科學發明和發現的故事

　　 富爾頓——輪船的首創者

　　富爾頓***1765～1815***,美國著名工程師.1807 年,他利用英國機器製成了世界上第一個蒸汽機輪船“克萊蒙脫號”,是世界上輪船的首創者.他為世界人類航海事業的發展作出了卓越的貢獻.

　　富爾頓出生於美國一個貧苦的農民家庭,從小讀書很少,父母沒有錢供他去學堂學習,他後來取得的成就,全憑個人的奮鬥.小富爾頓從小就愛幻想,譬如,當他幫助大人幹完農活之後,常常一個人坐在農家閣樓上,在帶有木格條的小窗戶中,向田野望去,看蔚藍色的天空,苦思冥想,一坐幾個鐘頭.

　　有一天,天氣晴朗,河水清澈.小富爾頓和鄰居大叔一起駕著小船到河的上游去找活幹.他們開始悠閒地撐著篙,逆流而上.小富爾頓到離開自己村莊的外地去,心情格外高興,情不自禁地唱著美國鄉村的民謠.河水的“嘩嘩”聲和小富爾頓的悠揚、婉轉的歌聲交織在一起,令人心醉.早晨的太陽愈升愈高了,陽光灑在水波中,像碎銀灑在綠色的緞帶上.突然,水流湍急,小船在河中打轉,富爾頓和鄰居大叔拼命地撐篙,汗水溼透了他們的衣服,但船僅能艱難地移動.小富爾頓心裡想：撐篙太費力了,假如有一種東西能讓船自動行走,該多麼好啊!他想象的翅膀在河中飛翔,他好像看見在河中出現了一隻自動行駛的船.他的神思又回到現實中來,對鄰居大叔說：“大叔,撐篙又費勁,又緩慢,如果有一種東西能讓船自動行走,該多麼好啊!”

　　鄰居大叔正用力撐著篙,聽了小富爾頓的話,情不自禁地笑了.他用手背擦擦自己臉上的汗水,笑著說：“假如有一種東西能讓船自動行走,那這樣東西是什麼呢?”

　　“是啊,這東西是什麼呢?”小富爾頓的臉剎那間紅了起來,他用勁地撐了一下篙,低下了頭,又陷入了沉思.

　　自此以後,“怎樣使船自動行走?”就成了小富爾頓苦思冥想的中心問題.致使他長大以後,努力奮鬥,終於成為製造人類第一隻蒸汽機輪船—— “克萊蒙脫號”的著名科學家.

　　 瓦特——發明蒸汽機

　　瓦特***1736～1819***,英國著名的發明家,生於英國造船中心格拉斯哥附近的格林諾克小鎮.他的父親當過造船工人,祖父叔父都是機械工人,由於家庭的影響,瓦特從小就熟悉了許多機械原理和製作技術.

　　瓦特是一個智慧非凡的孩子,他勤奮好學,勇於探索,對發明創造最感興趣.有一天父親的朋友前來做客,正好看到小瓦特坐在爐子旁邊發呆,手裡拿著筆和紙,地上有許多畫過的圖.他好心地說：“小瓦特應該上學了,別光在家用玩耍來打發寶貴的時光了.”父親莞爾一笑,說：“謝謝你,我的朋友.不過,你還是看看我的兒子在玩什麼吧……”原來,小瓦特在設計各種各樣的玩具,還畫了許多圖樣,這年小瓦特才剛好 6 歲整,客人吃驚地說：“這孩子真了不起!”

　　又有一次,家裡人全出去了,只留下瓦特一個看門.他呆呆地看著爐子上燒水的茶壺.水快燒開了,壺蓋被蒸汽頂起來,一上一下地掀動著……他想：這蒸汽的力量好大啊.如果能製造一個更大的爐子,再用大鍋爐燒開水,那產生的水蒸汽肯定會比這個大幾十倍、幾百倍.用它來做各種機械的動力,不是可以代替許多人力嗎?這就是後來人們傳說中的“瓦特發明蒸汽機”的故事.小瓦特是這樣設想過,只不過真正試製蒸汽機,卻是後來的事情.

　　小瓦特為搞發明創造,發憤學習科學知識.他 13 歲開始學習幾何學;15歲讀完了《物理學原理》;17 歲開始當學徒工.此後,他才真正投入了蒸汽機的研製和發明,一發而不可收.

　　1757 年瓦特到格拉斯哥大學當教學儀器修理工.那裡既有完備的實驗設施和各種儀器,又有許多著名學者和專家,這些都給瓦特提供了極其有利的條件.學校還專門為他創辦了實驗車間.1769 年,瓦特在大量試驗的基礎上,經過了無數次失敗,終於製成了一臺單動式蒸汽機,並且獲得了第一臺蒸汽機的專利權.1782 年瓦特又研製成功一種新式雙向蒸汽機,並且可以廣泛地應用在各種機器上;1788 年,英國政府正式授予瓦特製造蒸汽機的專利證書;從 1775 年到 1800 年,瓦特和波爾頓合辦的蘇霍工廠,就製造出 183 臺蒸汽機,全用於紡織業、冶金業和採礦業,到了 19 世紀 30 年代,蒸汽機推向了全世界,從此人類社會進入了“蒸汽時代”.造福於人類的發明家——瓦特永遠被後人敬仰.

　　 牛頓——萬有引力的發現

　　人們都知道從蘋果落地中牛頓發現了萬有引力定律的故事,其實那不過是法國啟蒙思想家伏爾泰為宣傳自然科學而編的故事.

　　在牛頓之前,人們已經知道有兩種“力”：地面上的物體都受重力的作用,天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力.這兩種力究竟是性質不同的兩種力?還是同一種力的不同表現?牛頓在劍橋大學讀書時就考慮起這個問題了.

　　牛頓23歲時,鼠疫流行於倫敦.劍橋大學為預防學生受傳染,通告學生休學回家避疫,學校暫時關閉.牛頓回到故鄉林肯郡鄉下.他仍沒有間斷學習和對引力問題的思考.

　　那時,鄉下的孩子們常常用投石器打幾個轉轉,之後,把石頭拋得很遠.他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉過,而牛奶不灑出來.

　　這一現像激發了牛頓關於引力的想像：“什麼力使投石器裡面的石頭,水桶裡的牛奶不掉下來呢?”這個問題使他想到開普勒和伽利略的思想.他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進而想到這些龐然大物之間力的相互作用.這對牛頓抓緊這些神奇的思想不放,一頭扎進“引力”的計算和驗證中了.牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律.他首先推求月球和地球距離,由於引用的資料資料不正確,計算的結果錯了.因為依理推算月球圍繞地球轉,每分鐘的向心加速度應是16英尺,但據推算僅得13.9英尺.在失敗的困境中,牛頓沒有灰心,反而以更大的努力進行辛勤的研究.

　　1671年,新測量的地球半徑值公佈了.牛頓利用這一資料重新檢驗了自己的理論,同時,還利用他自己發明的微積分處理了月一地關係中不能把地球看作質點時,重力加速度的計算問題.有了這兩項改進,牛頓得到了兩個完全一致的加速度值.這使他認為,重力和引力具有相同的本質.他又把基於地面物體運動的三條定律***即牛頓三大定律***用於行星運動,同樣得出滿意的正確結論.

　　牛頓整整經過了7個春秋寒暑,到他30歲時終於把舉世聞名的“萬有引力定律”全面證明出來,奠定了理論天文學、天體力學的基礎.

　　萬有引力定律的發現,宣告了天上地面的萬物都遵循同一規律運動,徹底否定了亞里士多德以來宗教勢力宣揚的天上地下不同的思想,這是人類認識史上的一次飛躍.