改变人类生活的十项重大发明专利

目 录蒸汽机2电话8电灯11飞机16塑料22电视27青霉素34计算机36基因工程41激光46蒸汽机现代工业的起点 专利号：GB176900913 时间：1769年 发明人：瓦特（英）瓦特是世界上公认的蒸汽机发明家。他的创造精神、超人的才能和不懈的钻研为后人留下了宝贵的精神和物质财富。瓦特改进、发明的蒸汽机是对近代科学和生产的巨大贡献，具有划时代的意义，它导致了第一次工业技术革命的兴起，极大的推进了社会生产力的发展。1736年，瓦特出生在英国苏格兰格拉斯哥市附近的一个小镇格里诺克，他的父亲是一个经验丰富的木匠，祖父和叔父都是机械工匠。少年时代的瓦特，由于家境贫苦和体弱多病，没有受过完整的正规教育。他曾经就读于格里诺克的文法学校，数学成绩特别优秀，但没有毕业就退学了。但是，他在父母的教导下，一直坚持自学，很早就对物理和数学产生了兴趣。瓦特从六岁开始学习几何学，到十五岁时就学完了物理学原理等书籍，他常常自己动手修理和制作起重机、滑车和一些航海器械。1753年，瓦特到格拉斯哥市当徒工。由于收入过低不能维持生活，第二年他又到伦敦的一家仪表修理厂当徒工。凭借着自己的勤奋好学，他很快学会了制造那些难度较高的仪器，但是繁重的劳动和艰苦的生活损害了他的健康，一年后，他不得不回家休养。一年的学徒生活使他饱尝辛酸，也使他练就了精湛的手艺，培养了他坚韧的个性。1756年，当他的身体稍有好转，瓦特再次踏上了坎坷的道路来到格拉斯哥市。他想当一名修造仪器的工人，但是因为他的手艺没有满师，当时的行会不允许。幸运的是，瓦特的才能引起了格拉斯哥大学教授台克的重视。在他的介绍下，瓦特进入格拉斯哥大学当了教学仪器的工人。这所学校拥有当时较为完善的仪器设备，这使瓦特在修理仪器时认识了先进的技术，开阔了眼界。这时，他对以蒸汽作动力的机械产生了浓厚的兴趣，开始收集有关资料，还为此学会了意大利文和德文。在大学里，他认识了化学家约瑟夫布莱克和约翰鲁宾逊等。瓦特从他们那里学到了很多科学理论知识。1764年，瓦特与表妹玛格丽特米勒结了婚。1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利GB176900913。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，销路并不广。当瓦特继续进行探索时，罗巴克本人已濒于破产，他又把瓦特介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿，以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作。博尔顿当时经四十多岁，是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏，并愿意赞助瓦特。博尔顿经常参加社会活动，他是当时伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特也参加了圆月学社。在圆月学社活动期间，由于与化学家普列斯特列等交往，瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解，为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是，圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。瓦特自与博尔顿合作之后即在资金、设备、材料等方面得到大力支持。瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机，由于没有显著的改进，这两台蒸汽机并没有得到社会的关注。这两台蒸汽机耗资巨大，使博尔顿也濒临破产，但他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下，瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后，瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在参加圆月学社的活动，也许在聚会中会员们提到天文学家赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动启发了他，也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他。他想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给任何工作机。同年，他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机。1781年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能够从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装，取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。1785年，瓦特被当选为英国皇家学会会员。1814年，他被法国科学家学会接纳为外国会员。1790年以后，优厚的专利税使瓦特成为一个很有钱的名人。1819年8月5日，瓦特在希思菲尔德郡的家里去世，遗体埋葬在汉德沃尔斯郊区的教堂里。瓦特生活在十八、十九世纪的英国，所以在他的身上不可避免的带有时代和阶级的局限。他曾经阻挠双筒蒸汽机和高压蒸汽机的发明和推广，还嘲笑别人用蒸汽机来驱动车辆的努力。瓦特为蒸汽机的推广使用做出了不可磨灭的重要贡献、有力的推动了社会的前进。恩格斯在自然辨证法中这样写道：“蒸汽机是第一个真正国际性的发明瓦特给它加上了一个分离的冷凝器，这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。晚年的瓦特非常富庶。但是他的主要财富来源不是制造蒸汽机的工厂，而是广泛转让的高效能蒸汽机的发明专利。电话沟通更便捷 专利号：US174465 时间：1876年 发明人：贝尔（美）1892年纽约芝加哥的电话线路开通。电话发明人贝尔第一个试音：“喂，芝加哥”，这一历史性声音被记录下来。电话的发明并不是哪一个人的功劳，而是大批学者共同努力的结果。早在1876年以前，已有不少科学家从理论上对这种通信方式作了说明。但是，历史上通常认为，第一部电话机于1876年在美国投入使用，电话机的发明权应属于美国的亚历山大贝尔。然而，这项伟大的发明却是在一次偶然“事故”的启发下诞生的。1871年，贝尔从苏格兰回到美国，任波士顿大学音响生理学教授。贝尔的父亲是著名的语言学家，是聋哑人手语的发明者。贝尔的妻子就曾是他的学生，一位耳聋的姑娘。贝尔在致力于研究声学和教授哑语之余，还潜心研制一种多路传输的电报系统。1875年的一天，贝尔和他的助手沃森分别在两个房间配合做一项试验，由于机件发生故障，沃森看管的发报机上的一块铁片在电磁铁前不停地振动。这一振动产生了波动的电流沿着导线传播，使邻室的一块铁片产生了同样的振动，振动发出的微弱声音被贝尔听到了，引起这位善于发现与思考的年轻人的极大注意，由此启发他产生了新奇的联想和构思。1875年6月贝尔和沃森利用电磁感应原理，试制出世界上第一部传递声音的机器磁电电话机，并于1876年2月14日向美国专利局递交了专利申请US174465。这种电话机的原理是：对着话筒说话，使话筒底部的金属膜片随声音而振动，膜片的振动带动一根磁性簧片随之振动，在电磁线圈中便产生了感应电流，电流经导线传至受话一方，使受话器上的膜片相应的振动，将话音还原出来。然而，这台机器真正开始工作是在1876年3月10日这一天。当时，贝尔正在做实验，不小心把硫酸溅到脚上，他痛得不禁对着话筒向正在另一房间里的沃森大叫：“沃森，快来帮帮我！”不料，这一求助声竟成为世界上第一句由电话机传送的话音，沃森从听筒里清晰地听到了贝尔的声音。在贝尔研制电话机的同时，格雷发明了相同原理的液体电话机。而且十分巧合，在贝尔提出专利申请的同一天，格雷也向纽约专利局提出专利申请，并将专利发明权转卖给美国最大的威斯汀电信公司。于是，一场旷目持久的争夺电话发明权的诉讼案一直持续了10多年。后来经详细调查，发现贝尔申请专利的时间比格雷大约早两小时，法院据此裁决，电话发明专利当属亚历山大贝尔。此后，发明大王爱迪生也投身于电话机的改良工作。1878年，他研制出碳精送话器，并获得了专利。他的这项发明使电话的性能大大提高。直至今日，我们的大部分电话机使用的仍是碳精送话器。最初的电话机身要自备电池和手摇发电机，才能发出呼叫信号，它只能用作固定通话。1880年到1890年间出现了一种“共电式电话机”，可以共同使用电话局的电源。这项改进使电话结构大大简化了，而且使用方便，拿起手机便可呼叫。自动电话机是在共式电话机的基础上增加了一只小小的拨号盘，从此，人们就可以通过交换台任选通话对象了。随着电子技术的飞速发展，现代的电话机不仅数量激增，品种和功能更是今非昔比。除传统的人工电话、自动电话外，还出现了许多特种电话。如能充当“值班秘书”的录音电话和书写电话，闻声见影的电视电话，信手拈来的无绳电话，随身携带的移动式电话。此外，还有“数字电话”，“口呼行动电话”，甚至能使聋哑人通话的“聋人电话”也已试制成功。电灯给黑暗带来光明 专利号：US223898 时间：1879年 发明人：爱迪生（美）在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，并且要经常添加燃料，擦洗灯罩，因而很不方便。更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿成大祸。多少年来，很多科学家想尽办法，想发明一种既安全又方便的电灯。19世纪初，英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒，制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强，只能安装在街道或广场上，普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁，想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。托马斯爱迪生是一位伟大的发明家，他一生总共获得1093项发明专利，是实行专利制度以来获得个人专利最多的人。他的名言“天才是百分之九十九的勤奋加百分之一的灵感”成为激励人们勤奋努力的座右铭。可以说，爱迪生的贡献极大地改变了人类生活。1847年2月11日，爱迪生出生于美国俄亥俄州的米兰镇。他一生只在学校里念过三个月的书，但他勤奋好学，勤于思考，其发明创造了电灯、留声机、电影摄影机等1000多种成果，为人类做出了重大的贡献。爱迪生12岁时，便沉迷于科学实验之中，经过自己孜孜不倦地自学和实验，16岁那年，便发明了每小时拍发一个信号的自动电报机。后来，又接连发明了自动数票机，第一架实用打字机、二重与四重电报机，自动电话机和留声机等。有了这些发明成果的爱迪生并不满足，1878年9月，爱迪生决定向电力照明这个堡垒发起进攻。他翻阅了大量的有关电力照明的书籍，决心制造出价钱便宜，经久耐用，而且安全方便的电灯。他从白热灯着手试验。把一小截耐热的东西装在玻璃泡里，当电流把它烧到白热化的程度时，便由热而发光。他首先想到炭，于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里，刚一通电可马上就断裂了。“这是什么原因呢？”爱迪生拿起断成两段的炭丝，再看看玻璃泡，过了许久，才忽然想起，“噢，也许因为这里面有空气，空气中的氧又帮助炭丝燃烧，致使它马上断掉！”于是他用自己手制的抽气机，尽可能地把玻璃泡里的空气抽掉。一通电，果然没有马上熄掉。但8分钟后，灯还是灭了。可不管怎么说，爱迪生终于发现：真空状态时白热灯显得非常重要，关键是炭丝，问题的症结就在这里。那么应选择什么样的耐热材料好呢？爱迪生左思右想，熔点最高，耐热性较强要算白金啦！于是，爱迪生和他的助手们，用白金试了好几次，可这种熔点较高的白金，虽然使电灯发光时间延长了好多，但不时要自动熄掉再自动发光，仍然很不理想。爱迪生并不气馁，继续着自己的试验工作。他先后试用了钡、钛、锢等各种稀有金属，效果都不很理想。过了一段时间，爱迪生对前边的实验工作做了一个总结，把自己所能想到的各种耐热材料全部写下来，总共有1600种之多。接下来，他与助手们将这1600种耐热材料分门别类地开始试验，可试来试去，还是采用白金最为合适。由于改进了抽气方法，使玻璃泡内的真空程度更高，灯的寿命已延长到2个小时。但这种由白金为材料做成的灯，价格太昂贵了，谁愿意化这么多钱去买只能用2个小时的电灯呢？实验工作陷入了低谷，爱迪生非常苦恼，一个寒冷的冬天，爱迪生在炉火旁闲坐，看着炽烈的炭火，口中不禁自言自语道：“炭炭”用木炭做的炭条已经试过，该怎么办呢？爱迪生感到浑身燥热，顺手把脖子上的围巾扯下，看到这用棉纱织成的围脖，爱迪生脑海突然萌发了一个念头：对！棉纱的纤维比木材的好，能不能用这种材料？他急忙从围巾上扯下一根棉纱，在炉火上烤了好长时间，棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡做试验，效果很好。爱迪生非常高兴，又制造很多棉纱做成的炭丝，连续进行了多次试验。灯炮的寿命一下子延长13个小时，后来又达到45小时。这个消息一传开，轰动了整个世界。使英国伦敦的煤气股票价格狂跌，煤气行也出现一片混乱。人们预感到，点燃煤气灯即将成为历史，未来将是电光的时代。大家纷纷向爱迪生祝贺，可爱迪生却无丝毫高兴的样子，摇头说道：“不行，还得找其它材料！”“怎么，亮了45个小时还不行？”助手吃惊地问道。“不行！我希望它能亮1000个小时，最好是16000个小时！”爱迪生答道。大家知道，亮1000多个小时固然很好，可去找什么材料合适呢？爱迪生这时心中已有数。他根据棉纱的性质，决定从植物纤维这方面去寻找新的材料。于是，马拉松式的试验又开始了。凡是植物方面的材料，只要能找到，爱迪生都做了试验，甚至连马的鬃，人的头发和胡子都拿来当灯丝试验。最后，爱迪生选择“竹”这种植物。他在试验之前，先取出一片竹子，用显微镜一看，高兴得跳了起来。于是，把炭化后的竹丝装进玻璃泡，通上电后，这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时！这下，爱迪生终于松了口气，助手们纷纷向他祝贺，可他又认真地说：“世界各地有很多竹子，其结构不尽相同，我们应认真挑选一下！”助手深为爱迪生精益求精的科学态度所感动，纷纷自告奋勇到各地去考察。经过比较，在日本出产的一种竹子最为合适，便大量从日本进口这种竹子。与此同时，爱迪生又开设电厂，架设电线。过了不久，美国人民便用上这种价廉物美，经久耐用的竹丝灯泡。竹丝灯用了好多年。直到1906年，爱迪生又改用钨丝来做，使灯泡的质量又得到提高，一直沿用到今天。当人们点亮电灯时，每每会想到这位伟大的发明家，是他，给黑暗带来无穷无尽的光明。1979年，美国花费了几百万美元，举行长达一年之久的纪念活动，来纪念爱迪生发明电灯一百周年。飞机实现飞翔梦想 专利号：US149220 时间：1903年 发明人：莱特兄弟（美）二十世纪最重大的发明之一，是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。本世纪初在美国有一对兄弟，他们在世界的飞机发展史上做出了重大贡献，他们就是莱特兄弟。当时，大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能，而莱特兄弟确不相信这种结论，从1900年至1902年进行1000多次滑翔试飞。1903年12月17日，在美国北卡罗来纳州的基帝霍克海滩上，莱特兄弟试飞了他们设计制作的第一架飞机，一架12马力，四缸活塞式发动机驱动的飞机，由哥哥威尔伯莱特（WILBUR WRIGHT）驾驶的第四次试飞，在空中用59秒飞行了260米。这是人类第一次真正的飞机飞行。诚然，在此之前已有氢气球和飞艇陆续升上天空，人们之所以这样关注莱特兄弟试飞的这架飞机，只因它是一架重于空气的飞行器，它的速度、可操作性、安全性都是前两者所不能比拟的，所以，它在人类航空史上是划时代的。但是，很少有人知道，在这次试飞前，莱特兄弟在1903年29日提出了申请号为US149220。名称为飞机（FLYING-MACHINE）的美国专利申请，该申请于1906年5月22日被批准。威尔伯莱特和奥维尔莱特兄弟两人曾经一起经营过印刷商店，后转而经营自行车修理行，又设计制造自行车。他们少年时代起就对飞行感兴趣，经营方面的成功有助于他们对航空学的研究。他们十分重视从理论和实践中学习和研究，阅读了大量空气动力学文献，学习了滑翔机先驱者德国工程师奥托李林塔尔的著作，吸取奥托滑翔机研究方面的成果和导致其丧命的教训，向史密森恩学会（SMITHSONIAN INSTITUTION）索取和查阅了他们所能找到的有关航空方面研究的资料，制作了风洞，仔细分析了鸟翼的形状和结构，观察飞鸟的摇摆、飞翔运动，特别注意鸟类高飞和滑翔时双翅变化。从1900年到1902年先后制作了三架滑翔机，反复进行试验，取得了其升力、速度、操作、摆动、阻力、平衡等方面大量数据，又进行了风洞试验。在此基础上，形成了飞机的构思，申请了上述专利。从该专利说明书内容来看，申请的飞机是一种滑翔机，并未包括动力装置和螺旋桨。其主要内容包括：1、飞机包括机翼、尾部垂直舵和前部水平舵；机翼从边端到边端的宽度显著地大于飞机从前端到尾端的长度；飞机的结构件是轻质而牢固的木材之类的材料制成的结构件，机翼的框架上紧绷着布之类的高强度纤维织物。2、机翼或是单机翼的或是多机翼的，说明书和附图所列举的例子是平行、垂直重叠、由一系列平行柱相连接间隔一定距离的双机翼。所说的机翼是扁平的，具有水平边缘部分，可通过操作，使该水平边缘部分能绕与飞行方向垂直的机翼平面的横轴扭曲，并与常态的机翼形成不同角度，使之与气流之间形成升力和平衡。3、尾部垂直舵由V型支架与上下机翼相连接，其主要作用是可围绕垂直枢轴绕动，从而形成对空气的不同阻力，使飞机可绕纵轴改变左右方向和平衡，该尾部垂直舵也可绕V型支架和上、下机翼连接的水平枢轴绕动，以致尾部垂直舵上升，这样可防止飞机降落着地时该垂直舵与地面摩擦碰撞损坏。4、前部水平舵安装在由下机翼中部左右各一根水平支撑杆和上机翼中部相应的左右各一根支撑斜杆组成的架子上，上述水平支撑杆前端向上凸起端头。前部水平舵通过水平枢轴与穿过它的斜杆相连，该水平舵通过弹簧与水平支撑杆前端向上凸起端头相连，使该水平舵一般处于水平状态，也使其具有柔性；通过操作水平舵可绕水平枢轴绕动一定角度，从而改变空气阻力，使飞机向上和向下，并能防止飞机着地时颠簸、倾翻。5、飞机机翼水平边缘部分的扭曲以及尾部垂直舵的操作系统是由拉紧的绳索和一组与机翼、机架相连接的导向滑轮组成的，绳索两端分别牢固系于作为方便操作装置、吊架的侧边上，驾驶员躺在吊架上，用身体运动对飞机进行操作控制，驾驶员同时可用手等方式操作控制前部水平舵，该水平舵也是通过绳索滑轮组和连杆机构操作的。该专利记载的飞机今天看起来似乎很稚拙，甚至在现代人眼中显得可笑，但是它展示了飞机的俯仰平衡、方向平衡和横侧平衡，使飞机在空中可控飞行，显示了强大的生命力，跨时代地造福于人类。此后，各种飞机先后出现，1909年法国人布雷里奥的单翼机第一次飞越英吉利海峡，1919年第一架客机诞生，1947年喷气式飞机实现了超音速飞行。现在，飞机有民用飞机、军用飞机、航天飞机等名目繁多，性能各异，用途广泛，性价比越来越优化。以民用飞机为例，欧洲空客的空中巨无霸A380，双层通道，起飞重量达到421吨，载客量555人，最大载客量可达840人，其升空2年后，美国西部当地时间七月八日下午波音公司新一代“梦幻飞机”波音787下线，这是有史以来第一次机体结构的一半左右是用更轻，更坚固的碳纤维材料制作的民用飞机。用碳纤维合成物作材料，可以大大减少机身拼接所需零部件，增加飞机的耐用性，降低维护费用，耗油量可减少20%，可一次加油持续飞行1.575万公里，载客量可达330人。自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具，它深刻改变和影响着人们的生活。由于发明了飞机，人类环球旅行的时间大大缩短了。世界上第一次环球旅行是16世纪完成的，当时，葡萄牙人麦哲伦率领一支船队从西班牙出发，用了3年时间，才穿越大西洋、太平洋，环绕地球一周，回到西班牙。19世纪末，法国人乘火车环球旅行一周，也花费了43天的时间。飞机发明以后，人们在1949年又进行了一次环球旅行，一架B-50型轰炸机仅仅用了94个小时，便绕地球一周，飞行37700公里。超音速飞机问世以后，人们飞得更高更快，1979年，英国人普斯贝特只用14个小时零6分钟，就飞行了36900公里，用不到一天的时间里，就可以飞到地球的各个角落，这对于生活在20世纪以前的人类来说，是一个人间奇迹。错综复杂的空中航线把世界各国连接起来，为人们提供了既方便又迅速的客运。早在本世纪20年代，航空运输就开设了定期航班，运送旅客和邮件。如今，空中航线更是四通八达，人们随时都会看见银色的飞机，如同一只大鸟，在蔚蓝的天空中一掠而过。对于现代人来说，早晨还在北京，下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市，这已经是十分平常的事了。而在20世纪以前则是不可思议的。从此，险峻的高山、一望无际的大洋再不会让人望而生畏。一只只银燕把不同地区的不同种族，不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流，人们播种友谊，传达信息，达到相互沟通，相互理解和相互促进，共同推进人类的文明。飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展，许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道，大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。特别是超音速飞机诞生以后，空中运输更加兴旺。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品，也可以乘坐飞机而跨越五湖四海，给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝，如今也出现在寻常百姓的家中了。在人类向地球深处进军时，飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机，可以迅速而准确地对广大地区，包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来，就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至，一度只是探险人员涉足的北极和南极，现在乘坐飞机也可以毫不困难地到达。当然，飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸，而且在预警、反潜、扫雷等方面也极为出色。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中，飞机的巨大威力有目共睹。当然，飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾维，对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机，才是人类发明飞机的初衷。塑料应用最广的合成材料 专利号：CH45487 时间：1907年 发明人：贝壳兰（美）贝克兰（18631944）美国化学家。1909年发明酚醛塑料塑料的发明堪称为20世纪人类的一大杰作，它是现代文明社会不可或缺的重要原料。现在，塑料已广泛应用于航空、航天、通讯工程、计算机、军事以及农业、轻工业的食品工业等各行各业之中。塑料、合成橡胶及合成纤维，作为以合成树脂为基础的三大合成材料，历经百年就达到了今天无处不在的普及程度，而且还在以不可思议的速度继续发展。但是另一方面，如果说当时人们为塑料的诞生欣喜若狂，现在却不得不为处理这些充斥在生活中给人类生存环境带来极大威胁的东西而煞费苦心了。塑料，顾名思义，是可以塑造的材料，也就是具有可塑性的材料。现今的塑料是用树脂在一定温度和压力下浇铸、挤压、吹塑或注射到模型中冷却成型的一类材料的专称。19世纪50年代，英国化学家帕克斯试验了处理胶棉（摄影中使用的材料之一）的不同方法。一天，他试着把胶棉与樟脑混合。使他惊奇的是，混合后产生了一种可弯曲的硬材料。帕克斯称该物质为“帕克辛”，那便是最早的塑料。随后帕克斯用“帕克辛”制作出了各类物品：梳子、笔、钮扣和珠宝印饰品。1868年，一家制造台球的公司抱怨象牙短缺。一个叫海亚特的纽约人改进了制造工序，并且给了“帕克辛”一个新名称“赛璐珞”（即假象牙）。他从台球制造商那里得到了一个现成的市场，并且不久后就用塑料制作出了各种各样的产品。但“赛璐珞”是人造塑料，而非合成塑料。而且早期的塑料容易着火，这就限制了用它制造产品的范围。直到1907年，以煤焦油为原料的酚醛塑料面世，标志着塑料时代的正式开始。酚醛塑料是第一种能成功地耐高温的合成塑料，20世纪初由美籍比利时化学家贝克兰制成。贝克兰向粉状的酚醛树脂（以煤焦油为原料合成）中添加木屑，混合均匀后加热、加压模塑成各种制品，以他的姓氏命名为“贝克利特”（bakelite），我们称为“电木”。他于1907年7月14日注册了贝克利特的专利，从那一天起，世界上第一种人工合成的塑料酚醛塑料贝克利特诞生了。毫无疑问，它是人类所制造的第一种全合成材料，它的诞生标志着人类社会正式进入了塑料时代。其发明被认为是20世纪的炼金术，其发明人贝克兰德被1940年5月20日的时代周刊称为“塑料之父”。第一次世界大战后，无线电、收音机等电气工业迅猛发展，更增加了对电木的需求，并且一直被使用到今天。在酚醛塑料工业化后出现的第一个无色塑料是脲醛塑料，由奥地利化学家约翰在1918年制得。这种塑料无色而有耐光性，并有很高的硬度和强度，更不易燃，能透过光线。20世纪20年代曾在欧洲被用作玻璃代用品，后来常用于压制一般电工材料和生活日用品。1920年苯胺甲醛塑料诞生。这种塑料具有良好的耐水性、耐油性和高的介电性能，适用于制造绝缘材料。到20世纪30年代，又出现了以尿素为原料的三聚氰胺甲醛树脂，这种树脂制成的塑料比脲醛塑料硬度更高，有更好的耐水、耐热、耐电弧性，可作耐电弧绝缘材料。这三种塑料统称氨基塑料，它们都具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点，加入色料可制成彩色鲜艳的制品，俗称“电玉”。电玉和电木因其卓越的电绝缘性能，为推动当时电气工业和仪器制造工业的发展起到了积极作用。氨基塑料和酚醛塑料有个共同特点，即具有热固性制品只能一次成型使用，不能反复塑造。这类塑料尽管不可循环利用，但由于价格低廉又绝缘质轻，结实耐用耐腐蚀，所以直到今天，在我们的生活中仍然随处可见。20世纪的两次世界大战，既是人类社会的灾难，同时也是塑料工业发展的推动剂。一战后，伴随着高分子化学理论的逐步完善和煤化学工业的日益成熟，以及石油化工的方兴未艾，塑料工业飞速发展。现今最常用的60余种塑料中有将近20个品种在那期间工业化，而且有一类与热固性塑料截然不同的塑料品种热塑性塑料大放异彩。这种塑料制品在使用废弃后还能反复塑造再加以利用，因此也被称为可再生塑料。一次成型的热塑性塑料废弃再回收后的废料被称为再生料。再生料不能再用作食品包装，但可在工业上广泛应用。我们日常生活中使用的大部分塑料都属于这类塑料。20世纪3040年代，热塑性塑料品种和产量急剧增加，并迅速广泛应用于机电、航空、汽车、建筑、农业等领域和日常生活中。在这些塑料新星中，最耀眼的明星莫过于聚酰胺，也就是诞生于杜邦公司的“尼龙”。在一战后二战前的几十年里，塑料原料逐渐从煤转向了石油。人们能从廉价的石油中合成出成千上万种新的用品，人们的生活从此变得多姿多彩，天然原料也得以多层次利用，创造了更高的经济价值。各塑料品种如雨后春笋般相继实现工业化，除了以尼龙纤维闻名于世的PA塑料，还有很多塑料品种在此期间问世并很快普及。塑料因其廉价、质轻、绝缘、不腐、不锈等诸多优点，以惊人的增产速度（每年增加1215%）逐步代替着金属、木材与水泥等结构材料。塑料制品的发明，不仅提高了人类现代生活的质量，也推动着人类社会文明的进步。与人民生活息息相关的吃、穿、住、行、通讯和娱乐等各个方面均已和塑料制品结下了不解之缘，使塑料在丰富人们生活的同时也给人们带来了方便和实惠。从儿童玩具到仪器容器，从电脑外壳到汽车部件，从牙刷牙缸到飞机零件，可以说塑料制品在我们的日常生活中无处不在。20世纪以来，以塑料为代表的高分子合成材料的出现，使几千年来的无机材料和金属材料在它面前都显得暗淡无光，任何一种材料都无法像塑料那样，短短百年间就活跃在普通大众日常生活的各个领域。正如某专家所说的，“塑料的故事是过去百年材料世界的核心线索之一。有了塑料，才有消费革命，收音机、电视、计算机、合成纤维、一次性用具才得以大量生产。”但也正因如此，人们已经不再反复使用塑料，塑料成为用过即作为垃圾丢弃的消费品，即或是大型成型件，最后也会随着产品的损坏而被丢弃。人类的这种严重浪费资源的做法给我们赖以生存的地球环境带来了严重的破坏，也给人们自身的健康带来了潜在的危害。塑料对人体健康的危害在20世纪60年代中期就开始引起人们的重视。尤其在现代社会，人们已将视线聚焦在它的负面影响上。而塑料的“白色污染”，主要就是人们把各类生活塑料制品随意乱丢乱扔造成的。塑料是从石油或煤炭中提取的化学石油产品，一旦生产出来很难自然降解，以致造成了城市环境的视觉污染；同时由于它们不能像草木一样被生物降解，还常常引起动物误食，并造成土壤环境恶化，废弃塑料对海洋的污染已经成为国际性问题。目前，很多国家都采取焚烧（热能源再生）或再加工制造（制品再生）的办法处理废弃塑料。但由于废弃塑料在焚烧或再加工时会产生对人体有害的气体，污染环境，所以废弃塑料的处理至今仍是环保工作中令人头疼的一大难题。不过，环保问题虽然是让人们对塑料产生了厌恶情绪，但科学研究是无止境的，日新月异的高科技有一天必然能让塑料与自然和谐相处！电视让世界近在眼前 专利号：DE30105 时间：1884年（专利）、1924年（发明电视） 发明人：尼普可夫（俄、专利）、约翰贝尔德（英、发明电视）电视的诞生，是20世纪人类最伟大的发明之一。在现代社会里，没有电视的生活已不可想象了。各种型号、各种功能的黑白和彩色电视从一条条流水线上源源不断地流入世界各地的工厂、学校、医院和家庭，正在奇迹般地迅速改变着人们的生活。形形色色的电视，把人们带进了一个五光十色的奇妙世界。俄裔德国科学家保尔尼普可夫还在中学时代，就对电器非常感兴趣。当时正是有线电技术迅猛发展时期。电灯和有轨电车取代了古老的油灯、蜡烛和马车，电话已出现并得到了普及，海底电缆联通了欧洲和美洲，这一切给人们的日常生活带来了极大的方便。后来他来到柏林大学学习物理学。他开始设想能否用电把图像传送到远方呢？他开始了前所未有的探索。经过艰苦的努力，他发现，如果把影像分成单个像点，就极有可能把人或景物的影像传送到远方。不久，一台叫作“电视望远镜”的仪器问世了。这是一种光电机械扫描圆盘，它看上去笨头笨脑的，但极富独创性。1884年11月6日，尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。在他的专利申请书的第一页这样写道：“这里所述的仪器能使处于A地的物体，在任何一个B地被看到。”一年后，专利DE30105被批准了。这是世界电视史上的第一个专利。专利中描述了电视工作的三个基本要素：1.把图像分解成像素，逐个传输。2.像素的传输逐行进行。3.用画面传送运动过程时，许多画面快速逐一出现，在眼中这个过程融合为一。这是以后所有电视技术发展的基础原理，甚至今天的电视仍然是按照这些基本原则工作的。1900年，在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词。可是最简单最原始的机械电视，是在许多年以后才出现的。一个偶然的机会，英国发明家约翰贝尔德看到了关于尼普可夫圆盘的资料。尼普可夫的天才设想引起了他的极大兴趣。他立刻意识到，他今后要做的就是发明电视这件事。于是，他立刻动手干了起来。正是对发明电视的执著追求和极大热情支持着贝尔德，1924年，一台凝聚着贝尔德的心血和汗水的电视机终于问世了。这台电视利用尼普可夫原理，采用两个尼普可夫圆盘，首次在相距4英尺远的地方传送了一个十字剪影画。贝尔德（18881946）英国发明家。1926年制造出机械电视系统。经过不断地改进设备提高技术，贝尔德的电视效果越来越好，他的名声也越来越大，引起了极大的轰动。后来“贝尔德电视发展公司”成立了。随着技术和设备的不断改进，贝尔德电视的传送距离有了较大的改进，电视屏幕上也首次出现了色彩。贝尔德本人则被后来的英国人尊称为电视之父。几乎就在同时，德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。1942年，卡罗鲁斯小组（包括两名科学家，一名机械师和一名木工），造出一台设备。这台设备用两个直径为1米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端，每个圆盘上有48个1.5毫米的小孔，能够扫描48行，用一个同步马达把两个圆盘连接起来，每秒钟同步转动10幅画面，图像投射到另一台接收机上。他们称这台机器为大电视。这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多。但是，他们从未进行过公开表演，因而他们的发明鲜为人知。不同国度的科学家几乎同时做出了类似发明，这充分说明了机械电视的发明是不依人的意志为转移的，它是人类在自然界面前拥有创造力的一个见证。1928年，“第五届德国广播博览会”在柏林隆重开幕了。在这盛况空前的展示会中，最引人注目的新发明电视机第一次作为公开产品展出了。从此，人们的生活进入了一个神奇的世界。然而，不能否认，有线的机械电视传播的距离和范围非常有限，图像也相当粗糙，简直无法再现精细的画面。因为只有几分之一的光线能透过尼普可夫圆盘的孔洞，为得到理想的光线，就必须增大孔洞，那样，画面将十分粗糙。要想提高图像细部的清晰度，必须增加孔洞数目，但是，孔洞变小，能透过来的光线也微乎其微，图像也必将模糊不清。机械电视的这一致命弱点困扰着人们。人们试图寻找一种能同时提高电视的灵敏度和清晰度的新方法。于是电子电视应运而生。1897年，德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管。当电子束撞击时，荧光屏上会发出亮光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管，固执的布劳恩却认为这是不可能的。1906年，布劳恩的两位执著的助手真的用这种阴极射线管制造了一台画面接收机，进行图像重现。不过，他们的这种装置重现的是静止画面，应该算是传真系统而不是电视系统。1907年，俄国著名的发明家罗辛也曾尝试把布劳恩管应用在电视中。他提出一种用尼普可夫圆盘进行远距离扫描，用阴极射线管进行接收的远距离电视系统。特别值得指出的是，英国电气工程师坎贝尔温斯顿，在1911年就任伦敦学会主席的就职演说中，曾提出一种令人不可思议的设想，他提出了一种现在所谓的摄像管的改进装置。他甚至在一次的讲演中几乎完美无缺地描述了今天的电视技术。可是在当时，由于缺乏放大器，以及存在其它一些技术限制，这个完美的设想没有实现。俄裔美国科学家兹沃雷金，开辟了电子电视的时代。兹沃雷金曾经是俄国圣彼德堡技术研所的电气工程师。早在1912年，他就开始研究电子摄像技术。1919年兹沃雷金迁居美国，进入威斯汀豪森电气公司工作。他仍然不懈地进行电子电视的研究。1924年兹沃雷金的研究成果电子电视模型出现。兹沃雷金称模型的关键部位为光电摄像管，即电视摄像机。遗憾的是，由于图像暗淡，几乎同阴影差不多。1929年矢志不渝的兹沃雷金又推出一个经过改进的模型，结果仍然不很理想。美国的ARC公司最终投资了5千万美元，1931年兹沃雷金终于制造出了令人比较满意的摄像机显像管。同年，进行了一项对一个完整的光电摄像管系统的实地试验。在这次实验中，一个由240条扫描线组成的图像被传送给4英里以外的一架电视机，再用镜子把9英寸显像管的图像反射到电视机前，完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。随着电子技术在电视上的应用，电视开始走出实验室，进入公众生活之中，成为真正的信息传播媒介。1936年电视业获得了重大发展。这一年的11月2日，英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，播出了一场颇具规模的歌舞节目。这台完全用电子电视系统播放的节目，场面壮观，气势宏大，给人们留下了深刻的印象。对同年在柏林举行的奥林匹克运动会的报道，更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时一共使用了4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的要算佐尔金发明的全电子摄像机。这台机器体积庞大，它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤，长2.2米，被人们戏称为电视大炮。这4台摄像机的图像信号通过电缆传送到帝国邮政中心的演播室，在那里图像信号经过混合后，通过电视塔被发射出去。柏林奥运会期间，每天用电视播出长达8小时的比赛实况，共有16万多人通过电视观看了奥运会的比赛。那时许多人挤在小小的电视屏幕前，兴奋地观看一场场激动人心的比赛的动人情景，使人们更加确信：电视业是一项大有前途的事业，电视正在成为人们生活中的一员。到了1939年，英国大约有2万个家庭拥有电视机，美国无线电公司的电视也在纽约世博览会上首次露面，开始了第一次固定的电视节目演播，吸引了成千上万个好奇的观众。二战的爆发使得刚刚发展起来的电视事业几乎停滞了10年。战争结束以后，电视工业又蓬勃发展起来，电视也迅速流行起来。1946年，英国广播公司恢复了固定电视节目，美国政府也解除了禁止制造新电视的禁令。一时间，电视工业犹如插上了翅膀，飞速发展起来。在美国，从1949年到1951年，短短三年来，不仅电视节目已在全国普遍播出，电视机的数目也从1百万台跃升为1千多万台，成立了数百家电视台。一些幽默剧、轻歌舞、卡通片、娱乐节目和好莱坞电影常常在电视中播出。千变万化的电视节目的出现，在公众中引起了强烈反响。在不长的时间里，公众就抛弃了其它的娱乐方式，闭门不出，如醉如痴地坐在起居室的电视机前，同小小的荧屏中展示的一切同悲共喜。电视愈来愈成为人们生活中必不可少的了。自从全电子电视出现以来，电视家族迅速兴旺发达起来。电视机的数量急剧增长，电视机的形状变得五花八门，电视机的功能也越来越全面。可以毫不夸张地说，令人目眩的新型电视机正以铺天盖地之势源源不断地涌向人们的生活中。在这电视机的洪流中，电子录像、卫星传播，以及各种新媒体更是倍受人们的青睐。如今的电视不仅用于收看电视节目，同时又可以是家用计算机、电子游戏机并可以预制录像带。人们不仅利用电视消息，而且可以通过卫星和电视进行遥感式诊病，使用家用电视控制家里的电器，进行电视报警、购物、记录、学习等等。此外，立体声电视、超大屏幕电视、高清晰度电视、激光视盘、家庭数据库等也不断地发展起来。也就是说，现代电视已经从一种公共媒介的收看工具，变成了包含众多信息系统的家庭视频系统中心。电视的发明深刻地改变了人们的生活，它不但使人们的休闲时间得到前所未有的充实，更重要的是它加大了信息传播空度和信息量，使世界开始变小。如今，电视已成为普及率最高的家用电器之一，而电视新闻、电视娱乐、电视广告、电视教育等已形成了巨大的产业。电视作为一项伟大的发明，给人类带来了视觉革命。青霉素挽救人类生命 专利号：GB552619 时间：1929年（发现青霉素）、1941年（申请青霉素专利） 发明人：弗莱明（英）、BOOTS PURE DRUG公司青霉素是抗菌素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素发明者、英国科学家弗莱明在他的实验室内青霉素的发现者是英国细菌学家弗莱明。1928年的一天，弗莱明在他的一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好，他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他，他设法培养这种霉菌进行多次试验，证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星青霉素。弗莱明关于青霉素的论文发表后，英国一位显贵建议弗莱明申请专利，说：“这将给你带来不可估量的财富。”然而，弗莱明没有接受他的建议。弗莱明在回信中说：“医药界最可怕而冥冥杀人害世的莫过于贪。为了我自己和我一家人的尊荣富贵而无形中危害着无数人的生命，我不忍心。”弗莱明发现了青霉素，挽救了千千万万人的生命，毫无疑问，这是一个伟大的发现。然而比这个发现更伟大的，乃是弗莱明的情操。1935年，英国牛