登陆注册
20340000000004

第4章 发明之最(2)

高杨谦二郎(生于1899年1月20日)于1926年12月25日成功地用一个布劳恩阴极电子管和一个尼伯圆片,在日本的滨津技术学院传送了一张40行的电子图像。

贝尔德在1929年9月30日借助于BBC的发射台,开始了他首次的电视“服务”。1930年5月命名第一架电视机为贝尔德电视机。30行扫描的公开转播是于1932年8月22日至1935年9月11日间进行的。

最早的眼镜

眼镜到底是何时发明的,世界上各国传说各异,记载纷纭。

许多书上有这样一种传说,早在公元前2283年,中国皇帝就利用透镜观察星星,眼镜是由中国传到国外的。据孔子(公元前551~前479年)说,中国那时就有人戴用水晶和其他透明矿物制做而成的眼镜,以此来遮阳光或医治眼睛疾病。还有一种传说是:罗马皇帝尼禄(公元37~68年)非常喜欢绿宝石(绿玉石是一种高贵的铍硅硅化物的结晶,其中掺有铬的成分,即成为绿色),他在观看奴隶争斗时就配戴绿宝石。

利用透镜来放大,以便清楚地观看事物,这是最原始的眼镜。1267年,培根制成了实物,用来阅读圣经,但并未普遍使用。意大利北部威尼斯图书馆及比萨修道院均可看见这种实物。

针销或铆合是最古老的眼镜式样。镜片镶配在简单的木框中,每框有一个短柄,在两个短柄端互相铆合。

此后,人们又发明用架脚将两镜框连接,固定在耳朵上,不过也有使用皮带或织带将眼镜紧捆在头部的。这类眼镜的发明者,是意大利的斯必拿和阿鲁马达斯。

到16世纪眼镜制造技术又进行了改进,出现了用跟鼻梁宽窄适合的镜桥联结在一起的眼镜。后来又出现了夹鼻眼镜,然后才出现了用眼镜脚挂到耳朵上的眼镜。最早的这样一副眼镜是埃尔格雷科在16世纪末制成的。

从1840年起,维也纳开始使用玻璃制的眼镜,而不再用透明的水晶眼镜了。

磨制眼镜镜片的工艺相当复杂,技术发展比较缓慢,直到20世纪初才有正确成像的眼镜镜片。它是由阿贝教授、罗尔、亨格合作制成的。

最早的望远镜

伽里略望远镜是世界上最早的望远镜,它是1609年意大利科学家伽里略制造的。

那是一台折射望远镜。它用一块凸透镜作物镜,一凹透镜作目镜,因此观测到的是正像。伽里略在谈到这架世界上第一台望远镜时说:“现在多亏有了望远镜,我们已经能够使天体离我们比离亚里士多德近三四十倍,因此能够辨别出天体上许多事情,这是亚里士多德所没有看见的……”

这就是最初的望远镜,它已为人类提供了许多方便,现在各种各样先进的望远镜都是在它的基础上制造出来的。

太空中最大的光学仪器

对于天文观测来说,大气是令人讨厌的,它限制了人们的眼界。

人造地球卫星上天以后,天文学家和物理学家第一次看到了天文观测的新希望。因为人们把天文望远镜搬到地球大气之外的地球轨道上窥测天涯宇角,是完全可能的了。美国国家宇航局研制的空间望远镜是人类送上太空的最大的光学仪器。

空间望远镜全系统主要由望远镜、观测仪器和辅助系统三部分组成。观测仪器有天体微光照相机、广角照相机、天体摄谱仪等。望远镜所获得的图像、测量数据、光谱分析资料都可以在空间望远镜上直接转换成数字形式,经卫星再传送到地面的宇宙控制中心。

空间望远镜进入地球轨道以后,可以通过磁力扭矩和反动轮控制它的方位。磁力扭矩一经接通电流便立即磁化,望远镜的方位就完全按照地球的磁场方向自动调整。每隔5年,空间望远镜就得进行一次大修,那时技术人员乘坐航天飞机,在轨道上把它装进机内、带回地面;修好后,靠航天飞机再把它送回轨道。

空间望远镜的分辨本领要比地面上同样的望远镜强10倍以上,可以观测到暗50倍、远7倍的暗弱天体。无疑,太空中这台最大的望远镜用于天文观测,将获得更多的资料,对于研究恒星的诞生和死亡、星系的演化,以及揭示类星体、黑洞、宇宙射线大爆发等“宇宙之迷”的奥秘,将作出重大贡献。最大的粒子加速器加速器是一种能人工把带电粒子的束流加速到高能量的装置。它是研究原子核和基本粒子的重要设备,近年来,在工农业和医疗卫生事业中的应用也日益广泛。按粒子运动的轨道形状,可分为直线型和圆型加速器两大类,前者有高压倍加器、静电加速器和直线加速器,后者有电子感应加速器、回旋加速器、质子同步加速器等。

目前世界上最大的粒子加速器是美国费密国立加速器实验室的一台质子同步加速器,它可以把质子加速到500GeV(1GeV代表10亿电子状)。束流强度已达2×1013质子/脉冲。实际上这台大加速器是由4台加速器组成:750keV的预注入器,200MeV的直线加速器,8GeV的快速增强器和500GeV的主加速器。预注入器也叫高压倍加器,是用来产生质子束流的低能强流加速器。质子从这里开始加速,把从离子源中引出的负氢离子加速到750keV;直线加速器,它由9节组成,总长约150米,安装在地下隧道之中,它的作用是把预注入器中产生的束流加速到200MeV;束流从直线加速器出来,经中能输运段,就来到快速增强器。这也是一个同步加速器,每秒钟可加速15次。负离子注入时穿过一层薄膜,就剥去外层电子而成为质子。经多次加速后能量可达8GeV。然后引出束流向主加速器注入。主加速器直径2千米,是截面为马蹄形的混凝土隧道,铺设在深约7米的地下。它的作用是把质子加速到高能量,完成最后的加速。正常运行能量为400GeV,最高能量达500GeV。计划在主加速器上再造一个超导主加速器环,预计能量可提高到1000GeV。第一个现代物理实验室19世纪末叶,物理学进入了一个新的发展时期,推动物理学发展的物理实验,同时从经典物理学发展时期以个人为主辅以简单仪器进行研究的形式,发展到近代物理学研究中集体分工合作并配备高级精密仪器的形式。这种发展,导致现代物理实验室的出现。

最早的现代物理实验室是英国的卡文迪许实验。不少人以为这个实验室是著名的英国科学家、引力常数的测定者、确定水的组成并发现氢气的亨利·卡文迪许建造的,其实不是这么回事。当卡文迪许实验室建成时,亨利·卡文迪许离开人间已有半个多世纪了。卡文迪许实验室是在英国公爵德冯夏尔·卡文迪许的资助下建成的。这位同姓的公爵是亨利·卡文迪许的亲戚。卡文迪许实验室于1872年破土动工,两年后就在剑桥自由学校巷里建成。说也奇怪,这个物理实验室竟是在一位著名的理论物理学家——麦克斯韦的领导下筹建的,他还是它的第一任主任。为了给实验室增添仪器,麦克斯韦拿出了自己不多的积蓄。

卡文迪许实验室它不仅出成果,而且出人才。许多有成就的物理学家都曾在这里受到过现代物理学的熏陶。领导卡文迪许实验室的都是成就辉煌、赫赫有名的现代物理学大师。继麦克斯韦之后,任卡文迪许实验室主任的有:现代声学和光学的奠基人瑞利,电子的发现者J·J·汤姆逊(他在28岁时就当上了主任),现代原子核物理学之父卢瑟福,以科学研究组织工作见长的W·L·布拉格,现代固体物理的先驱莫特。除麦克斯韦之外,都是诺贝尔奖金获得者。引力波的最早检验人们所熟知的万有引力的本质是什么?牛顿认为是一种即时超距作用,不需要传递的“信使”。爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动,称为引力波。电荷被加速时会发出电磁辐射,同样,有质量的物体被加速时就发出引力辐射。这是广义相对论的一项重要预言。但引力波那么微弱,茫茫宇宙,到哪里去寻找它呢?

1959年美国马里兰大学教授韦伯发表了证实引力波存在的消息,这引起世界物理学界一阵狂热的激动。事情是:韦伯等人制造了6台引力波检波器,分别放在不同地点,进行长期的检波记载。结果发现在各台检波器上都记录到一种相同的、不规则的“扰动”,并证明它并不是由声学振动、地震、电磁干扰或宇宙线干扰等引起的。因此他们认为,“不能排除,这就是引力波”。之后许多国家的科学家采用各种方法企图证实宇宙深处的同样“来宾”,但终未得到肯定的结果。于是激动之余,便只能叹息罢了。

以后射电天文学的蓬勃发展给物理学家们开辟了新的探测途径。射电望远镜的探测本领比光学望远镜强得多。美国天体物理学家泰勒等人在六年前,靠着射电望远镜发现了一个双星体系——脉冲射电源(PSR1913+16)。按照广义相对论计算,双星相互绕转,发出引力辐射,它们的轨道周期就因此而变短,(PSR1913+16)的变化率为-2.6×10-12。而在前年,他们也是采用精密的射电仪器,由实验得到观察值为-(3.2±0.6)×10-12,与理论计算值在误差范围里正好符合。这可以说是引力波的第一个定量证据。

上述消息传开,引起世界物理学界更大的激动。科学家们信心倍增,为欢迎引力辐射这位宇宙“娇客”,将开展更为广泛的探索研究。因为对引力波的探测不仅可进一步验证广义相对论的正确性,而且将为人类展现出一幅全新的物质世界图景,茫茫宇宙,到处有物质,到处有引力辐射。约100年前对电磁波的验证,使人类从此进入电子时代,取得惊天动地的巨大成就;那末,让我们设想一下,要是有朝一日,引力波被完全确证,人类社会将会发生怎么样的深刻变化呢?最强的人工磁场磁场有很大的用处,如仪表和喇叭里需要永久磁铁,高能加速器中带电粒子需要靠磁场帮助加速,电动机和发电机需靠磁场才能转动和发电……在多数情况下,人们希望磁场的强度越大越好。

过去,人工制造的永磁材料磁性都不太强。从60年代到70年代,人们相继发现将钐、镨等稀土元素与金属钴和钛等稀土元素与金属铁合成的永磁材料磁性特别强。用这种稀土钴和稀土铁永磁材料做成的永久磁铁是迄今为止磁性最强的永久磁铁,已在工业、农业、宇航等部门得到了应用。

尽管如此,磁性最强的稀土钴和稀土铁永久磁铁,即使磁路设计得相当合理,其磁极附近的表面磁场强度也不过80万安每米左右,远远不能满足一些特殊的需要。

目前,人们应用的电磁铁,可以获得比永久磁铁强得多的磁场强度,但要依靠电磁铁却很难获得800万安每米的磁场强度。1961年世界上第一台超导磁体诞生了。这种磁体主要是用超导材料做成的。在低于一定温度时,超导材料会突然失去电阻,呈现超导状态。利用超导材料这一性质,可以在超导体中产生很大的电流,从而产生很强的磁场,而消耗的电能却很少。十几年来,超导磁体越做越大,超导磁场越做越强。现在,1200万安每米以上的超导磁体的制造技术已经相当成熟,1600万安每米以上的超导磁体也已制成。这样规模的超导磁场是迄今为止世界上能实用的最强的人工稳恒磁场了。随着优质超导材料的出现,超导磁场的强度可望得到进一步提高。例如,1974年新发现了一种名叫铅钼硫化合物的第二类超导材料,它的上临界磁场强度可达4800万安每米。

1960年左右,意大利科学家用“爆聚法”获得了非常强的脉冲磁场。到了70年代末,人们用这种方法已经得到了高达16000万安每米的脉冲磁场。能量最高的对撞机现在,高能加速器的规模十分巨大,象费米实验室的10,000亿电子伏的质子同步加速器,其圆形轨道已达6000余米。如要继续提高能量,那加速器的占地面积就势必大大增加。譬如,能量达亿亿电子伏的加速器,就要做得象地球一般大了。当然,这是不可能的事。那怎么办呢?制造对撞机是个好办法。

对撞机,顾名思义就是实现两束高能粒子对头碰撞的机器。我们知道,如用一束高能粒子去轰击静止靶,那么高能粒子的能量只有一小部分对于发生相互作用有效,即有效能量很低,而使两束高能粒子对头碰撞,其有效能量就会大得多。例如:两束300亿电子伏的质子对头碰撞,其作用约相当于1束19万亿电子伏的质子去轰击静止的质子;两束200亿电子伏的电子对头碰撞,其作用相当于一束1600万亿电子伏的电子去轰击静止的电子。显然,从能量的角度来看,对撞机要比普通的高能加速器优越得多,所以对撞机是进行“超高能”实验的主要手段之一。

目前,世界上能量最高的对撞机要算德国汉堡电子同步加速器中心的电子-正电子对撞机(PETRA)。它于1976年1月动工,1979年4月正式建成。目前能量已达19GeV×19GeV,约相当于普通高能加速器能量的1444万亿电子伏。

同类推荐
  • 怎样做好模具工

    怎样做好模具工

    本书以问答的形式介绍了模具的相关知识,内容包括:模具的分类、模具的材料、模具零件的毛坯、模具的处理方法等。
  • 可怕的谜团:世界最超凡的86个怪现象

    可怕的谜团:世界最超凡的86个怪现象

    大自然隐藏着太多让我们迷惑不解的奥秘。时间隧道到底是怎么一回事?是谁制造了麦田怪圈?幽灵岛为何时隐时现?南极冰天雪地中怎么会有不冻湖?巨莱谷的萝卜怎能长到20多公斤?对于这些神秘的现象、可怕的谜团,人们依靠现有的科学技术手段,或者按照正常的思维逻辑,无法作出合理的解释。大自然是一个充满神奇色彩的世界,它演绎着不朽的神奇,有着无数的谜团。这些谜团所散发的巨大魅力,像磁石般吸引着人们好奇的目光,激发了人们探究其真相的强烈兴趣。《可怕的谜团:世界最超凡的86个怪现象》挑选了86个最受大众关注的自然之谜,精彩呈现给读者。
  • 人的行为选择与生态伦理

    人的行为选择与生态伦理

    本书共分六章,分别从人与自然、生态危机与人的道德责任、生态道德的基本原则与规范、生态道德范畴、生态道德行为评价以及生态道德行为选择等方面进行了阐述。
  • UFO档案

    UFO档案

    他们来自何方,他们目的何在,他们到底是谁,这些神秘莫测的访客总是不期而至,与人类共同分享着天空。回顾历史,我们惊讶地发现――UFO一直与我们同在。早在人类历史上有文字记载之时,就有过对不明飞行物的描述。UFO――成为人类延续时间最长的谜题之一,它们的出现也许并非偶然,如果说它们是媒介时代的科幻作品,那么,古代的遗迹与文献中又为何频频出现它们的身影。当我们重读人类的文明史,静静地仰望着星空的时候,我们不禁自问我们是宇宙中惟一的生命。还是接受过天外来客的礼物。
  • 不可不知的世界常识全集

    不可不知的世界常识全集

    随着现代社会与经济的快速发展,我们需要掌握的知识越来越多,对知识的渴求也越来越强烈。掌握更多的知识可以帮助我们开阔视野,提高文化修养和素质,让自己变得博学多才。
热门推荐
  • 盦粲记

    盦粲记

    “如果不能给我太多,离开时请不要对我太好,如果重来一次,我宁愿不要再遇见你。”
  • 邪眼鬼魅

    邪眼鬼魅

    看见,死神正一步步的向着王世德走近,低头亲吻着他的眼眸。从此王世德的双眼不再是普通的眼睛,一双邪眼看尽了人世间的死亡,死亡对于他来说不再是意识形态的存在,他看见的死亡将以实质有形出现,一起走进死亡的世界,感受诡异事件的独特魅力。
  • 明星难降:妖妻撞进怀

    明星难降:妖妻撞进怀

    小时候,她觉得自己最大的不幸就是拥有一双能够看到别人无法看到东西的手,她不禁一次想过,是否她的父母将她遗弃,就是因为她的双手,小伙伴的咒骂、害怕和孤立,让她明白,不能让别人知道她的与众不同……而今,她的心愿小小的,只希望赚钱养活孤儿院的一家子,找一个好男人,平平淡淡的生活着,然而老天好像并没有听到她的祈祷,慢慢的,她发现,除了赚人钱,她还能赚吸血鬼、皇帝僵尸、狐女、猫妖的钱……他说:“笨女人,你怎么能笨的这么无可救药。”他说:“笨导游,不要每天都用刘海遮住你的眼睛,这样会看不到路。”他说:“第一次撞进我怀里,就把我的心撞伤了。”她说:“我不是你家养的小狗,需要时逗逗,不需要时扔在一旁,陪伴对于我而言是最重要的。”她说:“不是心甘情愿给的,我宁可不要。”她说:“爱情还你,骄傲还我。”她说:“你一直说爱我,可是却从未用心待我,我从不说爱你,做的点滴都是为了你。”
  • 你说那是童言无忌

    你说那是童言无忌

    十年后,他们依然牵手走在大街上。冷轩雨突然停下,“还记得你曾经说的,执子之手与子偕老吗?”他愣了,别过脸,也甩开他们牵在一起的手,倆个人的手划开一道弧线。冷轩雨的心,蹭的一下,隐隐的痛着。但是她依旧笑着,还是那年的笑靥如花。“那只是小时候不懂事,童言无忌罢了。”千栎冷冷的说完这句话。
  • 有钱少爷你够了

    有钱少爷你够了

    她是穷困潦倒但却顽强努力的学霸而他却是有钱任性一身痞子气的富二代。巧合之下,他们过起了“同居”生活场景一:(学校里)“喂,我这道题不会教我”某男嘴里嚼着口香糖满脸笑意的看着学霸。学霸甜甜一笑:教你啊…?你怎么不叫我咬你啊”说完回头继续做题。直接无视掉脸都绿了的某男。场景二:(房间里)“臭男人,把你的咸猪手从我身上拿开”学霸抓狂大喊,使劲拍打着自己腿上的大手。某男邪笑:“大小姐,我是在帮你打蚊子。今天早上我的脸上有蚊子你都帮我打掉了,现在你白皙幼滑的大腿上有蚊子,我肯定要帮你杀死他啊,对吧?”说完狠狠的在大腿上摩擦了几下。“啊……有钱少爷你够了!”
  • 寂寞梧桐冷清秋

    寂寞梧桐冷清秋

    一个是风流倜傥玩世不恭的富家子弟,一个是淡然自若处在深闺的千金小姐,夫妻,只是挂名而已……他说有些人总会成熟,如我,有些人总会变,如你。她只是淡然一笑,不做言语。郁曼清,她淡雅丽致,冷清孤僻,从来没有见过自己的母亲,在郁家只有爹和同母异父且多病的大哥会在意她,自小性格就很孤僻,人也很冷清,待人淡漠,十九岁的时候,父亲因为一块玉丧命,自己深爱的戚上华为了挽救家族衰败娶了自己同母异父的姐姐,深受打击的她在别人的误导下冒名顶替已经嫁给大哥的苏挽月嫁入纳兰家,为了完成父亲的遗愿和报复,却不想到后来,爱上了纳兰允秋,当完全弄明白只是一场误会,是有人在背后挑拨误导的时候,错已经犯下。情节虚构,切勿模仿
  • 心灵10游戏:给你的心灵整整容

    心灵10游戏:给你的心灵整整容

    本书内含十个游戏,即“给心灵整整容”、“没有一种草不是花”、“金钱买不来快乐”、“换一种心情去生活”等。书中每一个游戏和故事,都让人的人生感动,让人的生命升华。
  • 图说中国通史-隋唐卷

    图说中国通史-隋唐卷

    隋唐五代,上接秦汉魏晋南北朝,下启宋元明清,是中国封建社会承上启下十分重要的一个阶段。尤其是隋唐时期,出现了我国历史上继秦汉之后的第二次大一统局面。社会经济发展,政治较为清明,民族关系融洽,中外交往频繁,文化光辉灿烂,泽被四方。隋唐王朝成为当时世界上最繁荣昌盛的国家。
  • 网游之战神德鲁伊

    网游之战神德鲁伊

    史诗的认可,半神的眷顾,天羽第一传承者!运筹帷幄之中,决胜千里之外,天羽第一元帅!战必胜,攻必克!天羽第一团队团长!为理想,为票子,为女人,我要去巅峰!
  • 皇恩荡漾

    皇恩荡漾

    一位皇帝和一位不受宠的娘娘穿越到我朝涛帝年间后开始相亲相爱的故事。皇上特长:批奏折?上朝?宠幸后宫?妃子特长:宫斗?下毒?邀宠?事实上他们是这样子的:赵宵:“皇上,为什么这道题我又错了。”宋瑾:“这是几何体,你未经证明,怎么可以得出这个角是三十度呢?”赵宵:“我用量角器量的……”情节虚构,切勿模仿。