十一、時間的標尺——鍾表的發明
今天,隨風飄蕩的鍾聲以及指針滴答的移動聲,將我們帶入了另一個世界。在這個世界裏,無論是飄然而逝的過去,還是不可預知的未來,都被指針清晰地定格在了一根無限長的數軸上。鍾表的出現,使人類能夠精確地把握生命中的每分每秒。
在古代,人類主要利用天文現象和流動物質的連續運動來計時。中國人發明製造的日晷、漏壺,以及水運儀象台都是世界上最古老的計時器。而能夠持續不斷工作的鍾表的出現,改變了白天黑夜分別計時的傳統,使一晝夜24小時的計時製得以推行。這一計時製的出現,成為時間觀念史上的一件大事。
歐洲古老的機械鍾,出現在14世紀的歐洲,它是由掛在繩子一端的重錘所驅動,繩子的另一端繞在一個軸上,隨著重錘的下降,軸相應地轉動,再通過齒輪帶動鍾的指針旋轉。
1510年,德國鎖匠彼得·亨蘭率先用鋼發條代替重錘,創造了用冕狀輪擒縱機構的小型機械鍾表,然而這種表的計時效果並不理想:發條若是上得太緊,指針就會走得過快;發條若是上得過鬆,指針就會運行得慢。
針對這一缺點,捷克人雅各布·赫克對其進行了改進。他設計出一個錐形渦輪,由錐形渦輪和一卷發條共同組成表的驅動機構。當發條逐漸舒張時,它通過一條繩子帶動錐形渦輪和表內的齒輪。錐形渦輪的形狀恰好能夠補償發條作用的變化。當發條卷緊時,作用力強烈地作用在錐形渦輪的頂端,這裏的杠杆作用較弱;當發條慢慢放鬆時,它的拉力就減弱,作用力作用在渦輪輪子的底部,而這裏的杠杆作用則較強。因此,鍾表機械得以均勻地運轉。
1657年,荷蘭物理學家惠更斯首先把重力引入鍾表,做成了世界上第一台精確的擺鍾。擺鍾不像以前的鍾表要另設驅動機構來推動對稱橫臂,而是由地球重力推動。隨著單擺被用於時鍾,時鍾的精度越來越高,到了17世紀中葉,鍾表的最小誤差已由每天15分鍾,減少到10分鍾。精確時鍾的出現,使各地區的時間協調統一起來。
17世紀後期,遊絲的發明,為現代精密機械鍾表的出現奠定了基礎。機械鍾表雖有多種結構形式,但其工作原理基本相同。它主要是由原動係、傳動係、擒縱調速器及指針係式上的條撥針係條組成。到了18世紀啟蒙運動和工業革命開始的時候,鍾表製造業已逐步實現工業化生產,並且達到了相當高的水平。鍾表已經充分扮演了“一切機器之母”的重要角色,成為社會生活快節奏的締造者。
到了20世紀,隨著電子工業的迅速發展,電池驅動鍾、交流電鍾、電機械表、指針式石英電子鍾表、數字顯示式石英鍾表相繼問世。1929年,在貝爾實驗室工作的英國人霍頓和加拿大裔美國人瑪利森首次研製出晶體石英鍾。這種高質量的石英鍾在溫度不變的環境中每天誤差僅0.1毫秒或誤差十億分之一。石英鍾一經問世,便引起了人們的轟動。
1942年,著名的英國格林尼治天文台也開始采用石英鍾作為計時工具。20世紀70年代,石英鍾的製作技術突飛猛進,應用同一原理製成的石英表亦開始風靡全球。繼石英鍾之後,更為先進的原子鍾問世了。它是由原子振動來控製的,是目前世界上最精確的鍾,即使經過100萬年,其偏差也不會超過1秒鍾。如今,時間觀念已經滲透到每一個人的生活中,守時成為一種美德。
十二、肥皂的發明
肥皂是人們日常生活中經常接觸到的東西,我們現在所熟知的肥皂也是經曆無數演化才展現在我們麵前的,這其中包含了無數勞動人們的智慧。
據史料記載,最早的肥皂配方起源於西亞的美索不達米亞(兩河流域)。大約在公元前3000年的時候,人們便將1份油和5份堿性植物灰混合製成清潔劑;在歐洲關於肥皂起源的傳說很多,據說古羅馬的高盧人,每遇節日便將羊油和山毛櫸樹灰溶液攪成稠狀,塗在頭發上,梳成各種發型。一次,節日突遇大雨,發型淋壞了,人們卻意外發現頭發變幹淨了。又傳說,羅馬人在祭神時,燒烤的牛羊油滴落在草木灰裏,形成了“油脂球”。婦女們洗衣時發現,沾了“油脂球”的衣服更易洗幹淨。這都說明人們用動物脂肪與草木灰(堿)皂已用了千年。
考古學家在意大利的龐貝古城遺址中發現了製肥皂的作坊。說明羅馬人早在公元2世紀已經開始了原始的肥皂生產。中國人也很早就知道利用草木灰和天然堿洗滌衣服,人們還把豬胰腺、豬油與天然甙混合,製成塊,稱“胰子”。