书城童书青少年不可不知的世界科技史
47686200000024

第24章 技术的革命

科学的历史离不开那些伟大的发明家,正是他们用聪明才智将纯科学的发现应用到我们的日常生活当中来的。他们的代表人物有发明高效纺纱机的英国纺织机发明家哈格里夫斯,有发明蒸汽机的英国发明家瓦特,有发明先进的炼钢法的英国冶金学家、电学家威廉·西门子,有“发明大王”美称的美国电气发明家爱迪生,有发明电话机的美国发明家亚历山大·贝尔,有发明摩托车的美国发明家戴姆勒。哈格里夫斯发明高效纺纱机哈格里夫斯(1710~1778)哈格里夫斯,英国纺织机发明家。

18世纪,英国手工业特别是纺织业有相当大的发展。1733年,织布工人凯改进织布梭子,发明“飞梭”,提高了织布效率,但纺纱机仍只是一个纱锭的手摇原始纺车。

1764年,哈格里夫斯从被绊倒的纺车仍照样转动中得到了启发,经反复研究和多次试验,终于制出由4根木腿组成、机上有滑轨、机下有转轴、可装7个纺锤的纺纱机,用女儿名字命名,叫“珍妮纺纱机”。后经多次改革,他把纺锤逐步增加到18个、30个,直到80个。使用这种纺纱机,一个工人可完成几十人的工作,大大提高了纺纱效率,于是很快被各工厂采用。

珍妮纺纱机的诞生,推动了英国棉纺工业的迅速发展,在英国纺织史上占有重要位置。梦想成真的木匠

1764年,在英国兰开夏的一个村庄里,有一位木匠叫哈格里夫斯,他的妻子每天都在家纺纱以贴补家用。哈格里夫斯夫妇恩恩爱爱,日子虽然过得清苦些,倒也不失祥和美满。

为了增加收入和减轻妻子的负担,哈格里夫斯回到家常常帮助妻子纺纱织布。

有一次,哈格里夫斯做完木匠活回到家,边帮着纺纱边说:“要是我能琢磨出来一次能纺6根线的纺纱机的话,以后你纺纱就轻松了!”

哈格里夫斯从此脑子里一直在思考着怎样改进纺纱机的构造。

一天傍晚,劳累了一整天的哈格里夫斯回到家,当他走过妻子的纺纱机时,也许是太疲惫了,一不小心绊倒了纺纱机。哈格里夫斯满怀歉意地说:“真对不起!”并转回身准备弯腰把它扶起来。

忽然,哈格里夫斯伸出去的手停在空中,他目不转睛地注意着倒在地上的纺纱机——原来横着使用的纺纱机,倒在地上后变成了立着的纺车,而纺车上的纺锤仍在不停地转动。

“妙极了!”哈格里夫斯高兴地叫了起来。

“怎么回事?”妻子被他搞糊涂了。

哈格里夫斯说:“我想到新纺车的构造了!”

经过反复的试制,哈格里夫斯的纺纱机终于造成了。这种纺纱机是在一个框架的底部安上7个绕满粗纱(即纺织纤维)的线轴。在框架上有7个锭子,每个线轴都用带子连在一个锭子上。在两个横条之间通过锭子形成一个杆,这样在框架上由纺纱工人操作,使它前后滑动。这样,纺车就能同时纺出7根纱线来。

就这样,心灵手巧的木匠哈格里夫斯制成了摆脱手工操作的机械化纺纱机。满怀喜悦的哈格里夫斯夫妇,称它为“珍妮纺纱机”。珍妮是他们小女儿的名字。

后来,哈格里夫斯精益求精,不断对纺纱机加以改进,最后制成的纺纱机竟能同时纺80根纱线!

梦想终于变成了现实。

瓦特发明蒸汽机瓦特(1736~1819)瓦特,英国蒸汽机发明家,出身于格拉斯哥一个工人家庭。

由于受家庭影响,瓦特从小就熟悉一些机械制造知识。18岁他到伦敦一家钟表店当学徒,业余时间刻苦学习、努力实践,很快掌握制造象限仪、罗盘和经纬仪等技术。

人类对蒸汽的认识和利用,经历了一个漫长的历史过程,直到18世纪初,纽科门才制成第一台能把热能转变为机械能、较原始的蒸汽机。

瓦特在格拉斯哥大学修理仪器期间,对纽科门蒸汽机进行深入研究,找出热效率低的主要原因,经试验,发明和汽缸分离的冷凝器。制成单动作蒸汽机,后继续经试验,发明双动作蒸汽机。

瓦特蒸汽机比纽科门蒸汽机大大提高了热效率和可靠性,能驱动各种机器,迅速被各工业部门采用。到19世纪30年代,蒸汽机在全世界广泛应用,工业进入“蒸汽机时代”。

蒸汽机的发明,促进了欧洲18世纪的产业革命。为纪念瓦特这位伟大发明家,人们把常用功率单位定为“瓦特”,简称“瓦”。会跳舞的壶盖

有一天,瓦特在奶奶家看见火炉上的水开了,水壶盖老在冒着热气的水壶上跳动,他便抱来一只小凳子坐在火炉边看水壶盖在热气腾腾的水壶上舞蹈。

蒸汽机模型“瓦特,你怎么不出去玩,在这里待着干什么?”

“奶奶,你看水壶盖怎么会在上面乱跳呢?”

“冒气了它就会乱跳啊!”

可瓦特并不满意奶奶的回答,他又问道:“是什么力气在推壶盖?”

“这、这。我也不懂。”奶奶被瓦特问蒙住了。

瓦特回到家后,一连几天都坐在炉子旁,观察壶里水的变化。最后,他终于明白了,水开后,水变成水蒸气,推动壶盖,因此壶盖就会往上跳了。

有个性的发明家

瓦特有一种秘而不宣的性格,他有时甚至对自己最好的朋友也信不过。有一次,罗比森没打招呼就闯进了瓦特家的起居室,发现这位发明家正坐在火炉旁,他的膝盖上放着一个小小的马口铁箱。罗比森后来才明白,这就是表面冷凝器,毫无疑问,瓦特当时正在用火炉里烧着的烙铁焊接它。罗比森便立刻开始兴致勃勃地同他谈起这个他们俩都极为关注的问题,而且还向瓦特问起试验的进展如何。瓦特却闭口不回答他的问题,只是默默地坐在那里凝视着炉火。过了很长时间,当罗比森继续追问他的时候,他才终于冷冷地瞅着他,并粗暴地开口说道:“老兄,你就不用再操这份心了,我现在已经制成了一台一点蒸气都不会浪费的发动机了。”说完之后,他就把那个小小的马口铁箱放在地板上,用脚把它轻轻地踢到桌子底下,不让人看见。事情就这样过去了,直到后来,罗比森才间接地听说,他这个朋友发明的是一个分离式冷凝器。

威廉·西门子发明先进的炼钢法西门子(1823~1883)西门子,英国冶金学家、电学家,出生于普鲁士伦特。

西门子在马格德堡大学和格廷根大学学习,是维勒和韦伯的学生,曾获牛津大学、都柏林大学、格拉斯哥大学博士学位。1859年入英国籍,1866年在查尔顿建立冶金工厂。1856年,西门子与弟弟弗里德里希·西门子共同发明回热熔化炉,起初用于制造玻璃,后用于钢的熔化和再加热。1864年,法国工程师皮埃尔·马丁发明平炉炼钢法,用生铁和废钢炼出优质钢。1868年,西门子用平炉炼钢法把铁和铁矿石炼成钢,平炉炼钢法又称西门子—马丁炼钢法。

在电学方面,西门子与惠斯通、瓦利(主要研究电报通信)同时提出发电机原理,1879年发明电炉。1883年在波特拉斯铁路上用电做动力。

西门子还发明测时调速器、回热蒸汽机和冷凝器、水表、水深测量器、电温度计、凹版印刷术等。

亚历山大·贝尔发明电话机贝尔(1847~1922)贝尔,美国发明家,出生于苏格兰爱丁堡。

贝尔在爱丁堡大学和伦敦大学学习。贝尔主要研究语音学,在波士顿大学任教期间,进行过利用电流传送声音的试验。1876年他发明电话。

贝尔还发明光音机、听度计、无痛检查人体内金属的仪器、扁平式和圆筒式录唱机,第一个制成唱片。

为纪念贝尔为人类作出的贡献,后人把电学和声学计量功率或功率密度比值的单位定为“贝尔”。水磨的改造方案

在爱丁堡附近的一个村庄里,人们的生活大部分跟水磨分不开,稻谷去壳,玉米压成粉,麦子碾成面粉都需要水磨来完成。但每当到了水流量小的时候,这样的水磨就会失去作用。这个时候,就只能靠人来推它,特别费劲,大半天也只能干一点活。

有一次,好奇的贝尔亲自去体验了一下推磨的感觉,到了最后他把吃奶的力气都用上了,也没有干出多少活来。

回到家里,贝尔连饭都顾不上吃,就跑到父亲的书里去翻书找资料,结果在父亲的帮助下,小贝尔终于拿出了一个构思巧妙的改造方案。

水磨工人按照小贝尔的这个方案改造了一下老水磨,结果水磨推动起来果然轻便多了。这件事,培养了他对科学的兴趣。从此,他就成了远近闻名的“小发明家”了。

戴姆勒发明摩托车1883年,戴姆勒发明了一种热管点火式汽油内燃机。同年12月16日,这种内燃机获得了专利。

在此基础上,戴姆勒于1885年制成了直立式汽油内燃机。它体积小、重量轻、效率高,每分钟大约600转,输出功率为0.5马力。

戴姆勒的儿子鲍尔·戴姆勒是一位自行车骑手。他有一辆心爱的木制自行车。看到父亲研制出了体积小、重量轻效率高的内燃机,便向父亲建议道:“爸爸,您那‘宝贝’可以装到我的车上吗?”

“行啊,我看完全可以。”

于是,戴姆勒就将直立式汽油内燃机装在自行车上,并装上两档变速器。世界上第一辆摩托车就这样诞生了。不过,当时并不叫摩托车,而是叫“机器脚踏车”。

1885年11月,鲍尔·戴姆勒试骑这辆摩托车。只见他自豪地坐在车上,手扶着把手,脚踩着踏板,打开油门,车便向前冲去。

围观的人对这不用脚踩的自行车感到惊奇,他们不断地欢呼、鼓掌。

经试骑3公里,证实它的性能还不错。

戴姆勒此后被人称为“摩托车之父”。