登陆注册
3274300000005

第5章 物理大发明(4)

1833年,又有两位物理学家高斯(J.K.F.Gauss)和韦伯(W.Weber)合作,做成磁强计电报机。他们只用了两根导线和一个磁针就实现了信号的传递,可以远距离地传递电报。但也只能在实验中作表演用,仍无实用价值。

真正具有实用价值的是美国人莫尔斯1837年发明的电磁式电报机。莫尔斯青年时代到欧洲学绘画,1832年在返回美国的轮船上,偶然在聊天中听到同船旅客杰克逊谈起电磁铁的神奇功能,他非常感兴趣。当他得知电流可经导线以极快的速度传导,立即想到能否用电流传递信息。尽管自己的电学和机械方面的知识很贫乏,仍决心投身于试制工作。他虚心向化学家盖尔和电学家亨利请教,坚持不懈,亲自动手做各种试验。1837年终于做成了第一台实用的电磁式电报机。开始,他用三种符号代表数字或字母:产生电火花、不产生电火花和电火花间隔的长短这三种情况代表三种符号。这三种符号的适当组合就代表数字或字母。

后来他又发明了一套用点和线代表字母和数字的符号,这就是一直使用至今的莫尔斯电码。

1840年,莫尔斯的电报机取得专利。后来又几经周折,取得美国国会的资助,在华盛顿和巴尔摩之间架设了一条相距64千米的试验性电报线路。1844年5月24日终于成功地拍发了第一份长途电报。莫尔斯从外行变成了内行,成为一名电报专家了。

电话的发明要晚一些。但是它的萌芽却比电报还早。据文献记载,1684年,英国物理学家胡克曾在英国皇家学会作了一次关于通讯的演讲。他提出经远距离传输话音的建议。他说,他曾用一根拉紧的导线传送话音,相距200米可以听到耳语声。把距离加大10倍,可能还会听到。

1837年,美国医生佩济发现一种现象:当铁的磁性迅速改变时,会发出一种悦耳的声音。经过反复试验,发现声音的响度随磁性变化的频率变化。这一新现象引起了大家的注意,很多人重复他的实验。

1844年发明电报,许多人希望运用电报的原理来传递话音。有人建议,用一只活动磁盘,当人靠近磁盘说话,同时让磁盘连续地接通和切断电源时,就可以使一定距离之外的另一只磁盘产生完全相同的振动。大约在1860年,德国的赖斯第一次用电发送了一段音乐。他把自己的装置称为“telephone”(电话)。赖斯的发送器中装有用薄羊膜做成的膜片,安有铂接点,接点上安一只铂针起调节作用。接收器中有一只电磁铁,是用一根编织用的钢针绕上导线做成,装在一块发音板上,发送器和接收器都跟电源串联。当接通发送器的接点时,膜片振动,产生间隙电流。电流传到接收器,磁针长度发生变化,发音板振动发出声音。

1875年,有两个美国人同时在研究电话传输的方法。一个叫格雷,他的方法跟赖斯差不多,不同的是在薄膜上加一根小铁杆,铁杆的另一端浸入电解液中,充当电解液的电极。当声音激励膜片时,小铁杆振动,电极在电解液中的深度忽大忽小地变化,电流也跟着变化。电解液的办法固然巧妙,使用起来却很麻烦,因此需要改进。正当格雷提出改进计划时,另一位美国人捷足先登,做出了比较理想的送话器。他就是著名的发明家贝尔(A.G.Bell)。贝尔是声学专家,祖传三代都献身于聋哑人的教育事业。1874年,他想到用电磁感应的方法把声音变成电信号,可是接收到的电流可能太弱,没有成功的把握。

1875年6月2日下午,贝尔和他的助手沃森正在从事电报机的研究,一个偶然的事件使他们发现了解决问题的关键。当时他们两人分在两间屋子里联合做实验。沃森看管的电报机上的一个弹簧突然被磁铁吸上了。沃森把吸住的弹簧拉开。这时正在另一间房子里的贝尔发现那里的电报机发出连续的颤声,原来这台电报机的弹簧也开始了颤动。细心的贝尔立即抓住了这个偶然事件,他想,如果对着铁片讲话,声音就会引起铁片振动。如果在铁片后面放有绕着导线的磁铁,铁片振动时,就会在导线中产生忽大忽小的感应电流。这个感应电流顺着电路传送到对方,使另一个块磁铁做同样的振动。这样,声音就可以从一方传到另一方了。贝尔把这个想法告诉沃森,两人立即开始行动起来,经过一段时间的安装和试验,终于研究出了一种新型的能传话的设备,这就是电话机。

留声机和电灯的发明

电报和电话的发明,这是电磁学的两项实际应用,对人类文明的发展有极大影响。在改进电话机的过程中,有一位大发明家做出了又一件极有意义的发明,发明了留声机。他就是妇孺皆知的爱迪生(T.A.Edison)。爱迪生出生于美国俄亥俄州小镇上一个农民的家里,青年时期就是聋子。他一生中共完成了2000多项发明,被人们称为“发明大王”。

爱迪生从小爱动脑筋,有强烈的好奇心,遇事总要刨根问底。他喜欢亲自动手,做各种科学实验,特别是物理和化学方面。他甚至把自己家里的地窖也变成了自己的化学实验室,12岁,小爱迪生到火车上卖报,竟把行李车当成了实验室。他利用一切条件和所有空余时间投入发明创造。1873年发明双重发报机和四重发报机,1877年发明留声机,1879年发明白炽电灯,为了使电灯能广泛使用,他研究出了并联电路、保险丝、绝缘材料、输电网络,制成了当时容量最大的发电机。他还发明了铁镍蓄电池、吸音器、水雷检测器、活动影片,等等。1883年,他在研制电灯的过程中,还发现了金属表面的热电子发射现象。这一现象通称“爱迪生效应”。

在爱迪生众多的发明中,留声机和白炽电灯的发明也许对人类生活产生的影响最大。1875年美国人贝尔发明电话,爱迪生在改进电话的过程中,发明了炭精话筒。在调试话筒时,他把一根细针触到话筒的膜片上,用来检测膜片的振动情况。他发现,当人说话的时候,人的声音使细针按同样的节奏振动。这时爱迪生想,如果使细针带动膜片振动,不就可以使声音复原了吗?经过好几天的试验,终于找到了贮存声音的办法。他拿一张蜡纸当膜片,针尖对准急速旋转的蜡纸,在蜡纸上出现深浅不同的痕迹,这样就把声音的振动记录在蜡纸上了。后来他请技师按他的设计做了一台会说话的机器。这台机器有一根固定在膜片上的小针,小针下面有一个能转动的圆筒,圆筒上铺有锡箔。声音使膜片振动,再带动小针上下颤动,小针的颤动就在锡箔上刻出有深有浅的刻槽。爱迪生用这台机器把歌声记录在锡箔上,接着再重新把小针放在刻槽上,转动圆筒,小针在刻槽里上下颤动,又带动膜片振动。结果,刚才唱的歌又重新放了出来。这就是最早的留声机。这台会说话的机器刚一问世就轰动了美国。

1878年9月,爱迪生在一个博览会上看到一种能产生耀眼光芒的电灯。不过,这种电灯并不是今天人们普遍使用的白炽灯,而是通过强大电流的弧光灯。电弧虽然光芒四射,非常引人注目,但却不能持久,而且耗费极大,需要昂贵的化学电池多个串接,实在是既不经济,又不实用。爱迪生和大家一样,深知社会上迫切需要光线柔和、价格便宜、安全耐用的电光源,他立志要解决这个问题。在这之前,英国人斯旺已经展示过一种碳丝电灯。遗憾的是,斯旺并不能保持碳丝长时间发光。困难在于他没有找到适当的方法使碳丝处于高真空的环境中,所以碳丝很快就烧掉了。

爱迪生一方面寻找合适的通电灯丝,一方面努力改进真空的抽取工艺。他先采用最贵重的金属——铂做成灯丝,经过反复试验,证明铂丝并不符合要求。为此他花了5万美金和整整一年时间。为了选用理想的灯丝材料,他几乎用遍了各种金属,对1600多种耐热材料做了几千次试验。最后,在1879年10月他用碳化棉丝做成白炽电灯泡,通电点燃,连续点燃了40多小时。这是第一个可供使用的白炽电灯。次年1月27日爱迪生获得了有关电灯的专利。

1880年除夕夜晚,美国新泽西州的门洛帕克市的主要街道用爱迪生发明的电灯照耀得如同白昼,这是爱迪生手下的人向参观者作公开表演。人们赞不绝口,纷纷认为,这将对社会文明和人类生活起到不可估量的影响。一个世纪的进程表明,这一评价一点也没有过分。

爱迪生是最了不起的发明家。他把科学成果率先运用于生产技术和社会经济。他建立了第一所工业研究实验室,请了8位科学家协助他工作。这所实验室名符其实地是一个发明工厂,几乎每5天就有一项新发明在这里问世。

爱迪生是一位非常讲究实际的科学家。他认为满足人类的需要就是他工作的目标。他的座右铭是:“我探求人类需要什么,然后我就迈步向前,努力去把它发明出来。”也许有人会说,爱迪生是个天才,他做出这么多发明是命运的结果。可是爱迪生却说:“天才,百分之一是灵感,百分之九十九是汗水!”爱迪生的勤奋可以从他留下的工作日志看出。他一生共写下了3400本详细记录发明设想、实验情况的笔记!

爱迪生以异乎常人的毅力从事工作。一旦有新的想法,他就会全力以赴、风驰电掣般地突击,务求实现预定目标。为了实现一种新蓄电池的设计方案,爱迪生竟连续试验8000多次。

伟大的发明家爱迪生为人类作出了巨大贡献,值得后人永志不忘。

无线电报的发明

电报是人类社会发展到资本主义,迫切要求能进行远距离快速通讯的产物。在19世纪上半叶就有许多科学家从事这方面的发明创造。莫尔斯在1837年成功地发明了电码,很快就建立了长距离的通讯网和横跨大西洋的电缆。但是架电线、铺电缆都是很费事的事情。如果能不经电线、电缆而直接传递信息,岂不是更为方便?于是无线电报应运而生。应该说,在赫兹发现和证实电磁波的时代就已经有可能发明无线电报了。但是,一件新生事物的出现并不总是一帆风顺的。在这以后,有多起利用电磁波传递信息的尝试:例如,法国的布朗利(E.Blanly)、英国的洛奇(O.Lodge)、新西兰的卢瑟福(E.Rutherford)、美国的忒斯拉(M.Tesla)都对无线电通讯做过有益的尝试。俄国的波波夫还公开表演过他的无线电收发报机,却没有得到应有的支持。而马可尼(Guglielmo Marconi)1895年在自家的花园里成功地进行了无线电波传递实验,次年即获得了专利。

马可尼是意大利人,1874年4月25日出生在波伦那(Bologna)。父亲是一位乡绅,母亲是爱尔兰人,因此他从小会说英语。马可尼虽然没有进过大学,但由于他家境富裕,延请了意大利的著名学者作为家庭教师在家里给他上课。还在少年时期,他就对物理和电学有很浓厚的兴趣,读过麦克斯韦、赫兹、里希(Righi)、洛奇(Lodge)等人的著作。1894年,马可尼偶然读到一篇记述8年前赫兹发现电磁波的文章,很受启发。他想:是不是可以用电磁波传递信号呢?于是,他采用赫兹的方法产生电磁波,在远处用粉屑检波器来检测。粉屑检波器实际上是一只松散的放有金属粉屑的容器,它平时几乎不导电,一旦电磁波通过,在电磁波的作用下,物质状态发生了变化,就变成能够导电的良导体,这样就显示出无线电信号。无线电波就这样转换成了易于检测的电流。马可尼逐步改进自己的装置,将发射机和接收机都接地,再用一根与大地绝缘的金属线作天线,这样,就可以使发送和接收都变得更有效。天线的利用并不是马可尼开创的,波波夫比他先用上了天线,但是马可尼比较幸运,他的发明及时地得到了英国官方的支持,这大概是因为有不列颠血统的缘故。1896年由于意大利对他的工作不感兴趣,马可尼便携带自己的装置到了英国,在那里他被介绍给邮政总局的总工程师普利斯(William Preece)。这年年末马可尼取得了无线电报系统世界上第一个专利。他在伦敦、萨里斯堡(Salisburg)平原以及跨越布里斯托尔湾成功地演示了他的通讯装置,信号传递的距离增加到了14.48千米。1897年7月成立了“无线电报及电信有限公司”(后来改名为“马可尼无线电报有限公司”)。

1897年马可尼回到意大利,在斯佩西亚(Spezia)向意大利政府演示了19.31千米的无线电信号发送。1898年,他再次来到英国,把发送距离加大到28.97千米。1899年他建立起了跨越英吉利海峡的法国和英国之间的无线电通信。他在许多地方建立了永久性的无线电台。英国著名物理学家开尔文勋爵十分欣赏他的工作,特意付费请马可尼发送一份电报,向年迈的斯托克斯致意,这成了世界上第一次使用无线电报的业务。那一年,在金斯顿举行的赛艇会上,马可尼成功地用自己的信号机报道赛艇比赛的消息。

同类推荐
  • 海洋馆漫游(海底世界大观)

    海洋馆漫游(海底世界大观)

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 激光聚焦

    激光聚焦

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 中国地理博览1

    中国地理博览1

    《中国地理博览(图文版)(套装全4卷)》全面展示中国自然地理知识,生动再现华夏大地的迷人风姿。浓缩中国地理之精华,行走中国,步入充满魔力的、震撼人心的地理秘境。为读者营造了一个感受中国自然无地理和人文环境的良好氛围。
  • 有趣的力学

    有趣的力学

    力,无处不在,无时不有。它就在我们身边,就在我们的生活之中,我们无时无刻不在和力打交道。本文将通过讲述我们身边关于力的一系列故事,来加深我们对力的认识和理解。
  • 探索世界:身边的物理

    探索世界:身边的物理

    这个大千世界无时无刻不在吸引孩子好奇的目光。他们的小脑袋里总会接二连三地蹦出各种各样的问题。本书从力、热、声、光、电等几大部分,介绍我们在日常生活中常常遇到的那些再自然不过的现象,为善于思考和勇于创新者掀起物理神秘的面纱,揭示高新技术背后的奥秘。
热门推荐
  • 英雄监狱

    英雄监狱

    有些人注定要相聚,哪怕一个在天堂,一个在地狱。玫瑰监狱,现实世界第一监狱!这里关押着全球最顶尖的罪犯,带领这样一群人进入虚拟世界,会发生什么事情?英雄监狱,虚拟世界第一监狱!这里关着最传奇的英雄和魔兽,末日使者、远古妖皇、巨魔酋长、赏金猎人、甚至是强大的——神!随身带着这样一座监狱,会有多么强大?其实世界就是一座监狱,想要获得真正的自由,就要改变世界!
  • 男神擒获记:甜蜜不会只在回忆里

    男神擒获记:甜蜜不会只在回忆里

    顾晓蔓:“小汐!你竟然把人见人爱花见花开万人敬仰高高在上的苏大男神给睡啦?”简凌汐:“不是故意的。。。”顾晓蔓:“这要是传出去你把苏大男神的第一次给夺走了,得多少女生对你群起而攻之啊,保证你最后连渣渣都不剩!”简凌汐:“可是没人会知道的,连苏昕祐都不记得了。。。”顾晓蔓:“啊?那你要怎么办?”简凌汐:“我要擒获男神,让他负责!”
  • 圣欢喜天式法

    圣欢喜天式法

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 出軌前夫

    出軌前夫

    我和他的婚姻没有利益,也没有爱情,至少他不爱我。我和他原本是没交集的人,但却因为酒精而酒后乱性。朋友说我是幸福的,是灰姑娘的传奇,但我在婚姻里面看不见任何和幸福有关的一切,哪怕我尽力做好妻子和媳妇。、就像他每次醉酒,在我身上发泄的时候,吼叫出来的却是另一个女人的名字但直到那个女人真的出现在我的面前,我才发现他选择我的原因,原来爱情可以是假的,婚姻也可以是假的,几年的感情也抵不过这个女人的归来望着小三张狂的在家里面大闹,我和他的结婚照在地上破碎不堪,我嘴角出现了嘲笑,但眼底的酸楚努力的压制着。“你这个不要脸的女人,居然还霸着耿太太的位置不让开,你难道不知道他不想要你吗?”小三脸上的怒气也没有掩盖她美丽的容颜。我脸上的嘲笑拉扯到了最大,手放到自己的腹部上面,转头望着正在客厅里面抽着烟的丈夫,第一次发现其实他是温柔的,至少对于这个蛮不讲理的小三......不!或许此时此刻我在那女人的眼里才是小三.......片段一站在原地,我看见他将那小男孩抱在自己的肩上,满脸笑意的看着另一个女人。我笑了,笑得夸张,但心却麻木的没有了疼痛,原来痛到极致便不再是疼痛他说,他不喜欢孩子,因为吵闹他说,他不喜欢一家人出去买东西,因为麻烦。而此时此刻,这些不过是敷衍我的谎言,原来他要的一家人,与我无关.......片段二几年后,再次见面是在他儿子的生日上,他望着大腹便便的我,指着自己的胸口说,他这里很疼,很疼.....我笑了笑,拉着另一个男人的手。时光流逝,物是人非,很多东西消失了,就真的消失了......推荐自己的完结文《豪门之“继母”前妻》《冷情总裁休残妻》《总裁的毁容前妻》《贱婢不受宠》《虐婢》
  • 一度钓金龟:吃醋王爷

    一度钓金龟:吃醋王爷

    在时空之门的另一头,她不小心赖上个王爷。不过……王爷有个青梅竹马,哼,果断走人;于是又遇见个美貌茶商。不久之后,她竟生了个娃娃——于是针对娃娃的归属权,两个男人展开了激烈的“斗争”。
  • 传神秘要

    传神秘要

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 炮灰逆袭,男配请自重

    炮灰逆袭,男配请自重

    1V1宠文(女扮男装)穿进一本书里已经够惨的了,没想到还要过着女扮男装的生活去打仗,好吧,这都不是事。但是,你个男配不去追女主,天天跟在我一炮灰后面是想要干嘛?某男配:“九弟,这温泉尚好,与为兄一起沐浴如何?”“不,我拒绝!”“九弟,一起抵足而眠如何?”“不,我拒绝!”“九弟,为兄也想要抱”某女大吼:“你还说你不是断袖?”某男配微微一笑:“我当然不是,我只是喜欢你。”
  • 呆女逆袭,鬼王的宠后

    呆女逆袭,鬼王的宠后

    她五岁受封为青城郡主,指婚与九岁的燕云石--未来的燕国国君。十七岁,她重生在湖中。因为庶出的妹妹,眼红她即将成为燕国皇后,设计她溺死湖中。##########尉迟鹤,一名现代女特种兵的教官,莫名地穿越到青城郡主的身上。斗庶母,重振郡主的威严。他爱上腹黑如深潭,美丽如蛇精的亡国公主难以自拔。奉母命,她不得不去履行那一纸婚约。迎宾会馆的屋顶上,她对他说:“你看着我,我们试婚三个月。三个月后,如若,有一方没有爱上另一方的话,我们必须取消婚约。”然而,他俊美的脸上露出狡猾的深沉:“来日方长,彼此都会如意的!”侯府大院,她疼爱又忍让了十多年的庶出妹妹,设计推她入湖水溺死。还妄图她的皇后位,试图‘李代桃僵’,她见招拆招。在我现代女兵中的精英面前,趁早收了你们那些个垃圾手段吧!暗夜里,他和假装白莲花的腹黑女,缠绵悱恻就在她的寝宫。为了母亲的密令,和保护他的使命,她粉拳紧握委屈自己片刻。他逾越了她的原则,她愤然离家漂泊也不愿再低头忍让。他跨上铁骑找遍了长城内外,在他已经决定放弃江山只要她的时候,她竟然就瞪着一双无辜的大眼对他说:“我流浪够了,要回家!”=====
  • 大方广宝箧经

    大方广宝箧经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 四气摄生图

    四气摄生图

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。