第 11 节
作者:
古诗乐 更新:2021-02-20 17:24 字数:5220
他前面已有了11个哥哥和姐姐。富兰克林的父亲原是英国的一个染匠,为逃
避斯图亚特王朝复辟时期的宗教迫害而远涉重洋,来到北美,在波士顿开了
一家小作坊,以制蜡烛和肥皂为业。
富兰克林自幼勤奋好学,他的父亲曾极想让他上大学,以便成为一个新
教神学家。无奈家境太苦,所以富兰克林只上了两年公立小学和一年私立小
学之后便停学了。停学后,富兰克林曾先后在自家和他家的作坊当过学徒。
后来又进了他大哥开的印刷所,一边做工,一边自学。
富兰克林17岁时离开波士顿,先后在纽约、费城等地流浪,后来又到了
英国,不久又返回北美。在社会这所大学中,他把自己培养成了一名出色的
社会活动家。
1746年,40岁的富兰克林开始全力投入电学研究。1749年,他进行了
一些新的电学实验。在一次实验中,为了增大电容量,他把几个莱顿瓶连接
在一起。当时,他的妻子丽达正在一旁观看他的实验。她无意中碰到了莱顿
瓶上的金属杆,只见一团电火花一冒,并随之传出一声怪响,丽达已应声倒
地。原来丽达受到了电击。幸好当时的电容量不大,丽达躺了一个星期才慢
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慢好转。
这次使丽达差点送命的电击实验给富兰克林很大启示。他联想到人们对
雷电的两种不同的观念,决定从理论上探讨雷电的实质。富兰克林通过实验,
证明正负电荷在短路时发生的火花、响声和雷电非常相似,他确信:雷电就
是自然界的电。富兰克林弄清了雷电的性质之后,就开始研究控制雷电、避
免雷击的办法。当时,荷兰莱顿大学一位叫马森布洛克的教授做过一个试验:
在一个玻璃瓶里装上水,用来储存摩擦起电产生的电荷。试验成功后,经过
改进,在瓶的内外贴上金属箔,正式叫做莱顿瓶。富兰克林认为,既然莱顿
瓶里的电可以引进引出,自然界的电也应该能通过导线从天上引下来。
那么,怎样才能把雷电从天上引下来呢?细心的富兰克林观察到,闪电
和电火花都是瞬时发生的,而且光和声都集中在物体的尖端。他由此想到,
如果将带尖的金属杆装在屋顶上,再用电线把金属杆和地面相连,不就可以
把空中的电引到地下来吗?这样就能避免高大建筑遭受雷击。
1752年6月,富兰克林冒着生命危险,进行了著名的费城风筝试验。这
一天,狂风漫卷,阴云密布,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子
威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高
举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快就被放入高空。
刹那,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线躲进一个
建筑物内。此时,刚好一道闪电从风筝上空掠过,富兰克林的手上立即掠过
一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“我被电击了!我
被电击了!”随即他用一串铜钥匙与风筝线接触,钥匙上立即放射出一串电
火花。随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。
在进行风筝实验之后的当年,富兰克林就发明了避雷针。其办法是:在
建筑物的最高处立上一根2米至3米高的金属杆,用金属线使它和地面相连
接,等到雷雨天气,雷电驯服地沿着金属线流问地下,建筑物就不会遭雷击
了。
富兰克林为了推广避雷针的使用,专门写了《怎样使房屋等免遭雷电的
袭击》的文章。文章发表后,美国的各个城市马上就开始安装避雷针。但这
却遭到教士们的反对,他们说雷电是上帝的震怒。也有人因缺乏电的知识对
避雷针的使用持怀疑态度。有个叫普林斯的医生发表看法说:“如果把雷电
导入地里,那儿带的电就会增加,就很可能发生地震。”“啊!”他叫道:
“我们无法逃脱上帝的惩罚!如果我们逃脱了来自空中的惩罚,却不能逃脱
来自地上的惩罚……”避雷针在法国也受到了强烈反对。圣奥梅尔的居民对
当地安装了避雷装置的人提出控告,他们害怕上帝惩罚这种亵渎行为。
尽管有人反对,但避雷针还是普及开来了,因为事实证明,拒绝安装避
雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击,而比教堂更高的建筑物由于
装上了避雷针而安然无恙。
避雷针传入英国后,英国人开始时广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。
但美国的独立战争爆发后,富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将
要诞生的美国的象征。据说当时英国的国王乔治三世出于反对美国革命的盛
怒,曾下令把英国全部皇家建筑物上的避雷针的尖头上统统装上圆头,以示
与作为美国象征的尖头避雷针势不两立。
避雷针是早期电学研究中的第一项具有重大应用价值的技术成果,它不
仅使人类免受“雷公”肆虐之苦,而且也使雷电和上帝脱离了关系。
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珍妮纺纱机的发明
(1765)
在约翰·凯伊发明飞梭之后,人们一直致力于新的纺织机的研制。1761
年,英国皇家艺术学会曾专门悬赏鼓励人们发明新型纺织机。获奖的条件是:
新发明的机器要能“一次纺6根毛线、亚麻线、大麻线或棉线,而且只需要
一个人开机器或看机器。”尽管如此,新的纺织机的研制工作仍进展不大。
1764年的一天,英国曼彻斯特有个兼做木工的织工哈格里夫斯在一次偶
然的发现中受到启示。有一天,他的妻子珍妮的纺车突然翻倒在地,但竖起
来的纱锭和车轮仍在转动。他猛然想到:几个纱锭并立在一起,不是仍可以
用一个轮子来带动吗?经过反复研制,他终于在1765年设计并制造出了一架
可同时纺8个纱锭的新纺机。这样,把纺纱的工效一下提高了8倍。为了纪
念这次偶然的发明,哈格里夫斯以他的妻子的名字为这种新的纺机命了名。
珍妮纺纱机是在一个框架的底部安上若干绕满粗纱的线轴。框架上有若
干个锭子。每一个线轴都用带子连在一个锭子上。在两个横条之间通过的锭
子形成一个杆,杆在框架上前后滑动。纺纱工人通过把杆向后移到一定距离
的方式抽出粗纱,然后横条挤拢来把带子夹紧,同时杆向后移,转动轮子,
轮子转动锭子。待绞合到一定程度时,杆又向前移动,同时锭子慢慢转动,
把纱线绕上。在这个时候,纺纱工人拉动控制杆,控制杆压下一根铁丝来,
铁丝将线推到能被锭子绕起来的位置。1770年,这项发明获得专利权。
珍妮纺纱机一发明,便在纺织行业中迅速推广开来。后来,珍妮机的纺
锭由8个增加到十几个,纺织工效也提高了十几倍。
汽车的诞生和发展
(1769年)
人类制造和使用车辆的历史源远流长。以中国而言,有历史资料可查的,
可以追溯到4000多年以前。那时,就已有了供人乘坐和运东西的车子。但在
几千年的发展中,车辆始终没离开人推马拉,既装得少,又走得慢。主要原
因是没有解决动力问题。因为当时用燃料产生动力的机械,如蒸汽机、汽油
机、柴油机等尚未诞生。但这并不是说人们没有想到这个问题。据记载,我
国唐代有名的天文学家唐一行就已经提出这样的设想:“激铜轮自转之法,
加以火蒸气运,名曰汽车。”应当说,唐一行是世界上最早提出汽车、火车
设想的人。
到了18世纪,人类社会生产力不断发展,出现了蒸汽机,由此引起了工
业大革命。在西欧许多国家,纺织工厂、食品工厂、造纸厂等,如雨后春笋
纷纷破土而出,资本主义迅速发展起来。经济发展了,人们也迫切需要有装
得多,跑得快的车辆来运输人员和物资,现代车辆也就应运而生了。
说来也很有意思,以动力机械代替人力或兽力,在车上装上蒸汽机,用
蒸汽机的力量来转动车轮,首先是由于军事上的需要促成的。
在18世纪,由于各国工业的发展,欧洲各国军队争相使用口径和射程越
来越大的火炮。军队火炮的重量迅速增加。用人推马拉的办法,很难保证火
炮跟随部队行动、作战。当时,有个叫尼古拉·居纽的法国炮兵军官为了解
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决这一问题,开始研究和制造蒸汽汽车。
1769年,居纽成功地研制了世界上第一辆以动力机械——蒸汽机带动的
车辆。这种车子现在看来可能觉得十分原始、滑稽可笑:长长的车架下面装
着三个轮子,车架前端装着一个大锅炉。锅炉下可以生煤火,锅炉上有一根
管子,把锅炉里的蒸汽引入车子前轮上方的气缸里。由于蒸汽有较大的压力,
便可推动气缸内的活塞移动。而活塞是通过连杆与曲轴相连的,曲轴又与轮
子连在一起。因此,活塞移动时就会带动曲轴转动,曲轴带动车轮,从而使
车子行驶。
这种车子走起来时浓烟滚滚、蒸汽腾腾,远远看去,就像要把一大锅滚
烫的汤送到什么地方去似的。不过,这种车子的力气很大。当时出版的报纸
曾这样描写它:“……它的力量异常强大,甚至没有方法驾驭它。倘若在半
途之中,它撞到一堵石墙,就能毫不费力地把这堵石墙撞倒。”
不久,这种车子在英国、德国出现了,并作了一些改进。有的把锅炉移
到车子的中部,用罩子罩起来,两头装上几排座位。有的把锅炉移到车的后
部,前面坐人的地方装了一个擦亮的车箱,等等。
但车辆的这一重大发明却受到种种非难。那时,在欧洲各国主要交通工
具是马车。各城市的邮政厅就是大量马车的拥有者。他们便和大大小小的马
车主们联合起来反对蒸汽车。还要挟政府对蒸汽车加以种种限制。例如,英
国就下了这样一道命令:蒸汽车行驶时,必须有手持红旗的人在车前55米处
跑步前进,以招呼行人避让;不许蒸汽车鸣笛;在有马的地方不许放锅炉的
汽;在农村路上行驶时速不得超过6公里,在城市不得超过3公里。此外,
还特别加重对蒸汽车的营业税收。
蒸汽车虽然遭到冷遇,但热心于研究和改进它的人们并没有退却。可是,
由于蒸汽车的致命弱点,使研究者渐渐地失望起来。那时的蒸汽机又大又重,
车上装了它以后,就没有多少地方和能力坐人和运载货物了。加上蒸汽车常
常要停下来添煤加水,操作很不方便。蒸汽机还不断地、大量地排出浓烟和
蒸汽,坐车的人和行人都难免烟熏火烤之苦。
正当汽车的发展陷入困境之时,一种新的动力机械——内燃机破土而出
了,这就使汽车的发展道路豁然开朗起来。
1866年,德国人奥托制造了第一台能够实际使用的煤气内燃机。1882
年,德国人戴姆勒又造出了汽油内燃机。这为汽车的发展创造了条件。
1886年,由戴姆勒研制的汽车诞生了。当这辆古怪的车子出现在德国康
士坦丁街头时,行路的人们都停下脚步,以惊异的目光注视着这个怪物。它
跑得那样快,把一辆辆马车远远地抛在后头。现代汽车就是以这样的方式宣
告了它的诞生。
几乎与此同时,在英国、法国和美国等地都有人先后制造出类似的汽车。
这些汽车虽然取得了较大的成功,但毕竟都非常幼稚,还有许多不能令人满
意的地方。
它们的共同缺点是不适用、不结实、不方便、操纵费劲、不安全、快慢
不自如。
但这些问题不可能一下子都解决。人们在研制汽车时,有两个更迫切的
问题需要解决。一是汽油机的曲轴既要能可靠地带动车轮转动,在必要时又
要能方便地与车轮脱开联系,可以不相干扰地各自转动。这是因为,内燃机
起动时,只有曲轴与车轮脱开联系才能较容易转动;有时汽车需要暂?