书城科普你一定想知道:发明探索知识
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第24章 生活科技应用(1)

生活是发明创造的源泉,生活中的一点一滴总是能激起人们创造的灵感。

人们为了能够更直接地交流,发明了文字,现在,文字依然是人与人之间交流的重要工具。酒的发明,让人们在享受美味佳酿的同时,渐渐品出了酒中的底蕴,使酒也成为了一种文化。在人们感觉到了时间的变化后,就有了钟表,它让人们有了时间的概念,能够清楚地度过每一份每一秒。锁的发明,则让人们的生活多了一份安全感。这发明使我们的生活更加舒适、便利,使人类社会不断发展!

眼镜

眼镜就是人们戴在眼睛上矫正视力或保护眼睛的透镜。眼镜发明以后,人们的生活方式和职业几乎不再受到视力的制约。现在,由于人们看书学习的时间比以前增多,眼睛的工作量比较大,所以对眼镜的要求也越来越高了。

还原一个清晰的世界——眼镜的发明

10世纪时,中国人发明了用水晶制成的透镜片,当时这种镜片只被当成昂贵的装饰品。1268年,英国科学家培根发明了一种用于阅读小号印刷字的放大镜,但那还算不上是真正的眼镜。直到1300年,真正的眼镜才开始出现在意大利。发明者是佛罗伦萨一个名叫萨尔沃德格里阿买提的人。而第一副眼镜是双凸镜片,用来矫正远视,这该是最早的远视镜了。14世纪的上半叶,威尼斯成为当时的眼镜制造中心,眼镜已被人们广泛使用。

制作眼镜的新型材料

在使用眼镜的过程中,人们发现玻璃并不是制作镜片的最理想的材料,因为玻璃很重,而且易碎。于是,人们发明了塑胶镜片来代替玻璃镜片。随着眼镜制作工艺和材料的不断改进,树脂镜片因其轻便、透光性能佳的优点而广受人们的喜爱。另外,有些镜片还镀上了加硬膜,防雾和防水膜,有的镜片材料中还加入了防紫外线的成分,这些都使眼睛多了,层保护,使眼镜佩戴起来更舒适方便。

方便的隐形眼镜

20世纪30年代时,隐形眼镜已经被普遍应用。早期制造隐形眼镜的原料为玻璃容易破裂,而且镜片太大,包覆整个眼球,戴起来很不舒服。1948年美国光学仪器专家围伊发明了一种实用的隐形眼镜,用塑料替代了玻璃,而且镜片只遮盖眼角膜部分。接着,测量角膜曲度的光学仪器研发成功,隐形眼镜开始被推广开来。不过第一次配戴这种眼镜时需要有个适应期,如果戴的时间过长,镜片就会导致眼睛发炎。

钟表

钟表是用来显示时间的仪器。钟通常有支柱使它可以站立或悬挂,表则戴在手腕上。人们用钟表来计算时间。有时针和分针的机械钟表直到17世纪时才出现,但人们早在几千年前就已懂得使用计算时间的计时器了。

让时间留下足迹——钟表的发明

人类大约在公元前3500年时就已懂得用木棒投影来计算时间了。随着太阳在空中移动,木棒的影子也因此有不同的长度和方向。早在公元前1400年左右,古埃及人就发明了能计时的水钟但这不能算是真正的计时工具。在中国汉代时,当时的科学家张衡结合天文观测的实践发明了天文钟,这是已知的世界上最古老的钟。那时的天文钟已经能比较准确地计算出时间。

最贵的怀表

100多年前,钟表的价格还十分昂贵尤其是小巧的怀表更是地位和财富的象征。1783年,法国着名钟表匠布尔盖为法国皇帝路易十六的皇后玛丽·安托涅制作了一块独一无二的怀表。这块怀表的动力是白金重锤的自动上条机械,并且有显示发条转数的记号:表的轴承是用蓝宝石做的,表盘是用水晶制作的,里边的机件许多都是用黄金或特制钢制成。它可以作秒表用还带有万年历和金属温度计等功能。此外,那个时期还出现了各式各样的怀表:有星形的、蝶形的、书形的、心形的、百台花形的、十字架形的、甚至还有骷髅形的。怀表不但是计时工具,还成了时尚的装饰品,常绘有精致的图画,涂着珐琅,镶着宝石,配有金链;把这样的怀表藏在口袋里,主人是不甘心的。为了显示自己,当时的人往往把怀表戴在脖子上,或挂在胸前,甚至有人则把几块表同时挂在外衣上。

现代的钟表

19世纪时,首次出现以电力驱动的钟。到了1918年,钟还可利用电源传来的信号计时。今天,很多钟表都利用石英晶体内的自然震动(每秒10万次)来计时并用电池推动。有些很小的表,还可以设计制作得像部小电脑,在内部设置闹钟和秒表,及其他一些先进的附加功能,时间则以电子显示器用数字来显示。

精巧方便的石英表

所谓石英表,就是以石英振动器取代机械表中的摆轮,利用其正确的高速摆动来计时的手表。石英表又可以分为指针式及数字式。指针式石英表是将石英振动器正确的高速摆动作电力分周再进一步通过马达驱动一系列的齿轮而后带动时、分、秒针,作精确的时间显示,数字式石英表则是将石英脉动通过电子回路,直接在液晶显示器上以数字显示时间,也就是说数字式石英表是完全没有机械性传动的全电子化石英表。

新型的光动能手表

光动能就是可以使用任何环境的光源,通过太阳能晶片和充电器,把光源转化为能源,使物体即使在微光下依然能够运作正常。这个设想今天已经实现,科学家运用先进科技,制作了可以利用自然和人工光源运作的光动能手表。光动能手表的关键在于其后备电池,它可以储存由表盘太阳能晶体片发出的电力,将其转为能源,推动手表运转。不同型号的光动能手表,可以储存2~6个月不等的电力。光动能手表不但易于使用而且功能齐备除了一些基本功能外还有多重指针警号报时等特殊功能。此外,光动能手表不用更换电池因此能够减少环境污染,有助于环保。

不宜带夜光表睡觉

把夜光手表戴在手腕上睡觉,会给身体带来不利影响。这是因为夜光表的指针和刻度盘上涂的发光材料,主要是镭和硫化锌的混合物,镭放出的射线能激发硫化锌晶体发光。睡觉时,如果戴着表,人体就会受到8~9小时的镭辐射,对人体有定危害。因此,睡觉前,最好把夜光表取下来放到其他地方。

肥皂

肥皂是洗涤去污用的日用化学制品。一般洗涤用的肥皂用油脂和氢氧化钠制成。肥皂虽然是一种很平常的家庭用品,但是人们的生活却离不开它。

它对洁净人们的生活环境起着重要作用。

神通广大的清洁夫——肥皂的发明

肥皂是由尼罗河谷的埃及人最先发明的,公元前1000年左右,古埃及人已开始用油脂和草木灰煮制肥皂了。约公元前600年,腓尼基海员学会了古埃及人制造肥皂的技术,并把这项技术带到地中海沿岸。1世纪时,最优质的肥皂是将山羊脂肪和焚烧毛榉木材得来的灰末混合而制成的。18世纪末,人们发明了由食盐制成的碱取代木灰,用橄榄油、棕榈油、麻油等植物油代替动物脂肪制造肥皂的方法,清洁效果非常好。

肥皂的制造过程

各种用来洗涤物品的肥皂都是在强碱中加入植物油或动物脂肪制成的。制造肥皂时需要高温和高压,这个过程能够制造出肥皂和甘油物质,接着用浓盐溶液洗掉甘油,再把熔化了的肥皂倒进搅拌器,加入香料、防腐剂和增白剂或颜料。熔化了的肥皂冷却后便可切成合适的大小或用梗子成型,从而制成肥皂成品。

肥皂的缺点

肥皂的发明虽然方便了人们的生活,但它也有很多缺点。它在稍带酸性的水中便不能发挥作用,甚至在“硬”水中也不能很好地发挥作用。硬水含有大量溶解的钙盐和镁盐,用硬水和肥皂洗涤物品时,肥皂跟钙盐和镁盐发生发应,制造出“渣滓”,会在器皿上留下环形污渍,或是在玻璃器皿上留下一层白色的薄膜,反倒弄脏了东西。

牙膏

牙膏是一种清洁牙齿时使用的膏状物,被装在金属或塑料的软管里,方便取用。牙膏问世前,人们用牙粉刷牙。牙粉是碳酸钙和肥皂粉的混合物,其功能只是保持牙齿清洁,除去污渍。牙粉PH值高,经常使用会引起口腔组织发炎。二战以后,有治疗作用的牙膏才纷纷上市,深受大众青睐。

口腔清洁的好帮手——牙膏的发明

牙膏发明前,西方人都是用牙粉刷牙。他们先用牙刷在一个小瓷罐里蘸些牙粉,然后再放进嘴里。虽然牙粉的发明使清洁牙齿的方法进步很多,但是美国的一位牙医华盛顿·谢菲尔德觉得这种刷牙方法不够卫生。当时,有些食物已经采用金属软管包装了,只要轻轻一挤食物就出来了。受此启发,谢菲尔德决定制造一种管装牙膏,取代原来的罐装牙粉。1892年,谢菲尔德医生牌管装牙膏一问世,便受到了人们的欢迎。

牙膏的成分

牙膏是由粉状摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、黏合剂、香料、甜昧剂及其他特殊成分构成的。摩擦剂具有洁齿的作用,最常用的有碳酸钙细粉末或磷酸氢钙细粉末等。湿润剂可保持膏体水分,防止牙膏在软管中固化变硬。表面活性剂采用的是中性洗涤剂,这种洗涤剂可以清洗口腔中的污垢。黏合剂能增加牙膏的整体黏度,起稳定膏体的作用。多数牙膏有一种微苦的味道,因此常加入少量糖精或木糖醇作甜味剂。香料加入到牙膏中会留下清香、爽快的口感,常用的有冬青油、薄荷油、留兰香油和丁香油等。为了防治口腔疾病有的牙膏中还加入了防治龋齿的氟化合物,既能抑制口腔中残留物发酵,又使牙齿表面的珐琅质强化。

探寻锁的源头,可以知道它是与社会发展进程紧密相关的。而锁的发明,主要是为了防止他人有意或无意地侵入以及私人财物的丢失。由此可以断言,锁是伴随着私有财产的出现而出现的。

锁的发明演进

四千多年前,中国人和埃及人已使用一种木制的锁来保护他们的财产。

第批安全性较高的锁于18世纪80年代由英国人巴伦和布拉默发明。圆柱形销栓锁于1865年由美国人耶尔发明,这种锁也是使用最广泛的一种锁。人们今天还在使用由这种锁改良成的转柱锁。现在人们已经发明出用电子操作的安全性更高的电子锁。

各种锁的工作原理

锁用来防止门、抽屉以及箱子等被打开。如果把门、抽屉或箱子关上栓柱就会从锁里滑出来,进入门框的小洞里,将东西锁起来。锁里面的销针穿过门栓落在一定的位置,防止它往后滑开。如果在钥匙洞里插进正确的钥匙就可以举起销针将锁打开。某些锁的设计必须用磁性钥匙打开,钥匙中的磁铁可以将制栓反弹出来,使门栓打开。电子锁则是在钥匙盘上输入正确的号码或数字,即可以控制制栓的位置。

抽水马桶

抽水马桶是放置在卫生间里的一种卫生洁具,多用木头或搪瓷制成。抽水马桶的发明使城市的环境卫生得到了保障,净化了空气,让入厕变成了一种文明的行为。现在,对于世界上许多国家而言,抽水马桶已经是任何房屋中必不可少的基本设备,没有抽水马桶的住宅是难以想像的。

抽水马桶的发明

1584~1591年间,英国教士约翰·哈林顿在流放地凯尔斯顿盖了住房。在那里他设计出世界上第一只抽水马桶。他将马桶与储水池相连装置在房子里。但在当时,抽水马桶没有任何排污的主管道,没有自来水,人们也没有什么钱来支付管道装设费用,所以对大多数人而言,这项发明是不切实际的。所以,当时的英国公众并没有接受这项发明。18世纪后期,英国发明家约瑟夫·布拉梅改进了抽水马桶的设计。

他采用了一些构件,诸如控制水箱里水流量的三球阀,以及保证污水管的臭味不会让使用者闻到的U形弯管等。他在1778年取得了这种抽水马桶的专利权。

直到19世纪后期,欧洲的城镇都已安装了自来水管道的排污系统后,大多数人才用上了抽水马桶。自此,抽水马桶开始被人们接受。

抽水马桶的水箱的工作原理

马桶水箱是靠浮子和杠杆来控制进水的。水箱供水是自动控制的。当水箱里的水放掉后,浮子(金属空心球或塑料空心球)就会随水面一起落下来,金属连杆(实际上是个杠杆)的另一端就会自动抬起,自来水就会源源不断流入水箱。当液面升高,浮子也随之抬起杠杆的另一端就会向下,压住进水口的橡皮垫。由于这是一个动力臂很长、阻力臂很短的杠杆,杠杆的阻力臂端头就能产生很大的力压住进水口。另外,进水口的管口很细,檬皮垫在这个管口上就能产生很大的压强,把进水口死死地堵住。调节浮子球在杠杆动力臂的高度,还可以调节水箱的蓄水量,起到一定的节水作用。

方便面

安藤百福开发方便面获得巨大成功后,认为亚洲人的主食是大米,如果开发方便米的话一定会受到欢迎,于是他便投入巨资开发方便米。但方便米在市场上却无人问津,原来人们之所以购买方便面是因为其低廉的价格和便利的食用方法,而方便米却价位过高、食用起来不便。最后安藤只好结束了方便米的开发。

有人因为留恋温暖的被窝而不愿起床吃早点,有人因为上了一天的班回到家里不愿再开火做饭,有人吃腻了大鱼大肉想换点清淡的口味……没问题,一碗方便面便可以轻松搞定一切!它可以让你简单地就解决口腹之饥。方便面诞生于1958年有人将它评为20世纪人类最伟大的发明之一,它的发明者是费藤百福。

很多人都以为安藤百福是个彻头彻尾的日本人。其实他原名叫吴百福,1910年出生在中国的台湾。吴百福早年在台北经营针织品生意1933年到日本的大阪经商1948年创立日清公司的前身——中交总社食品公司,后来加入了日本国籍。

安藤百福是一个思想活跃,不安于现状的人,总思考着如何将自家的买卖做好做大。安藤每天都要乘坐电车,看到许多人在车站旁的饭馆前排队,等着吃热面条。有一天他突然灵机一动:如果能生产一种只用开水一冲就可以吃的面条,估计人们都会愿意购买。于是,他确定了要开发“方便面条”。安藤百福买来一个轧面机,在众人的怀疑下开始了方便面条的创新。

方便面条看似做法简单,但原料配合却非常微妙,安藤又是一个十足的外行,这就给他的创新增添了不少的困难。

安藤最初的办法是在面粉里加入调料,然后轧成面条,蒸熟烘干,结果就成了一块干面团。后来他又做了一些尝试,例如在面粉里加点鸡蛋,把肉汤里的肉来过滤做调料,结果还是不成功。

几次失败后,安藤改用了新的创意:把面粉先轧成普通的面条,蒸熟后再浸入酱汤,让面条吸入咸味,这样便解决了轧面和加味的问题。但如何解决烘干保存又成了困扰安藤的大难题。