第27章 科学技术(1)

第27章 科学技术(1)

“科学家”一词的由来

“科学家”这个词在拉丁文中是“scien”，即了解的意思；英文“science”，泛指一切学习的形式；德文是“diewis-senschaft”，可与科学通用。有人曾对科学家下过这样的评语，说他们具有“敏锐的观察，精细的实验，谨慎的分类，证据的搜集，结论的研判”等素质。

古时候虽然有从事科学事业的人，但没有科学家这个称呼。“科学家”一词诞生的时间约在1840年，创造这一词的是英国剑桥大学历史学家兼哲学家费米尔，他说：“于一般科学领域里，孜孜不倦的耕耘者，我们急需给予他们一个适当的称谓，我想称呼他们为‘科学家’。”

光谱分析法的由来

光谱分析法的产生源于一个日常生活中的现象。早在18世纪50年代末的时候，很多科学家就开始注意到如果将钠盐撒在火焰上，火苗就会立刻蹿起明亮的黄色。更有趣的是，如果撒上不同的盐，那么火苗的颜色也会相应地发生改变。

半个世纪以后，这种奇怪的现象同样也引起了德国著名化学家本生的兴趣。受到启发的他突然想到，能否通过观察物质在火焰上的颜色来判断元素的种类呢？于是他便开始了他的实验。通过长时间的研究，他终于掌握了各种金属及其盐类在火焰中特有的颜色。这令他感到异常兴奋。

于是他便迫不及待地用这种方法来试图鉴别物质的具体成分。但是他很快便遇到了困难。多种元素组成的物质在火焰中呈多种颜色，混在一起，难以区分。本生陷入了迷茫之中。后来，他的一个物理学家的朋友告诉他，三棱镜能将颜色分开。于是二人开始一起进行研究。他们很快便发现每种元素的色线都是按一定的顺序排列在固定位置上，宛如一条条谱线。

就这样，根据元素光谱，来分析物质成分的方法问世了，这就是光谱分析法。

发现光合作用的由来

1771年，英国化学家普利斯特利做了一个实验，他把老鼠和薄荷苗放到同一容器里，尽管和空气隔绝，老鼠也能生活一段时间，而没有和薄荷苗生活在一起的老鼠则很快就死掉了，这个实验使得普利斯特利意识到，绿色植物能使密闭容器的空气变得清洁。

1779年，荷兰科学家英根毫茨进一步证明，阳光是绿色植物净化空气的条件。如无阳光照射，绿色植物无法使污浊的空气变得清新。

19世纪初，瑞士人谢尼泊把金鱼藻浸在水中，放到阳光下，叶子上便冒出气泡，他把这种气体收集到瓶子里，再把火柴余烬插进去，火柴梗便燃烧起来。可见植物在阳光下放出的气体是能够帮助燃烧的氧气，以后，他又进行了一系列研究，发现植物吸收二氧化碳，放出氧气。

1862年，法国生理学家萨克斯进一步发现，植物中的叶绿体在阳光下才能变为绿色，产生的第一个可见物质是淀粉。他由此证明绿色植物能够利用水和二氧化碳制造出氧气和碳水化合物。19世纪最后的两年，贝尔纳斯把绿色植物的这个生理活动明确地称为“光合作用”。

钢筋混凝土的由来

钢筋混凝土的诞生地是法国。

法国花匠蒙尼亚经常要移植温室中花盆中的花，一不小心就会把花盆打碎，他先用木盆代替，但木盆比瓦盆贵。当时，水泥已得到了应用，蒙尼亚便用水泥来作花盆，虽然水泥花盆比瓦盆坚硬，但仍易碰裂。

1868年的一天，蒙尼亚终于想出一个好办法：在水泥花盆的外面缠上几道铁箍用以加固。为了花盆美观，他又在那些铁箍外面涂上一层水泥，硬结后，发现这种花盆特别坚固，不易碎裂。后来蒙尼亚又用铁丝作骨架，然后在铁丝骨架外面抹上水泥，硬结后就成了坚固的美观的花盆。根据这种花盆的构造，便诞生了钢筋混凝土。现在，钢筋混凝土已经成为了世界各国的建筑领域里使用得最为广泛的建筑材料。

激光的由来

1951年春天的一个早晨，美国物理学家查利斯·汤斯正坐在华盛顿富兰克林广场上的一个长椅上观赏杜鹃花，他突然想到了一个从分子中获取高纯度电磁波的方法。因为这时的汤斯正在进行受激辐射的研究。他想起了两个新的名字：“脉射”和“雷射”（即激光）。

随后经过3年的试验，他所制造的微波激射器通过氨分子的自然振动成功地产生出非常纯净的辐射周率。

20世纪50年代世界上最好的计时器的精度为10亿分之一秒，而用氨气雷射作原子钟的心轴，一下子把精度提高到100万亿分之一秒。1957年汤斯又回过头来研究超短波。通过实验，他发现短红外线的波长周率几乎比微波高10000倍。1958年12月，汤斯和肖洛联名发表了一篇论文，讨论实用激光问题，并开始着手试制激光器。

1960年休斯航空公司的物理学家霍曼造出了第一台实用激光器。

地热发电的由来

人类利用地热能已有2000多年的历史。但由于地热资源的分布不均，地热能既不能长距离输送，又不能长期储存，致使偏僻地区地热资源一直没有得到很好的开发。随着蒸汽机的出现，人们对于地热的利用也取得了突破性的进展。

1904年，在意大利的拉瑞罗地热田，科学家们利用地热蒸汽试验发电成功，并于1913年建成了世界上第一座大型地热电站。于是地热电站很快便风靡整个欧洲。目前已有14个国家在利用地热发电。

而美国的加利福尼亚州的盖瑟斯地热蒸汽电站，是目前世界上最大的地热电站，装机容量达113万千瓦。而我国利用地热发电始于1970年。

电子管的由来

1883年，美国的发明大王爱迪生确立了他的爱迪生效应，即置于真空中加热的灯丝会发射电子，而且电流只单方向地向另一金属极板流动。这个效应可以说对于电子管的发明起着决定性的作用。

1904年，英国的J·A·弗莱明发明了二极管，并被很快应用。两年以后，福斯特又发明了三极管。自从三极管发明之后，电子学迅速发展。

电子管又有四极管、五极管，以及后来造出的超小型电子管，还有磁控管、低温管等。

晶体管的由来

在晶体管发明之前，许多电子器件上所使用的都是电子管。但电子管有一个致命的弱点，就是体积较大，无法适应电子器件越来越小型化的要求。为此，肖克莱、巴丁和布拉顿三人组成了一个科学研究小组，经过长时间的研究，他们终于研制成功世界上第一只晶体三极管。

1947年12月23日。肖克莱等人在首次实验中曾将声频信号放大了上百倍。1948年7月，他们向全世界宣布了自己的发明。由于晶体管具有重量轻、体积小、寿命长、省电等显著优点，因此，发明不久，就在很多方面取代了电子管。

晶体管的出现使无线电技术从电子管阶段跨进了晶体管的新时代。它在无线电技术发展史上，具有划时代的重大意义。

地铁的由来

世界上最早的地铁诞生于19世纪40年代的英国伦敦。当时伦敦市民的主要出行工具是马车，所以使得整个伦敦的交通异常拥挤，随之而来的便是众多的交通事故。这让一个名叫查尔斯·皮尔逊的律师一天到晚忙得焦头烂额。

大量的诉讼案件让他感到筋疲力尽，于是他开始思考如何解决交通拥挤问题，从而避免交通事故的频繁发生。此时火车冲进了他的脑袋，火车速度快，载运量大，是个好工具。但是转而一想，火车怎么能在大街上乱跑呢？于是他便打消了这个念头。

一天，他在家里打扫卫生，发现墙角处有一个老鼠洞，他恍然大悟，火车也可以在地底下跑啊。此时的他兴奋极了。于是他便向政府提出了这个建议，并且得到了采纳。

于是在1863年1月10日，世界上第一条地下铁道在伦敦诞生了。

电梯的发明

19世纪中叶，美国机械工程师奥帝斯发明了几种节省劳力的机器，1852年他设计并安装了第一部具有自动安全设备的升降机，可是在防止吊绳或吊链折断时经常会发生事故。后来，奥帝斯成立了一家小型的升降机工厂，这家工厂后来成为全世界最大的电梯公司。

在1889年之前，奥帝斯公司的产品都还只能算是升降机，直到他们在1889年首创以电动机转动绞盘，让齿轮承受重荷。至此，真正的“电梯”才算正式问世。

原子反应堆的由来

1939年1月，天才的恩里科·费米听到德国利用中子核裂变成功的消息。当时他刚到美国的哥伦比亚大学，他既是工程技术人员，又是科学发明家。他听到德国铀核裂变成功的消息后，立即联想到原子反应堆的可能性，于是他开始奔忙，组织了研究小组，他往往今天作为科学家彻夜进行理论计算，第二天则在考虑取得石墨的方法，计算石墨的形状。他建立的反应堆理论，现在的原子力学教科书还原封不动地使用。

1942年12月2日，费米的研究小组聚集在美国芝加哥大学足球场一端的巨大石墨堆前面。在石墨中埋着7吨天然铀反应堆，按照费米的指挥，随着控制棒一点一点地抽出，计数管开始发出咯嗒咯嗒的声音。拔到一定的程度，计数管终于发出激烈的声响，表示正在发生链式反应。这是人类第一次人工发生并控制原子能的时刻。

黄金分割的由来

所谓黄金分割就是指将已知的线段分成两部分，使其中一部分是全线段与另一部分的比例中项。该部分与全线段之比称为黄金比或黄金分割数，其值为0.6180339，它有很多奇妙的性质。这种分割通常叫做黄金分割，或者说将线段分成中末比、中外比或外内比。对中末比作系统的研究，最早是希腊数学家欧多克索斯。

中世纪以后，中末比被披上神秘的外衣，意大利人帕乔利称之为神圣比例。天文学家开普勒称之为神圣分割，并说：“勾股定理和中末比是几何中双宝，前者好比黄金，后者有如珠玉。”

19世纪以后，黄金分割的实际应用，最著名的例子是优选学中黄金分割法或0.618法。

学科创始人

1.牛顿——经典力学和现代光学的创始人。

2.摩尔根——基因学说创始人。

3.孟德斯鸠——地理环境决定论的创始人。

4.李四光——地质力创始人。

5.马克思——剩余价值学说。

6.马尔萨斯——人口论。

7.魏格纳——板块构造说。

8.爱因斯坦——相对论。

9.居里夫人——原子能物理学。

10.柴门霍夫——世界语。

11.威廉·配第——政治经济学。

12.孟德尔——遗传学。

13.达尔文——生物进化论。

14.维纳——控制论。

15.开普勒——现代天体学。

16.弗勒希特海姆——未来说。

17.哥白尼——日心说。

18.亚里士多德——地心。

世界性的科技奖项

1.威尔奇奖金——奖金额为15万美元，用来奖励在化学方面取得重大成就的科学家。

2.格蒂奖金——奖金额为5万美元，用于奖励杰出的野生动物保护者。

3.诺贝尔奖——为瑞典化学家诺贝尔所创立。共设物理学、化学、医学及生理学、文学、和平事业及经济学六个奖项。

4.巴尔赛奖——为意大利报界人士巴尔赛所创立，奖励在和平、艺术、科学三个方面有杰出贡献的人。

5.克霄夫特奖金——为瑞典实业家克霄夫特所创立。每年以10万美元分别奖给在天文、生物、医学、数学、地学5个方面有杰出贡献的人。

6.沃尔夫奖金——为德国物理学家沃尔夫所创立。每年以10万元奖励在农业、物理、医学、化学、数学5个方面有杰出贡献的人。

7.维物勒森奖金——由美国的哥伦比亚大学颁发，奖励在地学方面有杰出贡献的人。

8.霍维茨奖金——每年由美国的哥伦比亚大学颁发，金额为2.5万美元，奖励在医学方面有杰出贡献的人。

9.基泰奖金——每年由纽约一个专门基金学会颁发，奖金为1万美元，奖励在精神病研究方面有杰出贡献的人。

10.卡林加奖——奖励在教育、文化和科学三个领域取得重大成就的人。

世界科学之父

近代化学之父——拉瓦锡，法国

恒星天文学之父——赫歇尔，英国

生物化学之父——范·赫尔蒙特，比利时

量学之父——第谷，丹麦

代数之父——韦达，法国

矿物学之父——阿格里科拉，德国

物理学之父——古希腊，阿基米德

植物学之父——古希腊，提阿弗勒斯脱

动物学之父——古希腊，亚里士多德

科学之父——古希腊，泰勒斯

医学之父——古希腊，渡克拉特斯

杂交水稻之父——袁隆平，中国

德国火箭之父——冯·布劳恩

现代免疫学之父——耶纳，丹麦

喷气式发动机之父——惠特尔，英国

原子弹之父——奥本海默，美国

计算机之父——冯·诺依曼，英国

加速器之父——劳伦斯，美国

磁学之父——范弗莱克，美国

声学之父——克拉尼，德国

无线电之父——马可尼，英国

核子科学之父——卢瑟福，英国

宇航之父——奇奥尔科夫斯基，苏联

细菌学之父——科赫，德国

美国潜艇之父——霍兰

电波之父——麦克斯韦，英国

科学幻想之父——儒勒·凡尔纳，法国

近代医学之父——巴斯德，法国

照相机之父——达盖尔，法国

地质学之父——赖尔，英国

现代化学之父——道尔顿，英国

(本章完)