外范组成,总共用外范24块。而鼎耳是先单铸出来的,铸好后再与器身浇铸在一起。据专家对大鼎合金成分的检测得知,铜占84.77%、锡占11.64%、铅占2.79%。

最早的动物药理实验

为了弄清药物的性能而用动物进行的试验,我们称之为动物药理实验。人们一般认为这种动物药理实验始于近代,其实不然,早在公元8世纪初,唐代本草学家陈藏器所著的《本草拾遗》一书中,就有了关于动物药理实验的记载。这是世界上最早的有文字记载的动物药理实验。

《本草拾遗》中记载:“赤铜屑主折疡,能焊入骨,及六畜有损者,细研酒服,直入骨伤处,六畜死后取骨视之,犹有焊痕,可验。”即给患骨折的家畜服用铜,铜就可以进入骨折处。当这种患骨折的家畜死后,便可以在它们的骨折处见到铜沉积的痕迹,像是用焊锡将断骨焊接起来的,这就表明铜有促进断骨愈合的作用。

但是,当时人们进行这种实验还是盲目的。只是当服用过铜化合物的骨折家畜死后,在解剖过程中发现了铜聚集在骨折部位,能够连接断骨,才认识到铜有治疗骨折的功效。

我国最早有意识地在动物身上进行药理实验是宋代的事情。北宋政和六年(公元1116年),寇宗奭所著的《本草衍义》记载:“有人以自然铜饲折翅胡雁,后遂飞去。今人(以之治)打扑损。”这就是说胡雁的翅膀折断了,用它来做药理实验,饲以自然铜,过些时候,胡雁折断的翅骨愈合,又飞走了。人们通过这种动物药理实验,得出自然铜可以治疗骨折的结论,于是给跌打损伤的骨折病人服用自然铜,这已经是有意识的动物药理实验了。

现代科学证明,铜元素是骨骼中制造骨质的成骨细胞所不可缺少的物质,服用含铜元素的药物能加速新骨的形成过程。由此可见,我国早期通过动物药理实验得出的认识是正确的。

最早测量子午线长度的人

子午线即地球的经度线。子午线长度是地理学、测地学和天文学上一项重要的基本数据。唐代天文学家僧一行是我国和世界上最早发起和组织测量子午线长度的人。僧一行(公元683~727年),本姓张,名遂,魏州昌乐(今河南南乐)人,对天文历法的造诣很深。

唐玄宗即位后,请僧一行进京主持修订新的历法。为此,僧一行对天文现象进行了认真的观测和研究。

开元十二年(公元724年),他发起和组织了一次大规模的大地测量活动,测量地点多达12处,以今河南省为中心,北起铁勒(今内蒙古自治区以北),南达林邑(今越南中部),测量范围之大前所未有。测量内容包括每个测量地点的北极高度,以及冬至、夏至、春分、秋分那天正午八尺之竿(表)的日影长度。

此次测量活动,以太史监南宫说等人在河南滑县、浚仪(今开封)、扶沟和上蔡四处的测量最为重要。这四个地点的地理经度比较接近,大致是在同一经度上。

此外,南宫说等人除了测出四处的北极高度和日影长度外,还测出了这四个地点之间的距离。僧一行从南宫说等人的测量数据中,计算出了南北两地相差351里80步(唐朝尺度,合现代长度129.22公里),北极高度相差一度,这个数据就是地球子午线的长。同现代测量子午线的长111.2公里相比,僧一行的数据虽然有较大的误差,但这是世界上第一次实测子午线长度的记录,有着十分宝贵的科学价值。

而国外实测子午线的长度,是公元814年由阿拉伯天文学家进行的,比我国晚了90年。

最早发明日光灯的人

美国科学家爱迪生发明白炽灯后,得到了广泛的应用。

“白炽灯靠电流加热,使热能转换为光能,这太浪费电能了,能不能开辟一条电能利用的新途径呢?”美国科学家赫维特产生了新的设想。

1902年,赫维特发明了水银灯。可是水银灯有很多缺点。这种灯不但辐射大量紫外线,危害人体,而且光线太亮,太刺眼。所以,它得不到广泛的应用。

当时许多科学家都注意到水银灯,想用某个方法将它加以改进。在研究过程中,科学家们达成如下共识:只要在水银灯管内壁涂上荧光物质,那么,当水银灯辐射的紫外线照到荧光物质上时,大量有害的紫外线就会被激发变成可见光。

但是,由于水银灯的启动装置不好,所以科学家们在实际操作过程中屡屡失败。

1938年,美国通用电子公司研究人员伊曼突破了启动装置的设计与制作大关,制造出与水银灯截然不同的荧光灯。

这种荧光灯比白炽灯更亮,电能利用率高,而且省电。因此,它诞生后很快就进入了普通百姓的家庭。

由于荧光灯的成分类似于日光,所以人们也管它叫“日光灯”。

最早利用太阳能的国家

周代,我国人民就能利用凹面镜的聚光焦点向太阳取火。这是我国也是世界上对太阳能的最早利用。

古代人们的取火方法是逐步发展的。最初是利用自然火种,之后是摩擦取火和燧石取火,再进一步,就是利用太阳能取火了。

周代时期,我国人民发明并使用了一种叫“阳燧”(即凹面镜)的工具向太阳取火。阳燧又称为“夫燧”,燧即古代取火的工具。《周礼·秋官司寇》中说:“司炬氏掌以夫燧取明火于日。”《淮南子·天文训》也说:“故阳燧见日,则燃而为火。”

古代利用阳燧取火的方法,一种说法是用金属制成的尖底杯,放在日光下,使光线聚在杯底尖处,杯底放一些艾绒之类的东西,它们遇光就能燃火;另一种说法是用铜制的凹面镜向着日光取火。

在我国天津市艺术博物馆中收藏着一件汉代的阳燧,是我国现存最早的阳燧。它直径8.3厘米、厚0.3厘米,是用青铜铸造而成,很像一面小铜镜。这件阳燧有一个非常光滑的凹球面,可以将太阳射来的光线反射聚成一个焦点。凹面镜的焦点是阳燧取火的光线集中处,《墨经》中曾把凹面镜的焦点称为中燧。这表明,周代人们对利用凹面镜的聚焦特性向日取火已经有了一定的理性认识。

最早制造漆器的国家

我国是世界上最早制造漆器的国家。制造漆器的主要原料是天然漆,天然漆具有高度黏合性和耐酸耐碱的性能,它是漆树上分泌的一种汁液,主要成分为漆醇。漆器不仅防腐耐用,而且外表光泽美观,很受人们的喜爱。

据战国时期成书的《韩非子·十过篇》记载,我国在4 000多年前的虞夏时期就有了漆器。而实际上,我国漆器实物的发现要比文字记载早得多。1976年,我国考古工作者在浙江余姚河姆渡原始社会遗址发现了距今约7 000年的木胎漆碗和漆筒,这是我国迄今发现的最早的漆器。

到了商代,漆器的制造水平已经达到了相当高的程度。1950年,在安阳武官村商代大墓中,发现了很多雕花木器的朱漆印痕,虽然木器已腐朽无存,但印在土上的朱漆花纹还很鲜艳。在同一地点发现的虎纹石磐的两侧,也各发现一处方形印痕,据分析,是磐架方座漆绘的纹饰。

此外,1973年,在河北藁城台西村商代墓葬中,也发现了几十片盘、盒等漆器的残片。这些残片为朱红色,黑漆花纹,上下交错,构成多种美丽的图案,有的还镶有绿松石,这些都说明当时的漆器已经相当精美。

我国在最早阶段的漆器制造中,还常在漆里掺入桐油等干性植物油。在制造彩色漆器时,也用桐油和多种颜料或染料构成的油彩,加绘各种花纹图案。战国时期的一些漆器也是如此。从而形成了我国具有独特民族风格的漆器工艺。

我国漆器的制造水平,历经各个朝代不断提高,规模也不断扩大。从汉代起,我国的漆器制造技术陆续传到亚洲各邻国,以后又经波斯、阿拉伯传到欧洲。而欧洲各国仿制中国漆器获得成功,已经是公元17世纪至18世纪的事情了。

第一次成功的人工降雨

“天有不测风雨,人有旦夕祸福”,这是旧社会我国劳动人民常说的一句古话。在生产落后、科学不发达的古代,人们把不幸的遭遇比做变幻莫测的天灾,这是十分形象的。

到了近代,天气的好坏仍在不同程度上影响社会实践。对人类活动影响较大的灾害性天气很多,其中旱灾和涝灾给农业带来了很大的威胁。

直到1930年人们才用人工降雨的方法来控制所需的降水量。首次人工降雨是荷兰人拉尔特教授实施的。他将干冰用飞机运载到2500米的高空,在飞行过程中投掷了近五分之一吨的干冰碎块,在人类历史上成功实施了第一次人工降雨。

第一次收到来自天体的无线电波

在广阔无垠的宇宙空间,各种天体都发射出无线电波,好像一个个小广播电台,不停地对我们进行广播,诉说它们的情况。然而,人类收到天体的无线电波,不过是40年前的事。最早收到天体无线电波的是美国的一位无线电工程师詹斯基。

1928年,詹斯基在贝尔电话实验室工作,他为了追查和鉴定影响电话通话信息的各种形式的干扰,制造了一个有方向性的天线。他利用这个天线,再加上一台短波接收机,鉴别各种干扰源。然而,当他研究15米范围内的无线电噪音时,发现了一种奇怪的来历不明的干扰源。

经过几个月的研究,在1931年,他发现这种来历不明的干扰是恒星发出来的。到了第二年的春天,他断定这一干扰源来自银河系中心的人马座。1932年末,他公布了他的发现。

最早测定热功当量的人

焦耳是英国物理学家,1818年12月24日生于英国索尔福,他从小体弱不能上学,是一位自学成才的科学家。

在19世纪40年代,“热质说”风行一时,焦耳认为热质并不存在,热是能的一种形式,为此他做了大量实验。1840年以后,焦耳多次发表文章,先后介绍了四种测定热功当量的方法,其中之一就是把通电金属丝放在水中加热,根据电流做的功和水获得的热量来计算当量。

焦耳发现,通电导体所产生的热量跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。这就是后来以他的名字命名的焦耳定律。在测定热功当量的实验中,最著名的是1845年发表的用摩擦加热液体的实验。在这个实验中,焦耳测得热功当量的平均值为428.9千克·米/千卡,和现在公认值427千克·米/千卡非常接近。焦耳的最大贡献就是由热的机械当量的研究导致了以后能量转化和守恒定律的确定。

由于焦耳在热学、电学和热力学方面的贡献,1866年他被授予皇家学会科普莱金质奖章。1872年、1887年焦耳任英国科学促进协会主席,1889年10月11日在塞拉逝世。

最活泼的非金属元素

在非金属元素中最活泼的应首推氟。在常温下,氟可以和所有元素化合,甚至黄金在加热后也可以在氟气中燃烧。把氟气通入水中,水立即被分解,释放出氧气,氟原子核和水中的氢原子结合为氟化氢。