1832年秋天,在大西洋中航行的一艘邮船上,美国医生杰克逊给旅客们讲电磁铁原理,旅客中41岁的美国画家莫尔斯被深深地吸引住了,并牢记住了这些。
他联想起自己所看到的法国信号机体系,它每次只能凭视力所及传讯数英里而已;如果用电流传输电磁讯号,不是可以在瞬息之间把消息传送数千英里之遥吗?从这以后,他毅然改行投身于电学研究领域。
莫尔斯于1791年出生在美国一个牧师家庭。他青年时研究绘画和雕刻,历任过若干艺术团体的负责职务。
他抛却了铺着荣誉地毯的艺术之路,转向尚处于幼年时代的电学,冒着失败的风险,在崎岖不平的科技之峰上努力攀登。’在试制电报机的过程中,莫尔斯的生活极为困苦,有时甚至挨饿。他节衣缩食,以购置实验用具。
1836年,他不得不重操艺术家的旧业,以解决生计问题。但他始终没有中断研究工作。坚持不懈的努力和友人的帮助,莫尔斯终于获得成功。
莫尔斯从在电线中流动的电流在电线突然截止时会进出火花这一事实得到启发,“异想天开”地想,如果将电流截止片刻发出火花作为一种信号,电流接通而没有火花作为另一种信号,电流接通时间加长又作为一种信号,这三种信号组合起来,就可以代表全部的字母和数字,文字就可以通过电流在电线中传到远处了。
经过几年的琢磨,1837年,莫尔斯设计出了著名且简单的电码,称为莫尔斯电码,它是利用“点”“划”和“间隔”(实际上就是时间长短不一的电脉冲信号)的不同组合来表示字母、数字、标点和符号。
1844年5月24日,在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里,一批科学家和政府官员聚精会神地注视着莫尔斯,只见他亲手操纵着电报机,随着一连串的“点”“划”信号的发出,远在64公里外的巴尔的摩城收到由“嘀”“嗒”声组成的世界上第一份电报。
第一封电报的内容是圣经的诗句:“上帝行了何等的大事。”
水泥的发明和应用
19世纪以前,建筑技术的进步是相当缓慢的,其中一个重要原因是受建筑材料性能的限制。当时建筑材料不外乎几千年沿用下来的土、木、砖、瓦、砂、石。
19世纪20年代发明了水泥,以后又出现了钢材,从而使建筑技术发生了飞跃性进步。那么,水泥是怎样发明的呢?
在水泥发明之前,人们为了把砖或石块连结在一起,最早使用的胶结材料是天然粘土。后来人们发现石灰石经过火烧能变成石灰,具有比粘土更好的胶凝性。
古代罗马人,用一种火山喷射物生成的胶结材料把石块连结成坚固的整体。火山灰是天然水泥,他们用这种材料建造斗兽场和其他宏伟建筑。
可是,火山灰很有限,而且运输不便。
工业革命以后,要求大规模地建造水上结构,如港口、堤坝、桥涵等,推动人们去寻找耐水的胶结材料。
1774年,英国工程师斯密顿在建造海上灯塔时,试用石灰、粘土、砂和铁渣的混合物砌筑基础,效果良好。
后来又发现了在石灰浆中加进些砖的粉末后能提高耐火性能。’经过反复试验,人们还逐渐认识到把粘土同石灰石适当地配合并加以锻烧,再磨成细粉,可以制造出性能良好的胶结材料。
1824年,英国石匠营造者亚斯普丁取得了制造这种材料的专利。他的产品硬化后的颜色和强度,同波特兰地方出产的石材很相近,因而取名为“波特兰水泥”。
此后,人们逐步掌握水泥的化学成分和性质,不断地改进生产工艺过程,出现了专门生产水泥的工厂。
法国在1840年,德国在1855年分别建设了水泥制造厂。
进入20世纪,特别是第二次世界大战后,水泥的标号不断提高,水泥产量不断增加。1960年全世界水泥总产量为3.17亿吨,1970年为5.68亿吨;1960年全世界平均每人消耗水泥104公斤,1970年为156公斤。
水泥出现以后,用水泥、砂、石和水制作的混凝土,在建筑工程中得到广泛应用。混凝土凝固以前具有很好的可塑性,能用模子浇注成各种形状,硬化以后有很高的抗压强度,而且耐火。以后又发明了钢筋混凝土,解决了混凝土容易破裂的问题,大大提高了建筑质量。水泥成为世界上最重要的建筑材料之一。
富尔顿发明轮船
早在几千年以前,人类就用巨大的树木制成了最早的船,人们叫这种船为独木船。以后,古人出于不同目的的需要又制成了各种各样的船只。到1000年前的隋、唐时期,造出了长达20丈可乘600多人的大海船。1404年明代航海家郑和下西洋时,所率领船队中的最大船只,竟长达150米,宽61米,立9桅,张12帆,锚重几千斤,舵长ll米,重达1500吨级。
欧洲人也在很早的时候就造出了船只。如1492年,哥伦布率领的在美洲“发现了新大陆”的船队,就是由巨大的船只组成的。1521年,麦哲伦一行进行环球航行,所率领的也是一支用巨大船只组成的船队。
一个小小的独木船,经过几千年的漫长岁月,体积一点点地增大,人类就借助这个在古代社会中最省力的运输工具对未知世界进行探索。那时不论船的体积多么庞大,气势多么宏伟,可它一直是靠人力和风力行驶的。
1’769年,瓦特蒸汽机的发明,对古老的船只摆脱人力、风力行驶的状况提供了可能。人们开始了把蒸汽机用于推动船舶航行的探索。美国发明家富尔顿,于1807年发明了新型水上运输工具——轮船,它迎来了人类水上航行的机械化时代。
富尔顿生于美国的一个农场工人家庭。少年时代,他酷爱绘画,善于幻想。在他刚刚进入青年时期,就成了一位很有名气的肖像画家。富尔顿的爱好不仅在绘画上,他对搞科学发明兴趣更高。他在少年时代,就曾幻想制造一种不用人力和风力,便能自动在水上行驶的船只。渐渐地,他完全地陷人了这一幻想之中。
有一天,他划着船在海上游玩。划累了,就坐在船舷上休息一会儿,在不知不觉中,他感觉到船儿游动起来。没有划桨,风平浪静,船儿为什么会游动呢?富尔顿蓦然看到自己伸在水中的双脚,由于他脚伸入海水之中不停地戏耍,起到了桨的作用,推动了船儿漂转。富尔顿高兴极了,他幻想一定要造出一只大船,船只由大轮子做桨推动行驶,所以富尔顿叫他的船为“轮船”。他又从这件事中受到启发:若用蒸汽机带动这个大轮子,不就可以驱动船只向前航行了吗?
随着富尔顿的长大,造船的幻想越来越占据他的心灵。1797年他去法国学习绘画,在那里他居然制成了一艘长6米,宽2米的潜艇,起名为“鹦鹉螺”。后来他结识了一位名叫利文斯顿的美国驻法国公使,利文斯顿也想发明轮船,两人志同道合,最后利文斯顿竞把女儿嫁给了富尔顿。
1802年,富尔顿又来到伦敦学习绘画,但他仍把许多精力放在钻研科学技术上。使他走运的是,他结识了蒸汽机的发明人瓦特。
1803年,富尔顿回到巴黎,在塞纳河上又建成了一艘船。可就在他准备试航的前一天,狂风将船打成两截,沉入了河底。富尔顿伤心极了,流下了眼泪。
1807年,富尔顿回到祖国美国,他又造起一艘名为“克莱蒙特”号的轮船。人们把这个庞然大物看作是个怪物,把富尔顿看作是个疯子。富尔顿把各种奚落嘲讽丢在脑后。1807年的8月17日,“克莱蒙特”号正式下水试航。如潮水般的人群目睹着这个怪物:它长达40.5米,两侧各有一个大水车式的轮子,上面立着一个直冒黑烟和火星的大烟囱。富尔顿一声令下,船体徐徐离开船座向水中滑去。由富尔顿设计、瓦特亲手制造的发动机轰鸣起来,两侧的轮子转动起来拍打着河水,“克莱蒙特”号的远航开始了。
富尔顿这次试航的成功,使人们深深认识到轮船的威力。正式揭开了航运史上轮船时代的序幕。尽管在富尔顿之前制造轮船的人,算起来不下10人,但世界却公认轮船的发明人是富尔顿。