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第12章 发明4(1)

假如没有它,达·伽马就抵达不了印度并发现那里的宝藏,哥伦布发现不了新大陆,也就不会有今天的美利坚;麦哲伦更作不了环球旅行,证明地球是圆的。它便是——导航仪器的鼻祖——指南针小史在遥远的古代,人们在白天往往靠观察太阳来确定方位,晚上可以依靠北极星来辨别方向,但阴雨天、大雾天则束手无策。正是这种日常生活的所需,促使人们不懈地去寻求一种在任何时候、任何地方都能使用的辨别方向的工具。最早的指向工具是指南车。它不是用磁铁做成的,而是用结构相当复杂的齿轮机械来保持既定方向。

相传,指南车是大约四千多年前由黄帝发明的。当时,黄帝部落与蚩尤部落进行战争,蚩尤施展妖术造出大雾,想在黄帝的兵马迷失方向时战胜他们。黄帝为了战胜蚩尤,就创造了指南车来指示方向。另外,还有一种传说,西周初年,南方有一个叫越裳氏的小国,派使臣来朝贺周天子,返回去的时候,周天子怕他迷失方向,就让周公为他造了一辆指南车。这在《古今注》和《宋书·礼志》中有记载。这些传说虽不足为据,但至少说明,我国在三四千年前就已经有了指示方向的工具。

古代劳动人民在实践的过程中,逐渐认识了磁石的性质并最早用它制成指示方向的仪器。传说秦始皇建造的阿房宫的北门就是用磁石造成的,如果有人携带铁制兵器进宫行刺的话,就会立刻被大门吸住。至于磁石指南的性质是什么时候被中国人所认识,中国人又在什么时候利用磁石的这种性质制成了指南针,现在还不能确切知道。

到了宋代,正当人们热衷于指南车的制造时,以磁石的磁性为基础的指南技术获得了新的发展。人们把人造磁铁做成鱼的形状,让它浮在水面上可以自由转动,当它静止的时候,鱼头就指向南方,鱼尾则指向北方。这种指南鱼看似简单,实际上蕴涵了很多在当时看来已经很复杂的将铁造成永磁钢的技术,并充分利用地球磁场和磁铁磁性的关系的规律。

而在宋代人撰写的《事林广记》中还记载了许多关于木刻指南龟的故事。木刻指南龟和木刻的指南鱼的原理是相同的,所不同的是,指南龟不是浮在水面上,而是安置在一根竹钉子的顶端,竹钉固定在一个底座上,指南龟可以在竹针顶端自由转动。人拨转木龟后,木龟最后就在静止时指向南方。指南龟尽管消除了指南鱼的一些缺点,但它的指向精确度和稳定性还是不能满足远途航海的需要。制造一种更精确、更稳定的指向工具就成为必然的事情了。

宋代大科学家沈括在他的《梦溪笔谈》中记载了针形指南针的四种装配方法。

一是水浮法,就是使磁针中部穿在一根灯芯草中,一起悬浮在水面上。二是指爪法,就是指磁针平放在指爪甲上,由于爪甲摩擦阻力较小,磁针很容易转动,就会在地磁场的作用下自动地指定南北方向。三是碗唇法,就是把磁针平放在碗唇上,指向原理与指爪法相同。四是缕悬法,就是用一根茧丝系在磁针腰上,用芥子大小的蜡将它固定好,悬挂在没有风的地方,就会自然指向南北。沈括根据丰富的经验指出:在这四种支撑法中,水浮法摇荡不稳,跟指南鱼的效果差不多,指爪法和碗唇法又容易滑落,以缕悬法为最佳。

后来,人们受指南龟用支撑法制造的启发,模仿着造出了指南针,就是将磁针支撑在底盘上。这样,制造指南针的基本技术在宋代就已经完成。

最初的指南针没有固定的方位盘相配合,沈括所描绘的几种指南针都没有方位盘。到南宋时才出现了罗经盘,或称之为地螺、针盘等,也就是使指南针与方位盘连成一体。这使指南针在航海中有了更加方便和广泛的应用。

值得回味的事情是:指南针从指南勺、指南鱼到具有很高精度的罗盘的发展,是在宋代那些以看风水、看病为业的方士们的手里最先实现的。

由于指南针的发明,中国庞大的商船队不仅航行在南洋一带,而且穿过马六甲海峡,横渡印度洋,与阿拉伯和东非国家发生了频繁的交往。

在元代的1281年,中国航海商船的船长郑震就率领他的海船从泉州载着使臣出国远航,经过三个月时间到达斯里兰卡。明代时,更有郑和七次下西洋的壮举。

指南针传到西方后,欧洲人才消除了对海洋的神秘感和恐惧感,从而自15世纪以来,掀起了一浪高过一浪的航海热潮,不仅导致了世界史上著名的“地理大发现”,而且也使资本主义的资本原始积累在世界范围内迅猛展开,进而改写人类的历史。

由于指南针的制造和使用,中国人在世界上最早发现了“磁偏角”的地磁学现象。

在宋元时期,由于中国与阿拉伯国家的交往十分频繁,我国的指南针大约在1180年左右经海路传入阿拉伯,接着又由阿拉伯传向欧洲。

它从问世到成为今天最为简便的代步工具,经历了漫长时间的洗礼和众人智慧的打磨,也许正印证了那句话——众人拾柴火焰高——自行车的演变历程1790年的一天,法国人多·西夫拉克伯爵正边吹着口哨,边走在雨后的大街上。突然,一辆四轮马车从他身边疾驰而过,多·西夫拉克来不及躲避,被溅了一身的泥水。他懊丧地回到家中,心想:宽大的四轮马车行驶在窄窄的马路上,会给行人带来诸多不便。要是能有一种小巧、轻便的交通工具多好啊……噢,对了!如果把四轮马车从中间一分为二,不就可以拥有一种小巧的车了吗?西夫拉克立即动手,将他的想法付诸于实践。就这样,他发明了一辆全部用木料制成的两轮坐车。西夫拉克制造的两轮车更像是前后安装了两个木头轮子的木马,中间有一根托架,连接着两个轮子。人骑在上面,两手扶住木马的头,用双脚蹬地,借助蹬地的反作用力,使轮子转动,进而带动车子前进。但是,它既没有驱动装置,也没有转向的车把。骑车人只有靠把脚踩在地上不动,才能使车子停下来。在拐弯的时候,人要从车上下来,把前车轮抬起来,以改变车子的方向。当时,人们称这种木马车为“休闲马”。不久,人们对这种车子的兴趣就淡化了。

1813年,德国巴登地区的杜莱西尼男爵又研制出了一种用脚蹬地行进的坐车。这种车的两个轮子纵向装在一个单边的简单木架子上,中间有一个座鞍。人坐在鞍上,两脚交替着行进。这种车虽没有驱动装置,然而骑车人可以将双臂放在一条铁挡上,手扶着与前轮相连的木棍,可以自由转动方向。这种车的车身、车轮和辐条都是用木料做的。车架由金属制成,呈马鞍形。车座的高度可以调整。

当杜莱西尼男爵骑着车,出现在马路上时,他和他的车便成了人们的笑料。杜莱西尼甚至因此丧失了本该可以领取的退休金。他死的时候,分文不名。但是,杜莱西尼的车在英、法、美三国却得到了另一番待遇,风靡一时,成为一种消遣品。1817年,这种车在巴黎卢森堡公园首次公开表演,重新燃起了人们对两轮车的兴趣。人们在公开场合骑车取乐。英国人称这种车为“游乐木马”。英法两国还为这种新运动建造特别的场地。

1839年,一位名叫阿克帕特里克·麦克米伦的英格兰铁匠带来了自行车史上的一次革命。他发明了放置在后轮的脚驱动装置——脚蹬。骑车者用脚踩着脚蹬,通过安装在后轮上的一个曲柄系统,就可以带动后轮前进,使车行走。麦克米伦改变了长期以来人们的观念,使骑车者不再用双脚踏地,提高了自行车的速度。麦克米伦制成了世界上第一辆真正的自行车,自行车从此进入实用和商业制造阶段。但是,他的车也有显而易见的缺陷,那就是骑车人很难踩动脚蹬。

1861年,法国的马车制造人皮埃尔·米绍在修理杜莱西尼式自行车的过程中,采纳儿子欧内斯特的建议,将脚蹬和曲柄直接安装在自行车的前轮上。这种车使用的是无弹性的木轮子,骑起来特别颠,所以被称为“震骨器”。它也没有车闸,人在快速骑行时,要费很大的力气才能刹住车。但是,这种交通工具毕竟能够以车代步,所以得到了大家的认可,很快便风行欧洲。人们按照拉丁文“快”和“步行人”的意思,把这种车叫做自行车。

1869年,法国的基鲁美发明了带链条的自行车,这是一种全新的自行车。脚蹬带动一只链轮,链轮又通过链条带动后轮转动。可惜,基鲁美在1870年的普法战争中阵亡,他发明的自行车被堆放在粮仓中,无人问津。

1870年,英国人詹姆斯·史泰龙在前人的基础上进行了大胆的创新。他也是将脚蹬装在前轮上,可是他的车的模样看起来怪怪的。车座有一人高,上下车和拐弯都很不方便。车行驶起来也不稳当。由于车的速度依赖于前轮,所以前轮大约是后轮的3倍。人骑在上面,颇有点儿耍杂技的味道。但是,这种前轮大、后轮小的高轮车也有长处,那就是速度相当快。19世纪七八十年代,这种被戏称为“大小钱”的自行车完全占领了欧洲市场。

1879年,英国人劳森率先将曲柄和脚蹬放在前后轮中间。他造出了一辆有链条驱动,有X型车架和车座较低的自行车。劳森发明的自行车被誉为“安全自行车”。

1885年,英国工业家斯塔利设计出首辆链条式自行车的样式。这种自行车的前后轮一样大。骑车人可以舒适地跨坐在两个轮子之间。脚蹬和后轮之间联结着一根链条。脚踏柄的尽头有一个链轮。此时,自行车的外形已经和今天的自行车非常相像,自行车的结构基本定型。

1887年,有一位名叫约翰·邓禄普的英格兰兽医,他的儿子为了在即将举行的单车比赛中战胜自己的同学,恳求邓禄普想个办法。邓禄普别出心裁地将废弃的旧胶管黏结成两个环,打足了气后,把它们分别绑在单车的两个轮子上,做成了最初的充气轮胎。比赛的那天,大多数同学都使用实心橡胶轮胎,他们对邓禄普发明的新奇玩意儿不屑一顾,嘲笑其为“木乃伊”或“布丁”。结果,邓禄普的儿子大获全胜。第二年,在朋友的劝说下,邓禄普申请了充气轮胎的专利权,新闻媒体大肆宣传。一位爱尔兰的实业家与邓禄普合股经营,生产这种充气空心轮胎。

至此,单车逐渐成为大众喜爱的交通工具,到1888年时,全世界已有30万辆自行车。

19世纪60年代,自行车热的兴起带来了一股时装界的改革,一名叫阿米利亚·布卢斯的设计师,专门为骑车的女士们设计了一种新裤装,即女士灯笼裤。

世界上第一个徒步和骑车周游世界的旅行家是中国的潘德明。1930年,他从越南经金边、马来西亚、印度、阿富汗、伊朗、阿拉伯、土耳其,游遍欧美各国,渡太平洋,取道日本回国。此次环球周游世界历时7年,行程数万里,途经40多个国家。

很显然,它的诞生与自行车的发明有着血脉之缘,却有着自行车无法比及的魅力,它是——追风一族的最爱——摩托车的诞生摩托车是由一个叫戴姆勒的人发明的。戴姆勒于1834年3月出生在德国的威登堡,是一个面包师的后代。少年时代,他就去一家机床厂干活,由于觉得自己文化水平太低,23岁那年,戴姆勒考入斯图加特工业学校进修。在那里,戴姆勒学到了许多科学文化知识,为以后发明摩托车打下了良好的基础。

从学校毕业后,戴姆勒进入一家机械制造公司工作,他看到当时的汽车都是采用瓦特发明的蒸汽机作为动力装置,以煤炭作为燃料,就想能不能改变一下动力装置,使汽车跑得更快一些,并减少汽车行驶过程中产生的浓烟对环境带来的不利影响。

戴姆勒是一个十分谦虚好学的人,当他听人介绍说在他之前一位名叫奥托的人研制出了压缩式内燃机的消息后,便怀着既兴奋又崇敬的心情拜会了奥托。戴姆勒把自己的情况以及设想向奥托作了详细说明,两个年轻人一拍即合。在奥托的邀请下,戴姆勒接受了德意志煤气内燃机制造厂的技术指导工作。

1876年,奥托研制出了四冲程固定式燃气内燃机,在当时引起强烈反响。可是戴姆勒却明白,这种效率低下的东西在实际生活中还没有多大的应用前景。为了集中精力研制更好的内燃机,戴姆勒离开了德意志煤气内燃机制造厂,自己组建了一个专门研究内燃机的机构。

功夫不负有心人。1883年,戴姆勒发明了一种热管点火式汽油内燃机,同年12月16日,获得了专利权。1885年,戴姆勒又研制出了直立式汽油内燃机。这种内燃机体积小,重量轻,每分钟大约可以转动700转,输出0.5马力的功率。此后,他一直琢磨把直立式汽油内燃机装在自行车上的途径和方法,终于在1885年的秋天有了结果。在斯图加特附近的坎斯塔特的后宅院中,戴姆勒第一次骑上了他的摩托车。他的摩托车结构粗糙,轮子是木制的,排气装置直接安在骑车人的坐位下,速度也慢,但是戴姆勒认为“对乡下的邮递员来说,他的摩托车可能是最有用的”。

戴姆勒的摩托车吸引了很多人的目光,德国工程师沃尔夫米勒和汉斯盖霍夫就是其中的两个,他们已经看出了这种摩托车存在的弊端,便设想将单缸内燃机改装成双缸内燃机。1894年1月,沃尔夫米勒和汉斯盖霍夫把设想变成了现实,他们研制出了双缸内燃机,并把它装在了自行车上。这一年,德国的慕尼黑就生产出1000辆“沃尔夫米勒”牌摩托车。3年之后,沃尔夫米勒在申请专利时,将机器脚踏车正式命名为摩托车。

第一次世界大战前后,由于摩托车价格便宜,运行费用低廉,一时成为与汽车展开竞争的强劲对手,当时的军警人员也广泛使用摩托车来作为侦察敌情的交通工具。两次世界大战期间,摩托车的制造趋势是越造越大,一般都使用跨斗,用四冲程双汽缸发动机驱动。大约在1950年前后,整个欧洲开始流行由二战中的伞兵研制的两冲程小型轻便摩托车,这种摩托车通常被叫做低座小摩托车。此后摩托车逐渐风靡全世界。

就在戴姆勒忙于研制他的摩托车之际,距他60英里远的卡尔·本茨正在为他的内燃机汽车忙碌,然而两个人却互不相识,甚至一生也未谋过面。

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