第56章 科学巨人(7)

　　1764年，格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机的教学模型坏了，请瓦特来修理。瓦特不但很快地修好了这台模型，而且对这台最先进的蒸汽机进行了深入研究。瓦特发现，它严重浪费了蒸汽，他还认识到这是因为损失了蒸汽的潜能，他就在机身外加了一个凝汽器，从而大大降低了蒸汽消耗量。后来，瓦特终于找到解决问题的途径：在汽缸外面，单独设置一个蒸汽冷凝器。他立即租下一间地下室，借了一笔资金来进行试制。他和几个助手夜以继日地试验，经过无数次失败后，终于在1768年制造出能够运转的蒸汽机。

　　1769年1月5日，瓦特取得了“降低火机的蒸汽机和燃料消耗量的新办法”的专利。这种单动作蒸汽机，采用了多种新措施，如用油来润滑活塞，在汽缸外设置绝热层等，从而使它的耗煤量大大降低，只有纽可门蒸汽机的四分之一，而动作又比纽可门蒸汽机迅速、灵活。一些本来因为排水困难快要关闭的煤矿，使用瓦特设计的“单动作蒸汽机”后，生产很快就得以恢复。

　　1782年，瓦特又获得“双动作蒸汽机”专利。1784年，瓦特在他的一份专利里提出“平行连杆机构”，有了它，蒸汽机具有更广泛的实用性。4年后，瓦特又发明离心调速器和节气阀。1790年，他又完成汽缸示功器的发明。至此，瓦特才算完成了对蒸汽机的整个发明过程。到19世纪三四十年代，蒸汽机已在全世界广泛应用，进入所谓的“蒸汽时代”。

　　在历史上，工业革命与美国革命和法国革命几乎是同一时期出现的。虽然人们当时似乎对工业革命认识不清楚，但是今天我们可以看出它对人类日常生活的作用显然要比那两场伟大政治革命都重要得多。因此，瓦特是历史上最有影响的人物之一。

　　瓦特在原有的纽科门蒸汽机基础上发明的新式蒸汽机结构，在这之后的50年之内几乎没有什么改变。瓦特蒸汽机发明的重要性是难以估量的，它被广泛地应用在工厂成为几乎所有机器的动力，改变了人们的工作生产方式，极大地推动了技术进步并拉开了工业革命的序幕。它使得工厂的选址不必再依赖于煤矿而可以建立在更经济更有效的地方，也不必依赖于水能从而能常年地运转。这进一步促进了规模化经济的发展，大大提高了生产率的同时也使得商业投资更有效率。蒸汽机为一系列机密加工的革新提供了可能，更高的工艺保证各种机器包括蒸汽机本身的性能提高。经过不断的努力，引入更高气压的蒸汽，蒸汽火车蒸汽轮船便很快相继问世。

　　瓦特除了蒸汽机的发明外，还发明一种先进的液体比重计，一种新的信件复印机，他还最先提议用螺旋桨来推进轮船，第一个采用“马力”作为功率的单位。

　　1790年以后，优厚的专利税终于让他脱离贫困，从此，他可以不必受事业浮沉或生活问题的困扰，纯粹是为了乐趣而进行研究了。1819年8月25日，瓦特在希思菲尔德郡的家里去世，享年84岁。后人为纪念这位伟大的发明家，把功率单位定名为“瓦特”。

　　青春的光辉，理想的钥匙，生命的意义，乃至人类的生存、发展……全包含在这两个字之中……奋斗！只有奋斗，才能治愈过去的创伤；只有奋斗，才是我们民族的希望和光明所在。

　　——瓦特

　　如果人仅仅为自己劳动，也许他能够成为著名的学者，伟大的智者，卓越的诗人，但是他永远也不能成为真正完善和真正伟大的人。

　　——瓦特

　　炸药的发明者诺贝尔

　　诺贝尔发明了炸药，可他一生却厌恶战争，向往和平。为此，他临终前将自己920万美元的遗产作为基金存入银行，每年把利息奖给那些在物理、化学、生理或医学、文学、和平事业作出重要贡献的人，从而产生了闻名于世的诺贝尔奖。

　　阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel，1833—1896）于1833年出生于瑞典首都斯德哥尔摩的一个狭小的屋子里，他一生下来就是个瘦弱的男孩。由于家境贫困，他几乎没有受到过什么正规的学校教育。

　　诺贝尔从小体弱多病，意志顽强，不甘落后。诺贝尔的父亲很关心小诺贝尔的兴趣爱好，常常讲科学家的故事给他听，鼓励他长大做一个有用的人。诺贝尔的母亲卡罗莱曼，是一位有文化教养的妇女，讲求实际，乐观豁达，谦虚有礼。她对孩子既严格又慈爱，经常带着诺贝尔做一些浇花、锄草、清除垃圾的劳动。

　　1841年，诺贝尔8岁，他终于达到了上学的年龄，诺贝尔进了当地的约台小学，这是他一生中接受正规教育的唯一的一所学校。诺贝尔由于生病，上课出勤率最低。但是在学校里，他学习努力，所以成绩经常名列前茅。当时这时候，诺贝尔的父亲因谋生困难，已经到邻国芬兰去工作了，他和母亲仍然留在斯德哥尔摩。没有多久，诺贝尔的父亲创制的一种水雷，被俄国公使知道了。公使参观了他的产品，十分赏识，盛情邀请他到俄国去工作，并且送他到彼得堡（列宁格勒）。他父亲创制的水雷，在1853年爆发的克里米亚战争中，被俄军用来阻挡英国舰队的前进。1842年，诺贝尔全家移居俄国的彼得堡。9岁的诺贝尔因不懂俄语，身体又不好，不能进当地学校。他父亲请了一位家庭教师，辅导他兄弟三人学习文化。老师经常进行成绩考核，向父亲汇报学习情况，诺贝尔进步很快。学习之余，他喜欢跟着父亲，在工厂里做些零碎活。诺贝尔跟着父亲，看父亲设计和研制水雷、水雷艇和炸药，由于经常耳闻目见，在他幼小的心灵中，便萌发了献身科学的理想。父亲也非常希望他学机械，长大后成为机械师。

　　1850年，17岁的诺贝尔，便以工程师的名义远渡重洋，到了美国，在有名的艾利逊工程师的工场里实习。实习期满后，他又到欧美各国考察了4年，才回到家中。在考察中，他每到一处，就立即开始工作，深入了解各国工业发展的情况。诺贝尔从小体弱多病，加上他又特别勤奋，1854年的夏天，他的病越来越重，在迫不得已的情况下，只好放下工作去医治。治病期间，他给父亲去信说：“我希望不久能结束这种游牧生活，开始活动内容较多的新生活。目前这种生活，消磨我的时间，实在令人讨厌。”没有等病完全好，他就投身工作和学习了。诺贝尔的父亲是1859年搬回瑞典的。当时，许多国家迫切要求发展采矿业，加快采掘速度，炸药不能适应这种需要，是一个急待解决的大问题。了解各国工业状况的诺贝尔，坚定了改进炸药生产的决心。就在这个时候，一个惊人的消息传来了：法国发明了性能优良的炸药。其实，这个消息是不确切的。原来，法国有名的军械专家皮各特将军，在研究改进子弹的射程和速度时，发现用现有的炸药，不可能有更好的结果，必须改良炸药。于是，陆军部组织力量，着手研究炸药了。这件事，促成了诺贝尔全力以赴，研究炸药。诺贝尔一天到晚关在实验室里，查阅资料，一次又一次地做着各种炸药试验。他的父母明白搞炸药的危险，对他改变专业很不高兴。

　　有一天，父亲对他说：“孩子呀，你的职业是搞机械，应当集中精力干份内的事，别的方面还是不要分心为好。”诺贝尔说：“改进炸药是很重要的，一旦用在生产上，就会给人类创造极大的财富。危险当然免不了，我尽量小心就是了。”从此，诺贝尔经常向亲戚朋友，宣传解释改进炸药的重要意义。这样，同情、赞助他的人越来越多，连反对他的父母，也被他的坚强意志所感动，只好默认了。

　　在诺贝尔之前，很多人研究和制造过炸药，中国的黑色火药早已传到欧洲。意大利人苏伯莱罗，在1847年发明的硝化甘油，是一种威力比黑色火药大得多的猛烈炸药。但是，这种炸药特别敏感，容易爆炸，制造、存放和运输都很危险，人们不知道该怎么使用它。1862年初，诺贝尔的哥哥试图用硝化甘油制造出更好的炸药。他想：硝化甘油是液体，不好控制，要是把它和固体的黑色火药混合在一块，按说可以做成很好的炸药。他反复试验，结果发现：这种炸药放置几小时后，爆炸力就大大减弱，没有实用价值。老诺贝尔失败了，诺贝尔继续了他的研究。过去，人们是用点燃导火索的办法，来引起黑色火药爆炸的，安全可靠。但是，这种办法却不能使硝化甘油发生爆炸。硝化甘油既容易自行爆炸，又不容易按照人的要求爆炸，所以在发明以后的十几年间，除了用来治疗心绞痛外，并没有人把它当炸药用。1862年5~6月间，诺贝尔作了一次十分重要的实验：在一个小玻璃管内盛满硝化甘油，塞紧管口；然后，把这个玻璃管放入一个稍大一点的金属管内，里面装满黑色火药，插入一只导火管后，把金属管口塞紧；点燃导火管后，把金属管扔入水沟。结果，发生了剧烈的爆炸，显然比同等数量的黑色火药的爆炸要猛烈得多。这表明所有的硝化甘油已经完全爆炸。这个情况启发了诺贝尔，使他认识到：在密封容器内，少量的黑色火药先爆炸，可以引起分隔开的硝化甘油完全爆炸。

　　1863年秋，诺贝尔和他的弟弟一起，在斯德哥尔摩海伦坡建立了一所实验室，从事硝化甘油的制造和研究。1864年，诺贝尔取得了这项发明的专利权。初获成功之后，接着来的，是巨大的挫折。1864年9月3日，海伦坡实验室在制造硝化甘油的时候发生了爆炸，当场炸死了5人，其中包括诺贝尔的弟弟。这个祸事发生以后，周围居民十分恐慌，强烈反对诺贝尔在那里制造硝化甘油。结果，诺贝尔只好把设备转移到斯德哥尔摩附近的马拉伦湖，在一只船上制造硝化甘油。几经波折，1865年3月，诺贝尔在温特维根找到一处新厂址，在那里建造了世界上第一个硝化甘油工厂。

　　诺贝尔的安全炸药比黑火药的威力大得多，又安全可靠，所以销售量直线上升，逐渐风行全世界。1867年只卖出11吨，到1874年，就卖出了3000吨。安全炸药也有缺点，缺点之一，就是爆炸力没有纯粹的硝化甘油大。正是由于这种原因，有的地方，仍然冒险使用硝化甘油做炸药。怎样找到兼有硝化甘油的爆炸力，又有安全炸药的安全性能的新炸药，一时成为许多发明家努力寻求的目标。这一回，又是诺贝尔首先获得了成功。有一天，诺贝尔在实验室工作的时候，手指被割破了，顺手用一种含氮量比较低的硝酸纤维素敷住了伤口。那天晚上，因为伤口疼痛，不能入睡，他躺在床上琢磨工作中的主要问题：如何才能使硝酸纤维素同硝化甘油混合。硝酸纤维素，是用纤维素同硝酸和硫酸的混合酸互相作用制成的，是一种很容易着火的东西。因为硝酸和硫酸的混合比例不同，作用的时间长短不同，生成的硝酸纤维素的含氮量有高有低。诺贝尔很早就想把硝化甘油和硝酸纤维素混合起来，制成炸药，一直不能成功。现在，诺贝尔从敷料能够吸收血液这件事得到了启发，忽然想到能不能用含氮量较低的硝酸纤维素，来同硝化甘油混合呢？他一骨碌爬起来，忘记了手指的疼痛，跑到实验室，一个人做起实验来了。他把大约一份重的火棉，溶于9份重的硝化甘油中，得到一种爆炸力很强的胶状物——炸胶。第二天，当诺贝尔的助手华伦巴赫上班时，一种新型的炸药——炸胶已经制成了。华伦巴赫又惊又喜，十分佩服他这种如醉如痴的干劲。经过长年累月的测试，1887年，诺贝尔把少量的樟脑，加到硝化甘油和火棉炸胶中，发明了无烟火药。直到今天，在军事工业中普遍使用的火药，都属于这一类型。无烟火药比黑色火药的爆炸力大得多，而且爆炸时燃烧充分，烟雾很少，所以人们称它为无烟火药。制造炸药，一要爆炸力强，二要安全可靠，三要按照人的要求随时爆炸。

　　诺贝尔制成了安全炸药、无烟火药，又制成了引爆用的雷管，很好地解决了这三大难题。人们称诺贝尔是炸药大王，他是当之无愧的。诺贝尔研究炸药，始终重视把研究成果应用到生产上去。他认为，只有在生产上取得实际效果的发明，才是有用的。所以，他的发明能很快应用在生产上，并且立即得到实在的经济收益。

　　诺贝尔一生共得到各种各样的专利权355项。晚年，他做过人造丝和人造橡胶的试验，虽然没有成功，但对后来的发明，却有不少帮助。一提到诺贝尔，人们都称赞他是伟大的发明家，很少有人知道他还是个诗人和文学爱好者。他喜欢阅读瑞典、英、法、德、俄文的各种文学名著，他特别喜欢英国诗人雪莱的诗。在他写的一篇抒情诗中，有过这样的句子：“我只知道专心读书探索大自然，吸取渊博而浩瀚的知识宝泉。”他还写过《兄弟与姐妹》《最快乐的非洲》等小说，笔调清新，词句优美，独具一格。

　　诺贝尔在他生命的最后几年，曾立下3份遗嘱，并以最后一分为准，将自己积累的巨额财富用于设立奖励基金，以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平（后添加了经济奖）5个奖项，授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的学者。每次诺贝尔奖的发奖仪式都在下午举行，这是因为诺贝尔是1896年12月有10日下午4：30去世的。为了纪念这位对人类进步和文明作出过重大贡献的科学家，在1901年第一次颁奖时，人们便选择了在诺贝尔逝世的时刻举行仪式。这一有特殊意义的做法一直沿袭至今。

　　生命，那是自然付给人类雕琢的宝石。

　　——诺贝尔

　　人类从新发现中得到的好处总要比坏处多。

　　——诺贝尔

　　进化论奠基人达尔文

　　查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin，1809—1882），英国生物学家，进化论的奠基人。他曾乘贝格尔号舰作了历时5年的环球航行，对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集；出版《物种起源》这一划时代的著作，提出了生物进化论学说，从而摧毁了各种唯心的神造论和物种不变论。除了生物学外，他的理论对人类学、心理学及哲学的发展都有不容忽视的影响。

　　达尔文于1809年2月12日出生于英国塞文河畔的希鲁兹伯市。他的父亲是当地的名医，母亲是位富家小姐，但长年体弱多病。

　　达尔文8岁那年，他母亲因病故去了，不过，由于姐姐们的细心照料，达尔文失去母亲的悲哀慢慢变得淡了。达尔文很喜欢独自散步，路上的一草一木、一花一果都能吸引他的注意力。此时的达尔文已对植物变异产生了好奇心，他会时常盯着它们沉思默想，地上的甲虫，天上的飞鸟都能带给他无限的欢乐。

　　刚过8岁的达尔文被父亲送去上学。自小生长在大自然中的达尔文非常讨厌学校硬性规定死背书的教育方式，此时的学习变得毫无乐趣可言。对于背诵诗句的事，他总是草草应付了事，因此，他的老师对他的评语是：“成绩平平，智商不高。”