第二部分

地理學之父——埃拉托色尼

埃拉托色尼生於希臘在非洲北部的殖民地昔勒尼,即今天的利比亞。他從小就接受了良好的教育,成為一位博學的哲學家、詩人、天文學家和地理學家。埃拉托色尼的興趣是多方麵的,他一生的成就也是多方麵的,不過,他最傑出的成就,則主要表現在地理學和天文學方麵。

埃拉托色尼曾應埃及國王的聘請,擔任皇家教師,並被任命為亞曆山大裏亞圖書館的一級研究員,後又接任圖書館的館長。

當時,亞曆山大裏亞圖書館是古代西方世界的最高科學和知識中心,那裏收藏了古代各種科學和文學論著。圖書館的館長,在當時,是希臘學術界最有權威的職位。埃拉托色尼擔任亞曆山大裏亞圖書館的館長之後,充分地利用職位之便,十分出色地利用了館藏豐富的地理資料和地圖,進行他在地理學方麵的科學研究。

埃拉托色尼在地理學方麵的傑出貢獻,集中反映在他的兩部代表著作中,即《地球大小的修正》和《地理學概論》二書。前者論述了地球的形狀,並以對地球圓周的計算最為著名。他創立了精確測算地球圓周的科學方法,其精確程度令人為之驚歎;後者是對有人居住世界部分的地圖及其描述。

埃拉托色尼認識到,古老的愛奧尼亞地圖必須全麵改繪。他的目標是運用幾何學的方法,依據精確的天文學和測地學新數據,來繪製更合理的世界圖像。他毫不含糊地摒棄了亞曆山大以前的資料,大量采用畢提亞斯遠航,亞曆山大遠征,以及其它最新的地理考察成果。他係統提出了采用經緯網格來編繪世界地圖的方法,全麵改繪了愛奧尼亞地圖。他所編繪的世界地圖,不僅在當時具有權威性,而且成為其後一切古代地圖的基礎。

顯然,埃拉托色尼的地理學思想比前輩地理學家們更臻於成熟。他對地理空間表現了極大的興趣,他是首先使用“地理學”名稱的人,代替傳統的“地方誌”這個名稱,這個詞彙後來廣泛應用,成為西方各國通用學術詞彙。

埃拉托色尼的地理學著作和成就標誌了古代希臘地理學的最高峰和結束,他被西方地理學家們推崇為“地理學之父”。倫琴發現X射線

倫琴在發現射線時,他已經是五十歲的人了。當時,他擔任維爾茨堡大學的校長和物理研究所所長,是一位造詣很深,有豐碩研究成果的物理學教授。

倫琴治學嚴謹、觀察細致,有熟練的實驗技巧,儀器裝置大多是他自己製做的,實驗工作很少依靠助手。他對實驗結果毫無偏見,下結論時謹慎周密。他正直、謙遜的態度,專心致誌於科學工作的精神,深受同行和學生們的敬佩。

十九世紀末,陰極射線研究是物理學的熱門課題。許多物理實驗室都致力於這方麵的研究,倫琴也對這個問題感興趣。

1895年11月8日,正當倫琴繼續在實驗室裏從事陰極射線的實驗工作時,一個偶然事件引起了他的注意。當時,房間一片漆黑,放電管用黑紙包嚴。他突然發現在不超過一米遠的小桌上有一塊熒光屏發出閃光。倫琴很奇怪,放電管是用黑紙包著的,熒光屏也沒有亮起燈,怎麼會有熒光呢?

倫琴以為是自己的錯覺,又重新做放電實驗,但是,熒光又出現了。倫琴大為震驚,他一把抓過桌上的火柴,嚓的一聲劃亮。原來,在距離工作台一米遠處,立著一個小屏幕,這個屏幕是金屬材料製成的,厚達數厘米。倫琴知道,陰極射線是不能通過數厘米厚的屏幕的,那麼,它怎麼能使一米遠處的熒光屏閃光呢?莫非是一種未發現的新射線?

倫琴興奮地托起熒光屏,一前一後地挪動位置,可是那一絲綠光總不會逝去。看來這種射線的穿透能力很強,與距離沒有多大關係。那麼除了空氣外它還能不能穿透其他物質呢?他試著用書、薄鋁片擋住射線,熒光屏上照樣出現亮光,可是,當他用一張很薄的鉛塊遮擋住射線時,亮光沒了。於是,倫琴肯定,這確實是有一種新的射線,因為對這種射線還不了解,所以倫琴給它取名為“ 射線”。

從那以後,倫琴就開始專心致誌地研究這種未知的射線。

一天,倫琴的妻子貝爾格溜進實驗室,突然,貝爾格喊道:“妖魔,妖魔,你這實驗室裏出了妖魔!”

“貝爾格,你冷靜點!”倫琴說,“我就在你跟前,別怕,你剛才看見什麼了?”

“剛才太可怕了,我的兩隻手隻剩下幾根骨頭了。”貝爾格說。

倫琴一聽,一拍額頭,說道:“親愛的,我們是發現了有種妖魔,這家夥能穿過人的血肉,也許這正是它的用途呢?不要慌,我們再來試一遍。”

這次,倫琴將自己的手伸在屏幕上,果然顯出五根手指骨頭的影子。

然後,倫琴又取出一個裝有照相底板的暗盒,讓貝爾格將一隻手放在上麵,再用放電管對準,這樣照射了15分鍾。底片在顯影液裏撈出來後,手部的骨骼清晰可見。

倫琴高興極了,他終於發現了 射線,這個發現成為19世紀90年代物理學上的三大發現之一,為此,倫琴於1901年榮獲全世界首次頒發的諾貝爾物理學獎。舍勒發現氧氣

舍勒出生於一個貧寒的家庭。他家裏人口眾多。由於家庭經濟上的困難,舍勒勉強上完小學,年僅十四歲,他就不得不到哥德堡的一家藥店當了小學徒。

藥店裏的老藥劑師是一位好學的長者,他不但學識淵博,而且又有很高超的實驗技巧。名師出高徒,老藥劑師的言傳身教,對舍勒產生了極為深刻的影響。舍勒在工作之餘也勤奮自學,他如饑似渴地讀了當時流行的製藥化學著作,還學習煉金術和燃素理論的有關著作。他自己動手,製造了許多實驗儀器,晚上在自己的房間裏做各種各樣的實驗。

經過八年努力,舍勒的知識和才幹大大增長,他從一個隻有小學文化的學徒,成長為一位知識淵博、技術熟練的藥劑師。可是,正當他準備大展宏圖的時候,生活中出現了一個不幸,他所在的藥店破產了,舍勒失去了生活的依托,失業了。他隻好孤身一人,在瑞典各大城市遊蕩。

為了生存,他不斷地變換工作,他當過製藥工,也當過大藥店的幫工,還行過醫。後來,舍勒在馬爾摩城的一家藥店裏找到了一份工作,藥店的老板很理解舍勒,支持他搞實驗研究。他們給了他一套房子,以便他居住和安置書籍及實驗儀器。從此,舍勒結束了遊蕩生活,再不用為糊口奔波。他又重操舊業,開始了他的研究和實驗。

舍勒認為,人生真正的財富不是金錢,而是知識和書籍。因此,他特別注意收藏圖書,每月的收入,除了吃穿用,剩下的幾乎全部用來買書。

數年以後,舍勒有了自己獨立的藥店。由於他經營有方,藥店很賺錢。舍勒在藥房裏建立了獨立的資料室和實驗室。在他自己的實驗室裏,他廢寢忘食地進行科學研究。舍勒的一生對化學貢獻極多,其中,他最重要的成就是發現了氧氣,並對氧氣的性質做了很深入的研究。

起初,舍勒在實驗室裏研究一種名為“亞硝酸鉀”的物質,結果,他發現,當他把硝石放在鍋中加熱到紅熱時,會放出一種氣體,而這種氣體,遇到煙灰的粉末就會燃燒,放出耀眼的光芒。這種現象引起舍勒的極大興趣。經過更進一步地研究,他確定自己發現了空氣中一種新的氣體——氧氣。

舍勒發現氧氣比英國的普利斯特列發現氧氣要早一年。通過對氧氣的深入研究,舍勒還發現了很多製取氧氣的方法。阿基米德發現浮力

阿基米德出生於希臘的一個貴族之家,與赫農國王有親戚關係,家庭十分富有。

阿基米德的父親是一位天文學家和數學家,學識淵博,為人謙遜。阿基米德從小深受家庭的影響,對數學、天文學,特別是古希臘的幾何學,產生了濃厚的興趣。當他剛滿十一歲時,借助於與王室的關係,被送到埃及的亞曆山大裏亞城去學習。

阿基米德在亞曆山大裏亞城學習、生活了許多年,跟很多學者密切交往。他兼收並蓄地吸收了東方和古希臘的優秀文化遺產,在其後的科學生涯中,作出了重大的貢獻。

有一年,赫農國王讓金匠替他做了一頂純金的王冠。王冠做好後,國王疑心工匠在金冠中摻了銀子。可是,這頂金冠的重量確實與當初交給金匠的純金一樣重,那麼,到底工匠有沒有搗鬼呢?國王既想檢驗真假,但又不能破壞王冠。這個問題不僅難倒了國王,同時,也使諸大臣們麵麵相覷,不知該如何辦。

後來,國王將金冠交給了阿基米德,讓阿基米德來檢驗真假。阿基米德冥思苦想,他想出了很多方法,但都失敗了。

有一天,阿基米德去澡堂洗澡,當他坐進澡盆裏時,看到澡盆中的水不斷地往外溢,同時,阿基米德感到自己的身體被輕輕地托了起來。

阿基米德突然恍然大悟,他一下子跳出澡盆,連衣服都顧不得穿,就徑直向王宮裏奔去,他在一路上,大聲地喊著“尤裏卡”。

“尤裏卡”是希臘語,意思是“我知道了”。原來,他想到,如果把王冠放入水中後,排出的水量不等於同等重量的金子排出的水量,那麼,金冠裏麵肯定就加了別的金屬。這就是有名的浮力定律,即浸泡在液體中的物體受到水的向上的浮力,它的大小等於物體排出的液體的重量。

阿基米德不僅發現了浮力原理,而且對於幾何學,也做出了巨大的貢獻。在世界科學史上,除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦,再也沒有人,像阿基米德那樣,為人類的進步做出了巨大的貢獻。他被後人稱為“理論天才與實驗天才合於一人的理想化身”。

公元前212年,阿基米德被入侵的羅馬士兵殺死,終年七十五歲。人們把他的墓碑雕刻成圓球形,就是為了紀念他在幾何學上的重要成就。開普勒發現行星三定律

開普勒在幼年的時候,體弱多病。他十二歲時,進入修道院學習。1578年,在大學校園中遇到秘密宣傳哥白尼學說的天文學教授麥斯特林。在麥斯特林的影響下,開普勒成為哥白尼學說的忠實維護者。1594年,他去奧地利格拉茨的一所高級中學擔任數學教師。在那裏,他開始研究天文學。

當時,還沒有高倍望遠鏡。為了能夠準確地觀測到天體運動,開普勒自己親自動手,製作了一架高倍清晰的望遠鏡。雖然他視力不佳,但是,他堅持每天觀測天象,從來沒有放棄過,同時,他還堅持做觀測記錄,並對觀測記錄進行分析研究。

1604年9月30日,開普勒在“蛇夫座”的附近,發現了一顆新的星體。這顆星體,在最亮的時候,比木星還要亮。出於一種敏感,對這顆新的星體,開普勒進行了長達十七個月的追蹤觀測,然後發表了他的觀測結果。這顆新星,在曆史上被稱為開普勒新星,這實際上是一顆銀河係內的超新星。1607年,開普勒觀測到了一顆更大的彗星,這就是後來有名的哈雷彗星。

開普勒不但自己親自觀測天體,還對前人留下的各種天文學資料進行分析、研究。開普勒經過反複推算,他發現了“火星沿著橢圓形軌道繞太陽運行,太陽處於焦點之一的位置”這一定律。

接著,他又發現,雖然火星運行的速度是不均勻的,但是,從任何一點開始,在單位時間內,它的向徑掃過的麵積卻是不變的,即“行星的向徑,在相等時間內掃過相等的麵積。”

1612年,開普勒在觀測及研究中,又發現了,“行星公轉周期的平方等於軌道半長軸的立方。”

開普勒的這三大發現,就是有名的“開普勒三定律”。這三大定律,對於天文學和物理學,都是一場偉大的革命。

然而,開普勒雖然對天文學作出了卓越的貢獻,可是,他的一生卻是在極端艱難貧困的條件下度過的。1630年,他有幾個月都沒得到薪俸,經濟很困難,他不得不親自前往雷根斯堡索取。到那裏後,他突然發燒,幾天後就於貧病交加中去世。居裏夫人發現鐳

居裏夫人生於華沙,她的父親是一所華沙高等學校的物理學教授。深受父親的影響,她從小就對科學實驗有濃厚的興趣。

當時,居裏夫人注意到了法國物理學家貝克勒爾的研究工作。自從倫琴發現 射線之後,貝克勒爾在檢查一種稀有的礦物質“鈾鹽”時,又發現了一種“鈾射線”。這種射線,引起了居裏夫人極大的興趣。當時,還沒有人知道,射線放射出來的力量是從哪裏來的。居裏夫人決心闖進這個研究領域。

在丈夫皮埃爾的幫助下,居裏夫人在學校裏得到了一間潮濕的小屋作為理化實驗室。那間小屋,不但光線黯淡,而且冬冷夏熱,條件極為簡陋。然後,居裏夫人不顧這一切,全身心地投入到“鈾鹽”的研究中去了。

居裏夫人根據門捷列夫的元素周期律,她對化學元素一一進行測定,很快就發現了另外一種釷元素的化合物,能自動發出射線,與鈾射線相似,強度也相像。她意識到,這種現象絕對不隻是鈾的特性,必須給它起一個新名稱,於是,居裏夫人叫它“放射性”。鈾、釷等有這種特殊“放射”功能的物質,被叫作“放射性元素”。

一天,居裏夫人又想到,礦物質是否也具有放射性呢?於是,在皮埃爾的幫助下,她又連續幾天測定能夠收集到的所有礦物。最後,她發現了一種瀝青鈾礦有很強的放射性。

經過繼續研究,居裏夫人確信,這種瀝青鈾礦中鈾和釷的含量,不可能具有如此巨大的放射性。在瀝青鈾礦中,一定還含有別的放射性元素。她對元素周期表中所有的元素都進行了測試後,最後確定,在瀝青鈾礦中,一定含有一種新的未知元素。她決心要找到這種元素。

居裏夫人和丈夫皮埃爾一起開始了對這種元素的艱苦的尋找工作。在潮濕的工作室裏,他們夜以繼地地攻關,最後,於1898年7月,他們終於宣布發現了這種新元素,這種元素,比鈾的放射性還要強四百倍,為了紀念祖國波蘭,他們將它命名為“釙”。“釙”的發現,並沒有中止他們的實驗,又過了幾個月,他們又發現了一種比釙的放射性更強的元素,這就是“鐳”。

為了提煉出鐳,居裏夫婦克服了人們難以想象的困難,辛勤地奮鬥。他們從1898年一直工作到1902年,經過了幾萬次的提煉,處理了幾十噸的礦石殘渣,終於提煉出了0.1克的“鐳鹽”。從此,鐳宣告誕生了!

鐳元素的誕生,促使全世界都開始關注元素的放射性現象,在科學界爆發了一次真正的革命。

1903年,居裏夫婦榮獲諾貝爾物理學獎。麥哲倫海峽的發現

麥哲倫生於葡萄牙北部一個破落的騎士家庭。他十歲就進入王宮裏麵去服役,充當王後的侍從。十六歲時,他進入葡萄牙國家航海事務廳,熟悉了航海事務的各項工作。

當時,哥倫布發現了美洲新大陸,達·伽馬也從印度帶回了巨大的東方財富。懷著對東方財富的憧憬和遠洋探險的向往,麥哲倫在1505年參加了海外遠征隊,開始了遠洋航行的生涯。

麥哲倫堅信地球是圓形的,並猜測在這片大海的東麵,肯定是哥倫布發現的美洲大陸。他下定決心要做一次環球航行。

他請求葡萄牙國王允許他組織船隊進行環球探險,然而,國王卻不理睬他,絕望的麥哲倫隻好離開祖國,投奔西班牙塞維利亞城的要塞司令。寒維利亞城的要塞司令非常欣賞麥哲倫的才能和魄力,把女兒嫁給了他,並且向西班牙國王舉薦了他。麥哲倫的環球航行計劃得到西班牙國王的批準,並與他簽署了遠洋探險協定。

1519年9月,麥哲倫率領一支由二百多人、五艘船隻組成的浩浩蕩蕩的船隊,從西班牙的塞維利亞城港口出發,開始了環球遠洋航行。經過兩個多月的漂泊,他們越過大西洋,來到巴西海岸。

船隊沿著海岸向南繼續航行,第二年一月,他們來到了一個寬闊的大海灣。當時,海員們很高興,他們以為已到達了美洲的南端,可以進入新的大洋了。然而,隨著船隊在海灣中前進,他們發現海水變成了淡水,原來這裏隻是一個寬廣的河口,這就是今天烏拉圭拉普拉塔河的出口。

船隊繼續向南前進,由於南半球與北半球的季節剛好相反,所以,三月的南美洲已臨近冬季,風雪交加,航行極其困難。麥哲倫的船隊克服重重困難,來到聖胡利安港,並在這裏拋錨過冬。

經過五個月的休整,第二年八月,到了春暖花開的季節,麥哲倫又率領著船隊出發了。有一艘船在航行中沉沒了,船隊隻剩下了四條船。

兩個月後,船隊在南緯五十二度的地方,又發現了一個海口。這個海峽彎彎曲曲,忽窄忽寬,港汊交錯,波濤洶湧。麥哲倫派出一艘船去探測航路,然而,這艘船卻調轉船頭,逃回西班牙。

麥哲倫隻好率領剩下的三條船在海峽中摸索前進。麥哲倫以堅強的意誌率領船隊前進。一個月後,他們終於走出了海峽西口,見到了浩瀚的大海。麥哲倫激動地掉下了眼淚。後人為了紀念麥哲倫的航海成績,就把這個海峽命名為“麥哲倫海峽”。

麥哲倫的環球航行夢想終於實現了,他從西方向西航行,終於到達了東方,他以不可辯駁的事實證明了,地球的的確確是圓形的。

當麥哲倫於1519年9月回到西班牙時,整個船隊僅剩下一條船與十八名船員了。麥哲倫對後世航海和科學事業所做的貢獻,我們每一個人都不能忘記。富蘭克林發現雷電的本質