世界科技全景百卷书（4） 蒸汽机带来的革命pdf

世界科技全景百卷书（4） 蒸汽机带来的革命 作者：杨广杰

世界科技全景百卷书（4） 蒸汽机带来的革命 出版社：中国建材工业出版社

世界科技全景百卷书（4） 蒸汽机带来的革命 精彩文摘

机械时代

新发明对人类的影响

科学和技术是密切相关的，它们同处于人类认识自然和改造自然的统一过程中。科学的主要职能在于理解和认识自然，科学是关于自然规律性的知识体系。技术是人们为了特定的目的所应用的某种手段的总和，是各种工具、设备和经验、工艺的体系。

近代以前，科学和技术的水平都比较低，科学不能直接地影响生产，而生产也没有迫切地需要科学的成果，两者联系不紧。这时的技术直接来源于工匠们在长期生产实践中积累起来的经验和手艺。

到近代以后，由于技术不断地趋向复杂、精密和综合，就由主要来源于经验而发展为科学的自觉运用。

让我们来看看望远镜和显微镜的发明和应用。

在 17 世纪初，荷兰人首先发明了望远镜。望远镜由荷兰人发明出来绝不是偶然的，因为那时在荷兰磨制玻璃和宝石技术很发达，也就有很多制作眼镜的工人。

这一天，阳光普照，小鸟在空中唱着歌儿飞来飞去。在荷兰的密特尔堡小镇，制镜工人利比斯赫为检查磨制出来的透镜质量，用透镜去看教堂顶上的风向标。

当时，他带了一块凸透镜和凹透镜。当他把两块透镜离开一点排成一条线时，惊讶地看到远处的风向标又大又近。他兴奋不已，立刻想到去制造能看得更远更清楚的装置。

在 1608 年秋天，利比斯赫制造出这种装置，后来被称为荷兰式望远镜。就是把一个凸透镜和一个凹透镜装在一个筒的两端，眼睛看的一端装凹透镜。12 月，他又做出了双筒望远镜。

这个发明很快传开了。

意大利著名物理学家伽利略得知这一消息后，便灵机一动，去制造观测天象的天文望远镜。

1610 年，望远镜第一次被用作科学仪器。满足人们好奇感的“荷兰望远镜”在伽利略手中指向了月球，去窥探月球的奥秘。

1 月 7 日，枷利略看见了木星的 3 颗卫星，几天后，又发现了第 4 颗。

以后，他又不断地获得了月球表面的山脉、太阳黑子、金星盈亏、土星光环等重大发现。

工匠们在大量实践的基础上偶然的发现，被具有良好科学素养的科学家迅速接受了，并凭借自己在理论科学方面的优势又把这种自发的发明完善提高。

此后，开普勒、夏依纳、惠更斯、牛顿、赫歇尔等天文学家，不断地制造出折射望远镜、反射望远镜，为天文学的发展做出了巨大的贡献。

显微镜也是荷兰人发明的。

在眼镜店磨镜片的工人杨森，偶然间把镜片进行某种组合后，看见了极其细小的物体。这是把两块凸透镜和两块四透镜各组成一对，通过凹透镜而看到的。时间大约在 1590 年。

显微镜虽然比望远镜早发明 20 年，但没有像望远镜那样立即被天文学家利用。当时人们认为：“要想把物体放大来观察，只要把物体靠近眼睛就可以。为了放大观看近处的物体而特意使用显微镜是没有意义的。”

直到 1655 年，荷兰的列文虎克把自制的显微镜用于微生物研究，后来成为第一个看到动物细胞、第一个发现精子细胞、第一个发现口腔细菌、第一个看见红血球的人。列文虎克是世界上最早揭示微生物世界的科学家。

后来，英国的胡克用制作的显微镜，发现了软木的细胞，清楚地观察到了蜜蜂的小针，鸟的羽毛构造等。

18 世纪中期，德国医学家里巴休恩制做显微镜，进行医学和生物学研究，成为杰出的制做通过显微镜观察到的物体标本的人。

望远镜和显微镜向人们揭示了宇宙空间和微生物界的奥秘，但它们真正的革命作用在于让人开拓眼界。一旦人的认识突破了往日狭隘的视野，随之而来的便是认识上的飞跃。

我们再来看看时钟的发明。

随着人类文化的发展，在日常生活中，非常需要掌握时间。

早在公元前 2000 多年的古巴比伦，就发明了利用太阳影子计时的日晷。

这种日晷也叫日影棒，制作很简单，就是在板上直立起一根木棒，通过观察棒影的长度来观察时间。

巴比伦人利用这种观察方法，把从日出到正午和从正午到太阳落山各分为 6 等分，这就把太阳照射的白天分为 12 个小时。他们还根据棒影和板面所形成的方位角的变化，来判别是午前还是午后。

后来，有人把日晷做成圆盘形，把一天分为 12 个时辰，刻在圆盘上。以后再经过改进，成为比较精确的日晷仪。

日晷虽然很方便，但它有很大的缺点，就是只能在阳光普照的白天使用，如果碰到阴天和雨天就不管用了。到了晚上更是无从谈起。另外，在屋里的人也无法知道时间。

因此，在使用日晷的同一时期，有些地方使用特别的蜡烛、香、刻漏等来计时。

那时候使用的刻漏，只是个盛水的罐或者壶，容器的底部有一个小孔，水通过小孔一滴一滴地漏出来，根据落下来的水量就可以计算出时间。

此外，还有用砂来计时的“砂漏”，它是用砂子代替水来测定较短的时间。如果用来测定较长的时间就需要很多砂子，砂漏还要人看管，而且做的越精细，费用就越高，所以普通人家无法使用。因此，砂漏没有刻漏使用得广泛。

中国也在公元前制造出了比较精确的日曼晷刻漏。中国的刻漏有人看守，到规定的时间，看守人就击鼓向全城人报日寸。

但是，无论日晷还是刻漏，都不是理想的计时工具，于是人们进一步地发明了机械钟。

机械钟大约是在 13 世纪发明成功的。这种钟架在高塔上，利用重锤下坠的力量带动齿轮，齿轮再带动指针走动，并用“擒纵器”控制齿轮转动的速度，从而得到比较正确的时间。

16 世纪时，机械钟终于胜过了刻漏，惠更斯进一步改进了用摆控制的机械钟。

惠更斯是荷兰的天文学家、物理学家和数学家。1629 年 4 月出生于海牙，法学教授的父亲希望儿子学习法律，但他对枯燥的法律条文不感兴趣。1655年获得法学博士学位后即放弃法学，致力于天文学和数学研究。

从 1652 年起，惠更斯开始研制自己设计的天文望远镜。1655 年，他用望远镜进行天象观察时，发现了土星的最大一颗卫星——土卫六。这是继伽利略发现木星的 4 颗卫星后，人们第一次知道除了地球和木星以外，其他行星还有卫星。

这个发现给惠更斯极大的鼓舞，促使他进一步去观察和记录天上的星辰。

天象的观测，对时间的准确性要求很高，可是那时的机械钟却不太准确。

有一次，惠更斯因为时间的误差而错过了次观察土星的机会。

“能不能制造出更准确的时钟呢？”

“我一定要把它制造出来！”

惠更斯想到曾看过意大利科学家伽利略关于摆的等时性的论文：

在一根线的端部挂上重物，使重物进行小幅度摆动时，如果线的长度相同，则振动周期就一定是相同的。由于钟摆受到空气的阻力，振幅会逐渐减少，而周期却保持不变。

惠更斯想，既然物体的摆动具有等时的特性，如果能利用物体摆动的力量来驱使机械钟里的齿轮转动，不就可以得到更准确的时间了吗？他想到这里，兴奋异常，立即进行实验。

惠更斯对摆的摆动情况进行了仔细的比较，发现伽利略发表的摆的等时性只在振幅小的时候适用。当振幅变大时，随着振幅的增大，周期也会变得稍长一些。

因此，如果将摆用于机械钟，必须采用一种不受摆的周期影响的装置，以及能使摆的摆动作用于时针的转动的装置。

惠更斯绞尽脑汁，日思夜想，失败了，就再实验。于是他的眼熬红了，身体累瘦了，但仍然孜孜不倦地工作着。一次又一次的失败没有使他放弃努力。

功夫不负有心人，惠更斯终于设计出一个钟摆机构，1656 年委托制钟匠，成功地制造出第一座实用的摆钟。

自从惠更斯摆钟问世后，机械时钟进一步普及。有了这种新的摆钟，人们开始形成精确的时间概念，开始建立统一的时间标准。惠更斯也因为新的时钟的发明而名扬荷兰，传遍西欧。