科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的故事 富爾頓——輪船的首創(chuàng)者

　　富爾頓(1765～1815),美國(guó)著名工程師.1807 年,他利用英國(guó)機(jī)器制成了世界上第一個(gè)蒸汽機(jī)輪船“克萊蒙脫號(hào)”,是世界上輪船的首創(chuàng)者.他為世界人類航海事業(yè)的發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn).

　　富爾頓出生于美國(guó)一個(gè)貧苦的農(nóng)民家庭,從小讀書很少,父母沒有錢供他去學(xué)堂學(xué)習(xí),他后來取得的成就,全憑個(gè)人的奮斗.小富爾頓從小就愛幻想,譬如,當(dāng)他幫助大人干完農(nóng)活之后,常常一個(gè)人坐在農(nóng)家閣樓上,在帶有木格條的小窗戶中,向田野望去,看蔚藍(lán)色的天空,苦思冥想,一坐幾個(gè)鐘頭.

　　有一天,天氣晴朗,河水清澈.小富爾頓和鄰居大叔一起駕著小船到河的上游去找活干.他們開始悠閑地?fù)沃?逆流而上.小富爾頓到離開自己村莊的外地去,心情格外高興,情不自禁地唱著美國(guó)鄉(xiāng)村的民謠.河水的“嘩嘩”聲和小富爾頓的悠揚(yáng)、婉轉(zhuǎn)的歌聲交織在一起,令人心醉.早晨的太陽愈升愈高了,陽光灑在水波中,像碎銀灑在綠色的緞帶上.突然,水流湍急,小船在河中打轉(zhuǎn),富爾頓和鄰居大叔拼命地?fù)胃?汗水濕透了他們的衣服,但船僅能艱難地移動(dòng).小富爾頓心里想：撐篙太費(fèi)力了,假如有一種東西能讓船自動(dòng)行走,該多么好啊!他想象的翅膀在河中飛翔,他好像看見在河中出現(xiàn)了一只自動(dòng)行駛的船.他的神思又回到現(xiàn)實(shí)中來,對(duì)鄰居大叔說：“大叔,撐篙又費(fèi)勁,又緩慢,如果有一種東西能讓船自動(dòng)行走,該多么好啊!”

　　鄰居大叔正用力撐著篙,聽了小富爾頓的話,情不自禁地笑了.他用手背擦擦自己臉上的汗水,笑著說：“假如有一種東西能讓船自動(dòng)行走,那這樣?xùn)|西是什么呢?”

　　“是啊,這東西是什么呢?”小富爾頓的臉剎那間紅了起來,他用勁地?fù)瘟艘幌赂?低下了頭,又陷入了沉思.

　　自此以后,“怎樣使船自動(dòng)行走?”就成了小富爾頓苦思冥想的中心問題.致使他長(zhǎng)大以后,努力奮斗,終于成為制造人類第一只蒸汽機(jī)輪船—— “克萊蒙脫號(hào)”的著名科學(xué)家.

　　科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的故事 瓦特——發(fā)明蒸汽機(jī)

　　瓦特(1736～1819),英國(guó)著名的發(fā)明家,生于英國(guó)造船中心格拉斯哥附近的格林諾克小鎮(zhèn).他的父親當(dāng)過造船工人,祖父叔父都是機(jī)械工人,由于家庭的影響,瓦特從小就熟悉了許多機(jī)械原理和制作技術(shù).

　　瓦特是一個(gè)智慧非凡的孩子,他勤奮好學(xué),勇于探索,對(duì)發(fā)明創(chuàng)造最感興趣.有一天父親的朋友前來做客,正好看到小瓦特坐在爐子旁邊發(fā)呆,手里拿著筆和紙,地上有許多畫過的圖.他好心地說：“小瓦特應(yīng)該上學(xué)了,別光在家用玩耍來打發(fā)寶貴的時(shí)光了.”父親莞爾一笑,說：“謝謝你,我的朋友.不過,你還是看看我的兒子在玩什么吧……”原來,小瓦特在設(shè)計(jì)各種各樣的玩具,還畫了許多圖樣,這年小瓦特才剛好 6 歲整,客人吃驚地說：“這孩子真了不起!”

　　又有一次,家里人全出去了,只留下瓦特一個(gè)看門.他呆呆地看著爐子上燒水的茶壺.水快燒開了,壺蓋被蒸汽頂起來,一上一下地掀動(dòng)著……他想：這蒸汽的力量好大啊.如果能制造一個(gè)更大的爐子,再用大鍋爐燒開水,那產(chǎn)生的水蒸汽肯定會(huì)比這個(gè)大幾十倍、幾百倍.用它來做各種機(jī)械的動(dòng)力,不是可以代替許多人力嗎?這就是后來人們傳說中的“瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)”的故事.小瓦特是這樣設(shè)想過,只不過真正試制蒸汽機(jī),卻是后來的事情.

　　小瓦特為搞發(fā)明創(chuàng)造,發(fā)憤學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí).他 13 歲開始學(xué)習(xí)幾何學(xué);15歲讀完了《物理學(xué)原理》;17 歲開始當(dāng)學(xué)徒工.此后,他才真正投入了蒸汽機(jī)的研制和發(fā)明,一發(fā)而不可收.

　　1757 年瓦特到格拉斯哥大學(xué)當(dāng)教學(xué)儀器修理工.那里既有完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和各種儀器,又有許多著名學(xué)者和專家,這些都給瓦特提供了極其有利的條件.學(xué)校還專門為他創(chuàng)辦了實(shí)驗(yàn)車間.1769 年,瓦特在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過了無數(shù)次失敗,終于制成了一臺(tái)單動(dòng)式蒸汽機(jī),并且獲得了第一臺(tái)蒸汽機(jī)的專利權(quán).1782 年瓦特又研制成功一種新式雙向蒸汽機(jī),并且可以廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)器上;1788 年,英國(guó)政府正式授予瓦特制造蒸汽機(jī)的專利證書;從 1775 年到 1800 年,瓦特和波爾頓合辦的蘇霍工廠,就制造出 183 臺(tái)蒸汽機(jī),全用于紡織業(yè)、冶金業(yè)和采礦業(yè),到了 19 世紀(jì) 30 年代,蒸汽機(jī)推向了全世界,從此人類社會(huì)進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”.造福于人類的發(fā)明家——瓦特永遠(yuǎn)被后人敬仰.

　　科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的故事 牛頓——萬有引力的發(fā)現(xiàn)

　　人們都知道從蘋果落地中牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的故事,其實(shí)那不過是法國(guó)啟蒙思想家伏爾泰為宣傳自然科學(xué)而編的故事.

　　在牛頓之前,人們已經(jīng)知道有兩種“力”：地面上的物體都受重力的作用,天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力.這兩種力究竟是性質(zhì)不同的兩種力?還是同一種力的不同表現(xiàn)?牛頓在劍橋大學(xué)讀書時(shí)就考慮起這個(gè)問題了.

　　牛頓23歲時(shí),鼠疫流行于倫敦.劍橋大學(xué)為預(yù)防學(xué)生受傳染,通告學(xué)生休學(xué)回家避疫,學(xué)校暫時(shí)關(guān)閉.牛頓回到故鄉(xiāng)林肯郡鄉(xiāng)下.他仍沒有間斷學(xué)習(xí)和對(duì)引力問題的思考.

　　那時(shí),鄉(xiāng)下的孩子們常常用投石器打幾個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),之后,把石頭拋得很遠(yuǎn).他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉(zhuǎn)過,而牛奶不灑出來.

　　這一現(xiàn)像激發(fā)了牛頓關(guān)于引力的想像：“什么力使投石器里面的石頭,水桶里的牛奶不掉下來呢?”這個(gè)問題使他想到開普勒和伽利略的思想.他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進(jìn)而想到這些龐然大物之間力的相互作用.這對(duì)牛頓抓緊這些神奇的思想不放,一頭扎進(jìn)“引力”的計(jì)算和驗(yàn)證中了.牛頓計(jì)劃用這個(gè)原理驗(yàn)證太陽系各行星的行動(dòng)規(guī)律.他首先推求月球和地球距離,由于引用的資料數(shù)據(jù)不正確,計(jì)算的結(jié)果錯(cuò)了.因?yàn)橐览硗扑阍虑驀@地球轉(zhuǎn),每分鐘的向心加速度應(yīng)是16英尺,但據(jù)推算僅得13.9英尺.在失敗的困境中,牛頓沒有灰心,反而以更大的努力進(jìn)行辛勤的研究.

　　1671年,新測(cè)量的地球半徑值公布了.牛頓利用這一數(shù)據(jù)重新檢驗(yàn)了自己的理論,同時(shí),還利用他自己發(fā)明的微積分處理了月一地關(guān)系中不能把地球看作質(zhì)點(diǎn)時(shí),重力加速度的計(jì)算問題.有了這兩項(xiàng)改進(jìn),牛頓得到了兩個(gè)完全一致的加速度值.這使他認(rèn)為,重力和引力具有相同的本質(zhì).他又把基于地面物體運(yùn)動(dòng)的三條定律(即牛頓三大定律)用于行星運(yùn)動(dòng),同樣得出滿意的正確結(jié)論.

　　牛頓整整經(jīng)過了7個(gè)春秋寒暑,到他30歲時(shí)終于把舉世聞名的“萬有引力定律”全面證明出來,奠定了理論天文學(xué)、天體力學(xué)的基礎(chǔ).

　　萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),宣告了天上地面的萬物都遵循同一規(guī)律運(yùn)動(dòng),徹底否定了亞里士多德以來宗教勢(shì)力宣揚(yáng)的天上地下不同的思想,這是人類認(rèn)識(shí)史上的一次飛躍.