苹果树下的科学家

牛顿是一位杰出的物理学家、天文学家和数学家,也是经典力学体系的创始人。牛顿在科学上作出了许多重大的成就。恩格斯曾对于牛顿在科学上的贡献曾经给予高度的评价:“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学,由于进行了光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”

牛顿通过对天体运动规律的多年研究、分析,发现了万有引力定律。这个定律可以这样表述:任何两个质点之间存在着相互吸引力,其大小和它们的质量的乘积成正比,和它们之间的距离成反比,其方向则沿两个质点的连续方向。牛顿为万有引力定律找到了正确的数学表达式,并指出它具有最普遍的意义。宇宙问一切天体运动(比如月球环绕地球,水星、金星环绕太阳)的力,以及宇宙间一切物体,不管它是宏观的,微观的,有生命的,无生命的,都要无条件的服从万有引力定律。

牛顿用棱镜把白光(也就是我们通常所说的日光)分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光带,而且又通过倒置棱镜,再把上述光带重新综合成为白光,从而正确地论证日光是由有色光组成的,科学地解释了虹的现象,为现代光谱学奠定了基础。1672年,牛顿发明了反射望远镜,从而消除了当时折射望远镜中普遍存在的色散现象。牛顿创立了光的“微粒说”。这个学说认为光是由发光体射出的微粒组成,这些微粒以高速度作直线运动,只有在媒质发生变更时速度才会变化。

牛顿还创立了二项式定理,并且和德国的莱布尼茨几乎同时而独立地完成了微积分学。

牛顿为“力”、“质量”和“动量”下了非常明确的定义,并把它们与伽利略所提出的“加速度”联系起来。1687年,牛顿发表了著名的《自然哲学的数学原理》一书。在书中,他总结了机械运动的基本定律,即“牛顿三定律”。第一定律是这样阐述的:每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态;运动的改变和所加的动力成正比,并且发生在所加的力的那个直线方向上。这是他提出的第二定律;第三定律是每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗,或者说,两物体彼此之间的相互作用永远相等,并且各自指向其对方。

牛顿在科学上取得了很大的成就,在这些成就的背后,牛顿倾注了大量的心血和时间。任何人的成功都不是随随便便成功的。

牛顿在自然科学方面为人类作出了重大的贡献,但他作为一个人难免会有一些局限,这也是可以理解的。牛顿是一个形而上学的机械唯物论者,也是一个有神论者。他在一些关键问题上,比如天体运动的本质、天体横向速度的来源等问题上无法作出解释时,便把上帝请进了他的科学体系。他说:“没有神力之助,我不知道自然界中还有什么力量竟能促成这种横向运动”,“没有神的力量就决不能使它们作现在这样的绕太阳而转的圆周运动。”他甚至宣扬上帝“是非常精通力学和几何学的”。到了晚年,牛顿还写了一百五十万字的有关宗教、神学的著作。牛顿从一个杰出的自然科学家最后竟沉迷于宗教,是当时英国资产阶级同封建贵族妥协的一个缩影。

放牛娃发明了火车

火车,动车、高铁越来越成为当下人们出行的首选,要是问起火车是谁发明的,可能可能很多人并不知道答案。火车的发明者是史蒂芬逊。正是他,给人类带来了速度。

史蒂芬逊生于一个并不富裕的家庭里,父亲是英国纽卡斯尔镇的一个矿工,一家八口就靠自己微薄的工资支撑。在史蒂芬逊八岁的时候,就开始下地干活了,给人家放牛。史蒂芬逊觉得放牛的生活很无趣,但也没有办法。只有去给父亲送饭的时候,才是他最快乐的,因为在那里他可以看见蒸汽机。这台蒸汽机引起了史蒂芬逊极大的兴趣,他总是仔细的观察,这摸摸,那摸摸,并且梦想着有一天自己也能像父亲那样操纵机器干活。在放牛的闲暇,他就用泥土捏成蒸汽机小模型,独自玩赏。锅炉、汽缸和飞轮……件件捏得逼真。史蒂芬逊在十四岁那一年进了煤矿做工。

当时煤矿上主要的运输工具是马车。当矿主得知史蒂芬逊曾放过牛,便让他当了小马倌。除了喂马以外,还兼做抽水机的加油工作。随着工作的深入,史蒂芬逊渐渐熟悉了机器,并对机器爱护有加。矿主见他这么精心对待机器,便让他负责保管机器。一次歇了工,他想知道机器的结构,在好奇心的驱使下,他拆开了蒸汽机,结果费劲了很大周折,才勉勉强强把这一大堆零件组装起来,但心中有些隐隐不安,担心机器出了故障。没想到,这机器要比平日里运转的还要快。

经过这件事以后,史蒂芬逊越来越痴迷于机器。

蒸汽机的使用,大大提高了生产煤的速度,在这种局势下,马车已经不能适应当时的需要。1804年,英国机械工程师、发明家特里维西克发明了铁路蒸汽机车,在十六公里长的轨道上成功地完成了10吨铁和70名乘客的牵引试验,但最终因为屡次脱轨,没有得到推广。1807年,特勒维制出一个火车头,每小时走五、六里,也能拖上十来吨货物,唯一不足的便是经常发生事故,因此被人们讥讽为“还不如马车跑得好呢。”史蒂芬逊暗暗下定决心,一定要研究、制造出一种比马车还要大、还是安全的火车。

1813年,他观摩了丁·布伦金索普研制的,用来从煤矿拉煤的“装有轮子的蒸汽锅炉”。这个笨重的装置无法在光滑的木轨上牵引,只好加装一个棘轮,使棘轮在有齿的第三条轨道上滚行。史蒂芬逊回去后,经过刻苦钻研,终于在1814年研制出了一台布卢彻机车。这台机车能以每小时四里的速度牵引八辆装有三十吨煤的货车。可惜在试车中,出现了事故。由于强烈震动,震坏了路轨,车也翻了,摔伤了交通公司董事长和一位国会议员。接踵而来的便冷嘲热讽,但史蒂芬逊并没有灰心,继续进行试验。经过十多年一系列的改进,世界上第一台客货运蒸汽机车“旅行号”诞生了。

1825年9月27日,史蒂芬逊的“旅行号”火车开始运行了。这是他多年的心血。“旅行号”拖着二十六节车厢,九十吨重货物,四百五十名乘客,在斯多克敦到达林敦的铁路上进行试车表演。当史蒂芬逊沉稳地驾驶着这辆火车,以二十四公里的时速,越过一个大斜坡,安全到达终点时,在场的人齐声欢呼,鞭炮声不断。成功了!除了发明了火车,史蒂芬逊还发明了安全帽、煤矿安全灯。在资本主义蓬勃

发展的时期,他的名声越来越大,但他并没有取得着点成就而沾沾自喜,而是继续从事着自己的钻研工作。当他被英国政府聘请为筑路工程师时,已经年近半百,即使如此,他依然不辍的设计、修建。

他不仅设计修筑过世界最早的铁道,还积累了关于沼泽地铺铁路和开凿隧道的方法和经验。

史蒂芬逊以六十七岁的高龄离开了人世,但他对人类的贡献是任何也抹不掉的。在伦敦博物馆里珍藏着他的火箭号列车,这件展品,向我们诉说着过去的历史。虽然随着生产的进步、科技的提高,出现了内燃机车、电力机车和燃气轮机车等,但是史蒂芬逊设计、发明的蒸汽机车依然活跃在铁路线上,一直在默默的为旅客服务着。

诺贝尔奖的由来

现在,大家熟知诺贝尔奖,但是很多人并不知道其来源,并且这个奖项的命名是与一位伟大的人有关,他就是诺贝尔。

19世纪以来,随着资本主义经济的发展,黑色火药远远不能满足工业发展和国防的需要,这个时候迫切需要更大威力的炸药。

说到诺贝尔,不能不说道他的父亲。诺贝尔的父亲是一位瑞典的军事工业专家。诺贝尔从小就得到了良好的家庭教育,耳濡目染,也培养了一种好的性格。1863年,诺贝尔做出了一个改变他一生的决定:决心终身献身于钻研火药上。这是一项危险的事业,甚至会牺牲自己的生命。但诺贝尔没有丝毫的畏惧,毅然选择了这个职业。不幸的事情还是发生了。1864年9月3日,诺贝尔在进行实验时,硝酸甘油意外爆炸,造成了他的父亲终身残废,他的弟弟被炸死。尽管付出了血的代价,但诺贝尔没有放弃自己的梦想,依然置自己的生命不顾,日日夜夜的尝试新的炸药。

正是凭着这种不怕牺牲的精神,不知道试验过多少次,在1866年,诺贝尔终于制伏了硝酸甘油。他按照一定的比例,将75%硝酸甘油和25%的硅藻土混合配制制成炸药,这就是人们习惯上称作“黄色炸药”。由于这种炸药既有巨大的爆炸力,又能安全运输和装配,所以受到了全世界各地的普及。但是,诺贝尔还想制作出威力更大的炸药,丝毫没有满足这个成就。1875年,诺贝尔经过重重试验,将硝酸甘油和硝化棉混合组成,发明了有弹性的爆炸胶。1877年,他突发奇想,也是经受重重困难,在硝酸甘油和硝化棉中加入了10%的樟脑,制成了新型炸药。这种新型炸药的威力不知道要比黑色火药高出几百倍甚至几万倍。它被广泛用在开山筑路上、开矿挖河上,成为人类用于战胜自然的重要武器。

诺贝尔把毕生都献给了这项既充满危险又伟大的事业,它终身未娶。可以说他为人类做出了杰出的贡献。诺贝尔的一生获得多项发明专利,有250多个。除此之外,他还在全世界办起了数十家炸药工厂,并获得了“炸药大王”的称号。在即将离开人世的时候,诺贝尔写下了遗嘱,愿意将自己的财产作为基金,每年用这个基金的利息作为奖金,奖励那些在前一年中为人类做出卓越贡献的人。从从1901年开始,每年都会隆重的召开诺贝尔奖颁奖。这样,大家就了解诺贝尔奖的由来了吧。

诺贝尔虽然已经离去,但其身上的那种为了事业,即使牺牲生命也不所不辞、奉献和无私的精神值得我们学习。

灯丝发明之旅

1879年的一天,在美国,人们纷纷涌向即将赴北极探险的“佳内特”号考察船。这是在为考察团成员送行吗?人们为什么这么激动地指指点点,议论纷纷?

“那电灯比油灯、蜡烛亮多了!”

“这艘船装上这么个外形像茄子一样的玩艺,像黑夜里有了一轮太阳!”

“这东西真是太神了,不可思议!”

原来这只考察船上第一次安装了由炭做成灯丝的灯泡,明亮耀眼、令人新奇的电灯光,照耀着围观的人们,给人们带来巨大的惊喜。它的出现,意味着人类有了一轮黑夜里的太阳,黑夜再也无法对人们的行动产生制约了。然而,欣喜的人们却不知道它的发明者——爱迪生为此付出了多少难以想象的艰辛。

近代以来,人类探求新光源的努力在不断推进着。早在1821年,英国的科学家戴维和法拉第就发明了一种叫电弧灯的电灯。这种灯是在电瓶两极的头上接两根木炭,通电后把两极一碰,然后再把它分开,两极之间立刻发生火焰。由于两极是水平的,中间有热空气上升,两极间的火焰就向上微微弯曲,好像弓形或弧形,所以被称为弧光灯。尽管当时的一些著名科学家都非常赞赏这种灯,但这种灯光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。于是,研制一种价廉物美、经久耐用的家用电灯,成为科学家们的主攻方向。

爱迪生是美国的著名发明家,在19世纪中后期,他完成了以留声机为代表的一系列科学发明。从1877年开始,爱迪生也向着电灯这座堡垒发起了猛攻。

在刚开始的时候,爱迪生提出了要搞分电流,变弧光灯为价钱便宜、经久耐用而且安全方便的白光灯。这项实验的关键之处就是要找到一种能燃烧到白热的物质做灯丝,这种灯丝要经受住热度在二千度一千小时以上的燃烧。爱迪生的这个设想,遭到科学界的普遍质疑,很多人嘲笑他是“疯子”、“吹牛”。然而,爱迪生却不为所动,充满信心地开始了他的试验。

最初,爱迪生选用传统的炭条做灯丝,放进抽掉空气的玻璃泡中,但一通电,灯丝就断了。随后,他又改用钌、铬等金属做灯丝,同样是亮了片刻就被烧断。后来,又换用白金、钡、钛、钴等稀有金属做材料,效果同样不明显。就这样,历经1600多种材料、数千次誓言后,白光灯仍毫无结果。这时,包括他的助手在内的很多人都开始失去信心。但是,面对数千次的失败,面对外界不停的冷嘲热讽,爱迪生却以顽强的意志力坚持着,始终没有任何退缩。

有一天,爱迪生苦思冥想,突然想到能不能用棉纱烤成炭条做成灯丝呢?于是,他又开始了新的试验。经过连续多次的誓言,灯的寿命在一点一点延长着,从13小时延长到45小时。人们开始祝贺他的成功,而爱迪生却丝毫没有满足,继续着他的试验。他又对包括人的胡子、头发、马的鬃毛等6000多种植物纤维都一一进行了试验,最后从中选择了炭化后的优质日本竹丝,将灯泡的寿命延长到1200个小时。爱迪生的不懈努力,终于获得成功。

不久,美国人便用上了这种物美价廉、经久耐用的竹丝灯泡,第一批竹丝灯泡就用在了赴北极探险的“佳内特”号考察船上,于是就有了本文开头的那一幕。后来,爱迪生又改用钨丝,使灯泡寿命更加延长。

由于爱迪生的伟大成就,当他逝世后,为了纪念他,全美国熄灯一分钟,身子连自由女神像上的火炬也不例外。人们也送给爱迪生“照亮世界的人”的美誉。

发现X射线

现在,X射线广泛应用在人们的生活中,那么就让我们回顾一下X射线的发现及他的伟大发现者——伦琴。

威尔姆·康拉德·伦琴,是德国一位伟大的物理学家。他1845年3月27日生于莱纳普(现在所属联邦德国)。在伦琴3岁的时候,全家搬到荷兰,并加入了荷兰籍。1865年,跟随全家来到瑞士苏黎世居住,在那里。伦琴完成了大学学业。1869年,伦琴获得苏黎世大学博士学位,并幸运的成为物理学教授A·孔脱的助手。1870年,跟随老师回到德国,随后他在维尔茨堡大学和斯特拉斯堡大学工作。1894年,伦琴担任维尔茨堡大学校长,1900年,出任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主任。纵观其一生,都是在学校度过的。

伦琴在物理学的很多领域里作出了杰出的贡献,比如对电介质在充电的电容器中运动时的磁效应、气体的比热容、晶体的导热性、热释电和压电现象、光的偏振面在气体中的旋转、光与电的关系、物质的弹性、毛细现象等方面。但由于他发现了X射线,这一光芒足以让很多人不会留意他在其他方面做出的成就。

发明往往离不开细心。1895年11月8日,伦琴在进行阴极射线的实验时发现了放在射线管附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。这是怎么回事?伦琴经过仔细研究,才明白之所以发光是因为射线管中发出的某种射线所致。但由于对这种射线的各方面知识不是很多,他也不知道这种射线叫什么名字,于是便取名为X射线,表示未知的意思。在这一年的12月28日,伦琴在《维尔茨堡物理学医学学会会刊》发表了这一发现,之后,他继续研究这种射线,针对研究成果,伦琴发明了新的论文。1896年1月23日,伦琴在自己的研究所中作了第一次关于X射线的报告。在结束后,他用X射线拍摄了维尔茨堡大学著名解剖学教授克利克尔一只手,克利克尔提议将这种射线命名为伦琴射线。

伦琴射线是一种所谓“穿透性射线”,它能穿透普通光线所不能穿透的某些材料。在刚发现不久,伦琴便用这种射线拍摄了他夫人的手的照片。从照片中,可以清晰地看出手骨的位置。这个发现似乎应证了某些神话。在中国,曾经流传着“秦王照胆镜”的传说。因此,在社会上引起了广泛的关注。这为给伦琴带来了巨大的荣誉。1901年诺贝尔奖第一次颁发,伦琴因为这一发现而获得了诺贝尔奖物理学奖。

在颁奖的前一年,即1900年,伦琴搬到慕尼黑,并在那里成为实验物理研究所所长。1914年,伦琴作出了一件令他终身懊恼的一件事,那就是在与德国军国主义休戚相关的宣言中签名,表示支持第一次世界大战。这也可能是他做出的最不明智的一件事吧。

达尔文与进化论

查理·罗伯特·达尔文在很小的时候就对大自然充满了好奇,骑马,钻树丛、钓鱼、观察鸟类、研究昆虫等等,这些事情他都做过。

在大学期间,达尔文开始对周围的一切动植物进行研究。幸运的是,他在大学遇见了剑桥大学最著名的植物学教授恒罗斯。在他的客商,学生们都会津津有味的听恒罗斯教授的讲授,从不会有枯燥的感觉。除了在课堂上讲授知识,恒罗斯教授还经常带学生们到野外观察。达尔文在这位教授的谆谆教导下,立志要成为像他那样的人。

在剑桥生活的最后一年,达尔文郑重地向恒罗斯教授说明自己的志向,但恒罗斯教授却让他去学习地质学。达尔文听从了教授的建议,随从地质学教授塞支维克一起参加地质考察活动。在考察期间,机会垂青了这位年轻人。英国政府将要派一艘船进行全球航行,并且需要一名自然学家跟随,就邀请达尔文参加这次全球航行。可是这次航行在他的人生中非常重要。这次航行并不是简单的考察,而是带着目的,即寻找更多的财富。他的工作就是不仅要绘制地图还要对所到之处的水文作详细的记载,这是一件极其辛苦的事情,而达尔文乐此不疲。

他们穿过大西洋来到了美洲的巴西。达尔文顶着烈日,在森林里穿梭。在这里,他发现了远古时期的生物化石,亲眼看到了吃蜘蛛的黄蜂和吃黄蜂的蜘蛛,并且还看见南美吸血蝙蝠。

1832年,他们来到南美的伊布兰卡,并在那里的一个平原断面里发现了一些古生物化石。

所有发现,都让达尔文心奋不已,同时又陷入思考之中。回国之后,他整理自己的旅游日记,并出版了。后来,达尔文为了潜心研究动植物,在郊外建造了一个动植物试验基地,集中精力研究动植物的起源和进化。经过22年的辛苦专研,他终于完成了《物种起源》这部书。大门争相传阅,一时轰动。

《物种起源》震惊了全世界。这部书内容丰富多彩,证据确凿,对生物是神创造的这一说法给了有力的回击。每一种生物都是经历了简单、复杂的历程。它揭露了上帝创造世界的言论是不正确的。

他的学说引发了大辩论。赫胥黎等一批人与达尔文站到了一起。达尔文本人也表示,自己做好了接受火刑的准备。1860年6月28日,这场辩论展开,也引来了很多人围观。那些相信神创论人们对达尔文的进化论进行了歪曲和诽谤,达尔文毫无气馁,针锋相对的一一提出自己的观点。

赫胥黎等人坚决支持达尔文,他反唇相讥,认为如果一个人觉得自己是猴子的后代而感到耻辱,那么就是对自己的祖先感到耻辱,这是让人感到耻辱的一件事。他的辩论得到了许多青年学生的支持。最后,这场辩论以达尔文一方获胜。

在人类历史上,这是一次具有历史意义的辩论。它改变了人们对世界的认识。进化论的学说逐渐被人们接受。“)

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