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蒸汽机的真正发明者
你听说过“水壶的故事”吗?故事中说,瓦特小的时候,看见炉子上壶里的水沸腾了。蒸汽把壶盖顶了起来,瓦特从中受到启发,长大后发明了蒸汽机,成为著名的发明家。其实,那只不过是传说而已,瓦特发明蒸汽机并不是他幼时的灵感,而是吸收前人的成果和他个人艰苦努力的结果。
1736年,瓦特生于英国造船业发达的格拉斯哥城附近的格里诺克镇。他的祖父和叔叔是机械工人,父亲是造船工人。因为家里穷,瓦特几乎没上过学,但在家庭的影响下,从小就懂得了不少机械制造的知识,培养了制造机械的兴趣。瓦特18岁那年进格拉斯哥城学习手艺,后来又去伦敦专门学习机械制造业。1757年,瓦特到格拉斯格大学当实验员,专门制作和修理教学仪器。大学为瓦特提供了良好的学习与实践的机会。他孜孜不倦地学习,还掌握了德文和意大利文,一有机会就向大学里的教授请教,有时还和他们争论科学技术问题。
1763年,外边送到大学里的一台蒸汽机要瓦特负责修理。瓦特和另外几个人详细地研究起来。
这台蒸汽机是一个名叫纽克曼的苏格兰铁匠发明制造的,这在当时是最先进的蒸汽机了。在纽克曼之前,有许多人都对蒸汽当作动力用于生产怀着很大的兴趣。1688年,法国物理学家德尼斯·帕潘,曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。但是,帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。十年后,英国人托易斯·塞维利发明了蒸汽抽水机,主要用于矿井抽水。1705年,纽克曼经过长期研究,综合帕潘和塞维利发明的优点,创造了空气蒸汽机。
经过认真研究,瓦特发现纽克曼蒸汽机有许多缺陷,主要是燃料耗费太大,笨拙,应用的范围有限,只能用于矿井抽水和灌溉,瓦特决心造一台比它更好的蒸汽机。
一年之后,瓦特自己制造的蒸汽机开始点火了。但水沸腾起来之后,蒸汽机一动不动,水汽从里面冒了出来,屋子里搞得雾气腾腾,原来蒸汽机漏汽,瓦特的第一次试验失败了。
“我一定能成功!”瓦特相信自己的能力。
但是,大学里并不支持他制造蒸汽机。当时,造一台蒸汽机需要几千英镑,而瓦特一年的工资也才不过35英镑,他只好向朋友求助。一个经营铁工厂和煤厂,名叫巴克的朋友为他提供经费,给予他很多帮助。当试验眼看就要成功的时候,巴克却突然破产,瓦特又走投无路了。
“瓦特,我给你带好消息了。”正当瓦特在自己的实验室里一筹莫展的时候,好心的巴克却在四处奔走,想法为瓦特寻找支持者。
“什么好消息,快告诉我。”瓦特兴奋起来,感到事情又有希望了。
“伯明翰有一个铁器制造商,叫马太·波尔敦,他答应为你提供经费。”
“他有什么条件?”
“他将为试制蒸汽机提供一切费用,并且维持你的生活,直到这个事业获利为止。你要用蒸汽机专利权的三分之二,作为对他的补偿。”
“好,我同意了!”
瓦特很快赶到伯明翰,在那里,经过反复实践,终于在1796年制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机。这种蒸汽机比纽克曼的蒸汽机有显著的优点,可节省75%的燃料。
瓦特并没满足于已取得的成就,1782年,他又成功地制造了联协式蒸汽机。1784年,瓦特对它进行了改进,为它增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置,使它能适用于各种机械的运动。从此之后,纺织业、采矿业、冶金业、造纸业、陶瓷业等工业部门,都先后采用蒸汽机作为动力了。
1807年,美国人富尔把瓦特的蒸汽机装在轮船上,从此,航运中的帆船时代结束了。
1814年,英国人史蒂芬把瓦特的蒸汽机装在火车上,陆路运输的新时代开始了。
19世纪三、四十年代,蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用,这就是所谓的“蒸汽时代。”
瓦特逝世于1819年,后人为了纪念他的伟大发明,把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。现代家庭用的电灯、电暖器、电熨斗的功率都称为“瓦”,那是“瓦特”的简称,也是为了纪念他为人类作出的杰出贡献。
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伟大的科学家牛顿
我们都知道,牛顿是位伟大的科学家。为自然科学的发展做出了巨大贡献。那么,他的成就主要在哪些方面呢?先看看他在天文学方面的贡献。在牛顿之前,哥白尼、布鲁诺、开普勒等人曾经取得了很大成就。牛顿继承并发展了他们的研究成果。牛顿年轻的时候,就相信开普勒提出的行星按照一定轨道运动的理论。但为什么会这样运动呢?他感到一定有种隐藏着的力量在牵着这些行星,使它们不致于脱离轨道,在天空中乱飞。月亮绕着地球运转,一定是有种力在牵着它;一件东西向地面落下,也是因为被这种力吸向地面。经过深入地思考和研究,牛顿发现任何物体都具有吸引力。于是他发现了万有引力定律。这就是:宇宙中的任何物体之间,都存在着相互吸引力;各个物体间吸引力的大小,与物体的大小成正比,与它们之间的距离成反比。牛顿还把这个定律用数学公式表达出来,后来它成为天文学上的基础定律,极大地推动了对天体运动的研究。同时,它对于研究物体的运动,都有普遍意义。
在光学方面,牛顿用三棱镜进行光的实验,把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光带。他通过倒置棱镜,又把七色光带综合为白光。这样,就正确解释了白光(即日光)是由有色光组织成的,从而奠定了光谱学的基础。另外,他制成了世界上第一架反射望远镜,能够放大40倍,通过它,可以看到木星上的卫星。反射望远镜的发明,使人类对天体的观察进入了一个新阶段。
在数学上,牛顿创立了二项式定理和微积分学,推动了数学研究的发展。
在力学上,牛顿在伽利略力学理论的基础上,经过长期深入研究,解释了众多的力学现象,建立了完整的力学理论体系。其中,力学三定律,也称“牛顿三定律”,对近代自然科学的发展影响最大。
总之,牛顿是近代自然科学的奠基人,在科学发展史上占有非常重要的地位。
牛顿在科学上能够取得这么多的重大成就,不是偶然的。这是他善于观察思考,勤奋刻苦钻研的结果。
1642年,牛顿生于英国东南部林肯郡的一个农村。他从小就喜欢读书,非常勤奋,还特别喜欢手工,家里给他的零用钱,他都用来购买木工工具。他做了许多精巧的风车、风筝、日晷、漏壶等实用器械。18岁那年,牛顿进入剑桥大学三一学院,26岁,就成为剑桥大学著名的数学教授。
年轻的时候,牛顿就非常注意观察自然现象,不管什么事都在心里问个为什么。据传说,一天傍晚,牛顿在苹果树下乘凉,忽然有一个苹果从树上掉下来,刚好落在他身边。牛顿看见后,觉得很奇怪,苹果为什么掉在地下,而不向天上飞去呢?在“苹果落地”的启发下,经过专心思考和研究,牛顿后来发现了万有引力定律。
牛顿非常勤奋,他一生中的绝大部分时间是在实验室度过的,他常通宵达旦地做实验,有时一连六个星期都在实验室工作,不分白天和黑夜,直到把实验做完为止。
有一天,他请一个朋友吃饭。可是朋友来了,他却还在实验室里工作。吃饭的时间早过了,还不见牛顿从实验室里出来。朋友饿急了,就自己到餐厅里把一只鸡吃了,鸡骨头留在了碗里。过了一会儿,牛顿来到餐厅,看到碗里有很多鸡骨头,不觉惊奇地说:“原来我已经吃过饭了。”于是又回到了实验室工作。
又有一次牛顿一边思考问题。一边准备煮鸡蛋。不知不觉地把自己的怀表扔进锅里煮了起来。
牛顿就是这样忘我,这样孜孜不倦地钻研学问的。
牛顿虽然是位伟大的科学家,却从来没有骄傲自满过,他谦虚地说:在科学的道路上,我们只是一个在海边玩耍的孩子,偶然拾到一块美丽的石子。至于真理的大海,我还没有发现呢!
1727年,牛顿病逝于伦敦郊区。英国政府为他举行了隆重的国葬。
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“海上马车夫”
17世纪,欧洲的资本主义经济得到较大的发展,各国之间的贸易往来日益增多。当时,世界各国间的贸易通道主要在海上,哪个国家的造船工业发达,拥有商船的数量和吨位最多,它就能控制东西方贸易,称霸海洋,从事海外殖民掠夺。船在当时就象陆路运输的马车一样,船就是海上的马车,哪个国家掌握了海上的马车,它就是海上的马车夫。在整个17世纪,荷兰是世界上最强大的海上霸主,因此,被称为“海上马车夫。”
荷兰,在17世纪之前,是西班牙属地尼德兰的一个省。“尼德兰”意为低地,是莱茵河入海处一大片低地的总称,它包括今天的荷兰、比利时、卢森堡和法国东北部的一部分。尼德兰是个富饶的地区,当年西班牙帝国的一半税收来自这里。西班牙国王查理一世把它看作是自己“王冠上的一颗珍珠。”16世纪末,尼德兰普遍兴起了反对西班牙统治的政治运动和武装起义。1581年尼德兰北方七省成立“联省共和国”,其中以荷兰省最大,所以又称荷兰共和国。
荷兰独立后,大力发展资本主义工商业,商业、海洋运输业,金融业非常发达,很快成为西欧强国。
当时,荷兰的造船业居世界首位。仅在首都阿姆斯特丹就有上百家造船厂,全国可以同时开工建造几百艘船。荷兰的造船技术是世界上最先进的,船的造价比英国低1B3到1B2。欧洲许多国家都到荷兰订购船只。
荷兰的商船吨位占当时欧洲总吨位的3B4,拥有1.5万艘商船,几乎垄断了海上贸易。挪威的木材、丹麦的鱼类、波兰的粮食、俄国的毛皮、东南亚的香料、印度的棉纺织品、中国的丝绸和瓷器等等,大都由荷兰商船转运,经荷兰商人转手销售。当时的阿姆斯特丹是国际贸易的中心,港内经常有2000多艘商船停泊。
荷兰的海军舰只几乎超过了英法两国海军的1倍。它们在世界各大洋游弋,保护本国商船,并从事海外殖民掠夺。在亚洲,1595年荷兰人首次绕过好望角,到达印度、爪哇。不久,荷兰舰队便在爪哇和马六甲海峡两次打败葡萄牙舰队,并且不断追捕、抢劫中国商船,垄断了东方贸易。1602年,荷兰成立东印度公司,专门控制这一地区的贸易,还一度侵占我国的澎湖、台湾。
在美洲,荷兰于1621年成立西印度公司,把持西北非洲与美洲之间的贸易,并在北美侵占了一块殖民地,建立了以新阿姆斯特丹(即现在的纽约)为中心的新荷兰。
在非洲,荷兰在东西方交通的咽喉,南非的好望角,修筑要塞、营建殖民地,在那里开辟种植园,保证过往船只的淡水、粮食的供应。
由此可见,“海上马车夫”这个绰号形象说明了17世纪的荷兰在商业、海洋和殖民掠夺各方面所拥有的霸权。
但是,“海上马车夫”的好景不长。从17世纪中叶,英荷便在各大海洋展开了海上争霸战,后来,法国也参与进来