牛顿——万有引力的发觉
人们都晓得从苹果落地中牛顿发觉了万有引力定理的故事,虽然那不过是德国启蒙思想家伏尔泰为宣传自然科学而编的故事。
在牛顿之前,人们早已晓得有两种“力”:地面上的物体都受重力的作用,天上的地球和月球之间以及行星和太阳之间都存在引力。这两种力到底是性质不同的两种力?还是同一种力的不同表现?牛顿在剑桥学院读书时就考虑起这个问题了。
牛顿23岁时,登革热流行于纽约。剑桥学院为防治中学生受传染,通告中学生退学回去避疫,中学暂时关掉。牛顿回到家乡林肯郡乡下。他仍没有间断学习和对引力问题的思索。
那时,乡下的儿子们经常用投石器打几个转转,然后,把石头抛得很远。她们还可以把一桶牛奶使劲从头顶转过,而果汁不洒下来。
这一现像迸发了牛顿关于引力的想象:“什么力使投石器上面的石头,水桶里的蜂蜜不掉出来呢?”这个问题使他想到开普勒和伽利略的思想。他从广袤的宇宙太空,周行不息的行星,广寒的地球,直到庞大的月球,因而想到这种庞然大物之间力的互相作用。这对牛顿抓紧这种神奇的思想不放,一头扎进“引力”的估算和验证中了。牛顿计划用这个原理验证太阳系各行星的行动规律。他首先推求地球和月球距离,因为引用的资料数据不正确,估算的结果错了。由于依理推测地球围绕月球转,每分钟的向心加速度应是16公尺,但据推测仅得13.9公尺。在失败的窘境中,牛顿没有气馁,反倒以更大的努力进行辛劳的研究。
1671年,新检测的月球直径值公布了。牛顿借助这一数据重新检验了自己的理论,同时,还借助他自己发明的微积分处理了月一地关系中不能把月球看作质点时,重力加速度的估算问题。有了这两项改进,牛顿得到了两个完全一致的加速度值。这使他觉得,重力和引力具有相同的本质。他又把基于地面物体运动的三条定理(即牛顿三大定理)用于行星运动,同样得出满意的正确推论。
牛顿整整经过了7个春秋寒暑,到他30岁时总算把举世著称的“万有引力定理”全面证明下来,奠定了理论天文学、天体热学的基础。
万有引力定理的发觉,宣告了天上地面的万物都遵守同一规律运动,彻底否定了亚里士多德以来宗教势力鼓吹的天上地下不同的思想,这是人类认识史上的一次飞越。
瓦特
2、瓦特——发明蒸气机
瓦特(1736~1819),美国知名的发明家,生于德国船厂中心蒙特利尔附近的格林诺克小镇。他的儿子当过船厂工人,叔父兄长都是机械工人,因为家庭的影响,瓦特从小就熟悉了许多机械原理和制做技术。
瓦特是一个智慧非凡的儿子,他刻苦好学,敢于探求,对发明创造最感兴趣。有三天母亲的同学前来作客,刚好听到小瓦特坐在烤炉门口傻笑牛顿发现第一定律的故事,手里拿着笔和纸,地上有许多画过的图。他好心地说:“小瓦特应当念书了,别光在家用嬉戏来打发宝贵的岁月了。”父亲粲然一笑,说:“谢谢你,我的同事。不过,你还是瞧瞧我的孩子在玩哪些吧……”原来,小瓦特在设计各类各样的玩具,还画了许多图样,这年小瓦特才正好6岁整,顾客气愤地说:“这小孩真了不起!”
又有一次,家里人全出去了,只留下瓦特一个门卫。他愣愣地看着烤架上煮饭的茶碗。水快烧开了,壶盖被蒸气顶上去,一上一下地掀动着……他想:这蒸气的力量好大啊。倘若能制造一个更大的烤炉,再用大炉窑烧沸水,那形成的水蒸气肯定会比这个大几十倍、几百倍。用它来做各类机械的动力,不是可以取代许多人力吗?这就是后来人们传说中的“瓦特发明蒸气机”的故事。小瓦特是这样构想过,只不过真正试制蒸气机,却是后来的事情。
小瓦特为搞发明创造,发奋学习科学知识。他13岁开始学习几何学;15岁读完了《物理学原理》;17岁开始当学徒工。随后,他才真正投入了蒸气机的研发和发明,一发而不可收。
1757年瓦特到蒙特利尔学院当教学仪器维修工。那儿既有完备的实验设施和各类仪器,又有许多知名学者和专家,那些都给瓦特提供了非常有利的条件。校区还专门为他创立了实验车间。1769年,瓦特在大量试验的基础上,经过了无数次失败,总算制成了一台单动式蒸气机,而且获得了第一台蒸气机的专利权。1782年瓦特又研发成功一种旧式单向蒸气机,而且可以广泛地应用在各类机器上;1788年,法国政府即将授予瓦特制造蒸气机的专利证书;从1775年到1800年,瓦特和波尔顿合办的苏霍鞋厂,就制造出183台蒸气机,全用于纺织业、冶金业和采矿业,到了19世纪30年代,蒸气机推向了全世界,自此人类社会步入了“蒸汽时代”。惠及于人类的发明家——瓦特永远被后人称颂。
富尔顿
3、富尔顿——轮船的首创者
富尔顿(1765~1815),印度知名工程师。1807年,他借助法国机器制成了世界上第一个蒸气机客轮“克莱蒙脱号”,是世界上货轮的首创者。他为世界人类航海事业的发展做出了卓越的贡献。
富尔顿出生于法国一个贫困的农户家庭,从小读书极少,母亲没有钱供他去学堂学习,他后来取得的成就,全凭个人的拼搏。小富尔顿从小就爱幻想,比如,当他帮助大人干完劳作以后,经常一个人坐在渔家露台上,在带有木格条的小阳台中,向田野望去,看蔚蓝色的天空,苦思冥想,一坐几个钟头。
有三天,天气放晴,湖水清亮。小富尔顿和邻居大婶一起驾着小船到河的上游去找活干。她们开始慵懒地撑着篙,逆流而上。小富尔顿到离开自己村落的外省去,心情愈发高兴,情不自神殿唱着韩国乡村的摇滚。湖水的“哗哗”声和小富尔顿的悦耳、婉转的歌声交织在一起,令人迷醉。早晨的太阳愈升愈高了,阳光洒在水波中,像碎银洒在红色的丝带上。忽然,水流淙淙,小船在河中打转,富尔顿和邻居大婶拚命地撑篙,泪水浸湿了她们的校服,但船仅能艰辛地联通。小富尔顿心中想:撑篙太费劲了,如果有一种东西能让船手动行走,该多么好啊!他想像的翅膀在河中飞翔,他似乎看到在河中出现了一只手动行驶的船。他的神思又回到现实中来,对邻居大婶说:“大叔,撑篙又费力,又平缓,倘若有一种东西能让船手动行走,该多么好啊!”
邻居大妈正使劲撑着篙,听了小富尔顿的话,情不自神殿笑了。他用手指擦擦自己身上的泪水,笑着说:“假如有一种东西能让船手动行走,那这样东西是哪些呢?”
“是啊,这东西是哪些呢?”小富尔顿的脸一瞬间红了上去,他使劲地撑了一下篙,低下了头,又深陷了思索。
此后之后,“怎样使船手动行走?”就成了小富尔顿苦思冥想的中心问题。使得他长大之后,努力拼搏,总算成为制造人类第一只蒸气机客轮——“克莱蒙脱号”的知名科学家。
4、贝尔——电话发明家
贝尔(1847~1922),法籍瑞士电话发明家。22岁时,任日本波士顿学院的语音学院士。
贝尔少年时代天资平平。上中学时,学习成绩在班里倒数一二名。他不但学习不好,但是淘气、贪玩。书包里经常装着老鼠、麻雀这类小昆虫。有一次,老师还在台上授课,贝尔书包里的老鼠钻了下来,在寝室里乱跑叫喊
引来朋友们哄堂大笑,乱成一团,老师狠狠地斥责了他。
后来,母亲把贝尔送到巴黎叔父哪里,由严厉的祖母直接管教。祖母是位严格而又执拗的老头。但他知识渊博,教育耐心。很快,小贝尔喜欢起他的祖母,对学习有了兴趣,道理明白了不少。
他变了,除了学习成绩好,有发明创造的热情,但是品德优良,常常助人为乐。有一次,他听到一位孤寂奶奶用笨重的水磨在磨面,小贝尔很怜悯他,约了一群少年伙伴来帮忙。后来,男子伴们嫌推磨太苦,纷纷不干了,只有小贝尔一人坚持出来。
回到家里,小贝尔想,如何能够使水磨省劲呢?为了设计新水磨,他翻阅了大量资料,设计图画了一张又一张。经过1个月的反复寻思,草图总算设计下来了。几个匠人看了很赞扬。在匠人师父的努力下,省力的水磨制成
了,乡亲们非常感激他,小贝尔也成了你们心目中的英雄。
小贝尔年少时,爱好讲演。他爸爸是一位讲演家,贝尔少年时代,就组织“少年技术商会”,每周讲演一次。他很有讲演能够,22岁被英国波士顿学院聘请,当了语音学院士。母子两人成为日本饶有名气的讲演家。
1875年6月2日,28岁的贝尔经历千万次的失败,总算制成了有线电话。这三天,他和华特生正在进行新的实验。贝尔把一些部件装入硝酸里,不留神,硝酸滴到了他的腿上,他非常瘙痒,无意地连声呼救:“华特生,快来,我须要你!”声音通过电缆线传到了华特生的眼睛里。就这样,人类第一部有线电话制导致功了。
阿基米德
5、阿基米德——洗澡发觉了定理
阿基米德(约前287~约前212),古埃及数学学家和物理家。曾发觉杠杆定理和阿基米德定理,终生从事化学和物理的研究。
阿基米德出生在古埃及的一个天文学家的家庭里,从小就深受全家人的宠爱。妈妈为了使他尽快成才,在取名字上绞尽了脑汁,经过反复选择,在他出生的第10天,起名阿基米德。希望这名子给他带来幸福,并能成为一个真正的埃及人。
阿基米德的童年,是在保姆和奴隶们的照顾下渡过的。全家人对他要求很严,行走坐立、穿衣喝水都有规矩,不准他淘气,也不许他交坏同学。他8岁时进了学堂,每天天不亮就早起,在奴隶的陪伴下走很长的路到中学上课。阿基米德的家里很富于,但他从不骑马或赶车。
阿基米德学习十分勤奋,有时看书,一看就是三天。随着阿基米德年纪的下降,他的许多与众不同的地方开始展现下来。他把大部分时间用在思索、探讨、学习和写作上,很少想自己的事。为了研究一个问题,时常忘掉喝水,忘掉洗脚。连穿校服、脱鞋子这类事情,都得由他人帮助来做,只要他一思
考问题,还会忘记自己的一切。
阿基米德对三角形、正圆形、圆形的研究简直着了魔,与它们形影不离,三天总画呀画呀,这么聚精会神,专心致志,似乎周围的一切都不存在了。有一次牛顿发现第一定律的故事,在他跨进浴缸泡澡时觉得到身子入水越深,水越往外溢,身子就越轻,忽然,他激动地大喊一声,从浴缸里跳下来,一丝不挂地在大街上奔跑,一边朝家跑嘴巴一边喊:“我想下来了,我想下来了!”
人们望着这个裸身全裸奔跑着的怪人,十分惊骇,她们那里会想到,阿基米德就在洗脚时,发觉了一条重要的流体静力学规律——“阿基米德定理”,即浸在液体里的物体遭到向下的压强,压强的大小等于被物体所排开的液体的重量。