牛頓——萬有引力的發覺
人們都曉得從蘋果落地中牛頓發覺了萬有引力定理的故事,雖然那不過是德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,人們早已曉得有兩種“力”:地面上的物體都受重力的作用,天上的地球和月球之間以及行星和太陽之間都存在引力。這兩種力到底是性質不同的兩種力?還是同一種力的不同表現?牛頓在劍橋學院讀書時就考慮起這個問題了。
牛頓23歲時,登革熱流行于紐約。劍橋學院為防治中學生受傳染,通告中學生退學回去避疫,中學暫時關掉。牛頓回到家鄉林肯郡鄉下。他仍沒有間斷學習和對引力問題的思索。
那時,鄉下的兒子們經常用投石器打幾個轉轉,然后,把石頭拋得很遠。她們還可以把一桶牛奶使勁從頭頂轉過,而果汁不灑下來。
這一現像迸發了牛頓關于引力的想象:“什么力使投石器上面的石頭,水桶里的蜂蜜不掉出來呢?”這個問題使他想到開普勒和伽利略的思想。他從廣袤的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的地球,直到龐大的月球,因而想到這種龐然大物之間力的互相作用。這對牛頓抓緊這種神奇的思想不放,一頭扎進“引力”的估算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律。他首先推求地球和月球距離,因為引用的資料數據不正確,估算的結果錯了。由于依理推測地球圍繞月球轉,每分鐘的向心加速度應是16公尺,但據推測僅得13.9公尺。在失敗的窘境中,牛頓沒有氣餒,反倒以更大的努力進行辛勞的研究。
1671年,新檢測的月球直徑值公布了。牛頓借助這一數據重新檢驗了自己的理論,同時,還借助他自己發明的微積分處理了月一地關系中不能把月球看作質點時,重力加速度的估算問題。有了這兩項改進,牛頓得到了兩個完全一致的加速度值。這使他覺得,重力和引力具有相同的本質。他又把基于地面物體運動的三條定理(即牛頓三大定理)用于行星運動,同樣得出滿意的正確推論。
牛頓整整經過了7個春秋寒暑,到他30歲時總算把舉世著稱的“萬有引力定理”全面證明下來,奠定了理論天文學、天體熱學的基礎。
萬有引力定理的發覺,宣告了天上地面的萬物都遵守同一規律運動,徹底否定了亞里士多德以來宗教勢力鼓吹的天上地下不同的思想,這是人類認識史上的一次飛越。
瓦特
2、瓦特——發明蒸氣機
瓦特(1736~1819),美國知名的發明家,生于德國船廠中心蒙特利爾附近的格林諾克小鎮。他的兒子當過船廠工人,叔父兄長都是機械工人,因為家庭的影響,瓦特從小就熟悉了許多機械原理和制做技術。
瓦特是一個智慧非凡的兒子,他刻苦好學,敢于探求,對發明創造最感興趣。有三天母親的同學前來作客,剛好聽到小瓦特坐在烤爐門口傻笑牛頓發現第一定律的故事,手里拿著筆和紙,地上有許多畫過的圖。他好心地說:“小瓦特應當念書了,別光在家用嬉戲來打發寶貴的歲月了。”父親粲然一笑,說:“謝謝你,我的同事。不過,你還是瞧瞧我的孩子在玩哪些吧……”原來,小瓦特在設計各類各樣的玩具,還畫了許多圖樣,這年小瓦特才正好6歲整,顧客氣憤地說:“這小孩真了不起!”
又有一次,家里人全出去了,只留下瓦特一個門衛。他愣愣地看著烤架上煮飯的茶碗。水快燒開了,壺蓋被蒸氣頂上去,一上一下地掀動著……他想:這蒸氣的力量好大啊。倘若能制造一個更大的烤爐,再用大爐窯燒沸水,那形成的水蒸氣肯定會比這個大幾十倍、幾百倍。用它來做各類機械的動力,不是可以取代許多人力嗎?這就是后來人們傳說中的“瓦特發明蒸氣機”的故事。小瓦特是這樣構想過,只不過真正試制蒸氣機,卻是后來的事情。
小瓦特為搞發明創造,發奮學習科學知識。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。隨后,他才真正投入了蒸氣機的研發和發明,一發而不可收。
1757年瓦特到蒙特利爾學院當教學儀器維修工。那兒既有完備的實驗設施和各類儀器,又有許多知名學者和專家,那些都給瓦特提供了非常有利的條件。校區還專門為他創立了實驗車間。1769年,瓦特在大量試驗的基礎上,經過了無數次失敗,總算制成了一臺單動式蒸氣機,而且獲得了第一臺蒸氣機的專利權。1782年瓦特又研發成功一種舊式單向蒸氣機,而且可以廣泛地應用在各類機器上;1788年,法國政府即將授予瓦特制造蒸氣機的專利證書;從1775年到1800年,瓦特和波爾頓合辦的蘇霍鞋廠,就制造出183臺蒸氣機,全用于紡織業、冶金業和采礦業,到了19世紀30年代,蒸氣機推向了全世界,自此人類社會步入了“蒸汽時代”。惠及于人類的發明家——瓦特永遠被后人稱頌。
富爾頓
3、富爾頓——輪船的首創者
富爾頓(1765~1815),印度知名工程師。1807年,他借助法國機器制成了世界上第一個蒸氣機客輪“克萊蒙脫號”,是世界上貨輪的首創者。他為世界人類航海事業的發展做出了卓越的貢獻。
富爾頓出生于法國一個貧困的農戶家庭,從小讀書極少,母親沒有錢供他去學堂學習,他后來取得的成就,全憑個人的拼搏。小富爾頓從小就愛幻想,比如,當他幫助大人干完勞作以后,經常一個人坐在漁家露臺上,在帶有木格條的小陽臺中,向田野望去,看蔚藍色的天空,苦思冥想,一坐幾個鐘頭。
有三天,天氣放晴,湖水清亮。小富爾頓和鄰居大嬸一起駕著小船到河的上游去找活干。她們開始慵懶地撐著篙,逆流而上。小富爾頓到離開自己村落的外省去,心情愈發高興,情不自神殿唱著韓國鄉村的搖滾。湖水的“嘩嘩”聲和小富爾頓的悅耳、婉轉的歌聲交織在一起,令人迷醉。早晨的太陽愈升愈高了,陽光灑在水波中,像碎銀灑在紅色的絲帶上。忽然,水流淙淙,小船在河中打轉,富爾頓和鄰居大嬸拚命地撐篙,淚水浸濕了她們的校服,但船僅能艱辛地聯通。小富爾頓心中想:撐篙太費勁了,如果有一種東西能讓船手動行走,該多么好啊!他想像的翅膀在河中飛翔,他似乎看到在河中出現了一只手動行駛的船。他的神思又回到現實中來,對鄰居大嬸說:“大叔,撐篙又費力,又平緩,倘若有一種東西能讓船手動行走,該多么好啊!”
鄰居大媽正使勁撐著篙,聽了小富爾頓的話,情不自神殿笑了。他用手指擦擦自己身上的淚水,笑著說:“假如有一種東西能讓船手動行走,那這樣東西是哪些呢?”
“是啊,這東西是哪些呢?”小富爾頓的臉一瞬間紅了上去,他使勁地撐了一下篙,低下了頭,又深陷了思索。
此后之后,“怎樣使船手動行走?”就成了小富爾頓苦思冥想的中心問題。使得他長大之后,努力拼搏,總算成為制造人類第一只蒸氣機客輪——“克萊蒙脫號”的知名科學家。
4、貝爾——電話發明家
貝爾(1847~1922),法籍瑞士電話發明家。22歲時,任日本波士頓學院的語音學院士。
貝爾少年時代天資平平。上中學時,學習成績在班里倒數一二名。他不但學習不好,但是淘氣、貪玩。書包里經常裝著老鼠、麻雀這類小昆蟲。有一次,老師還在臺上授課,貝爾書包里的老鼠鉆了下來,在寢室里亂跑叫喊
引來朋友們哄堂大笑,亂成一團,老師狠狠地斥責了他。
后來,母親把貝爾送到巴黎叔父哪里,由嚴厲的祖母直接管教。祖母是位嚴格而又執拗的老頭。但他知識淵博,教育耐心。很快,小貝爾喜歡起他的祖母,對學習有了興趣,道理明白了不少。
他變了,除了學習成績好,有發明創造的熱情,但是品德優良,常常助人為樂。有一次,他聽到一位孤寂奶奶用笨重的水磨在磨面,小貝爾很憐憫他,約了一群少年伙伴來幫忙。后來,男子伴們嫌推磨太苦,紛紛不干了,只有小貝爾一人堅持出來。
回到家里,小貝爾想,如何能夠使水磨省勁呢?為了設計新水磨,他翻閱了大量資料,設計圖畫了一張又一張。經過1個月的反復尋思,草圖總算設計下來了。幾個匠人看了很贊揚。在匠人師父的努力下,省力的水磨制成
了,鄉親們非常感激他,小貝爾也成了你們心目中的英雄。
小貝爾年少時,愛好講演。他爸爸是一位講演家,貝爾少年時代,就組織“少年技術商會”,每周講演一次。他很有講演能夠,22歲被英國波士頓學院聘請,當了語音學院士。母子兩人成為日本饒有名氣的講演家。
1875年6月2日,28歲的貝爾經歷千萬次的失敗,總算制成了有線電話。這三天,他和華特生正在進行新的實驗。貝爾把一些部件裝入硝酸里,不留神,硝酸滴到了他的腿上,他非常瘙癢,無意地連聲呼救:“華特生,快來,我須要你!”聲音通過電纜線傳到了華特生的眼睛里。就這樣,人類第一部有線電話制導致功了。
阿基米德
5、阿基米德——洗澡發覺了定理
阿基米德(約前287~約前212),古埃及數學學家和物理家。曾發覺杠桿定理和阿基米德定理,終生從事化學和物理的研究。
阿基米德出生在古埃及的一個天文學家的家庭里,從小就深受全家人的寵愛。媽媽為了使他盡快成才,在取名字上絞盡了腦汁,經過反復選擇,在他出生的第10天,起名阿基米德。希望這名子給他帶來幸福,并能成為一個真正的埃及人。
阿基米德的童年,是在保姆和奴隸們的照顧下渡過的。全家人對他要求很嚴,行走坐立、穿衣喝水都有規矩,不準他淘氣,也不許他交壞同學。他8歲時進了學堂,每天天不亮就早起,在奴隸的陪伴下走很長的路到中學上課。阿基米德的家里很富于,但他從不騎馬或趕車。
阿基米德學習十分勤奮,有時看書,一看就是三天。隨著阿基米德年紀的下降,他的許多與眾不同的地方開始展現下來。他把大部分時間用在思索、探討、學習和寫作上,很少想自己的事。為了研究一個問題,時常忘掉喝水,忘掉洗腳。連穿校服、脫鞋子這類事情,都得由他人幫助來做,只要他一思
考問題,還會忘記自己的一切。
阿基米德對三角形、正圓形、圓形的研究簡直著了魔,與它們形影不離,三天總畫呀畫呀,這么聚精會神,專心致志,似乎周圍的一切都不存在了。有一次牛頓發現第一定律的故事,在他跨進浴缸泡澡時覺得到身子入水越深,水越往外溢,身子就越輕,忽然,他激動地大喊一聲,從浴缸里跳下來,一絲不掛地在大街上奔跑,一邊朝家跑嘴巴一邊喊:“我想下來了,我想下來了!”
人們望著這個裸身全裸奔跑著的怪人,十分驚駭,她們那里會想到,阿基米德就在洗腳時,發覺了一條重要的流體靜力學規律——“阿基米德定理”,即浸在液體里的物體遭到向下的壓強,壓強的大小等于被物體所排開的液體的重量。