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第7章 科学漫步(6)

高斯的头脑为什么特别灵?

通常,人们所说的智慧主要是指创造能力,其核心就是创造性思维。培养创造性思维,在人们的学习、生活中具有十分重要的作用。

德国数学家高斯上小学时就已经崭露头角,一次,老师让大家计算从1到100之间所有自然数的和。话音刚落,他就算出了正确答案5050。原来,高斯动用了创造性的方法,把一百个数组合成1+100,2+99……直到50+51这样50组,每组的和都是101,所以立即得出了正确答案。长大后,高斯成了世界着名的数学家,他不仅创立了一种12次方程的求解方法,而且仅花1小时就能计算出谷神星——一颗小行星的运行轨道。

那么,高斯的头脑为什么特别灵呢这是因为高斯从小就爱动脑筋,所以他的思维能力特别强。高斯从小就不受传统观念的束缚,不局限于别人的见解和已有的知识。他的思路十分开阔,能迅速发现事物与事物之间、现象与本质之间的联系,乐于追根录源和检验论证,具有超越常规的思考方法。因此,高斯的头脑之所以特别灵,这是与他富于创造能力和创造精神分不开的。

你知道这些有趣的金属吗?

谁都知道人离不开金属。无论是飞机、大炮、人造卫星,还是脸盆、钢笔尖,都是用金属做成的。不过大家最熟悉的是铁、铜、铅、锌这些常见金属。其实,金属的种类还很多很多,它们组成一个庞大的金属大家庭。

在这个大家庭中,它们的外貌形形色色,脾气也各不相同。下面各你介绍几种:

“轻骨头”——锂(lǐ)。锂每立方厘米只有0.543克,比水还轻得多,用它造一架飞机,两个人就能抬走了。

“耐热英雄”——钨(wū)。钨能耐受高温,它要超过3410℃时才会熔化,所以它适合制作灯泡里的灯丝。

“硬汉子”——铬(ɡè)。它的硬度仅次于金刚石。在钢中加入12%的铬,就成为大名鼎鼎的不锈钢。

“拒腐蚀大王”——铌(ní)。它既不会生锈,又不怕酸碱腐蚀。所以,它是制作化工用品的好材料。

“导电能手”——银。银是导电能力最强的金属,一些精密仪表常用银做导线。

“延展状元”——金。一克黄金,可以拉成4000米长的细丝。黄金还可以捶成五万分一毫米厚的金箔,3500张这样的金箔叠起来,才只有一张报纸那么厚。

“数量冠军”——铝。铝是地壳中含量最多的金属,比铁还多一倍。

“国防新秀”——钛(tài)。钛的熔点高,硬度和强度同钢差不多,重量只有钢的57%。钛合金是制造火箭、超音速飞机和潜艇的重要材料。

“重量之王”——锇(é)。锇在地壳中的含量很少,它是最重的金属。它比水重21.7倍,比铁重2倍。

熔点最低的金属——汞(gǒng)。汞就是水银,它是金属。它在零下39℃时就熔化了,所以我们平时看不到固体的汞。

合金也有记忆吗?

在本世纪70年代末的一次国际学术会议上,一位冶金学家正在表演精彩的“魔术”:他把一根笔直的金属丝盘圈起来,然后点燃打火机,对着金属丝一烤,只听“啪”的一声,那金属丝就恢复了原来的形状。与会学者莫不感到惊奇万分。只听那位表演“魔术”的冶金学家不慌不忙地说:“这种现象叫做形状记忆效应,具有这种特性的合金叫做形状记忆合金。”

那么,这种金属丝是用什么材料制成的呢它是用镍和钛的合金制作的。这一形状记忆效应是美国海军军械实验室的冶金学家比勒发现的。

比勒的发现引起了各国学者的广泛注意,通过大量的科学实验和理论探讨,终于弄清了“形状记忆效应”的奥秘。

原来,这种材料在一个特定的温度区间内存在着一种特殊的内部结构变化。在材料冷却到某一温度以下时,它是一种不稳定的晶体结构,这时对它施加外力可以发生各种各样的塑性变形。一旦除去外力,而温度又上升到特定区域后,那不稳定的晶体结构就会变为稳定的结构,从而使材料恢复到原来的形状。

人们利用形状记忆效应制造出自动灭火器、人工心脏部件、自动紧固的铆钉等。特别是利用这种效应来制造新型的发动机,将是一项具有广阔应用前景的课题。

哪些发明创造不能授予专利权?

我们知道,发明创造一旦授予专利权后,就受到了法律的保护。但是,是不是所有的发明创造都能获得专利权呢当然不是的。妨碍发明创造取得专利的原因概括起来可以说有两个方面:一是发明的采用或者公布违反国家法律、公共利益或者社会公德;二是出于国家政策的考虑,某些发明创造不能授予专利权。

我国专利法规定:“对违反国家法律、社会公德和妨害公共利益的发明创造,不授予专利权。”这个道理是很容易理解的。有的发明创造本身的目的就违反了国家的法律,例如伪造国家货币的机器。有的发明创造本身没有危害公共利益和道德之意,但是如果不是按原来的目的使用,也有可能有害于公共利益和道德的,即不能授予专利权。例如可以用来赌博的游戏器具。虽然发明人说是游戏器具,但既然可以作为赌博用具,就不能授予专利权。此外,如为防盗而设计的电麻装置,或者在一般烟叶上喷以伪装剂,弄虚作假,欺骗公众的发明创造,可以认为是缺乏有益性,同样不能授予专利权。

此外,我国专利法还规定,对科学发现、智力活动的规则和方法等,也都不授予专利权。这是因为,科学发现不同于发明创造,所以不授予专利权。智力活动的规则和方法,例如经营管理方法、工程建筑设计、教育方法、会计制度、广告方法以及信息传播等,都不是技术思想,与工农业上的制造、使用不发生直接关系,所以也排除在专利之外。

霓虹灯为什么五颜六色,闪烁跳动

霓(ní)虹灯非常美丽,一到夜晚,就会把都市街头装扮得五颜六色,还闪烁跳动,给人们留下美好的记忆。

世界上第一支霓虹灯,是1898年由两位英国化学家发明的。他们的名字叫雷姆赛和特拉弗斯。在一次实验中,他们把空气加压变成水一样的液态,从中发现了一种既奇怪又稀少的气体。

他们把这种气体密封在一条半真空的玻璃管中,然后在管的两端通上电流。奇迹出现了,原来没有任何颜色的玻璃管,突然射出了鲜艳可爱的红光。

两位化学家的快乐简直无法用语言形容。

面对着这种奇异的气体、有趣的红灯,化学家沉浸在发现新世界的兴奋中,他们决定用希腊文“新”这个词来作为这种气体的名字。这盏红灯,就叫“新的灯”。

希腊文“新”这个词的读音就是“霓虹”。汉语里的霓虹又有表示彩色的意思,所以“新的灯”就被中国人称为“霓虹灯”。

充在灯管中能发出红光的气体是氖气。人们还利用各种颜色的荧光粉,使霓虹灯增加各种色彩。例如,将蓝色的荧光粉涂在玻璃管的内壁上,把玻璃管弯制成所需要的文字或花纹图案,装上电极,并把玻璃管里的空气抽干净,再充进氖气,通电后就成了粉红色的霓虹灯了;要是在涂有绿色荧光粉的灯管中充入氖气,通电后就成了橘红色;如果把氖气改成另一种叫做氩气的气体,它就摇身一变,成为绿色的霓虹灯了。

多彩的霓虹灯被人们广泛用于商店橱窗和广告、招牌,因为在电路设置上,各个霓虹灯管可以轮流着一关一开,反复来回,看上去就显得五颜六色,闪烁跳动了。

水中能“取火”吗?

俗话说:水火不相容。从水中取火仿佛是“天方夜谭”。然而科学技术的发展告诉我们,这不是不可能的。因为氢气可以燃烧,而从水中可以提取氢气,燃烧后又还原成水,取之不尽,没有污染。除了氢能以外,氢核聚变时放出的巨大能量也是强大的可控核聚变能。核燃料(dáo)可以从海水中提取。这样,汪洋大海就可以向全世界提供使用上百亿年的燃料。

不光海水本身经过提取可成为巨大的能源,海水的运动也产生大量的能量。海洋能包括海浪、潮汐(xī)、海流、海水温差等产生的能量。而海水温差所含的能量最大,原理也十分简单。在蒸发器中放入氨或其他的工作液体,这种液体用表层海水来加热,在18℃至25℃下就会变成蒸气,把这种蒸气输入涡轮发电机,旋转发电,排出的蒸气由深层海水冷却变为液体,再送入蒸发器循环工作。

由此可见,从水中获取能量的前景是多么广阔啊。

气象预报是怎么来的?

1854年11月4日,在欧洲南部的黑海,突然出现了暴风雨。当时英法联军正在和沙皇俄国作战,英法联合舰队正好停泊在黑海上,狂风巨浪把军舰高高卷起,又猛烈地甩向海岸、礁(jiāo)石。顷刻间这只庞大的舰队就被大风和海浪消灭得干干净净了。

这次大风暴给英法联军造成了空前巨大的损失。他们给这场大风暴起名为“布雷克夫”。意思是“激烈的冲击波”。于是,法国皇帝拿破仑三世命令巴黎天文台调查这一风暴是怎样引起的。

一个叫勒威耶的天文学家接受了这一任务。他搜集了不少地方在11月14日前后几天的气象资料,发现这次大风暴是由一个低气压引起的。这个低气压最早出现在欧洲西部大洋上,从西北向东南方向运行,到了黑海,就造成了这场大灾难。勒威耶弄清了“布雷克夫”风暴的来历并写了一份调查报告,建议建立气象观测网,利用电报快速传送气象情报,绘制天气图,这样就可以预报天气了。

从此以后,天气预报才逐渐发展起来。

百叶箱距地面多高为最好?

气象与我们的生产和生活息息相关。对于气象观测设备,国际上有一整套统一规定,百叶箱的架设高度也是一样。规定要求百叶箱的支架高度必须距地面1米。这样,安置在箱内的温度计和温度计的实际高度才能达到1.5米。

为了观测大气的自然状况,要求百叶箱不仅通风要好,而且还要避免阳光的直接照射。为此,箱的四壁均用涂白漆的双层百叶窗组成,而且查读各种仪器数据用的箱门均面向北开。百叶箱不仅要避免阳光直射,而且还要避免受地面反射的光和热的影响。我们把光和热的反射量以及反射光强度和入射光强度的比值叫作反射率。例如,在镜面里,反射量和入射量相等,所以镜面的反射率是1。雪表面的反射率是0.8,黑色的干土面的反射率是0.1~2,而草坪的反射率却是土的1/2,即0.05~0.1。由此可见,草坪上的光和热的反射影响最小。因此,一般百叶箱都架设在草坪上。

你会做识别天气的“小白兔”吗?

我们都是通过电台或电视台的“天气预报”才知道未来天气的阴晴变化的,但是如果你亲手做一只“识别天气的小白兔”的话,你一定会觉得很有趣。

用橙色花纹纸折一只小白兔,然后把它放在浓盐水中浸泡15分钟,取出后晒干。然后把“小白兔”粘在硬纸板上,插在事先做好的支架上。如果“兔子”的颜色变淡,天气一定是晴天;如果“兔子”的颜色变深,就预示着阴天或下雨。

这是什么道理呢,原来,用浓盐水浸泡过的“小白兔”很容易吸收水分。阴天,空气中的湿度大,“兔子”吸收的水分就多一些,颜色就变深。而晴天干燥,“兔子”吸收不到水分,当然还是原来的颜色。

硅谷在哪里?

硅(guī)谷在美国的加利福尼亚州。

“硅谷”一词是由一位名叫“唐·霍夫勒的编辑于1971年在《微电子新闻》周刑上首次提出来的。他笔下的硅谷,仅是指以斯坦福大学为中心,向北伸展到红杉城、向南到森尼威尔、东北傍旧金山湾的狭窄地区。

而30年后的硅谷,范围已经扩大了很美,硅谷自然环境很多,一年四季阳光普照,冬天多雨,夏天干燥,气温与我国的广东、海南差不多。硅谷是当今世界信息产业的领头羊。它的兴起,仰仗的是斯坦福大学的支持。许多对硅谷做出重要贡献的人士,都是这个学校的毕业生。

20世纪30年代,为了提高斯坦福大学的声望,学校四处聘(pìn)请了一些最有名望的科学家到斯坦福任教。从麻省理工学院请来的着名电子工程师弗雷德·特曼教授,就是其中最为重要的一个。

特曼教授鼓励学生们将自己的新技术推向市场。在有人提供资金和设备的帮助下,特曼教授两名学生成功地发明了音频振荡器。两人把这个发明卖给了迪斯尼公司,收入用于新产品开发,并创办了惠普公司。

1950年后,斯坦福大学出租土地,建立了斯坦福工业园区,许多公司都搬进了工业园区。工业园成了许多大公司的总部所在地,也形成了早期硅谷的雏形。时至今日,硅谷已成为信息产业人士创造财富和神话的地方。

中关村为什么有“中国的硅谷”之称

人们把中关村称为“中国的硅谷”,寓意很明显,就是中关村地区要成为中国的信息产业中枢,起到带动和影响中国其他信息产业基地的作用。中关村如今已走过了不平凡的20多个年头。

1980年10月,中国科学院物理所研究员陈春光从美国考察回来,组织了一个“等离子学会先进技术发展服务部”,并第一次提出要把北京市北三环以外的偏西北地区建成一个类似于美国硅谷的“高技术”扩散区。

1984年9月的《北京日报》发表文章,第一次把中关村称为“中国的硅谷”。

自从中关村建立开发区以来,以北京大学、清华大学等高校和研究所作为技术支撑的信息技术产业,实实在在地得到了巨大的发展,产业规模有了巨大增长,“中国硅谷”已初步形成。

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