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世界科技全景百卷书: 五彩缤纷的灯
白炽灯的改进 1882年初春，第一批实用的白炽灯终于问世了，它给千家万户带来了光明和欢乐。白炽灯是爱迪生对人类最辉煌的贡献之一。 但爱迪生发明的白炽灯也有缺点，就是使用寿命较短，这是因为他用的灯丝是炭化竹丝，容易氧化而烧断。 有没有更好的材料可作灯丝呢？科学家们又开始进行新的试验。1910年，美国通用电气公司的克利基用钨丝代替炭化竹丝作灯丝，发现使用寿命大大提高，可用上千小时，这样就发明了钨丝白炽灯。钨丝不仅能耐高温，而且亮度大大提高，因此很爱大众的欢迎。通用电气公司立即申请了钨丝灯泡的专利，并将其命名为“玛兹”（玛兹是希腊神话中的神），从1910年开始向全世界出售。这种钨丝白炽灯从那时起直到现在一直兢兢业业地为人类服务。 但是，新的问题又出现了，钨丝灯泡也有缺点，因为金属钨达到一定高温就开始蒸发，从而使玻璃泡变黑，影响了亮度。 为了解决这个问题，通用电气公司的另一位研究人员兰得米阿想出一个新办法。他不使电灯的玻璃泡成为真空，而是在抽净空气后，给灯泡充以与钨不发生化学反应的惰性气体，如氮气和氩气等，这样就可抑制钨的蒸发，效果很好，很快又申请了专利，并于1913年开始生产这种充气灯泡。 此后，有一位名叫弗里德里奇的美国人，尝试向灯泡里充进碘、溴等卤族元素。这类元素有一种本领，能够把蒸发到灯泡壁上的钨 （充了惰性气体后钨仍要蒸发，不过比较慢而已）重新“揪”回来，送回到钨丝上。这样不仅提高了白炽灯的发光效率，还延长了白炽灯的使用寿命。1959年第一盏卤钨灯造出了，从而揭开了白炽灯发展史上新的一页。 荧光灯的诞生 白炽灯较之以往的蜡烛、煤油灯当然具有无法比拟的优点，但人们并不满足，因为它还有很大的缺点。这种电灯是利用电流流过灯丝产生高热来发光的，在由热转换为光的过程中，热量有很大的浪费。如果说原始的灯，是灯与火不能分开；那么白炽灯则是灯与热难分难舍。科学家们想：能不能把热与光分开呢？ 1902年，美国的休伊特研制成功了水银灯。水银灯是在真空的玻璃管中注入少许的水银蒸气，在灯管的两端引出两个电极，加上电压后，使玻璃管中产生放电电弧而发光。由于它是靠气体的激发而发光的，所以也叫做气体放电灯。水银灯发出的光极强，光谱也接近太阳光。它的强光，适合于电影的拍摄，一些摄影棚往往都用水银灯照明。 但水银灯也有缺点，就是有很强的紫外线，在室内长期使用会影响人的身体健康，特别是损害人的视力。于是人们又开始考虑，有没有办法不使其产生紫外线呢？ 经过种种试验和摸索，终于找到一种荧光物质，如用光线照射它，它也会发光，而所发出的光线的波长比照射它的光线的波长要长。紫外线波长比一般可见光线的波长要短。这样一来，如果使用紫外线照射荧光物质，那么荧光物质所发出的光线，其波长就比紫外线的波长要长，即不再是紫外线了。如果在水银灯玻璃管内壁涂上荧光物质，那么水银灯发射的损害人视力的紫外线，就会被转换成像白炽灯那样的光线了。这种灯的光色接近日光，因此通常把荧光灯称为“日光灯”，它的发光效率要比白炽灯高出好几倍，而且使用寿命也比白炽灯长，一般可达四五千小时。 霓虹灯与小太阳 既然水银蒸气通电后能发光，那么其他的气体行不行呢？科学家们进行了各种试验，在抽空的玻璃管内充以各种气体，然后加上电压，看看有什么结果？结果发现：充氮气的会发黄色光，充氢气的会发粉红色的光，充二氧化碳的会发白色的光，充氩气的会发淡紫色的光，充氖气的会发桔红色的光，若将氖气与水银蒸气混合，则会发绿色的光，啊！这不是五彩缤纷的霓虹灯吗？是的，热闹的上海南京路、淮海路的商业街上装饰着的各种鲜艳夺目的装饰灯，正是这种充了各种不同气体的霓虹灯。 气体放电灯还有很多：若充以钠蒸气，则加电压后的钠蒸气会激发出强烈的黄光，它的发光效率很高，用作街道照明非常适合。你不妨留意一下，一些都市街道的照明灯现在差不多改成发黄光的钠灯。由于它发出的荧光穿透浓雾的能力强，所以也是船舰信号，港口、机场上的好光源。 若在玻璃管里充以氙气，则发出的光同太阳光几乎接近，不仅光色好，且光效高，光强大，故又称为“小太阳”，可以用于广场大面积的照明。一些体育场地的照明多用它。在场地的四周安装上几十盏“小太阳”，就如同白昼，因此即使在夜晚，照样可以进行足球比赛。据测算，一盏5万瓦的氙灯所发出的光相当于1000盏100瓦的日光灯，或者相当于90盏400瓦的高压汞灯。 未来的光源 自从爱迪生发明白炽灯以来的百余年中，如上所述各种光源真是层出不穷，五花八门。但不管如何变化，都需电源，未来的灯又应是怎样的呢？ 现在有一种称为“原子灯”的已初露头角，这种灯不需电源，也不需外加燃料，却能自动发光，寿命可达几十年，真可谓是“长命灯”了。 前面说过，荧光物质要能发光，必须要有其他光源照射，否则它就黯然失色了。怎样能使荧光长久不衰呢？人们发现有些放射性同位素在不断衰变的过程中，会发射出具有很大动能的射线，它能使荧光物质发光。如果把这种放射物质与荧光物质放在一起，利用放射性物质产生的射线来激发荧光物质，不就成了“永久”发光的灯吗？于是，一种新的光源——原子灯就诞生了。 另外，有一种叫电致发光灯，它像一块熠熠生辉的发光板；一种叫半导体灯，其实是一个发光二极管，它能直接把电能变成光能，使固体材料发光，很有发展前途；还有一种化学发光灯，它利用物质的化学反应发出冷光，如同萤火虫一样，发光效率极高，前景十分美好。 也许在不久的将来，这些新型光源就会出现在你的居室和书桌上，在你的口袋里也许会放上一个只有指头大小的原子灯手电筒呢！ 发明真空三极管 1906年春天，美国纽约地方法院正在开庭审判一件离奇的案子。 被告人是一个面容憔悴的青年，名字叫福雷斯特。法官戴着庄严的黑礼帽，用手高高举起一个里面有金属网的玻璃泡，他宣称有人控告被告人用这种“莫名其妙的玩意儿”四处行骗。而这个青年竭力辩解说，这个玻璃泡是他的新发明，它可以把远在大西洋彼岸传来的微弱的电磁波加以放大。 这场官司持续的时间不长，却闹得满城风雨。无知的法官、好事的记者，谁都不会想到这个“莫名其妙的玩意儿”竟是本世纪的伟大发明之一，那个被告的青年后来竟会成为闻名世界的电子管发明家。 福雷斯特于1873年8月出生在美国的伊利诺斯州。他的父亲是位教师，曾经是一所黑人学校的校长。由于当时美国的种族歧视还很严重，人们看不起黑人，也看不起接近黑人的白人。福雷斯特一家常受人家冷遇与白眼，其父生性刚直，不让他与其他白人孩子一起玩。因此，福雷斯特的童年是在狭窄的天地里度过的，这使他的性格有些孤独和怪僻。他回忆起自己的童年时代曾说：“我上学的时候老被人当做‘蠢孩子’看待。那时，我虽然读了不少书，但对于实际的事情，一点也不懂。” 到了中学时代，他也没有显露出多少才华。用他自己的话说，是“学识既不丰富，也不善交际，而且文笔和口才又都那么笨拙。”总之，他是一个平平常常的少年。他的唯一爱好，是喜欢摆弄各种机器。他那时梦寐以求的，是当个机械技师。 1896年，福雷斯特大学毕业。正在这时，马可尼在英国成功地进行无线电表演的消息传到了欧美大陆。有一天，福雷斯特从杂志上读到一篇介绍马可尼的文章，并附有马可尼的照片。照片上，马可尼端正地坐在实验台前，神情严肃，他的左边放着电磁波发射机，右边放着接收机。这篇文章给了福雷斯特很大的启发，他决定改变方向，研究无线电。 1899年深秋，在美国举行盛大的国际快艇比赛。马可尼应邀来到美国，用他的无线电装置报道比赛实况。他在一艘船上，5小时内向海岸无线电站拍发了4000多字的消息，消息再从陆上电台用电报线传给《纽约先驱论坛报》，能这样迅速及时的报道，尚属首次，令美国的新闻记者们惊叹不止。 马可尼在纽约期间，为了满足观众的好奇，又在岸上作了一次表演。福雷斯特早就盼望能亲眼看看马可尼的表演，所以闻讯后，天不亮就跑到码头上来等候了。等马可尼表演结束，福雷斯特拼命挤到前面，在收报机前面停下来，看了又看。他的不同寻常的神态引起了马可尼的注意，使福雷斯特有幸与马可尼相识。他就向马可尼请教无线电技术中的一些难题，马可尼都向他作了解答。他还谈起自己研究了几年都一无所获的苦恼，马可尼鼓励他说，也许是没有找到适当的研究课题。可马尼介绍自己的工作，正在努力提高接收机的灵敏度，其关键是革新现在用的金属屑检波器。但究竟应该怎么改，马可尼也没有成熟的意见。 总之，马可尼的这一席话给福雷斯特留下了非常深刻的印象，原来改进金属屑检波器，就是当时无线电研究中一个急待解决的重大课题。在回家的路上，福雷斯特兴奋地想着：说不定我能够完成这个使命。 这次观摩与谈话，对他后来的发明产生了深远的影响。 就在马可尼离开美国不到两个月，福雷斯特辞去研究所的工作，在纽约泰晤士街租了一间破旧的小屋，全心全意地研究改进检波器。由于辞去了工作，没有了正常的收入来源，他的生活很困难，他只好节衣缩食，买一些最简陋的器材做检测电波的试验。为了维持生活，他白天常常去给富家子弟补习功课，有时到饭店去洗碗、扫地。一到夜里，他就沉浸在发明创造的乐趣之中。 福雷斯特在坎坷的道路上探索了1年，但收获甚微，他的各种试验都失败了。可是，他并不灰心，继续进行试验。 1900年一个隆冬的寒夜，福雷斯特又在灯下进行新的实验，屋里点的是煤气灯，实验装置也很粗糙。一个从旧货摊上买来的电键，两个自制的电瓶，再加上一个粗线圈，就构成了他的发射机。当他按动电键时，线圈就接通电源，发出火花，辐射出电磁波信号。在靠近他的另一端，有一个同电流计相连的金属屑检波器，就成了接收机。检波器里的金属屑，他已经换过好几种，但效果都不理想。 此时福雷斯特一面接着电键，一面观察检波器的反应，他突然注意到头顶上的灯光一明一暗地在闪烁。开始，他以为是窗外刮风引起的。但再仔细观察，发现灯光明暗变化却很有节奏，而且与电键开关有关，按动电键，线圈发出火花，煤气灯的火焰马上变暗；相反，松开电键，火焰立即变亮。 福雷斯特两眼盯着煤气灯，反复按着电键，观察火焰的变化，突然一个念头闪过：能不能利用这个现象来搞无线电检波呢？ 经过3年的不断试验，他终于发明了一种“气体检波器”，并于1903年在舰船无线电通信中试用，获得了相当的成功。但是，用火焰来检测无线电波的方法虽然新奇，却并非上策，因为要在每台接收机里装上火焰装置，用起来显然很不方便，而且检测效率也不高。后来，福雷斯特放弃了这个方法。 虽然火焰检波的方法被放弃，但却成了福雷斯特通向成功的桥梁。他从火焰检波中得到启发，由此联想到：既然炽热的火焰能受电磁波影响，那么，炽热的灯丝是否也会有影响呢？因此他想到用“灯泡”来检测电磁波，由此找到了打开通向真理大门的金钥匙。 正当福雷斯特研究用真空管检波的时候，有个朋友带给他意外的消息：英国的弗莱明博士发明了真空二极管！他急不可待地把刊登发明真空二极管消息的杂志找来阅读，这使他十分激动与羡慕。弗莱明的二极管同金属屑检波器比起来，确实前进了一大步，但只能做检波用，不能放大。福雷斯特看到了这点，他想试一试，打算再改进一下。 于是他找到了一个灯泡厂技师帮忙，制作了几个真空管。其灯丝用白金丝，在灯丝附近又装了块金属屏。他把真空管装在无线电接收机上，代替老式的金属屑检波器，果然效果很好。然后他又在电子管里封进了第三个电极，这是一片不大的锡箔，位置在灯丝与屏极之间，初看起来，并无特殊之处，但是，正是这个不显眼的小电极，改变了无线电世界的面貌。他惊异地发现：在第三极上施加一个不大的信号，就可改变屏极电流的大小，而且变化规律同所加的信号一致。他马上意识到，这表明第三个电极对屏极电流有控制作用。这个发现非同寻常，因为只要屏极电流的变化比信号的变化大，就意味着信号被放大了，而这正是许多发明家梦寐以求的目标。 但他并不急于公开他的发明，而是沉住气，毫不声张地继续进行试验。为了提高控制的灵敏度，他多次改变小锡箔在两极之间的位置，最后，他发现用金属丝代替小锡箔，效果最好，于是就用一根白金丝扭成网状，封装在灯丝和屏极之间，就这样世界上第一个真空三极管诞生了！由于控制极的形状像网栅，福雷斯特就把它称为“栅极”。它像一个非常非常灵敏的控制闸，按照施加信号的变化，有规律地改变着屏极电流的大小。由于屏极电流比栅极电流大得多，因此，微小电信号经过真空三极管就大了许多倍。 像科技史上的许多发明一样，真空三极管获得社会承认，也经历了许多曲折。 福雷斯特发明三极管后，因没有钱进一步做试验，就只好带着自己的发明去找几家大公司，想说服那些老板给他资助。由于他不修边幅，穿得破破烂烂，连走两家公司，结果连大门都不让他进，因为门卫怀疑他是个行为不轨的人。 当他来到第三家公司时，也把他当做流浪汉，不准他进去。任凭他怎么解释，也无济于事。门卫甚至怀疑他是个江湖骗子，就去报告了经理。这个经理也是一个势利小人，不容分说，竟叫来了几个彪形大汉把他扭送到警察局。 几天后，法院就开庭审判，这就出现了本文开头所叙述的那个场面。福雷斯特开始被控告是“公开行骗”，接着又告他“私设电台”。但他并不畏惧，相反，他机智地利用法庭这个公开的讲坛，大力宣传自己的发明。他充满信心地说：“历史必将证明，我发明了空中帝国的王冠。”福雷斯特说的 “空中帝国”就是指无线电；“王冠”指的是真空三极管。 经过他的申辩与斗争，他终于胜利了，法院无证据定他罪，最后宣判他无罪释放。这场官司倒使他出了名。1906年6月26日，他发明的真空三极管获得了美国专利，后人把这一天当作真空三极管的诞生日。 福雷斯特首先把三极管用在无线电接收屏极检波电路中，使通信距离大大增加。不久，三极管又被用在电话增音机上，解决了贝尔电话公司当时正在设计的美国长途电话的关键问题。开始时由于真空度不够，管子寿命不长。到了 1910年，德国科学家发明了分子泵，可以把三极管的真空度抽得很高，使用寿命大大提高，因此三极管很快大批量生产，广泛应用。到 1918年，各种类型的无线电收发报机和电子设备都普遍采用了三极管。 总之，三极管使无线电发生了根本的变革，日本的一位科技传记作家指出：“真空三极管的发明，像升起了一颗信号弹，使全世界科学家都争先恐后地朝这个方向去研究。因此，在一个不长的时期里，电子器件获得了惊人的发展。”从三极管发展到四极管、五极管、七极管、大功率发射管等，形成了一个庞大的电子器件家族。 真空电子管的出现是电子科学技术史上一件划时代的大事，它不仅推动了无线电技术的迅猛发展，并奠定了近代电子工业的基础。正是有了电子管，在短短的20年里，远程无线电通信、无线电话、收音机、广播、电视、高频加热炉等才像雨后春笋般涌现出来，世界上第一台电子计算机也才能够制造出来。 印刷电路的发明 1944年，当第二次世界大战进入最后决战阶段的时候，德国法西斯为了作垂死挣扎，集中了400枚V—Ⅰ飞机式的导弹，向英国伦敦发动了第二次闪电战，妄图把伦敦城一举炸平。在这危急关头，盟军用带有印刷电路无线电“近发引信”的高射炮弹奇迹般地将大多数的空袭飞机击毁，使这座欧洲名城免受了毁灭性打击，并为最后击败法西斯创造了条件。 “近发引信”是印刷电路的首次应用，它不同于“普通引信”。普通引信是依靠正确的瞄准击发，才能在适当的时刻引爆炸药；而印刷电路无线电近发引信只要攻击目标到达杀伤范围 （在100米之内）都会引爆炸药，因此后者大大提高了高射炮弹的命中率。 近发引信在实战中所创的佳绩，说明了印刷电路的优越性，以致美国当局在1948年下令所有机载设备必须采用印刷电路。 印刷电路这一重大发明是由保罗·艾斯勒发明创造的。但遗憾的是正像其他许多发明一样，一开始并未受到重视。1936年，满怀信心和希望的艾斯勒向普列赛公司展示了他精心制作的一个小型印刷电路收音机，但该公司的领导人不知是因为思想保守还是一时糊涂，竟然没有预见到印刷电路具有增强可靠性、生产简单、能使产品小型化以及能开创新产品和市场等优点，相反却嘲笑艾斯勒的发明是“妇人之见”。这次遭遇使艾斯勒深受打击，他不得不转入其他的创造研究活动。 然而，他并未失去信心，在第二次世界大战爆发后，艾斯勒又回到他的印刷电路的研究中。他坚信这一发明将有助于打败希特勒德国法西斯。也许是天遂人愿，一个偶然的机会，一位美国军事人员发现了他的印刷电路，并很快地将这一成果报告了在华盛顿的美国标准局。经认真研究后，美国标准局决定将它应用到近发引信上。这样，这匹“千里马”终于遇上了“伯乐”，艾斯勒的发明有了用武之地。 艾斯勒生于1930年， 23岁那年毕业于维也纳工学院，毕业后成为了一名电子工程师。不幸的是，受排犹 （犹太人）分子的迫害，他在奥地利无法找到工作，只好辗转来到南斯拉夫贝尔格莱德的HMV公司，从事铁路无线电接收和声音传送的抗干扰设备的研究开发工作。 但由于经济困难，该公司又不得不中止了由该公司生产这种设备的合同，HMV公司付完费用之后，就中断了与艾斯勒的谈判，于是艾斯勒又一次丢掉了饭碗。 艾斯勒只好又回到维也纳，在一家无线电周刊杂志当帮工，从此开始学习印刷技术，后来又得到了一份编辑职务的工作。在这个过程中，他熟悉了有关印刷制版方面的知识，为他以后发明印刷电路打下了基础。 1934年，奥地利法西斯上台后，艾斯勒意识到不可能再继续留在奥地利，就打算前往美国或英国，可是在这两个国家并无朋友可提供帮助。于是他灵机一动，以他已有的两项专利发明——自动录音和立体电视，作为资本，得到了访问英国的邀请和签证。 到了英国后，马可尼公司以250英镑买下他的立体电视的专利权。几个月，这笔微薄的资金已所剩无几了，陷入贫困境地的艾斯勒并不放弃他的创造工作。虽然他生活在一间狭小的房间里，会影响到他的实验工作，好在电子领域的工具和仪器都不庞大，而且价格较低廉。他的研究可以不受这些条件的限制。艾斯勒把全部精力都投入到电子线路板的研制中。他将自己在印刷工作中学到的技术，与他的电子学知识结合起来，将原来用导线连接电子元件（如电阻、电容、电感、开关等元件）改为印制在绝缘板上的电路，使线路结构紧凑合理、质量得到保证。 在试制中碰到问题，他就经常去大英博物馆阅览室查阅资料，充实自己的印刷知识。经过反复试验，终于完成了印刷电路的发明。 录像机的发明 录像机在1959年之前还鲜为人知，直到1959年，美国总统尼克松访苏 （现改为独联体），在美苏两国首脑会谈时，尼克松与当时苏联共产党第一书记赫鲁晓夫之间进行了一场著名的“厨房辩论”。美国的技术人员在对方不知不觉的情况下对这个唇枪舌剑的场面作了世界上第一个新闻录像。几分钟之后，当赫鲁晓夫看到重放的录像时不禁大吃一惊。 那录像磁带随即被装入手提箱飞运回美国，并用电视迅速向全国播放，尼克松和赫鲁晓夫成了世界上最早的两位录像明星。从此以后，录像机引起了公众的兴趣和注意。 当电视机诞生以后，人们就萌生了把电视信号记录下来以便以后重放的念头，犹如录音机把声音录下来以便日后重放一样。1928年10月一个叫芬奇·巴耶特的英国人申请了唱片式录像的专利，并生产了试用唱片，于 30年代中公开销售过，那时的售价相当于35便士。制作时，巴耶特先把30线的扫描图像通过特殊的机构转变为间频信号，然后像制作唱片一样，在录像唱片上刻出螺旋沟槽。这种录像唱片必须跟电视机和电唱机（包括拾音设备）一起才能使用。 正当人们对巴耶特的系统感到新奇的时候，旅居英国的俄国科学家日乔鲁夫提出了以电磁方式记录电视信号方式。1927年1月，他设想利用已由波兰人波尔逊发明的钢丝录音技术不仅可以记录声音，而且还可记录图像。尽管日乔鲁夫得到英国授予的有关这种设想的专利，但没有付诸实施。由于他无力支付一年一度的专利年费，因此他的专利权不久也终止了。 机械式的录像唱片，只能记录30线的扫描图像，但以1936年黑白电视机的线数已发展到405线，以后彩色电视更发展到625线，这对机械式录像法是致命打击，因为用机械方式的扫描无法达到这么快的速度。 人们设法用电子扫描的办法制造电视录像设备。在50年代中期，英国广播公司制成了电子录像机，它有两个大磁带盘，磁带以每秒5米的惊人速度通过一个静止的录像磁头。尽管可以现场重放，但显得十分笨拙与不实用，因此在做成功之前就已经过时了。不久它就出现在伦敦街头的电子处理品商摊上，以零件出售，从而结束了它的生命。 1956年4月，美国的安潘克斯在国家广播协会的内部展出了第一台实验性的磁带录像机，它在技术上有新的突破。磁带宽50毫米，走带速度减慢为每秒39.7厘米，磁带通过一个带有四个磁头的磁鼓，该鼓形盘每秒的转速为250转，使四个磁头都能斜向扫描磁带整个宽度，留下一系列磁迹。这里使用的是调频录像而不是早先的调幅录像法。安潘克斯公司的第一台录像机价值7.5万美元，体积比一辆小汽车还大。 录像机是家用电器中结构最精密、最复杂的。例如，在装配录像机的心脏，即鼓形盘时，其误差不能超过一根头发丝的宽度。现在的磁带录像机，机内共有2500个分立元件，5500多个接线端，其中包括30块集成电路，整个机器所用的元件相当于4万个晶体管。如果不用集成电路的话，需要4平方米的普通印刷线路板才行。相比之下，彩色电视机就简单多了，它只有350个组件。在录放彩色电视节目的时候，如果走带速度以每秒2厘米计，它的信息量就相当于200台录音机或者1000部电话同时工作时的总信息量。难怪有人把录像机称为“家庭中最复杂的机器”。 静电复印机的出现 前不久，曾报导国外有人用复印机复印美元。若不用机器鉴别，一般人根本无法识别真假，真可谓达到了乱真的地步。 今日世界上，复印一些重要的参考资料、文件、证件已是十分平常的事，复印机是当今办公现代化的标志。只要将文件在复印机上滚一下，几秒钟，就能得到与原件一模一样的复印件，既迅速又方便。这样美妙的机器是谁发明的呢？它的原理又是什么？为此先讲一个民间流传下来的故事。 民间流传着这样一个故事。 在历史上楚汉之争中，百战百胜的楚霸王项羽却在垓下一战中遭刘邦军队伏击而几乎全军覆灭。他带着几个剩下的亲信杀出重重包围而逃至乌江边。项羽凭借着盖世无双的武艺，还妄图重整旗鼓，卷土重来。他正骑着马在想着，忽然发现乌江边矗立着一座石碑。石碑上赫然写着“霸王自刎乌江”六个大字，项羽一惊！转而一想，该又是刘邦军队所刻吧！不料，仔细一看，字迹竟是无数蚂蚁组成。这位勇猛有余而智谋不足的霸王见此非雕刻所为而是蚂蚁爬出的字迹，竟不作多想，认为这是上天的意志。于是长叹一声，拔剑自刎了。 蚂蚁怎么会写字呢？其实这正是汉高祖刘邦的诡计，他派人用蜂蜜在石碑上涂了这个六个字，蚂蚁嗅到蜂蜜味，纷纷爬来吸吮，于是爬满了涂蜜的地方，呈现出这六个醒目且要命的大字。 讲述这个小故事，是为了搞清静电复印的原理。复印机主要部件是硒鼓。该鼓上涂抹的硒能在黑暗中留住电荷，一遇光又能放走电荷。将要复印的字迹、符号、图表等通过光照到硒鼓上，就能将这些内容如同在石碑上先涂上蜂蜜一样“写”在硒鼓上。受光照而又无字的部分放走了电荷，有字的部分留住了正电荷。当然“蚂蚁”不爬上还是看不见这些字的。那“蚂蚁”又是谁呢？是墨粉，我们设法让带负电的墨粉吸到硒鼓的有字部分上。硒鼓转动时，让带正电的白纸通过，墨粉被吸到纸上，经过高温或红外线照射，让它熔化，渗入纸中。这样便形成牢固、耐久的字迹和图表。 50年前，有位美国工程师切斯特·卡尔森。他发现常需要多份同样的信函、公文送交各个部门，让秘书抄写、打字、易出差错，份数一多又耽误了工作。这种不便与麻烦使他感到要创造一种新机器来改变这种被动局面。卡尔森潜心研究，经过长时期的探索，他成功地绘制出复印机的设计图。但没有哪个企业肯帮助他进行一项他们闻所未闻的发明，卡尔森只好在自己家中的厨房和浴室里进行研究。他白天上班，晚上废寝忘食地研究制造复印机，经常搞到第二天凌晨，啃了啃冷面包又匆匆赶去上班。在最后阶段，筋疲力尽的卡尔森只能请了一名叫奥托·科尼的助手。科尼是一个勤奋的青年，他协助卡尔森日以继夜地苦拼了三周，终于制出了第一台复印机，并完成了第一张复印图片。这张小小的仅5厘米见方的小图片印着：“Artoria 10—22—38”。这小纸片今天成了珍贵文物，它记载了一个历史日期。1938年 10月22日诞生了历史上第一台复印机和印出了第一张复印图文。 从发明静电复印机到正式投放市场，卡尔森足足搞了22年。直到1949年，卡尔森所在的哈格德公司生产出了静电5复印机。哈格德公司就是今天以复印机而闻名世界的施乐公司前身。施乐公司的英文名词 Xerox正是静电复印 Xerogra- phy中开始的几个字母。 使复印机获得发展的是卡尔森的接班人——鲍勃·冈拉克。 按卡尔森设计并制出的第一批平板复印机是笨重的。复印一张拷贝需要花费4分钟，印制复杂的图形常常让人无法辨认。那时一些企业都宁可雇用打字的女秘书而不肯购买价格昂贵的复印机。卡尔森是施乐公司的总设计师，他当然为产品打不开销路而烦恼。 一天，他走进车间，看到有个年轻人正滔滔不绝地告诉周围工人，如何使用经他改进的一个复印装置。卡尔森一听，好聪明的设计呵！当即夸奖说： “你是一个发明家！”他亲切地问了年轻人姓名，知道他是刚进公司的大学生——鲍勃·冈拉克。 卡尔森的鼓励增强了冈拉克的自信心。在此后的岁月里，冈拉克仅在静电复印机技术上就有过133项发明和改进。他作出的发明中最重要的是提高了复印速度，冈拉克从原来每4分钟印一张发展至今可以在一分钟内印上150张。冈拉克使复印机简单化。他认为“简单化是成功的关键！”冈拉克革除了复印机中不必要部分，使复印机可放在书桌上却又能印出一码宽的文件。 卡尔森年纪已大，他向董事会推荐了当时仅 25岁的冈拉克。鲍勃·冈拉克替代了卡尔森，成了施乐公司的首席研究人员。 由于冈拉克的努力，施乐公司的复印机成了世界上销路最广、应用最多的复印机。施乐几乎成了复印机的代名词。 经过几代人的努力，复印机又进入了一个新时代。 现代最新科学技术成果在复印机上得到应用。集成电路板块代替了复杂的晶体管线路；激光技术使复印更清晰精细；现代摄影、化学的最新技术使复印发展到几乎完美的地步。 80年代出现了全色复印机，复印出的图画与最美丽的彩色照片无异。以至出现本文前面所说难以辨别的假钞票被复制出来。 现代复印机能一次复印出世界地图；也能印制邮票那样的精致画面。现今市面上的一些假邮票就是被贩子用复印机造出的。 复印机已不仅仅是办公用具，它在生产建设、科学研究中都发挥了越来越大的作用。 电冰箱 现在，到炎热的夏天，各种冷饮琳琅满目，棒冰、雪糕、刨冰、紫雪粒……应有尽有。回到家中，打开冰箱，开瓶冰镇汽水或可乐、雪碧之类，一饮而尽，真是使人透心凉。 对于现代人来说，夏天吃根冰棍之类的事是再普通不过的事了。但是，在古代却只有帝王贵族才有资格享受这种奢侈品。据说在2000年前的大罗马帝国，冬天来到的时候，皇帝命令奴隶们将高山上的冰，分割成完整的一大块一大块，运回来放到很深的地窖里，整整齐齐地排列好，藏起来。当炎热夏天来临的时候，再把冰一块一块取出来，用来冰镇酒与牛奶，或者把冰掺在酒和牛奶里，用来款待客人和嘉宾。 到了18世纪，欧洲发生了产业革命，许多城市人口激增，不得不到远处去运粮食与食品 （如牛肉、猪肉、家禽等），为了保证粮食和食品不变质，因此提出了食品冷藏运输的问题。同时，世界各国对羊毛的需求也不断增加，而澳大利亚和新西兰的养羊业十分发达，可是，成千上万头羊身上的羊毛被剪下后，剩下的羊肉怎么办？当地人口不多，根本吃不了，而远在地球的另一面——欧洲人却十分迫切的需要它。因此，也提出了一个问题，即这些容易腐烂的食品如何作长距离运输的问题。 1626年，有位美国的著名哲学家弗兰西斯·培根曾经作过试验，把鸡肉埋在雪里，在很长时间内都不腐败变质。之后，一些科学家也作过同样试验，从那时起人们已经知道，食物腐烂的原因是由于人眼看不见的微生物在作怪。对付它们的办法之一就是冷冻，因此用冰来冷藏食品是一个好办法。 1873年，制成了一艘用冰致冷的冷藏船，名字叫“诺福克”号。它从澳大利亚的墨尔本运了20吨冻羊肉到英国伦敦，消息传开，人们纷纷前来参观，想看个究竟，冷藏船到底能不能使羊肉不变质？ 待船舱打开，真使人大失所望——羊肉已经变质发臭了！原来当船从墨尔本出发，一定要跨越炎热赤道，才能抵达英国，船上的冰耐不住赤道的炎热很快化掉了，因此试图以冰作为冷藏手段的冷藏船的试验失败了。 既然利用天然冰不能达到长期致冷，人们就另辟蹊径，开始研究制造人造冰的技术。 1822年，英国物理学家法拉第发现了这样一个现象：气态的二氧化碳、氨气、氯气在加压的情况下，会变成液体，压力减少后又会恢复气体，而在这过程中伴随着吸热与放热。不久，德国化学家林德利用这个现象制成了冷冻机。他是利用氨来制冷。先给氨加压使其液化；再使它从小孔中射出，使其立即蒸发，在蒸发的过程中会吸收大量的热量，从而使周围环境的温度下降，这样就达到致冷的目的。然后利用压缩机再把蒸发了的氨重新压缩，使之液化，又开始下一个吸热致冷的循环过程。 根据这个原理，1876年制成了名叫“罗萨姆”号的冷藏船，船上安装了一台以氨作致冷剂的致冷机，船仓里用盐水来冷却盘管。该船在澳大利亚悉尼港下水，待羊肉刚刚装进船仓，准备起航，不料由于盐水冷却盘管漏水，冷却系统失灵。结果盐水不仅污染了羊肉，而且因天气热，羊肉很快变质，冷藏船的试验再次失败。 但是科学家们并不气馁，一方面分析原因，加以改进，另一方面继续试验。在1879年，终于又造了一艘名叫“斯特拉斯列文”号的冷藏船，再次从澳大利亚的悉尼港满载了40吨的牛羊肉向伦敦港进发。一路上跨过炎热的赤道，越过印度洋和红海，穿过苏伊士运河，经过地中海，终于在 1880年2月2日到达伦敦港口，行程几万里，历时几个月，当打开船舱时，人们发现牛羊肉仍然冻成一块块硬梆梆的肉冰，一点没有变质。 这就是世界上第一艘可供实用的冷藏船，从此，冷藏船的运行走上了正常的轨道。 到了本世纪，美国的冷冻工业迅速发展，除了制成大型的冷藏设备外，还研究制造了小型的适合家庭使用的冷冻机，这就是电冰箱，这样一般家庭都可用来冷冻保存食品。 为了提高致冷效率，又进一步作了改进，将致冷剂改用氟利昂，这就是现在的冰箱了，其原理与林德发明的致冷机完全一样。 |
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