书城文化中外五千年文化常识全书(世界卷)
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第11章 科技发明

世界上第一张电话卡

世界上第一张电话卡于1976年6月诞生在意大利,制式为SIDA,以后又有ALCATEL(比利时)、AUTELCA(瑞士)、TAMURA(日本)、DLRCT(丹麦)、GPT(英国)、ID(巴西)、200卡、IC卡多种制式的电话卡相继问世。

卡式电话从80年代中期开始进入中国电信公用电话网,1985年,中国最早的电话卡出现于深圳市,一套三枚,为AUTELCA制式,现在中国占主导地位的则是TAMURA制式。

最早的留声机

电唱机最早叫留声机,诞生于1877年。世界上第一个发明留声机的人就是誉满全球的发明大王——爱迪生。

1877年8月15日“会说话的机器”诞生,轰动了全世界。1877年12月,爱迪生公开使用了留声机,外界舆论马上把他誉为“科学家之拿破仑”,留声机是19世纪最令人振奋的三大发明之一。即将开幕的巴黎世界博览会立即把它作为新展品展出,就连当时美国总统海斯也在留声机旁转了两个多小时。

最早的电话机

1875年,世界上第一台电话问世,这台电话的发明者是一位苏格兰青年,名叫亚·贝尔。

亚·贝尔和助手沃特森经过无数次试验,几年艰苦的研究,终于发明了第一台电话机。这两位科学家的发明对后代生活有很大的影响。

最早的报纸

西方有不少人认为最早的报纸是罗马帝国凯撒大帝在公元前59年所创办的《每日记文》,这是一种传递紧急军情的官报,但是这种报纸的寿命不长,不久就停办了。就办报年代而言,我国的邸报要比《每日记文》早得多。

西汉实行郡县制,全国分成若干个郡,郡再分成若干个县。各郡在京城长安设立驻京办事处(那时叫“邸”),派有常驻代表,相当于皇帝和各郡首长之间的联络官。这些联络官定期把皇帝的御旨、臣僚奏议等官文书以及宫廷大事等有关的政治情报,写在竹简或绢帛上,这就叫“邸报”,然后派遣信使,通过驿道,传送给各郡长官。最早的“邸报”出现在西汉初年,即公元前2世纪左右,比罗马帝国的《每日记文》大约要早1个世纪左右。

最早的无线电通信机

1820年,奥斯特发表了著名的奥斯特实验,第一次揭示了电流能够产生磁的物理现象。在此基础上,法拉第于1831年发现了电磁感应定律。到了1873年,麦克斯韦提出电磁场理论,并描述了电磁波的一些基本性能。1888年,赫兹成功地在导线中激起了高频振荡,并在导线周围测得了电磁场,从而用实验证实了电磁波的存在。这一切都为无线电通信的发明奠定了坚实的基础。

自赫兹的实验发表以后,人们就产生了制造利用电磁波传递信息的无线电通信机的构想,并做了大量的实验,结果都没有成功。直到1895年5月7日,亚历山大·斯捷潘诺维奇·波波夫在俄国物理化学学会会议上第一次公开表演了他所发明的称为“雷电指示器”的无线电接收机。第二年在同一学会的会议上又表演了距离为250米的无线电通信。接着,意大利科学家马可尼将无线电通信付诸实用,并申请了专利权。

波波夫发明这架最早的无线电通信机是利用火花放电来产生高频电磁振荡的。按下电键K后,电池E供给的电流流过初级线圈T1,使铁芯C磁化而吸动衔铁B;于是初级电路断开,铁芯内磁通消失,衔铁B回到原位,初级电路重新接通。每次铁芯内磁通消失时,次级线圈T2中就感应出很高的电势,使天线A和金属球M1充电,直至使两个金属球M1M2之间击穿时为止。这时天线A与地线G之间积累起来的相反电荷通过两球间的电离空气火花放电。这种火花放电具有高频振荡特性,振荡频率由天线和导线等的电感和电容量决定。这种高频阻尼振荡由天线A辐射到空间,这就是发射出去的无线电信号。无线电信号由天线接收进来,经金属检波器检波,继电器1和3配合动作,由小锤按高频信号电流的长短击振出长短不等的铃声,或由记录系统将信号用点、划的形式记录在纸条上。

波波夫发明的火花式电报机是世界上最早的无线电通信机。尽管它存在不少缺点,不能在很宽的频带范围内产生电磁振荡,发送的信号十分简单,但它却开创了无线电技术的新时代,其意义是非常深远的。这种电报机一直沿用到20世纪20年代以前,直到采用电子管后才被取代。

最早的无线电广播

1906年12月24日即圣诞节前夕的晚上8点钟左右,美国匹兹堡大学教授费森登通过马萨诸塞州布朗特岩的国家电器公司128米高的无线电塔成功地进行了一次广播。广播的节目有读圣经路加福音中的圣诞故事,小提琴演奏曲,还播送了德国音乐家韩德尔所作的《舒缓曲》等。人们听到电波传来的精彩节目,感到十分惊奇。这是人类历史上第一次进行的正式的无线电广播。在1900年11月,费森登教授曾进行过一次演说广播,但声音极不清楚,未被重视。不过,第一次成功的无线电广播,应该是1902年美国人内桑·史特波斐德在肯塔基州穆雷市所作的一次试验广播。

史特波斐德只读过小学,他如饥似渴地自学电气方面的知识,后来成了发明家。1886年,他从杂志上看到德国人赫兹关于电波的谈话,从中得到了启发,并试图把它应用到无线广播上。当时,电话的发明家贝尔也在思考这个问题,但他的着眼点在有线广播,而史特波斐德则着眼于无线广播。经过不断地研制,终于有了成果。他在附近的村庄里放置了5台接收机,又在穆雷广场放上话筒。一切准备工作就绪了,他却紧张得不知播送些什么才好,只得把儿子巴纳特叫来,让他在话筒前说话,吹奏口琴。试验成功了,巴纳特·史特波斐德因此而成为世界上第一个无线广播员。

巴纳特在穆雷市广播成功之后,又在费城进行了广播,获得华盛顿专利局的专利权。现在,肯塔基州立穆雷大学还树有“无线广播之父”的纪念碑。

人行横道的来历

人行横道又叫斑马线,源于古罗马时代的跳石。早在古罗马时期的庞贝城的一些街道上,车马与行人交叉行驶,经常使市内交通堵塞,还不断发生事故。为此,人们便将人行道与马车道分开,并把人行道加高,还在靠近马路口的地方砌起一块块凸出路面的石头——跳石,作为指示行人过街的标志。行人可以踩着这些跳石,慢慢穿过马路,而马车运行时,跳石刚好在马车的两个轮子中间。后来,许多城市都使用这种方法。19世纪末期,随着汽车的发明,城市内更是车流滚滚,加之人们在街道上随意横穿,阻碍了交通,从前的那种跳石已无法避免交通事故的频频发生。20世纪50年代初期,英国人在街道上设计出了一种横格状的人行横道线,规定行人横过街道时,只能走人行横道,于是伦敦街头出现了一道道赫然醒目的横线,看上去这些横线像斑马身上的白斑纹,因而人们称它为斑马线。司机驾驶汽车看到这条条白线时,会自动减速缓行或停下,让行人安全通过。斑马线至今在街道上仍然随处可见。

世界上第一辆公共汽车诞生于哪个国家

最早的汽车以蒸汽机为动力,所以它们其实更像火车机车而不像现在我们常见的汽车。1825年,英国戈尔沃斯·格尼公爵通过一系列研究制造出一种蒸汽公共汽车。这种蒸汽公共汽车可乘坐18人,速度每小时19千米,它的蒸汽机装在车后。这是世界上第一辆营业性的公共汽车。到1828年,英国出现了第一个公共汽车运输公司——苏格兰蒸汽汽车公司,这时的公共汽车的设计已经有所改进,可以乘坐22位乘客,每小时的速度也增加到32千米。

目前世界上最安全的飞机

世界上最昂贵的“空军一号”的机尾印有美国国旗,机翼上有美国空军的标记和英文缩写。从外表看,机身涂着银、蓝、白三色,尾翼上漆有一面星条旗,前舱门的右下方有一个总统座机标志:一个爪握橄榄枝与13支箭的秃鹰(美国国徽),四周写有“美利坚合众国总统”字样。

“空军一号”内置有当今最先进的电脑、通讯、医疗器材,简直就像白宫和五角大楼的缩影。美国总统不但可以在机内办公,还可享受家居般的方便生活。卧房、浴室、厨房、餐厅等,设备齐全。总统有一个相当隐密且宽敞的隔间。他和第一夫人有个起居室,室内有一张可折叠的沙发床、木头制的橱柜、纯皮的椅套、长毛的地毯、电动的窗帘。机内还有一间浴室,不单淋浴设备齐全,还有一面大镜子、一个面盆、一个电动剃刀桌、一套现代化抽水马桶。起居室的隔壁,就是总统办公室,由一个原木桌和皮套椅组成。蓝色的石英钟挂在墙上,包括美国本土、华盛顿特区与到达地点的时间。另外,还有一个非常现代化的医疗中心。房间里,有三个头等舱大小的座椅、两个卧铺、一个洗脸台,一台冰箱专为冷藏血液与药品用,一个装满医疗器材的橱子;还有一个可折叠的手术桌,配上高敏感度的灯光。医疗中心的所有设备完全是采用最新式的尖端器材,不论发生了任何紧急状况,它都能立时发挥急救功能,甚至比一般的医院急诊室更为现代化。另外还有一间工作室,里面包括了最新的录放影设备、投射片荧幕、地图吊挂以及其他会议室的任何必需设施。在华丽的餐桌上,有一块木制结构的厚板子镶在桌面上,底下隐藏着一些电线与录音设备及随时可以卡断的系统,以确保通讯安全与清晰的电话交谈。专机上包括了两个具有厨房功能的地方,都放有微波炉、烤箱等。当然,为了飞机上的安全,这些器材都是特别设计的,不会造成危险。机上设备齐全,白宫幕僚在地上做的一切事,在空中也能做。最有意思的是,飞机内的电视荧屏可收到来自世界各地的节目。而且,每一个隔间内都有这么一个电视机。若想看任何节目录像,只要拿起座椅旁的电话,通知有关人员,便可收看到节目。

这架总统座机的内部,包含87座电话机、10台电脑、一架大得足以供应一个律师事务所的影印机、一台传真机以及57架天线,几个座椅边有两架电话机。白色的电话是一般用的,而米黄色的电话是过滤杂音的辨视声音沟通系统,电话声音极为清晰。在上屋机舱内,有专人负责这些对外的通讯操作。机身内壁的电子设备操纵整架飞机复杂的通讯网络,只要拿起座椅旁的电话,接线员便会立刻回答。这些电讯设备能很快地传到世界各地,给你想要说话的任何人,包括即使手边没有对方电话号码,接线员都会想尽办法帮你查询接通。

黑匣子是什么

被当做飞机飞行状况“见证人”的黑匣子,其实并非黑色,而是常呈橙红色。因为它能帮助破解飞行事故(尤其是飞机在失事瞬间和失事前一段时间的飞行状况)的秘密,因此叫“黑匣子”。

黑匣子外壳坚实,为长方体,约等于四五块砖头垒在一起一般大。内部为电气器件,实质上是一台收发信机。在飞机飞行过程中,它能将机内传感器所收集到的各种信息及时接收下来,并自动转换成相应的数字信号连续进行记录;当飞机失事时,黑匣子会依靠紧急定位发射机自动向四面八方发射出特定频率(例如37.5千赫),类似心跳般有规律的无线电信号将“宣告”自己所处的方位,以便搜寻者寻找。1974年,一架波音707坠入水深3000多米的海底,就是靠这种无线电定位信号找到黑匣子的。因为匣内电池容量有限,定位发信机通常只能连续工作个把月,如果打捞不及时,黑匣子就会销声匿迹。

每架飞机上通常有两个黑匣子,它们的学名分别叫“飞行数据记录仪”和“机舱话音记录器”。前者主要记录飞机的各种飞行数据,包括飞行姿态、飞行轨迹(航迹)、飞行速度、加速度、经纬度、航向以及作用在飞机上的各种外力,如阻力、升力、推力等,共约200多种数据,可保留20多小时的飞行参数。超过这个时间,数据记录仪就自动吐故纳新,旧数据被新数据覆盖。机舱话音记录器主要记录机组人员和地面人员的通话、机组人员之间的对话以及驾驶舱内出现的各种音响(包括飞机发动机的运转声音)等。它的工作原理类似普通磁带录音机,磁带周而复始运行不停地洗旧录新,总是录留下最后半小时的各种声音。一次飞行通常要经历8个阶段(起飞、初始爬升、爬升、巡航、下降、开始进场、最后进场、着陆),每一阶段的情况,都逃不过黑匣子的“耳朵”。

世界桥梁之最

现存最古老的敞肩拱石桥是河北赵县赵州桥。隋朝开皇十五年至大业元年(公元595年~公元605年)建。

现存最早的也是桥洞最多的联拱石桥是江苏苏州的宝带桥。唐元和十一年(公元816年)始建。

现存最早的十字桥是山西晋祠的鱼沼飞梁。北宋崇宁元年(1102年)建。

最早的开关活动式大石桥是广州潮州广济桥。明宣德十年(1435年)建。

世界上跨度最大的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥,跨度为155米。

世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥是1925年在西班牙修建的跨越但波尔河的水道桥,主跨为60.35米。

世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥是西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440米,采用了双面辐射形密索布置。

世界第一的悬索桥是日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连。这座大桥全长3190米,中央跨度1990米,于1998年竣工。它可以承受里氏8.5级的地震。

自行车的历史

自行车发明至今已有200多年的历史。今天,自行车作为交通代步、锻炼身体、越野旅游、运动比赛以及少量货物运送的工具,已遍及世界的每个角落。那么,我们是否知道自行车的发展历史呢?

快车——最早的自行车

在1791年夏季的一天,路易十六王宫的大草坪上聚集了许多男士和女士。突然,传来一阵“得得”声,并伴着很响的“轧轧”声,瞬间,人们看到一位名叫孔特·德·希拉克的男士狂奔着从槌球场中间穿过。不过,希拉克不是像普通人那样奔跑,而是坐在一只奇怪的装着轮子的“木马”上,两只脚以奔跑的动作蹬踏着地面。当希拉克到达草坪的尽头时,他转过“木马”又跑了回来。人们为希拉克的“滚动木马”所吸引,称之为“快行脚”,真正的自行车历史从此真实地开始。

脚蹬——双脚开始离开地面

1863年的一天,法国人皮埃尔·米乔克斯骑着一辆早期二轮脚踏车出了家门,在巴黎圣马丁大街上的人全都凝视着他。为什么?原来,米乔克斯的双脚始终没接触过地面!米乔克斯是实现不用双脚蹬踏地面骑自行车的第一人。这时许多型号的自行车重达100磅。

无橡皮轮胎——一年卖出400辆

1865年,米乔克斯经营的马车店一年中销售出了400辆经他改进的装脚蹬的无橡皮轮胎自行车。但这时的自行车被人称为“颠散骨头的车子”,减震功能还差得多。

大小轮——终于把重量减下来

1869年,在法国举行的第一届自行车展上,出现了前轮大、后轮小的自行车。1871年,英格兰考文垂市的詹姆士·斯塔雷造出了第一辆名为“Ariel”的大小轮自行车。这种车子特别轻,斯塔雷也被人们称为“自行车工业之父”。大小轮自行车是第一种在世界主要工业国流行的自行车。

安全型——在妇女中流行

1879年,英国的H.J.劳森研制出了30磅重、二轮的链条驱动自行车。这种车车轮小、重量轻,骑车者坐在前轮之后,即使急刹车骑车者也不会翻过车把。这种自行车受到妇女们的欢迎,凡按这种设计思想制造的自行车被称为“安全型自行车”。

三轮车——为了更安全

三轮车两只后轮较大,链条带动后轮,有良好的平衡作用,而且利于推动整个车子前进。1890年法国标致公司制造的三轮车能运载110磅的货物,这使其具有了特殊的商业价值。

充气轮胎——安全型自行车第一项重要改进

1885年,苏格兰的约翰·博伊德·邓禄普研制成功充气轮胎自行车。

变速装置——轻量赛车发展的关键

1888年制造的“DeuxVicesses”自行车是早期的二速自行车之一。目前,由最初的二速已发展到了18速的变速装置。