本傑明·富蘭克林是在偶然的機會想到發明避雷針的:
富蘭克林最著名的發現是統壹了天電和地電,破除了人們對雷電的迷信。在用萊頓瓶進行放電實驗的過程中,富蘭克林面對著電火花的閃光和劈啪聲,總是禁不住與天空的雷電聯想 起來,他意識到萊頓瓶的電火花可能就是壹種小型的雷電。為了驗證這個想法,必須將天空中的雷電引到地面上來。1752年7月的壹個雷雨天,富蘭克林用綢子做了壹個大風箏, 風箏頂上安上壹根尖細的鐵絲,又用絲線將鐵絲聯起來通向地面,絲線的末端拴壹把銅鑰匙,鑰匙又插進壹個萊頓瓶中。富蘭克林將風箏放上天空,壹陣雷電打下來,只見絲線上的毛 毛頭全都豎立起來,用手靠近銅鑰匙,即發出電火花。天電終於被捉下來了。富蘭克林發現,儲存了天電的萊頓瓶可以產生壹切地電所能產生的現象,這就證明了天電與地電是壹樣的 。在1747年,富蘭克林就從萊頓瓶實驗中發現了尖端更易放電的現象,等他發現了天電與地電的統壹性後,就馬上想到利用尖端放電原理將天空威力巨大的雷電引入地面,以避免 建築物遭雷擊。1760年,富蘭克林在費城壹座大樓上樹起了壹根避雷針,效果十分顯著。
牛頓被蘋果砸死了,從而發現了萬有引力定律。
俄羅斯化學家門捷列夫(1834~1907),生在西伯利亞。他從小熱愛勞動,喜愛大自然,學習勤奮。
1860年門捷列夫在為著作《化學原理》壹書考慮寫作計劃時,深為無機化學的缺乏系統性所困擾。於是,他開始搜集每壹個已知元素的性質資料和有關數據,把前人在實踐中所得成果,凡能找到的都收集在壹起。人類關於元素問題的長期實踐和認識活動,為他提供了豐富的材料。他在研究前人所得成果的基礎上,發現壹些元素除有特性之外還有***性。例如,已知鹵素元素的氟、氯、溴、碘,都具有相似的性質;堿金屬元素鋰、鈉、鉀暴露在空氣中時,都很快就被氧化,因此都是只能以化合物形式存在於自然界中;有的金屬例銅、銀、金都能長久保持在空氣中而不被腐蝕,正因為如此它們被稱為貴金屬。
於是,門捷列夫開始試著排列這些元素。他把每個元素都建立了壹張長方形紙板卡片。在每壹塊長方形紙板上寫上了元素符號、原子量、元素性質及其化合物。然後把它們釘在實驗室的墻上排了又排。經過了壹系列的排隊以後,他發現了元素化學性質的規律性。
因此,當有人將門捷列夫對元素周期律的發現看得很簡單,輕松地說他是用玩撲克牌的方法得到這壹偉大發現的,門捷列夫卻認真地回答說,從他立誌從事這項探索工作起,壹直花了大約20年的功夫,才終於在1869年發表了元素周期律。他把化學元素從雜亂無章的迷宮中分門別類地理出了壹個頭緒。此外,因為他具有很大的勇氣和信心,不怕名家指責,不怕嘲諷,勇於實踐,敢於宣傳自己的觀點,終於得到了廣泛的承認。
元素周期律
元素周期律揭示了壹個非常重要而有趣的規律:元素的性質,隨著原子量的增加呈周期性的變化,但又不是簡單的重復。門捷列夫根據這個道理,不但糾正了壹些有錯誤的原子量,還先後預言了15種以上的未知元素的存在。結果,有三個元素在門捷列夫還在世的時候就被發現了。1875年,法國化學家布瓦博德蘭,發現了第壹個待填補的元素,命名為鎵。這個元素的壹切性質都和門捷列夫預言的壹樣,只是比重不壹致。門捷列夫為此寫了壹封信給巴黎科學院,指出鎵的比重應該是5.9左右,而不是4.7。當時鎵還在布瓦博德蘭手裏,門捷列夫還沒有見到過。這件事使布瓦博德蘭大為驚訝,於是他設法提純,重新測量鎵的比重,結果證實了門捷列夫的預言,比重確實是5.94。這壹結果大大提高了人們對元素周期律的認識,它也說明很多科學理論被稱為真理,不是在科學家創立這些理論的時候,而是在這壹理論不斷被實踐所證實的時候。當年門捷列夫通過元素周期表預言新元素時,有的科學家說他狂妄地臆造壹些不存在的元素。而通過實踐,門捷列夫的理論受到了越來越普遍的重視。
後來,人們根據周期律理論,把已經發現的100多種元素排列、分類,列出了今天的化學元素周期表,張貼於實驗室墻壁上,編排於辭書後面。它更是我們每壹位學生在學化學的時候,都必須學習和掌握的壹課。
現在,我們知道,在人類生活的浩瀚的宇宙裏,壹切物質都是由這100多種元素組成的,包括我們人本身在內。
可是,化學元素是什麽呢?化學元素是同類原子的總稱。所以,人們常說,原子是構成物質世界的“基本磚石”,這從壹定意義上來說,還是可以的。然而,化學元素周期律說明,化學元素並不是孤立地存在和互相毫無關聯的。這些事實意味著,元素原子還肯定會有自己的內在規律。這裏已經蘊育著物質結構理論的變革。
終於,到了19世紀末,實踐有了新的發展,放射性元素和電子被發現了,這本來是揭開原子內幕的極好機會。可是門捷列夫在實踐面前卻產生了困惑。壹方面他害怕這些發現“會使事情復雜化”,動搖“整個世界觀的基礎”;另壹方面又感到這“將是十分有趣的事……周期性規律的原因也許會被揭示”。但門捷列夫本人就在將要揭開周期律本質的前夜,1907年帶著這種矛盾的思想逝世了。
門捷列夫並沒有看到,正是由於19世紀末、20世紀初的壹系列偉大發現和實踐,揭示了元素周期律的本質,揚棄了門捷列夫那個時代關於原子不可分的舊觀念。在揚棄其不準確的部分的同時,充分肯定了它的合理內涵和歷史地位。在此基礎上誕生的元素周期律的新理論,比當年門捷列夫的理論更具有真理性。
門捷列夫的平生
1907年1月27日,俄國首都彼得堡寒風凜冽,太陽黯淡無光,寒暑表上的水銀柱降到零下20多度,街上到處點著蒙有黑紗的燈籠,顯出壹派悲哀的氣氛。幾萬人的送葬隊伍在街上緩緩移動著,在隊伍最前頭,既不是花圈,也不是遺像,而是由十幾個青年學生扛著的壹塊大木牌,上面畫著好多方格,方格裏寫著“C”、“O”、“Fe”、“Zn”等元素符號。
原來,死者是著名的俄國化學家門捷列夫,木牌上畫著好多方格的表是化學元素周期表——門捷列夫對化學的主要貢獻。
門捷列夫生於壹位有十七個子女的中學校長家庭,他排行十四。出生剛數月,父親雙目突然失明,接著又丟掉了校長的職務。微薄的退休金難以維持生計,全家搬進附近壹個村子裏,因為舅舅在那裏經營壹個小型玻璃廠。工人們熔煉和加工玻璃的場景,對他以後從事與燒杯、燒瓶打交道的化學研究產生很大影響。1841年秋,不滿七周歲的門捷列夫和十幾歲的哥哥壹起考進市中學,在當地轟動壹時。不幸總愛跟隨貧苦人家。門捷列夫13歲時父親去世,14歲時工廠遭火災化為灰燼,母親只好再次搬家,將成年的女兒們嫁出去,讓兩個兒子參加工作。1849年春,門捷列夫中學畢業,母親變賣家產,壹心想讓小兒子上大學。在父親的壹位朋友的幫助下,門捷列夫進入彼得堡師範學院物理系。只過了壹年,就成為優等生。緊張學習之余,還撰寫科學簡評得到少量稿費。這時他已經失去任何經濟支持:舅舅和母親相繼去世。1854年,他大學畢業並榮獲學院的金質獎章,23歲成為副教授,31歲成為教授。
使他獲得最初聲望的是《有機化學》,為了寫這本書,他幾乎兩個月沒離開過書桌。年過七旬後,積勞成疾,竟雙目半盲。每天從清晨工作到下午5:30,“中飯”後繼續工作到深夜。他是在書桌前死去的,去世時手裏還握著筆。1869年元素周期律的發現使他名聲大噪,好多外國科學院紛紛聘請他為名譽院士。壹次,有個記者問他是怎樣想出周期律的,門捷列夫聽了大笑:“這個問題我考慮了20年之久,而您卻認為我坐著不動,5個戈比1行、5個戈比1行地排列著,突然就成功了?”
誠然,我們應該永遠銘記門捷列夫的格言:“什麽是天才?終身努力,便成天才!”
愛迪生 (1847-1931)
19世紀被譽為科學的世紀,也是以科學的技術化和社會化為突出特征的世紀。科學在這個世紀開始成為社會生活的壹個重要組成部分。風起雲湧的偉大創新轉變成為技術科學的巨大威力。這個世紀的壹些科技巨擘繼續活躍於20世紀。托馬斯·阿爾沃·愛迪生(Thomas Alva Edison),就是其中之壹。美國《生活》周刊不久前評出的過去1000年的100位最有影響力人物中,愛迪生名列第壹。
愛迪生出身低微、生活貧困,他的“學歷”是壹生只上過3個月的小學,老師因為總被他古怪的問題問得張口結舌,竟然當他母親的面說他是個傻瓜、將來不會有什麽出息。母親壹氣之下讓他退學,由她親自教育。這時,愛迪生的天資得以充分地展露。在母親指導下,他閱讀了大量的書籍,並在家中自己建了壹個小實驗室。為籌措實驗室的必要開支,他只得外出打工,當報童、辦報紙。最後用積攢的錢在火車的行李車廂建了個小實驗室,繼續作化學實驗研究。後來,化學藥品起火,幾乎把這個車廂燒掉。暴怒的行李員把愛迪生的實驗設備都扔下車去,還打了他幾記耳光,據說愛迪生因此終生致聾。
愛迪生是美利堅民族崇尚的那種傳奇般的人物——雖未受過良好的學校教育,但憑個人奮鬥和非凡才智獲得巨大成功。他自學成才,以堅韌不拔的毅力、罕有的熱情和精力從千萬次的失敗中站了起來,克服了數不清的困難,成為美國發明家、企業家。他早年曾制定雙工式和四工式電報系統,發明自動電報幫電機。1877~1879年發明留聲機;實驗並改進了電燈(白熾燈)和電話。以後又制定了照明系統,並為實現集中供電進行了許多工作。他提出並采用直流三線系統。制成當時容量最大的發電機,並於1882年利用該機建成了第壹座大型發電廠。在同時期,作了鐵道電氣化的試驗。1883年發現“愛迪生效應”,即熱電子發射現象。在電影技術、礦業、建築、化工等方面也有不少著名的發明,僅從1869年到1901年,就取得了1328項發明專利。在他的壹生中,平均每15天就有壹項新發明,他因此而被譽為“發明大王”。
愛迪生獻身科學、淡泊名利。在研制電燈時,記者對他說:“如果妳真能造出電燈來取代煤氣燈,那妳壹定會賺大錢。”愛迪生回答說:“壹個人如果僅僅為積攢金錢而工作,他就很難得到壹點別的東西——甚至連金錢也得不到!”他壹直被稱作現代電影之父,可是在電影界人士為他77歲壽辰舉行的盛大宴會上,他說:“對於電影的發展,我只是在技術上出了點力,其他的都是別人的功勞。”
愛迪生胸襟開闊、善處逆境。針對自己的耳聾不便,他說:“走在百老匯的人群中,我可以像幽居森林深處的人那樣平靜。耳聾從來就是我的福氣,它使我免去了許多幹擾和精神痛苦。”1914年某天晚上,愛迪生的電影實驗室突遭火災,損失巨大。愛迪生安慰傷心之極的妻子說:“不要緊,別看我已67歲了,可我並不老。
從明天早晨起,壹切都將重新開始,我相信沒有壹個人會老得不能重新開始工作的。”第二天,愛迪生不但開始動工建造新車間,而且又開始發明壹種新的燈——壹種幫助消防隊員在黑暗中前進的便攜式探照燈。火災對愛迪生就像是壹支小小的插曲。
愛迪生造福大眾、不畏艱辛。為尋找燈絲,他試驗了數千種材料;為試制壹種新的蓄電池,他失敗了八千次。因此,愛迪生常常說:“天才是百分之壹的靈感加上百分之九十九的勤奮。”他在80歲時,仍然保持著發明家的精神,堅張地進行著發明創造活動。1927年,他成立了愛迪生植物研究公司,投入壹個嶄新的研究領域,尋覓化工新材料。81歲高齡的愛迪生成功地從野草中提煉出橡膠,受到人們極高的評價。
1931年10月18日清晨3時24分,愛迪生帶著寬慰的微笑,閉目辭世,享年84歲。臨終時他坦然地說:“我為人類的幸福,已經盡力了;沒有什麽可遺憾的了。”
舉行葬禮的那天,全美國熄滅電燈壹分鐘,以示哀悼。這是人們表達對愛迪生無限懷念之情的最隆重的方式,也是人們獻給這位偉大發明家的壹曲無言的贊歌。
阿爾伯特·愛因斯坦,1879年出生在德國。他壹生科研成果卓著,其中最卓著的是他用實驗證實了原子的存在,創立了相對論,並發展了普朗克提出的量子假說。德國著名物理學家愛因斯坦,壹生為現代物理學發展做出了卓絕貢獻。其最卓絕的成就是他突破牛頓經典物理學的框架,創立了適用於微觀高速運動領域的相對論。
在愛因斯坦之前,人們自古以來都認為,雖然物質在時間和空間中存在,它們的運動受時間和空間的制約,但時間和空間都是不受物質的分布及其運動影響的。由此,把時間、空間、物質、運動完全割裂孤立開來。天才的物理學家牛頓也相信這壹看法,據之提出了絕對時間、絕對空間和絕對運動觀念。愛因斯坦不同意牛頓的絕對時空觀和絕對運動觀,從光速有限出發,提出宇宙間的時間同時性都是相對的,是相對於某壹參照系來說的,如月球上事件發生的時間是相對於地球這個參照系來說的。在同時性是相對的基礎上,他否定了牛頓的絕對時間、絕對空間和絕對運動概念。因為時間的同時性都是相對於某壹參照系來說的,所以都是相對的;而運動又是與時間緊密相連的,所以運動也都是相對的,孤立地看地球,它的運動是不存在的;空間和時間是緊密相連的,所以絕對空間也是不存在的。從而,愛因斯坦把看起來似乎是彼此無關的時間和空間聯系了起來,使它們成了相互密切聯系的對立統壹體,於1905年創立了狹義相對論。
1916年,愛因斯坦又經過10年探索,進壹步完成了廣義相對論創立工作。廣義相對論是壹種沒有引力的新引力理論,是適用於所有參照系的物理定律。它與狹義相對論不同,狹義相對論僅僅適用於不存在引力的物理過程。研究的是直線、勻速相對運動的參照系;而廣義相對論研究的是作任何運動的參照系,既適應直線、勻速運動的參照系,又適應加速運動和旋轉運動的參照系,因而它是相對論大廈的第二層樓房。廣義相對論進壹步表明,時間和空間並不是孤立的,物質的分布和運動也反過來決定時間和空間的結構。它們之間也相互影響,是對立統壹體。愛因斯坦的相對論,是近代科學技術在幻世紀取得的最重大成果,它導致了古老物理學的徹底革命,完成了物理學第三次理論大綜合,進壹步奠定了現代物理學發展的基石