主题下,“低碳”理念深入人心,展出包括规模最大的新能源汽车、最大单体面积太阳能屋面、最集中的半导体照明技术的时候,我们不要忘记,一百多年历届世博会上反映的科学发明薪火相传的壮丽历史画卷,不要忘记无数为人类文明进步锲而不舍,奋斗不已的发明家、科学家,正是一代代人的不懈努力,才使历届世博会谱写下人类文明史上最鼓舞人心的篇章。
藉此上海世博会举行。本刊评选出曾经在世博会上展示过的,对人类历史进程有着重要意义的十大科技发明,进而窥一斑见全豹,开启百年世博之旅。
1 蒸汽机——永不疲倦的心脏
业革命是在蒸汽机的隆隆声中开启大幕的。从早期的瓦特蒸汽机,到伊万斯的高压蒸汽机,1851年首届伦敦世博会吸引了各国工程师和参观者惊喜的目光。1851年的英国,雄踞世界强国之首,举办伦敦世博会,其目的就是展示工业化成就,推进工业化之路。
伦敦世博会琳琅满目的10多万件展品中,有一台英国制造重达630吨的蒸汽机最为醒目。面对这台庞然大物,连英国女王都兴奋不已。而参加展出的纺织机、印刷机、车床等机器,都靠蒸汽机驱动。
早在1712年,英国铁匠纽可门制造人类第一台实用蒸汽机,用于矿井抽水。但这种蒸汽机最大的缺点是——气缸每一冲程忽冷忽热,致使能源极大的浪费。
改进者是瓦特。1769年,格拉斯哥大学的仪器修理工瓦特,对纽可门蒸汽机,设置了分离冷凝器,确保气缸在恒温下工作,此举使热效率提高6倍。此后10年间,瓦特锲而不舍,先后5次完善蒸汽机。新蒸汽机在1788年成型,并广泛地在纺织业、冶金业、机械制造业中大建奇功。
此后,新蒸汽机的体积逐渐变小,能量却越来越大。在蒸汽机的引领下,产生了机器制造业。蒸汽机的研究和改进,直接诞生了“热力学”。
蒸汽机“主宰”了1876年费城世博会,美国工程师考里斯制造的蒸汽机,早在1867年巴黎世博会和1873年维也纳世博会上便声名鹊起,连获大奖。这次,他向费城世博会捐赠了世界最大的蒸汽机,1400马力,重56吨。1867年5月10日下午,美国总统格兰特和巴西国王彼得罗三世由考里斯陪同,共同握住考里斯蒸汽机的手柄,启动了这个庞然大物,宣告费城世博会正式开幕。霎时间,展馆的众多机器陡然苏醒。在世博会举行的6个月里,考里斯蒸汽机不停运行,直至闭幕的一刻才停息。
考里斯蒸汽机是机械馆不倦的“心脏”,许多报纸称它为美国力量和技术的化身,音乐家专门谱写了《考里斯进行曲》,美国著名诗人惠特曼也被考里斯吸引住了,坐在它前面端详良久,浮想联翩。
1878年巴黎世博会上,蒸汽机再次尽领风骚。法国施耐德钢铁公司制造了一台体积巨大的蒸汽锤,高20米,仅铁砧就重达320吨。1889年巴黎世博会,艾菲尔铁塔安装的5部液压升降机,全都由蒸汽机驱动。1904年圣路易斯世博会,是蒸汽机的鼎盛时期。4月30日开幕式上,罗斯福总统从华盛顿白宫发来电报信号,转化为蒸汽机的运行指令。
蒸汽机成为人类社会真正的“大力神”。无数纺织厂、钢铁厂、木材厂、造纸厂、印刷厂,不再需要临河而建,以水流为动力。蒸汽机完成着人类以往难以完成的挖掘、起重、钻探等重大任务。
点评
蒸汽机出现之前,人类只能依靠自身或借助动物的微薄力量,从事生产活动,与大自然抗衡。蒸汽机的问世,瞬间改变了这一现状,劳动力的稀缺性大为缓解,人类征服自然的雄心和创造财富的激情,便与日俱增。因此,有人说,蒸汽机的发明,其重要意义不亚于火的使用——蒸汽机将“火”变成“力”,改变了人类驾驭自然的能力和地位。
英国是蒸汽机的最大受益者,这个最早的工业大国,正是借助蒸汽机完成了资本的原始积累。1851年,英国使用蒸汽机的总功率已达120万马力,相当于拥有2000多万健壮男工人。依靠蒸汽机的力量,19世纪中期的英国,生产了世界上2/3的工业制成品。蒸汽驱动的火车和轮船,代替了畜力马车和风力帆船,开启了英国的现代化序幕。
世博会上蒸汽机的轰鸣,让西方国家陡然苏醒。蒸汽机作为工业化的第一推动力,创造了前所来有的人类文明。
2 电话——让时空消弭
人们通常认为亚历山大·贝尔是电话的发明者。1876年的费城世博会上,贝尔首次展示电话,令世人大开眼界。到了1904年圣路易斯世博会前,贝尔已经开通了洲际电话。人们兴致勃勃地赶到世博园,给家人或亲友打电话。
贝尔的想法稀奇古怪:希望声音可以被看见——因为他的母亲和妻子都患有耳聋。为了发明电话,这个苏格兰青年系统地学习了发声机理和声波振动原理,探索语音的组成,在精密仪器上分析声音的振动。振动膜的振动,被传送到用炭涂黑的玻璃片上,振动就这样被“看见”了。
接下来,贝尔发明了一套能通过一根线路,同时传送几条信息的机器。他用电磁开关来形成一开一闭的脉冲信号,实验中,贝尔偶然发现沿线路传送电磁波,可以传输声音信号。经过无数次的实验,声音可以稳定地通过线路传输了,只是不够清晰。
直到1875年6月2日,贝尔和他的助手华生正在进行模型的最后设计和改进,在这次实验中,他把金属片连接在电磁开关上,声音奇妙地变成了电流。突然,一滴硫酸溅到他腿上,疼得他撕心裂肺地大叫:“华生,快业帮我啊!”这句话由电话机经电线传到了华生的耳朵里。原来,金属片因声音而振动,在其相连的电磁开关线圈中产生了电流。
1876年3月7日,贝尔电话通过了专利认证。这也重新燃起他研究和改进电话的热情。1876年3月10日,贝尔的电话宣告了人类历史新时代的到来。第二年,有人第一次用电话给一家报社发送了新闻消息。从此开始了公众使用电话的时代。一年之内,贝尔安装了230部电话,建立了贝尔
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