第10章 科技發(fā)明(1)
- 中國人應知的文化常識
- 辛偉偉
- 4299字
- 2015-02-04 11:21:11
你知道我國最早用來測定風向的儀器是什么嗎?
歷史資料中有記載的比較早的測定風向的儀器叫做“相風銅烏”,這是一種用銅做的形狀像烏鴉的風向器(“相風”就是觀測風的意思),它裝在漢代觀測天文氣象的靈臺上。這是專職觀測天象單位所設置的儀器,最初造得比較笨重,后來經(jīng)過不斷改進就漸漸做得輕巧靈敏一些了,在晉代太史令就設有木制相風烏,并逐漸流行起來了。
在唐代李淳風的《乙巳占》中,也描述了這種相風木烏的構(gòu)造。
然而,從軍事和交通等方面看,最好采用構(gòu)造更加簡單的風向器。《乙巳占》中就指出:“常住安居,宜用烏候;軍旅權(quán)設,宜用羽占。”意思是說,相風烏只宜設在固定的地方,在軍隊中駐地經(jīng)常變化,還是用雞毛編成的風向器為好。
雞毛編成的風向器,所用的雞毛重約五兩到八兩,編成羽片掛在高桿上,讓它被風吹到平飄的狀態(tài),再進行觀測,這種羽毛風向器就稱為“五兩”。這種風向器,在唐代以前就有了,并且在唐代和唐代以后被普遍采用。所以,此后“五兩”就作為各種形式的簡便風向器的通稱了。
人類的“航天鼻祖”是在中國嗎?
人類第一次有記錄的“登月計劃”來自中國明朝的木匠萬戶。
據(jù)記載,萬戶是明朝初期人,原來是一個木匠。由于他喜歡鉆研技巧,尤其是對技術(shù)發(fā)明方面特別癡迷,所以從軍后改進過不少當時軍隊里的刀槍車船。
在那個人類對自然界的認識受到很大局限的年代,萬戶甚至做出了一份很詳盡的科學理論計算報告,他認為按照當時的火箭技術(shù),再加之風箏原理的幫助,他一定能在一個時間段內(nèi)飛到月亮上去。為了實現(xiàn)自己的意愿,萬戶開始潛心研究《火箭書》,并用自己的知識給予完善。他造出了各種各樣的火箭,然后畫出飛鳥的圖形,眾匠人按圖制造出了飛鳥……文獻說,在一個月明如盤的夜晚,萬戶帶著人來到一座高山上。他們將一只形同巨鳥的“飛鳥”放在山頭上,“鳥頭”正對著明月……萬戶拿起風箏坐在鳥背上的駕駛座位——椅子上。他自己先點燃鳥尾引線,一瞬間,火箭尾部噴火,“飛鳥”離開山頭向前沖去。接著萬戶的兩只腳下也噴出火焰,“飛鳥”隨即又沖向半空。
后來,人們在遠處的山腳下發(fā)現(xiàn)了萬戶的尸體和“飛鳥”的殘骸……這個故事后來被記載為“萬戶飛天”。萬戶被認為是人類的航天鼻祖。
我國古代的冰燈制作工藝是怎樣的?
說起冰燈藝術(shù),據(jù)傳早在明朝末年,我國就有類似于冰燈的工藝了。
明萬歷年間,安徽桐城的詩人阮自華,看了“冰網(wǎng)燈”后詠詩曰:“瑤池瀑布注靈安,銀漢回波織女瀾。詎識冰丸光照乘,翻令火樹夜生寒。香如豹髓含神霧,珠似鮫人泣水端。”這“冰網(wǎng)燈”就其詩意來看,似乎在燈的周圍噴以水氣,光線經(jīng)過折射,就會映出不同的彩色。
這雖然和今天的冰燈大不一樣,但為后人提供了制作冰燈的原理。到了清朝康熙至乾隆、嘉慶年間,盛行起鑿冰為洞,燃燭其中,成為名副其實的冰燈。
清嘉慶年間著名學者西清在《黑龍江外記》卷六中載:“上元(即正月十五),城(齊齊哈爾)中張燈五夜,村落婦女來觀劇者,車聲徹夜不絕。有鏤五六尺冰為壽星燈者,中燃雙炬,望之如水晶人,此為難得。”唐順之的《元夕詠冰燈》詩,對冰燈盛況也做過生動的描寫:“正憐火樹斗春妍,忽見清輝映夜闌。出海鮫珠猶帶水,滿堂羅袖欲生寒。燭花不礙空中影,暈氣疑從月里看。為語東風暫相借,來宵還得盡余歡。”
張衡的地動儀是怎么預測地震的?
公元132年,東漢的張衡發(fā)明了候風地動儀——世界上第一架地震儀。
據(jù)《后漢書·張衡傳》記載,候風地動儀“以精銅鑄成,圓徑八尺”,“形似酒樽”,上有隆起的圓蓋,儀器的外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器的內(nèi)部中央有一根銅質(zhì)“都柱”,柱旁有八條通道,稱為“八道”,還有巧妙的機關。儀器外部周圍有八個龍,按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。
龍頭和內(nèi)部通道中的發(fā)動機關相連,每個龍頭嘴里都銜有一個銅球。對著龍頭,八個蟾蜍蹲在地上,個個昂頭張嘴,準備承接銅球。當某個地方發(fā)生地震時,樽體隨之運動,觸動機關,使發(fā)生地震方向的龍頭張開嘴,吐出銅球,落到銅蟾蜍的嘴里,發(fā)出很大的聲響。于是人們就可以知道地震發(fā)生的方向。
據(jù)學者們考證,張衡在當時已經(jīng)利用了力學上的慣性原理,“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也一定有所了解,這些成就在當時來說是十分了不起的,而歐洲直到公元1880年,才制成與此類似的儀器,比起張衡的發(fā)明足足晚了一千七百多年。
密碼是如何出現(xiàn)的?
史料記載,密碼最早產(chǎn)生于希臘。到了4世紀,希臘出現(xiàn)了隱蔽書信內(nèi)容的初級密碼。8世紀古羅馬教徒為傳播新教,創(chuàng)造了“圣經(jīng)密碼”。
中世紀末葉,西班牙的平民百姓與貴族階級的青年男女之間,為了沖破封建制度對自由戀愛的束縛,不得不采取種種秘密通信的形式,從而導致了各種原始密碼的產(chǎn)生。
公元1200年,羅馬教皇政府和意大利世俗政府開始有系統(tǒng)地使用密碼術(shù)。至19世紀,隨著資本主義的發(fā)展和資產(chǎn)階級相互斗爭的需要,出現(xiàn)了無線電密碼通信。
到第一次世界大戰(zhàn)時,密碼通信已十分普遍,許多國家成立專門機構(gòu),進一步研制和完備密碼,并建立了偵察破譯對方密碼的機關。
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,特別是電子技術(shù)的廣泛應用,使密碼更趨完善,破譯與反破譯的斗爭也更加激烈、復雜了。
第一張彩色照片是怎么來的?
公元1861年5月17日,倫敦皇家學會舉行物理學教授麥克斯韋關于《三種基本顏色的理論》的報告會。麥克斯韋決定在報告會上用實踐來證明他的三種成分理論的正確性。為了制出物證,他和助手在明亮的陽光下,以黑色天鵝絨屏幕作鋪襯,拍攝用三色彩帶扎成花結(jié)的照片。
他們分三次拍攝,每拍一次都得更換濾光器。然后,在報告大廳里掛著三盞吊燈,吊燈上都有玻璃攝像正片,在每盞燈的透光鏡上面都安置了分別裝有紅、藍、綠三種基本色源的濾光器。
準備好了以后,麥克斯韋向助手示意,點燃了吊燈,閃爍著白光又稍帶一點淡藍色的色彩。人們拭目以待,在等待奇跡的出現(xiàn)。突然,第一盞燈的紅光穿過整個大廳,然后是綠色和藍色的光在空氣中閃爍。
當這三種彩色光線投射到屏幕上,它們的組合產(chǎn)生了奇妙的彩色圖像,就如用畫筆飽蘸了質(zhì)地純正的顏料畫出來的一樣。
這樣,他獲得了世界上第一張彩色照片,事實驗證了他的三種成分的理論。這一天也就是彩色照相誕生于世的紀念日。
你知道指紋偵破的由來嗎?
公元1686年,馬爾丕哥教授運用當時新發(fā)明的顯微鏡,發(fā)現(xiàn)指紋的紋線都是從手指頂端的圓環(huán)和螺旋線中引出來的,他的論文題目是《指紋紋線放大若干倍》。公元1823年德國普克尼教授指出:手指最末端指骨上的紋線,多樣性和差別性非常突出。
他制定了一些標準,把紋線劃分為九個類別。
公元1858年,英國駐印度的行政長官威廉·赫胥爾,要求居民在契約上既要簽字又要按指紋,這是第一次由官方規(guī)定在很大范圍內(nèi)運用指紋。公元1877年,赫胥爾提出了一份報告,要求將指印作為鑒定識別犯人的工具,他的報告沒有得到批準,但赫胥爾卻在自己管轄的省份大力推廣了這一方法。
公元1889年,英國科學雜志《自然》發(fā)表了福爾茨醫(yī)生的論文《識別犯罪的第一步》。文章提出,只要在犯罪現(xiàn)場上發(fā)現(xiàn)、提取有關指紋,就能夠發(fā)現(xiàn)犯罪分子,盡管罪犯可能會通過其他手段對手指進行掩飾,但指紋仍然是不變的。
這一理論為實踐部門所接受,成為現(xiàn)代指紋科學中最早提出的理論之一。
古代是用什么做染料的?
中國古代用于著色的材料可分為礦物顏料和植物染料,其中以后者為古代主要的染料。古代先民很早就掌握了多種植物染料的性質(zhì),植物染料在染制時,其色素分子是通過與織物纖維親合而改變纖維的色彩,所著之色雖經(jīng)日曬水洗,均不易脫落或很少脫落。
利用植物染料,是我國古代染色工藝的主流。自周秦以來的各個時期生產(chǎn)和消費的植物染料數(shù)量相當大,明清時期除滿足我國自己需要外,開始大量出口,而用紅花制成的胭脂綿輸?shù)饺毡镜臄?shù)量更是可觀。
古代常用的植物染料實在多不勝數(shù),古人根據(jù)不同的染料特性而創(chuàng)造的染色工藝有:直接染、媒染、還原染、防染、套色染等。染料品種和工藝方法的多樣性使古代印染行業(yè)的色譜十分豐富,古籍中見于記載的就有幾百種,特別是在一種色調(diào)中明確地分出幾十種近似色,這需要熟練地掌握各種染料的組合、配方及改變工藝條件方能達到。
床是怎樣來的?
床最早源于我國的商代。
原始社會,人們生活簡陋,睡覺只是鋪墊植物枝或獸皮等,掌握了編織技術(shù)后就鋪墊席子。席子出現(xiàn)以后,床就隨之出現(xiàn)。商代甲骨文中,已有像床形的字“淋”,說明商代已有床。但從實物來看,最早的床是在信陽長臺關一座大型楚墓中發(fā)現(xiàn)的,上刻繪著精致的花紋,周圍有欄桿,下有6個矮足,高僅19厘米。春秋以來,床往往兼作其他家具。人們寫字、讀書、飲食都在床上放置案幾。晉代著名畫家顧愷之的《女史箴圖》中所畫的床,高度已和今天的床差不多。另外還出現(xiàn)一種四足的高床。但床仍未成為睡臥的專用家具。
唐代出現(xiàn)桌椅后,人們生活飲食等都是坐椅就桌,不再在床上活動。床由一種多功能的家具,退而成為專供睡臥的用品。
19世紀20年代出現(xiàn)了彈簧床。19世紀后期,金屬床開始出現(xiàn)。
枕頭的發(fā)明和發(fā)展變化過程是怎樣的?
原始時代,人們用石頭或草捆等將頭部墊高去睡覺,這時的石頭或草捆可以看作是比較原始的枕頭。到戰(zhàn)國時,枕頭就已經(jīng)相當講究。1957年在河南信陽長臺關一個戰(zhàn)國楚墓里,出土了一張保存完好的漆木床,床上就有竹枕。
我國古人對枕頭頗有研究。北宋著名史學家司馬光,用一段小圓木做枕頭,睡覺時,只要稍動一下,頭從枕上滑落,便立即驚醒,驚醒之后繼續(xù)發(fā)奮讀書,他把這個枕頭取名為“警枕”。為了強身健體,在睡眠時達到治病的目的,古人還在枕內(nèi)放藥以治病,叫做“藥枕”。李時珍在《本草綱目》中說:“苦蕎皮、黑豆皮、綠豆皮、決明子……做枕頭,至老明目。”民間有多種多樣的枕頭,大都以“清火”、“去熱”為目的。
現(xiàn)代,枕頭越來越廣泛地用于,如“磁療枕”對治療神經(jīng)衰弱、失眠、頭痛及耳鳴都有一定的療效。
熨斗是怎樣走入人們的生活的?
燙衣服的熨斗,在我國漢代時已是家庭的用具。
漢魏時期的熨斗,用青銅鑄成,外形呈圜腹、寬口沿,有長柄。有的熨斗上還鏤有“熨斗直衣”的銘文。
熨斗這個名稱的來歷,一是取象征北斗之意,二是熨斗的外形如同古代一種烹調(diào)用具“熨斗”。熨斗像一只沒有腳的平底鍋,熨衣前,把燒紅的木炭放在熨斗里,待底部熱得燙手了再使用,所以,又叫“火斗”。也有把熨斗叫做“北斗”、“金斗”的。“金斗”則是采用鎏金工藝精制的熨斗,那不是一般的民間用品。
第一把傘是誰發(fā)明的?
傘是我國首創(chuàng),據(jù)傳是魯班的妻子云氏發(fā)明的。《孔子家語》中說:“孔子之郯,遭程子于途,傾蓋而語。”這里的“蓋”就是指“傘”。《史記·五帝紀》記有與傘同類的雨具,可見傘在我國已有四千多年的歷史了。