1904年春,萊特兄弟決定製造一架新飛機。經過研究,他們對機身進行了多處改進,希望這架飛機在廣闊的平地順利起飛,不必受到場地的多種限製。他們不斷地進行試飛,其中經曆了多次飛行事故,奧維爾在一次事故中差點喪生,但他們沒有退縮。1905年9月29日,他們用19分55秒的時間飛行了193公裏。10月5日,他們又用38分零3秒的時間飛行了39公裏。
紀錄接連告破,世界輿論頓時好評如潮。但最初試飛時,這些媒體都漠不關心,他們根本不相信人類能夠真正飛向藍天。
麵對成績,萊特兄弟沒有滿足,繼續對飛機進行改進,並在世界各地進行巡回表演,幫助各國培養飛行員,在全球推廣飛機的駕駛技術。後來經過許多人的努力,飛機終於可以作為一種交通工具在藍天上長期飛行了。萊特兄弟也成立了萊特公司。
1912年5月30日,威爾伯由於患了嚴重的傷寒不幸病逝,終年45歲。哥哥死後,奧維爾化悲痛為力量,繼續為人類航空事業的發展做著貢獻。1948年1月30日,77歲高齡的奧維爾因病與世長辭。雖然他們相繼去世了,但曆史不會忘記他們,世界人民不會忘記他們。他們將永載史冊!
伽利爾摩·馬可尼
1874年4月25日,伽利爾摩·馬可尼出生於意大利的波羅尼亞。父親是一個牧場主,母親是英國愛爾蘭貴族的後代。馬可尼天資聰明,勤奮好學,尤其喜歡閱讀物理方麵的書籍資料。
中學畢業後,馬可尼考入博羅尼亞大學,在那裏遇到一位叫裏奇的教授,這是馬可尼一生的重要轉折點。裏奇教授正在熱情地研究和宣傳電磁波,這引起了馬可尼的極大興趣,他虛心向老師學習,很快達到了可以獨立實驗的水平。一個振奮人心的大膽設想在不到20歲的馬可尼心中萌生了:一定要用電磁波實現無需導線的通訊!
馬可尼首先在父親莊園的一座小樓上搞起了他的實驗。他經曆了無數次的實驗失敗,但都毫不氣餒,堅信自己的誌願一定會得以實現。
1894年注定是20歲的馬可尼生命中不同尋常的一年。一天,他在樓上放了一個小長桌作為他的實驗台,上麵擺一台簡陋的收報裝置,他在樓上一按電鈕,就從樓下的客廳裏傳來了一陣鈴聲,而樓上和樓下並沒有導線相連。這就是他第一次實驗的無線電信號傳送。第二年秋天,馬可尼把電磁波信號傳到了27公裏遠的地方,這更引起了他繼續研究的興趣。但是由於意大利政府的腐敗和社會的落後,使馬可尼的發明得不到重視。為了有充足的經費從事無線電研究,馬可尼於1896年來到了英國。英國人很快意識到馬可尼發明的意義,迅速授予他發明專利。6月2日,馬可尼將自己的專利品以25萬美元賣給了英國政府,並獲得了英國郵電總局的總工程師普利斯博士的大力支持和幫助。
1897年,他在倫敦成立了馬可尼電報公司,由英國政府代辦,馬可尼親自兼任董事長。第二年7月,馬可尼的無線電報裝置正式投入商業使用,第一次用無線電為愛爾蘭首都柏林《每日快報》報道了有關金斯湯賽船的情況。馬可尼無線電報的發明成功,使海上航行安全得到了保障。1899年3月3日,東凱旋號船被另一條船撞破,正在危難之時,許多地方都收到了呼救信號,很多船立即趕去搶救。
1901年12月12日,馬可尼首次完成了橫渡大西洋的無線電通信:美國能收到英國拍發的電訊!這一消息震驚了全世界,各地的報紙紛紛以大字標題刊出,尤其科學界更是興奮得發狂。馬可尼已創造了一個新的時代,無線電自此可以讓我們的消息隨時傳遞到全世界去,這一年馬可尼隻有27歲。
馬可尼發明的無線電報不久便在全球範圍內得到廣泛的應用,許多國家的海岸、要塞都建立了馬可尼式的無線電台,大多數的輪船也紛紛采用了他的無線電裝置。而且,他發明的無線電直接導致了廣播事業的誕生:世界上第一次正式廣播是1920年在英國開始的,接著美國和其他許多國家的無線電廣播事業,也都蓬勃發展了起來。無線電事業終於真正成了全球性的事業。
1937年7月,馬可尼因病去世,終年63歲。當時羅馬有上萬人參加了他的葬禮;英國本土所有郵局的無線電報和無線電話都沉默了兩分鍾,以表示對這位被譽為“無線電之父”的科學家的深切悼念。
馬可尼去世後,為了紀念他的偉大貢獻,國際海上無線電協會代表50多個國家,一致通過把馬可尼的生日4月25日這一天定為“世界海上無線電服務的馬可尼日”。
康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基
1857年9月17日,康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基出生在俄國梁讚省伊山夫斯克村的小村莊,父親是一個守林人。他小時候對什麼都感興趣,什麼事情都想弄個明白。但不幸的是,9歲那年他患猩紅熱病,留下了嚴重的後遺症——幾乎完全喪失了聽覺。這使他不能繼續上學,隻能靠母親教他學一些簡單的知識。兩年後,母親又因病去世。但是,他絲毫也沒有氣餒,逆境培養了他頑強拚搏的意誌。從14歲開始,齊奧爾科夫斯基就利用父親僅有的幾本自然科學書籍,進行艱難而又刻苦的自學,把書本作為自己最要好的朋友和助手,漸漸地嚐到了掌握知識的樂趣。16歲時,強烈的求知欲促使他離開家鄉,去莫斯科尋找學習的機會。他上不起正規的學校,隻好住在一位貧苦的洗衣婦家中,每天早晨去魯勉柴夫斯基博物院的公共圖書館讀書。齊奧爾科夫斯基在圖書館裏像海綿吸水一樣,廢寢忘食地攻讀,在短短的3年時間裏,以驚人的毅力,先後自學了物理、數學、微積分、高等代數、解析幾何、球麵三角學,以及他最感興趣的航空科學,豐富的自然科學知識,大大開闊了他的視野,充實了他的大腦。
為了生計,他回到家鄉,參加了招收教師的考核,校長對他淵博的知識深表佩服,聘任他為縣初級技術學校的教師。他一邊教學,一邊還繼續堅持自學。他始終不忘小時候母親給他買的那個氫氣球,一撒手就飛上了天空。對,應當發明一種可以飛到大氣層外麵的飛行器。母親的氫氣球,成了鼓舞他大膽設想和忘我實驗的動力。於是他大膽設想了一種金屬飛船飛上藍天的情景,並寫成文章寄到莫斯科,這引起了著名物理學家斯托列夫的高度重視,特請他到莫斯科做了專場報告和講演。
正當齊奧爾科夫斯基從莫斯科回來的第二天,他的家遭到火災,圖書、儀器、模型和手稿全部化為灰燼。這突然的打擊,使他病了好長時間。但他堅忍不拔,病好後,又開始了新的奮鬥。有人說他是“瘋子”、“空想家”,齊奧爾科夫斯基毫不在意,他針鋒相對地回答說:“沒有瘋子的空想,是飛不上天空的!”他在研究金屬飛船時,同時進行了一係列的探索,從開始的思索、幻想、推想,到後來的科學計算,一步步推進一步步地走向了成功。1883年,他在《自由空間》一文中提出了宇宙飛船的設計方案。1895年出版了《關於地球與天空的夢想》。在研究飛船如何飛上天空的同時,他還注意到火箭問題,並著手對宇宙飛船的動力進行了研究。1896年他開始寫最重要的論文《用噴氣裝置探索宇宙空間》,論述了航天飛行中使用火箭發動機的理論問題,包括熱傳導、導航設備、空氣摩擦升溫和燃料等。1903年,完成了《利用火箭儀器研究宇宙空間》的論文,提出了著名的火箭運動的齊奧爾科夫斯基公式。這篇論文在火箭科學發展史上具有極為重要的意義。1929年發表的《火箭列車》的論文,又首次提出多級火箭的設想,後來還提出建立星際站的大膽設想。這些都對人類航天事業做出了奠基性的貢獻。為此,他被譽為“火箭之父”、“宇宙航行之父”。
1935年9月19日,齊奧爾科夫斯基的心髒停止了跳動。他雖然“走”了,但他留下的知識和成果使人們實現了征服月球、征服太空、征服宇宙的願望和理想。
馮·諾伊曼
1944年夏天的一個傍晚,馮·諾伊曼來到阿伯丁車站等候去費城的火車。在候車室裏,身旁的一位青年很快就認出他就是聞名世界的大數學家馮·諾伊曼,便懷著年輕人會見大人物時那種局促不安的心情走了過去。這位名叫格爾斯坦的青年漲紅著臉向數學家自我介紹,說他在費城賓夕法尼亞大學的莫爾學院工作。馮·諾伊曼熱情地招呼他坐下,關心地詢問他的工作狀況。大科學家毫無架子,和藹謙虛的態度很使格爾斯坦感動,他向馮·諾伊曼請教了一些數學疑難問題。最後,他還告訴數學家說,他正在莫爾學院參加試製每秒鍾能計算333次乘法的電子計算機的工作。
原來,格爾斯坦所在的莫爾學院正是受阿伯丁彈道實驗所的委托,於一年多以前開始世界上第一台電子計算機的試製工作的。這件事恰巧同馮·諾伊曼當時正在日日夜夜思索的問題不謀而合。格爾斯坦的介紹,引起了馮·諾伊曼的極大興趣。他拉住年輕人,向他詳細了解了這方麵的工作,從中領悟到了頭等重要的意義。
20世紀30年代,由於電子學的發展和在研製穿孔卡片式統計分析機的過程中積累的經驗,為創立電子計算機提供了主要的技術前提。
二次大戰中,賓夕法尼亞大學莫爾學院電子係和阿伯丁彈道研究實驗室共同負責為陸軍每天提供6張火力表。這項任務非常困難和緊迫。因為每張表都要計算幾百條彈道,而一個熟練的計算員用台式計算機計算一條飛行時間60秒的彈道要花20小時。盡管他們改進了微分分析儀,聘用了200多名計算員,一張火力表仍要算二三個月,問題相當嚴重。
當時,負責該項工作的軍方代表是年輕的格爾斯坦中尉,他原是一位數學家。他的朋友莫希萊這時正好在莫爾學院電子係任職。1942年8月,莫希萊寫了一份《高速電子管計算機裝置的使用》的備忘錄,即ENIAC的初始方案。思想敏捷的格爾斯坦意識到這一方案的巨大價值,立即向他的上司彙報,獲得支持,成立了研製小組。這個小組的成員是:負責電子計算機總設計方案的是物理學家莫希萊;芬蘭人艾克特擔任總工程師,負責解決製造中一係列困難複雜的工程技術問題;年輕的格爾斯坦中尉不僅在數學上能提出有用的建議,而且是精幹的科研管理人才;另外還有年輕的邏輯學家勃克斯參加。
正當研製工作停滯不前,研製者大傷腦筋時,馮·諾伊曼投身到新型計算機設計者的行列中來了。
馮·諾伊曼是20世紀上半葉世界最偉大的數學家之一,具有純數學家和應用數學家典型的雙重性格。他追求純粹數學的嚴密和美感,又注重數學的應用以及與物理學等其他學科的聯係。這使他不僅在集論、算子譜理論、實函數論和測度論(遍曆定理)等純數學領域,而且在博弈論、數理經濟學、計算機理論和計算數學等應用數學部門都作出了重大貢獻,成為這些數學分支的主要開創者。
第二次世界大戰期間,馮·諾伊曼參與了許多軍事方麵的研究。1940年,他被阿伯丁彈道實驗研究所聘為科學顧問;1941年受聘任海軍軍械局顧問;1943年成為洛斯阿拉莫斯實驗室顧問。無論是作為主角還是配角,他都以他出色的才能解決了一個個重大的課題。這些課題涉及到流體力學、空氣動力學、氣象計算等許多方麵,顯示出馮·諾伊曼熟練的分析技巧和嚴謹的邏輯推理本領。
洛斯阿拉莫斯實驗室是原子彈研製機構,這裏聚集著一批像奧本海默、維格納、費米、特勒那樣的高水平的物理學家和工程技術人員,但缺少既懂得物理學家們的要求,又能很快從數學上拿出解決方案的數學家。奧本海墨認定馮·諾伊曼就是這樣的人。他熱情地邀請了馮·諾伊曼到洛斯阿拉莫斯實驗室幫助工作。馮·諾伊曼不負眾望,憑借他熟練的分析技巧和特有的數學計算才能,為洛斯阿拉莫斯實驗室解決了好些關鍵問題。他對原子彈的引爆提出的建議被實驗所證實;對提高原子彈爆炸效果以及有效地配置原料進行估計,也卓有成效。在洛斯阿拉莫斯,馮·諾伊曼碰到了許多必須依靠大量的計算才能解決的問題,如受控熱核反應過程,它涉及數10億次的初等算術運算和初等邏輯指令。這不是靠人力和一般的計算機所能解決的。怎樣才能獲得超高速計算呢?馮,諾伊曼當時尚不清楚,但問題既然提出,一旦有機會總是要解決的。
同格爾斯坦分手後,馮·諾伊曼急不可耐地寫信告訴賓夕法尼亞大學的莫爾學院,希望馬上訪問那兒,看看這台尚未出世的機器。莫爾學院計算機設計組的領導者艾克特和莫希萊聽說後十分高興。他們非常渴望能得到這位大科學家的指導和幫助。艾克特還說:“馮·諾伊曼是否真正的天才,從他來以後提的第一個問題就可判斷出來。”這年8月初,馮·諾伊曼來到莫爾學院,參觀了尚未竣工的被稱為ENIAC的電子計算機,他第一個問題就問起機器的邏輯結構。艾克特心中暗暗佩服:“不愧是位天才的科學家,一下就點到問題的要害!”這以後,馮·諾伊曼就成為莫爾學院的實際顧問者,他同ENIAC的首批研製者們討論了提高電計算機性能的各種措施,對ENIAC的優缺點作出判斷,並提出相應的改進建議。正是因為馮·諾伊曼所起的決定性作用,才使ENIAC在這一年裏得以試製成功。
ENIAC是一個龐然大物,體積大約90立方米,占地170平方米,總重量達到30噸。它擁有電子管18000個,繼電器1500個,耗電150千瓦,每秒運算5000次,比機械計算機快幾百倍到一千倍,比人運算快一千倍到幾千倍,而且計算過程是按照編好的程序自動進行的。
ENIAC在計算機發展史上的重要性是毋庸置疑的。它是世界上第一台真正能夠運轉的大型電子計算機。它的成功開辟了提高計算速度的極為廣闊的前景。但它畢竟是新生事物,尚不完善。例如,它的儲存容量太小;程序是“外插型”的,不便使用,為了幾分鍾的計算,而準備工作卻要數小時。連研製者本人也感到它的弱點,有待改進。
1945年6月,馮·諾伊曼起草了一個全新的存貯程序通用電子計算機方案——EDVAC(Electronic Discret Varable Automatic Computer),對ENIAC進行了改造。這項更完美的設計為現代電子計算機的結構奠定了基礎。
一年後,又一份關於電子計算機裝置邏輯結構的更詳細報告發表,它是又一個新的電子計算機(IAS機)方案,而且包括有關結構選擇的論證。在這份報告的指導下,一個廣泛的電子計算機的研究工作在美國以至世界許多地方展開。
馮·諾伊曼在報告中提出的主要建議的實質有四個方麵:(1)將十進位改為二進位;(2)建立多級存儲結構,由它容納並指令程序;(3)機器要處理的程序和數據,均由二進製數碼表示;(4)采用並行計算原理,即對一個數的各位同時進行處理。
雖然二進製在計算機中使用的合理性以及關於存儲器的設想,在馮·諾伊曼之前就有人提出,但是,馮·諾伊曼的功績在於他不僅提出並論證了這些新思想、新概念,而且還研究了實現它們的方法,即提出了EDVAC和IAS機方案。1951年,IAS機以比ENIAC快幾百倍的事實以及後來的研製計算機的經驗證明了馮·諾伊曼全部結論的正確性。馮·諾伊曼的報告是對通用電子計算機線路結構方麵的巨大貢獻。人們確認,計算機工程的發展應大大歸功於馮·諾伊曼,因為無論是計算機的邏輯圖式,還是現代計算機中存儲、速度、基本指令的選取以及線路之間相互作用的設計,都深深地受到馮·諾伊曼思想的影響。
EDVAC方案明確規定新機器有五個構成部分:①計算器;②邏輯控製裝置;③存貯器;④輸入;⑤輸出,並描述了這五部分的職能和相互關係。EDVAC方案有兩個非常重大的改進:一是采用二進製,二是完成了存貯程序,可以自動地從一個程序指令進到下一個程序指令,其作業可以通過指令自動完成。“指令”包括數據和程序,把它們用碼的形式輸入到機器的記憶裝置中,即用記憶數據的同一記憶裝置存貯執行運算的命令,這就是所謂存貯程序的新概念。這個概念被譽為計算機史上的一個裏程碑。為這個方案作出貢獻的馮·諾伊曼被譽為“計算機之父”。
長達101頁的EDVAC方案是計算機發展史上的一個劃時代的文獻。它向世界宣告:電子計算機時代開始了。
誰知,新機器EDVAC還沒來得及問世,研製人員卻為爭奪ENIAC的優先權問題進行了爭吵。1945年底,莫爾學院的計算機研製小組分裂了,艾克特和莫希萊自己開了家公司,從事計算機研製及大規模的生產。馮·諾伊曼則帶著格爾斯坦回到了普林斯頓高等研究院,準備為電子計算機的進一步完善繼續奮鬥。
很快,普林斯頓高等研究院由於馮·諾伊曼的歸來掀起了一個真正的“計算機熱”。在他的帶領下,原來從事理論研究的,顯得冷冷清清的研究院,開展了從計算機的研製到計算機應用的廣泛研究。不多久,這裏便成為美國電子計算機的中心,吸引了大批工程師和專業人員。在各方麵的合作下,馮·諾伊曼等人終於研製成全自動的通用電子計算機EDVAC。這是現代電子計算機的原型,後人也稱它為“馮·諾伊曼機”。
第一代電子計算機的研究與發展,不隻是美國領先,英國也作出了很大的貢獻。此後各國競相開展研製。日本的第一台電子計算機完成於1956年,叫做“FUJIC”機。1958年8月,我國完成了第一台電子計算機“103機”。到50年代中期,全世界已經製造了大約1000台電子計算機。人們利用這些電子計算機,把人造衛星送上了天,還發展了一批核武器。到50年代末,全世界電子計算機已經達到5000台左右,每秒平均運算五六萬次。
第一代電子計算機,硬件主要采用電子管。雖有了質的飛躍,具有許多特點,但這些計算機造價高、體積大、功耗多、速度低、可靠性差、維修複雜,程序設計以使用機器語言和彙編語言為主,繁冗、易錯、不直觀,需要進一步改進。
1955年,第一批由晶體管構成的基本電路的電子計算機誕生了,稱之為第二代計算機。它主要被用於軍事上,作為機載(裝在飛機上)計算機。1958年11月,美國製造的第一批批量生產的大型晶體管通用計算機投入運行。
第二代電子計算機比之第一代,體積、重量、耗電量都大大減小了。它有兩個衣櫃那麼大。同時,由於它的造價降低,不僅在軍事上,連商業上、工業上、農業上、國民經濟的各個部門都有可能使用。它的運算速度是每秒幾萬到幾十萬次,1964年還研製成每秒二三百萬次的大型晶體管計算機,並且成批生產。它的可靠性也比第一代提高許多倍。
1962年,美國製成了第一台集成電路電子計算機。它標誌著電子計算機由第二代向第三代的過渡。第三代電子計算機,硬件主要采用集成電路,體積進一步縮小,功耗進一步降低,運算速度每秒幾十萬次到一千萬次。可靠性也比晶體管計算機提高了十幾倍。軟件也有了很大的發展,用於程序設計的各種高級語言已達數百種之多,並且出現了具有分時、多道功能的操作係統。
隨著集成電路工藝的發展,集成電路不斷提高。1959年,一塊商用的矽片隻包含一個電路,到1964年增加到十個電路,1970年又增加到大約一千個電路。習慣上把由一百個以上具有一個係統或一個分係統功能的電路集成的矽片,叫做大規模集成電路,這就使電子計算機又邁入新的一代。第四代電子計算機的硬件主要采用大規模集成電路,使計算機體積縮小,穩定性提高,成本降低,運算速度達到新的高度,有的大型計算機每秒可運算15億次。計算機操作係統,編譯程序係統軟件更趨完善。
70年代以後,電子計算機向微型化、巨型化、網絡化和智能化方向發展,並成為下一次技術革命的主幹技術。
當前,電子計算機發展已形成以精簡指令係統計算機RISC(ReducedInstructionSetComputer)、並行處理技術、多媒體技術為主,計算機軟件和網絡相應發展的主潮流。
在電子計算機飛速發展的同時,光學計算機也取得了突破性進展。1991年美國貝爾實驗室公布了數字光學處理機的成果。據研製組的領導人艾倫·董(董廷玨)說:“一個通用的光學計算機將在、2000年前後製造出來。”他預計光學計算機的運算速度可能比今天的超級計算機快1000至10000倍。光在長距離內傳輸要比電子信號快約100倍,光器件的耗能非常低。所以光計算機有廣闊的發展前途。
而比電子計算機和光學計算機更具優異性能的生物計算機(又稱分子計算機)正在研製之中。可以樂觀地預言,由電子計算機引發的新技術革命,將促進人類社會走向輝煌的未來。
電子計算機是20世紀科學技術的重要標誌。自從18世紀瓦特發明蒸汽機以來,再沒有什麼比電子計算機的發明更加激動人心的了。自它問世以來,就以驚人的速度發展著,它的廣泛應用,推動了現代科學和生產技術的迅速發展,並對社會生活的各個方麵產生了深刻影響。馮·諾伊曼作為電子計算機的重要研製者和組織者,為現代科學的進步作出了不可磨滅的貢獻。
值得注意的是,一個偶然的機會;把馮·諾伊曼引向20世紀後半期最重要的科學技術——計算機技術。僅從這一點,就可看出他具有的科學膽識和創造才能——善於捕捉機遇。他憑著敏銳的識別能力,抓住有意義的線索,毅然投身到計算機研究領域。他在這一領域中發揮了卓越的獨創精神,使自己成為電子計算機、計算機科學和技術、數值分析的重要開創者。
亞曆山大·弗萊明
亞曆山大·弗萊明,英國生理學家。1922年,發現了能消滅某些細菌的“溶菌酶”;1928年,又發現了能滅殺葡萄球菌或防止其生長的青黴素;1945年榮獲諾貝爾生理學及醫學獎。
1881年,弗萊明出身於蘇格蘭埃爾郡達爾維爾的一個農場主家庭,哥哥是一名醫生。上完小學以後,他跟隨哥哥來到了倫敦,一邊在運輸事務所當雜工,一邊跟隨哥哥學習一些基本的醫學知識。後來,一個偶然機會,僅僅小學畢業的弗萊明竟然坐在了倫敦大學聖瑪麗醫學院的教室裏學習,並於1906年獲得醫學學士學位。1914~1918年,他在英國皇家醫療隊服務,退役後有幸成為了免疫學家賴特的助手。此後,他進行了各種細菌實驗。
弗萊明的細菌實驗室非常簡單,靠牆排列著灰暗的壁櫥,一扇通風性比較好的窗戶,窗邊是一張實驗用桌,桌上最顯眼的儀器是一架顯微鏡。工作室裏還有幾張桌子,上麵胡亂地堆放著各種各樣的培養細菌的器皿。然而,就是在這樣簡陋的條件下,弗萊明做出了20世紀生物學上最偉大的發現。
1927年,弗萊明的研究課題是葡萄球菌。他經常培育出一些細菌來進行觀察試驗。雖說培育細菌並不困難,但要培育出單一的菌種並不是件容易的事。在培育過程中總會同時出現這樣那樣的一些不希望出現的菌種,這對試驗常常起到破壞作用。弗萊明同其他細菌學家們一樣,也非常討厭這些不速之客。
1928年初夏的一天,弗萊明像以前一樣,一大早就來到實驗室,對培養的菌種進行常規檢查。在顯微鏡下,弗萊明突然發現一隻器皿中出現了很多綠色黴菌,而原來在它四周正常生長的葡萄球菌竟然全都不見了。
“這太奇怪了!葡萄球菌怎麼會不見了呢?難道綠色黴菌與葡萄球菌相克?”弗萊明這樣問自己。他決定重新再做一次試驗。弗萊明先培養出綠色黴菌,經過一段時間之後,得到了一小瓶清澄的綠色濾液。然後他又將綠色濾液滴在長滿葡萄球菌的菌叢上,幾個小時以後,他發現原先長得非常茂盛的葡萄球菌已經完全消失了。
“啊,我成功了!”弗萊明驗證了自己的想法之後,極為興奮。接著他又將綠色的濾液稀釋到1倍、2倍、10倍、100倍、200倍、500倍,然後再逐一滴到長滿葡萄球菌的培養器皿中。他發現這些稀釋後的綠色濾液仍然具有殺菌的作用,甚至在稀釋到800倍以後,綠色濾液的殺菌能力還沒有最後消失,隻是消滅葡萄球菌所需的時間比較長。
“那麼這種綠色濾液對其他細菌有沒有作用呢?”弗萊明又一次問自己。這種念頭在腦海裏一出現,弗萊明就想馬上著手試驗。試驗的結果非常令人振奮:曾經奪去許多人生命的肺炎菌,隻需要1/80的綠色濾液就可以完全殺死;當時最凶惡的鏈球菌,也隻要1/100的稀釋液就可以令其即刻消亡。
事實證明,這種綠色濾液具有很強的殺滅細菌的功能。但對人體或動物會有毒性嗎?如果有毒性,這項發現就意義不大。弗萊明決定做一次活體動物實驗來驗證這個問題。
他用注射管將一筒濾液注射到兔子的血管裏,然後觀察兔子的反應。幾天之後,兔子不但沒有死去,甚至任何反應都沒有。這充分表明了這種濾液無任何毒副作用。
弗萊明對試驗的結果極為滿意,認為這將對醫學的發展起到極大的促進作用,用它可以治療許多以前無法治療的病症。弗萊明立即把這一極具應用價值的發現寫成科學論文,發表在了1929年《英國實驗病理學雜誌》上,並在文章中將這種濾液稱為盤尼西林,即我們今天所稱的青黴素。
弗萊明成名之後,人們詢問他發現青黴素的過程,弗萊明出語驚人:“我不是在研究中發現青黴素的,而是在遊戲之中偶然的機會碰見它的。”這體現了一個偉大科學家樸實的品質。機遇總是青睞有準備的頭腦,弗萊明發現青黴素的過程,偶然中體現了必然。正是他的細心觀察和思考,才使他做出了別人難以做出的成就。
原子彈、雷達和青黴素被公認為第二次世界大戰期間的三大發現,然而隻有青黴素才真正促進了全世界人類的健康發展。
1945年,弗萊明和弗洛裏、錢恩三人一起同獲諾貝爾生理學及醫學獎,這是對他一生成就的高度評價和充分肯定。
羅伯特·戈達德
美國馬薩諸塞州的一個果園裏,一個小男孩正給櫻桃樹修剪枯枝。
他爬上了一棵高大的櫻桃樹,眺望著遠方的田野。突然,他頭腦中冒出一個念頭:人要是能飛到星星上多好啊!怎樣才能製造出飛上星星的裝置呢?
小男孩從櫻桃樹上爬下來,坐在樹下沉思起來。他想象著有種機器在草地上飛快地旋轉著,急速上升,飛向太空,飛向那遙遠的未知的世界。
從果園回來後,小男孩似乎變成了另外一個人父母發現他整天在學習數學和做科學小實驗,即使臥病在床的時候,他也不放過星點兒時間。看著瘦弱的常患病的孩子,父母總是心疼地勸說他休息。
他就是美國物理學家和火箭技術的先驅者——羅伯特·戈達德。
童年在果園的美麗夢想成了戈達德所有生活的支柱。在隨後的日子裏,他不斷地攻讀數學,堅持做實驗,到長大些的時候,他居然攻讀起物理學家牛頓的著作來。
上大學時,戈達德考入伍斯特工學院。
1911年,29歲的戈達德在克拉克大學獲理學博士學位,並在這所大學開始了火箭研製工作。
剛開始時,戈達德做理論研究工作,探討火箭作高空大氣研究的價值和達到月球的可能性。1919年,他發表了題為《達到超高空的方法》全文隻有69頁,是他理論研究的結果。
小冊子發表了,但沒有引起人們的絲毫注意。其實,10年前俄國物理學家齊奧爾可夫斯基也曾做過類似的研究,寫過相似的論文,但也沒有引起世人的注意。
戈達德在理論研究後,決定進行實踐操作,想用成功的事實來證明他的理論的正確性和可行性。
1922年,戈達德開始了用汽油和液氧做燃料的火箭引擎試驗。
1926年冬天,在馬薩諸塞州的田野上,戈達德發射了自己製作的第一枚火箭。這枚火箭高約12米,直徑約15厘米。火箭裏的汽油和液氧混合燃料耗盡後,它仍在繼續上升,上升高度是60米,時速100公裏左右。
火箭技術的研究可以追溯到中國。發明火藥的中國人在13世紀就發明了“飛火箭”,並運用於戰爭。還有印度人、阿拉伯人、波蘭人等也曾研究過火箭技術。但戈達德是第一位設想用火箭或許能載人飛向天外的人。
1929年7月,又一枚火箭在戈達德的家鄉飛向天空。它飛得更高,而且載有氣壓表、溫度計,拍攝氣壓表和溫度計的小型照相機。
試驗剛剛結束,警察居然找到戈達德,命令他以後不許在馬薩諸塞州做試驗。
戈達德隻好到新墨西哥州一塊荒涼的土地上開始新的試驗。經過許多努力,他得到一位慈善家饋贈的一筆錢,他的試驗才得以維持。
在這裏,戈達德製作更大型更成功的火箭。他的火箭有燃燒室,因用汽油和超高壓的液氧作燃料,燃燒室的壁能保持冷卻。戈達德還發明了控製火箭飛行方向的轉問裝置,使火箭沿正確方向飛行的陀羅儀等。
1930年到1935年的時間裏,戈達德發射了數枚火箭,火箭的速度最高達到超音速,飛行高度達到25公裏。
但遺憾的是戈達德的研究沒有得到美國政府的關注和支持。隻給過他一小筆預算,讓他設計飛機在航空母艦起飛時用的一種小型火箭。
戈達德在默默無聞中,靠自己的毅力和勤奮發明創造了火箭,是美國第一枚火箭的宇宙時代的開創者。
戈達德雖在美國沒有受到重視,在德國卻有一批推崇者。他們用戈達德的原理製成了V2火箭,並在第二次世界大戰中發揮了威力。
二戰結束後,美國科學家向德國科學家請教火,箭製造的技術,德國科學家目瞪口呆,“你們不知道戈達德嗎?我們是用他的原理研究和製造火箭。他是我們的老師。”
美國科學家震驚後再去尋找戈達德時,一切都晚了。1945年8月10日,戈達德已經離開了人世。
馮·卡門
1881年5月11日,馮·卡門在匈牙利出生。孩提時代的馮·卡門,就顯露出天賦。他6歲能心算五位與六位數字的乘法,9歲入明達中學。17歲時,馮·卡門以中學優等生資格進入約瑟夫皇家工業大學。一個偶然的機會,他發現有一種發動機在運轉達到某一速度時,便顫動,噪音很大。經過觀察與研究,他很快把這一現象提煉成一個數學表達公式,並推導出解決辦法,受到機械學教授彭基的高度評價。
大學畢業後,馮·卡門在軍隊服務一年,接著便成了彭基教授的助手。期間,他精確化了“歐拉壓杆”這一當時著名的難題。25歲時,他獲得匈牙利科學院獎學金,到了世界科學聖地——哥廷根,投師於哥廷根大學的路德維希·普朗特門下。在普朗特的指導下,馮·卡門對非彈性杆彎曲現象作了一係列研究。1908年,他獲得博士學位。之後,去巴黎考察。不久,普朗特來信,請他去哥廷根大學做助手。他愉快地接受了邀請,開始了他航空科學家的生涯。
當時,普朗特正在從事流體邊界層分離現象的研究。馮·卡門到哥廷根大學後,對這一現象非常重視。判明流體在圓柱後麵形成的兩排交叉的渦旋是穩定的。他就此寫了兩篇出色的論文。由於有人把這一現象戲稱為“卡門渦街”。這一發現成為流體力學中的一次重大發現。
在哥廷根呆了4年之後,馮·卡門回匈牙利一所礦業學院當上了教授。不久,他來到亞琛工學院。第一次世界大戰後,他曾在匈牙利蘇維埃共和國教育部工作過一段時間,其後10年時間主要是在亞琛工學院任教授。1912—1929年,他擔任德國亞琛航空學院院長。
馮·卡門的聲望扶搖直上。1922年至1926年,他主持召開了三次國際應用力學會議。期間,通過他的努力,至今仍被人們稱作流體力學中最大難題的“湍流”問題獲得了第一次重大進展。在1922年的會議上,馮·卡門首次提出“湍流”概念,並初步闡明了它的理論基礎。在1924年的會議上,普朗特把氣體分子運動論的觀點移用到這一問題上,馮·卡門又從更加普遍的角度對普朗特的研究進行深入探討,提出了新的理論概念。在1926年的會議上,馮·卡門作了題為“湍流中的力學相似”的報告,獲得很大成功。
1926年,美國加州理工學院決定把原來的航空小組擴大為航空研究生院,並興建一個實驗室(簡稱GALCIT)。1929年,具有猶太血統的馮·卡門前往美國,出任GALCIT的主任。兩年後,美國航空科學院創建。
1930年到1942年,馮·卡門在流體力學、湍流理論、超聲速飛行、工程數學、飛機結構和土壤風蝕等方麵,都有重要貢獻,他的有關流體力學的出版物幾乎統治了整個流體力學領域,GALCIT因此成為國際流體力學的研究中心。他為GALCIT培養的學生,遍布五大洲。
1936年,當科學界對火箭推進技術普遍表示懷疑時,馮·卡門卻支持他的學生研究這個課題。1940年,他和馬利納研製出飛機起飛助推火箭的樣機。這種火箭也是美國“北極星”、“民兵”和“海神”遠程導彈上固體火箭的原型。
1936年,馮·卡門加入美國籍。1941年,他與中國力學家錢學森合作,解決了圓柱薄殼結構在軸向壓力作用下的大撓度失穩問題。到1944年,他已在火箭技術領域取得了許多重大成果,如固體和液體起飛助推火箭、火箭發動機飛機、自然點火液體推進劑。
1944年6月,馮·卡門接到阿諾德將軍的電話,要求他去機場商談。會議的內容是製定今後20至50年的美國空軍的發展計劃。馮·卡門欣然接受,不久便組織了一個由36位專家組成的科學顧問團。
二戰結束前夕,阿諾德將軍授予馮·卡門“少將”軍銜,要他率領一批專家去德國進行接收工作。馮·卡門等來到隱蔽在不倫瑞克附近一片鬆林中的德國空軍秘密研究所,審訊了近千名研究人員,察看了研究設備,分析了300多萬份重達1500多噸的研究報告。接著,又去審訊了德國設在佩內明德的V一2火箭基地的400名逃往慕尼黑的技術人員。
1945年12月,馮·卡門向美國當局遞交了一份題為《朝著新水平前進》的報告。報告被譽為“美國空軍的藍圖”,對美國空軍的建設產生了十分深刻的影響。馮·卡門成為美國空軍的首要智囊人物。
1949年4月,北約組織成立。馮·卡門想利用北約設立一個國際合作的試驗工廠,這個設想被最高當局采納。接著,他又設立了發展國際航空研究的谘詢小組,並在比利時籌建了氣動力學訓練中心,後來改名為“馮·卡門中心”。50年代,馮·卡門主持了在巴黎和哥本哈根召開的兩次國際航空會議,並創建了國際宇航科學協會。
馮·卡門對中國的航空事業也有幫助。1929年,他來到中國,建議在清華大學開設航空課程。1931年,他派遣他的養子沃登道夫來華擔任清華大學航空係科學顧問。1938年6月,他再次來到中國,在南昌觀看了即將竣工的大型風洞。在加州理工學院時期,馮·卡門培養了一批出色的中國科學家,其中有錢學森、郭永懷、錢偉長等。
1963年2月18日,美國給馮·卡門頒發第一枚“國家科學勳章”。兩個月後,馮·卡門逝世,享年82歲。
馮·卡門是現代航空大師、美國空軍的首要智囊人物。他的智慧和阿諾德將軍的膽識相結合,對美國空軍的建設起了十分重要的作用。
馮如
1912年8月25日,廣州郊區燕塘操場上熱鬧非常,人們如海水一般地湧向這裏。隻見一個人站在飛機上在向人們演講,並向人們介紹飛機的性能。他在一片歡呼聲中爬進了飛機駕駛艙,然後駕駛著這架飛機飛向了藍天。
他駕駛著飛機在藍天上表演了許多人們從未見過的高難度動作,大家全都看呆了。飛機降落的時候,幾個孩子突然跑上了跑道,為了孩子的安全,飛行員隻好猛拉操縱杆,讓飛機上升,可是鏽損的機件卻失靈了,飛機失去了平衡而墜落地麵,當人們趕去營救時,飛行員倒在了血泊之中。這個飛行員就是我國卓越的航空學家——馮如,那一年他隻有二十九歲。
馮如小時候家裏很窮,他的四個哥哥因為生病沒錢醫治而先後去世。隻有馮如得以幸存。父母都認為家裏就剩下這一棵獨苗了,怎麼也要讓他學點本事才行,於是老兩口便省吃儉用,從牙縫裏擠出了一點錢來讓馮如上了小學。馮如聰明好學,老師非常喜歡他。12歲那一年,因為遇到了自然災害,馮如家裏更困難了,馮如也因此上不起學。正在這時,在美國的舅舅來到他家,他見馮如這麼聰明,而家裏又沒有錢讓他上學時,便跟馮如的父母商量,要帶馮如去美國。馮如的父母親雖不舍得讓他走,但為了兒子的前途,就答應了。
馮如跟著舅舅來到了美國的西部的舊金山,找到了一個打雜的活兒。馮如白天工作完以後,便利用晚上的時間到校裏去學習英語。一年以後,馮如已經學會了一口流利的英語。馮如不僅能說英文,同時還會看英文,他經常買一些書刊來看,他逐漸認識到美國之所以富強,是因為他們有先進的技術。這讓馮如想到了自己貧窮落後的祖國,他想:中國要富強,要發展工業技術才行。為了擴大視野,他獨自一人來到了紐約一家工廠當工人。他很節儉,想省下更多的錢來買書。馮如常常一邊看書一邊動手製作一些東西,他根據書上的知識製造出了抽水機、打樁機、並且還製造出一台能收發的無線電報機。他這一舉動讓許多美國青年佩服不已。
一天,馮如看報時,一個醒目的標題吸引了他——美國萊特兄弟製造飛機成功!馮如平時對飛機這個名詞也有所了解,他知道這項發明,不僅對美國人是一件了不起的事情,而且對全世界來說都是一件非常了不起的事。
有一年,日本侵略中國,侵占了東北地區,對此清政府毫無辦法。馮如想,要是中國有了飛機,可以用飛機來做武器,這樣就可以打敗日本了。為了製造飛機,馮如來到舊金山,找舅舅幫忙。舅舅很支持馮如的想法,但是舅舅也不是很富有,後來,舅舅從很多愛國華僑那裏籌集了一筆錢給馮如。
得到這些資金以後,馮如便在簡易的工棚裏開始了工作,經過八個月的艱苦奮戰,馮如和他的助手們終於製造出了第一架樣機,然後馮如親自冒著危險駕駛飛機飛向了天空,不料飛機剛起飛就掉了下來,馮如險些丟掉了性命。
禍不單行,沒多久廠房又失火了。麵對這麼大的困難,馮如沒有退縮,而是繼續幹下去。舅舅被外甥的決心感動了,於是再次組織華僑集資籌款。可是正在馮如重新開始的時候,父母親卻來了一封信,讓他回家去。
原因是父母親年歲已高,恐怕今後難得見上兒子一麵了。馮如理解父母的心情,可是他報國心切,他寫信告訴父母他一定要為祖國製造出一架飛機來才回國。
馮如總結了失敗的原因,1909年9月,他的第三架試驗飛機終於製造出來了,助手為了他的安全,都爭著要去完成這個任務,最後還是由馮如親自駕駛著飛機飛向奧克蘭市的上空,飛機大約飛行了805米,打破了萊特兄弟在1903年創造的259米的記錄。
馮如的舉動,讓美國人既震驚又佩服,當時美國報紙為此而寫了一篇長篇報道,標題是《中國人的航空技本超過了西方》。
華僑們聽說馮如成功了,也紛紛跑來投資。馮如便借此組建了一個機器製造公司,他任公司的總機械師。
後來國際飛行協會在舊金山舉行飛行比賽,馮如報名參加這次比賽。
當時在美國為革命奔走的孫中山也來觀看了馮如的這一次表演,結果馮如以時速104公裏,高度213米,飛行距離32公裏的成績奪得了這一次比賽的冠軍。作為世界一流的航空專家,馮如引起了世界矚目。
美國許多商人為了買到馮如的技術,不惜重金聘請馮如,麵對金錢的誘惑,馮如沒有動心,他首先想到的是祖國。1911年的春天,他帶著自己的三名助手回到了中國。
回國後,馮如原本是想為祖國製造飛機,可是由於當時清朝政府的腐敗,馮如得不到任何有力的支持,他於是參加了孫中山領導的革命黨。並將飛機製造技術傳給了國人。可是非常不幸的是這位才華橫溢的航空學家卻過早地離開了我們。