书城科普让青少年热爱科学的故事(青少年素质养成必读故事)
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第17章 灵感来袭的瞬间(4)

后来人们在钢笔的制作设计和材料的选用上不断改进,使得小小的钢笔越来越精致、美观、耐用,种类也大大增加,但原理仍然是一样的。

自来水笔的发明给人类的书写带来了极大的便利,而这一切都要归功于一个保险业务员——沃特曼。

偶然的伟大发明

世界上以“可乐”为牌号的饮料不下1000种,而且生产商们花费数亿计的广告费宣传自己的产品,但没有一种能与“可口可乐”相媲美。

“可口可乐”之所以能够在国际饮料市场独占鳌头,为可口可乐公司创造源源不绝的巨额财富,全在于这种饮料的配方中,有一种被称为“7X”的神秘物质,而这种物质的比例在整个配方中不足1%!更为奇特的是,“可口可乐”的发迹,竟是一个小店员的糊涂行为造成的。

1886年春季,美国乔佐亚州亚特兰大市的一家不起眼的小药店门前,人少车稀,门可罗雀。店内冷冷清清,小店员正缩成一团,伏在柜台上打盹。有一个双手抱头的中年男人从外面走进店里,大声叫醒小店员,嚷着要买一种叫“可口可乐”的治头痛的药水。

睡意蒙眬的店员转身取药,发现这种药已经卖完。此刻老板不在,无法到配方房取药。为了应付顾客,他随手拿起一瓶类似治头痛的药汁,与苏打水、糖浆兑在一起,倒了一小杯给病人喝,病人喝完后向柜台扔下半美元,就匆匆离去。

过了一会儿,老板回到店里,发现有五六个顾客正在和小店员吵着要买刚才那个男人喝过的红色“可口可乐”药水。老板究其原因后恍然大悟,让店员按刚才配制的方法,用红色药水打发了顾客,还赏了小店员5美元,小店员被弄得莫名其妙。

此后,买这种药水的人越来越多,老板不得不另开大店招待顾客。就这样,一个小店员的糊涂应急行为,竟产生了一个驰名世界的饮料产品。

一年以后,这种药水的年销售量猛增。老板潘伯顿的后继者康德勒对可口可乐的配方又进行了多次研究和改进。到1902年,这种药水的年销售量已激增至36万加仑,成为风靡世界的热门药。到了20世纪30年代,可口可乐药水已不再是治头痛的良药,而成为人们习用的饮料了。可口可乐公司董事长伍德鲁夫则因此而成为世界闻名的饮料大王,几乎垄断了整个饮料市场。

刺果钩和“尼龙扣”

1948年的一天,瑞士发明家乔治·德·曼斯塔尔带着他的狗去郊外打猎。他和狗都从牛蒡草丛边擦过,曼斯塔尔的毛料裤和狗毛上都粘了许多刺果。

回到家里,曼斯塔尔对刺果为什么会粘牢碰上它的东西产生了兴趣。他用显微镜仔细观察粘在皮毛上的刺果,发现刺果上有千百个细小的钩刺勾住了毛呢和狗毛。这时,他顿然发现:如果用刺果做扣件,是再好不过了。受此启发,他发明了以一丛细小的钩子啮合另一丛细小圈环的新型扣件——凡尔克罗,这是一种能轻易地扣住,又能方便地脱开的尼龙扣,不生锈、轻便,可以水洗。它的用途很广,包括服装、窗帘、椅套、医疗器材、飞机汽车制造业。宇航员们依靠它在失重状态下,可将食品袋扣在舱壁上;在靴底上装上凡尔克罗,使他们的靴子附在飞船舱里的地板上。

刺果钩附动物身体本来是牛蒡草生存和繁衍的“聪明”之处,因为刺果的这种特性可以使牛蒡草的种子随动物的活动播撒得更远,牛蒡草的这种播撒种子的“聪明”当然是在物竞天择之中由大自然赋予的。许多人对大自然赋予牛蒡草的这种“聪明”视而不见,但却被认真的曼斯塔尔发现了,并利用它来造福人类。所以说,曼斯塔尔真是一位从大自然中汲取聪明才智的发明家。

沙地上长出的幼苗

米丘林是俄国伟大的园艺学家。他在长达60年的园艺科研实践中,辛勤探索,坚韧不拔,培育出了350多个果树新品种,为俄国的林果业作出了重大贡献。

米丘林出生在一个贫寒之家,父亲是个园艺工人。在父亲的熏陶影响下,小米丘林对果树的园艺培育产生了浓厚的兴趣。米丘林仅10岁时,他的父亲便去世了,但米丘林并没有放弃对园艺事业的追求。为了生计,米丘林不久就开始了自食其力的学徒生活。米丘林这种贫苦的出身和坎坷的经历,使他磨炼出顽强刻苦的优秀品质来。

米丘林19岁成家以后,为了给热爱的园艺研究事业筹备款项,他身兼数职,将赚来的钱用于园艺研究,还买了大量植物方面的书籍并刻苦钻研。他读了达尔文的《物种起源》一书后,高兴地说:“物种可以变,对,我完全同意。”

为了对俄国的果树品种有所了解,一年秋天,他一个县一个县地视察。当他看到几乎没有耐寒的优良果树品种时,决心彻底改变祖国林果业的这种十分落后的现状。

他给自己的研究工作确定了两大任务:一是要在俄国中部培育出耐寒的浆果植物种类;二是要把南方的树种移向遥远的北方种植。他把干钟表匠的积蓄全部拿出来,在佛罗内兹河边买了土地,把南方的优良品种的枝芽嫁接在北方耐寒品种的砧木上。结果树是接活了,但当严寒来临,所有的接枝却全部冻死了。他用嫁接的方法反复实验了10年,但都失败了。

于是,他开始研究人工杂交和人工授粉的方法。在这项实验中,他领会到植物杂交时幼苗容易接受外界的影响而变异,明白了自己过去之所以失败,是因为用了成年的纯种。

他又培育出许多杂交幼苗品种,但寒流到来后,大部分幼苗又被冻死了。米丘林并不气馁,他经过仔细的观察,发现在园里一角的沙地上,长出的幼苗比较耐寒,于是他明白了:“土壤肥,环境条件好,幼苗必然长娇了,因此不能耐寒。”他高兴地跳起来,说:“必须用贫瘠的沙质土壤来培育耐寒的幼苗。走!搬到沙质土壤去!”

1900年,米丘林在离科兹洛夫城2000米的地方,找到了一片沙质地。他把树苗一棵棵地移栽过去。在这里,他辛勤劳动了七八年,培育出了许多优良的耐寒品种果树。

后来,米丘林又实验了使果实早熟的方法。他把南方果树移到北方种植。最后,这些南方的果树终于在北方安了家,并开放出芬芳的花朵,结下了丰硕的果实。

按说,米丘林的巨大成果得益于他坚韧、辛勤的探索与年复一年的踏实艰苦的耐心等待。但沙地幼苗栽培的偶然发现,却是他长期探索研究的一个新的有利转机。正是米丘林迅速抓住了这一新的偶然转机,才成就了他的果树培育事业,实现了他“不能等待大自然的恩赐,必须向大自然去索取”的著名格言。

发现电磁波的人

1857年2月22日,赫兹出生于德国汉堡。他小时候想当一名建筑工程师,于是在汉堡学校毕业后,他又到慕尼黑继续求学。

1878年,他偶然在柏林听了著名物理学家亥姆霍兹的演讲后,改变了原来的求学初衷。他对物理学中的电学产生了浓厚兴趣,因此进了柏林大学学物理。

1880年,赫兹从柏林大学毕业,发表了论文《电运动的功能》。亥姆霍兹看了赫兹的论文以后,很赏识他,便让他作为自己的助手。

赫兹在大学学习期间,一直在探究麦克斯韦的“电磁说”,想在电磁研究上有所突破,但因学识水平不足,只好暂时放下。直到1883年,他在基尔时,又正式开始对电磁进行研究,但仍然没有结果。2年后,他到卡尔斯鲁赫高等工艺学校当物理教授,继续实验麦克斯韦的“电磁说”。

一次,电磁火花在赫兹长期刻苦的探索中终于闪烁出了成功的光辉。赫兹在实验室里,把两根光滑的铜球杆各自系在两片锌片上,同时又把铜杆接触到感应圈的两端。当锌片通电时,奇异的现象发生了:两根铜球杆自然靠近,并且冒出微弱的小火花。

这一现象启发了赫兹,他赶紧用检波器来检查这些光中是否含有电磁波。他的检波器很简单,只用一根铜丝弯成一个圆圈,然后在相对两端各系住一个小铜球,铜球上面装有螺旋机,使两球可以自由移近它们的距离。他把这个检波器靠近锌片那端爆火花的铜球杆时,铜丝圈两端也有火花爆发出来。赫兹的这个实验充分证实了麦克斯韦的“电磁说”是正确的,也证明了这火花的发生是由于铜球的震动所发出的电波而引起的。因为这是无线电发明的开始,所以人们称这电波为“赫兹波”。

多年以后,赫兹又以精密的实验,更集中精力研究这些电波。每一次实验,他都记下了它们的路线、长度,它们的反射和曲折。他发现了许多有关电磁波的有趣现象:这些神秘的电波速度极快,它和光速一样快;它可以毫无阻碍地迅速通过很厚的墙壁或高山,但却透不过金属片。赫兹的这些电磁波的巧妙实验证明了光含有电磁波的性质,因而启发了科学家们对光和电的重新认识,开辟了无线电时代的新纪元,为俄罗斯科学家波波夫、意大利科学家马科尼的无线电发明铺平了道路。如波波夫在赫兹逝世的一年后,即1895年,制造出世界上第一架无线电接收机。马科尼于1897年创办了世界上第一个无线电公司。后来的无线电话、无线电广播以及整个的电讯业都是在这个基础上发展起来的。

人造染料的开端

威廉·亨利·帕金是19世纪末20世纪初英国著名的化学家。他14岁进入英国皇家化学学校学习。威廉·亨利·帕金天资聪颖,学习勤奋,很快得到校长霍夫曼的垂青,不到一年即以学生的身份被任命为实验室助手。

校长霍夫曼对煤焦油做过研究,知道煤焦油中含“苯”的物质可以制造出一种叫做“苯胺”的新物质。他想继续通过研究,在实验室里人工合成各式各样的天然物质。他间或向得意门生帕金讲起他的夙愿。帕金受到老师的影响,也想自己动手合成一些物质。

帕金最初是想通过实验室人工合成奎宁,奎宁是从南美产的金鸡纳树的树皮中提炼出来的,是治疟疾的特效药,在欧洲不易买到,价格也十分昂贵。倘若能人工合成,则不但能造福人类,发明人也必然因此发财致富。帕金利用1856年的复活节假日在家里的屋顶实验室中开始了奎宁合成的研究。

从煤焦油里提炼出来的物质中,有几种的化学结构与奎宁的化学结构相近,所以帕金就对它们进行各种化学处理,想使它们变成与奎宁类似的物质。但是无论怎样处理,都没有成功。最后,他选用霍夫曼用苯制成的苯胺做原料,在其中加入重铬酸钾使其氧化,这时产生了黑色的肮脏的沉淀物。因为奎宁是白色粉末,一看就知道生成物绝不可能是同一物质。

要是一般的化学家,恐怕就会因希望落空而摇头叹气,赶紧把令人心烦的肮脏的沉淀物倒了。然而细心的帕金为了弄清这种黑色沉淀物的成分,他继续研究下去。

帕金将这种黑色沉淀物溶解于酒精,令人惊奇的是,溶液呈现出鲜艳的紫色。将绸子浸泡在这种溶液里,绸子也就染上这种紫色。用肥皂清洗,再让太阳曝晒10多天,紫色丝毫不褪,色调鲜艳如初。

“这种物质说不定可用做衣服的染料呢!”帕金心想。可是他对染料一无所知,于是他给英国当时最大的染料公司——帕斯地方的皮拉兹公司写了一封信,并附上染了色的绸子样品。不到一个月,回信来了,信中对年仅18岁的帕金所发现的这种染料给予了很高的赞誉。帕金高兴极了,他申请了这种新颖紫色染料的专利。同时,他中途辍学,全力进行对自己发现的这种染料的开发生产工作。

帕金给他的染料取名为“mouve”。而淡紫色在法语中也叫“mouve”,并且淡紫色服装恰巧在法国、英国时髦起来。这样一来,帕金的“mouve”牌染料生产供不应求,这位年方20多岁的青年发明家发了大财。

从生产“mouve”牌染料开始,用煤焦油做原料的人造染料工业得到了迅速发展,人造染料很快就取代了木兰、茜草之类的天然染料。这还为现在的塑料、化纤等合成化学工业拉开了序幕。所有这一切若说是起因于帕金的偶然发现,也是言不为过的。

给火车系上“缰绳”

19世纪初,以蒸汽为动力的火车出现了。在1829年举行的一次“火车竞赛”中,斯蒂芬孙驾驶着满载的“火箭”号机车,以时速56千米创造了陆地第一个车辆奔跑速度。此后不久,呼啸的火车开始奔驰在美国和欧洲大陆,开始了铁路交通运输业蓬勃发展的新时代。

但是,这时的火车还不够完善。致命的缺点是刹车不灵,经常导致运行事故。在一般公众的眼里,火车是一种不安全的交通工具,有人将它戏称为“踏着轮子的混世魔王”。

当时的火车刹车装置十分原始,最初仅仅装在车头上,完全凭司机的体力扳动闸把来刹车,是很难使沉重的列车迅速停下来的。后来改进为每节车厢上都安一个单独的机械制动闸,配备一个专门的制动员,若有情况,由司机发出信号,各个制动员再狠命按下闸把。这样虽然稍好一些,但仍然不能迅速地刹住列车。因此,发明一种灵敏有效的火车刹车装置,已成了铁路系统一项亟待解决的大问题。

很多人都曾致力于改进火车刹车装置的研究,但谁也没想到,最终获得成功的却是一位贫困的美国年轻人——威斯汀·豪斯。他发明了一种灵敏可靠的空气制动闸,给火车这匹巨大不羁的“铁马”系上了“缰绳”,在铁路安全运输史上竖立了一个值得纪念的里程碑。