登陆注册
26795800000033

第33章 威廉·赫谢尔:红外线应用的发明者

红外线研究方面的新进展,使天文学家有可能测量火星上的大气的浓度,使医生更容易诊断癌症,使探险者在极地考察时能有更好的仪器。

红外线是不可见的光。它位于光谱上红色光的外侧。它的存在早在1800年就为人所知了。当时一位名叫威廉·赫谢尔的英国天文学家用温度计测量色谱,当他把温度计移到红色带的边沿时,温度计的读数升高了。他把温度计挪出红色带,放在没有显示光存在的地方,温度计的读数反而升得更高。

赫谢尔爵士知道自己发现了一种新的光,它是肉眼看不见的,但能被温度计觉察出来。他命名它为红外线,意思是说它在红色光的下方。

红外线得到实际运用只是近些年的事。本来太空署有一个用降落伞在火星登陆的计划,后来通过卫星进行红外线扫描,发现火星的大气太稀,不能软着陆,于是这个计划就打消了。

1961年,英国的医生们发现,乳房癌的温度略高于正常的组织。这个发现导致医学红外线照相机(或称自记温度计)的诞生。它广泛地用于诊断癌症,判断烧伤的深度,以及找出中风的前兆。

科学家们用红外线来检查北极服装的保温效率,发现在衣服的拉链外最会丧失体温。多亏有了热摄影术,如今极地工作者们穿得更暖和了。

亨利·莫兹利:

世界“车床之父”

19世纪40年代,英国完成了以机器生产代替手工劳动的工业革命。工业革命的完成,离不开机器制造业。这是因为,机器生产的发展,不仅使得机器体系内部结构日益复杂,而且要求机器的数量越来越多;因此,手工制造不能满足机器生产发展的需求,必须发明生产机器的新技术,用机器生产机器。在用机器生产机器的机器制造业兴起之初,有一位发明家作出了重大的贡献,他就是被称为“车床之父”的亨利·莫兹利。

1771年8月22日,莫兹利生于英国的沃尔里奇。从他少年时的情况来看,显然是出生在一个贫穷的家庭里。因为家里穷,莫兹利没有进过学校接受正规教育。12岁时,他就进入当地一家兵工厂当童工。这家工厂虽然主要制造枪炮弹药,但是也使莫兹利接触到了一些机械,学到了一些技术。在兵工厂劳动的两年时间里,莫兹利对机械产生了浓厚的兴趣。

14岁时,莫兹利离开沃尔里奇兵工厂,到一位木匠那里去当学徒。虽然这位木匠手艺不错,但是莫兹利对做木工活的兴趣不大。第二年,他在得到父母的同意后,又转到离家不远的一个铁匠铺里去,当了一名学徒工。铁匠铺里生产各种日常用品和工具,需要使用一些机械。这正是莫兹利喜爱的工作。于是,他利用这个难得的学习机会和有利条件,在生产实践中勤奋学习,很快就掌握了作为机械工所必须具备的基本技术,成为一名优秀的机械工。据说,他特别善于使用各种锉刀,没有人能够超过他。可是,按照当时英国的习惯,学徒工必须学满7年后,才能成为工匠。莫兹利对此极为不满。他感到,在铁匠铺里长期呆下去,已经学不到更多的高超技术了。因此,怀着对科学知识和先进技术的渴望,莫兹利常常在考虑如何改变自己的现状。不久,机会来了。

这时,随着机器工业的发展,英国出现了很多机械技师。其中,伦敦有一位机械技师约瑟夫·布拉马,特别著名。布拉马技术高超,在当时英国机械制造业内具有极高的威望。他发明和制造的安全锁,以其优良的性能而驰名各地。由于这种锁精密度非常高,加工时间很长,因此生产数量很少,往往供不应求。布拉马工厂为了增加锁的产量,急需雇用具有熟练技术的机械工。

莫兹利得知这个信息后,非常兴奋。尽管他作为铁匠铺的学徒尚未期满,但也希望早一天进入著名的布拉马工厂,迅速提高自己的技术。然而,布拉马工厂是当时许多渴望学习机械技术的人向往的地方,要想进入这家工厂,也并不是一件十分容易的事情。当莫兹利向布拉马提出自己的申请时,布拉马想了解一下莫兹利的技术情况,便决定对他进行一次严格的考核。布拉马指定了几种机械活,让莫兹利去干。由于莫兹利在机械技术方面已经具有一定的基础,因此他出色地完成了任务,各种技术考核项目都达到了要求。于是,布拉马决定录用莫兹利。这时,莫兹利年仅18岁。进入布拉马工厂,成为这位著名机械技师的弟子,对于莫兹利来说,可以说是他生活中的一个重大的转折点。他在机械方面的创造发明,就是从这里开始的。

1789年,莫兹利来到伦敦,进入布拉马工厂。他在这个工厂里工作了8年。在工厂里,他不仅认真学习技术,而且积极工作,深得布拉马的喜爱和器重。由于他的各种技术都达到了较高的水平,在工人们中间威信也很高,因此,他不久就被任命为总工长,在生产中负起了一定的领导责任。

莫兹利在领导生产的过程中,对改进和提高机械技术十分重视。布拉马工厂的主要产品是安全锁。可是,原来那种手工制锁方式,产量不高。为了提高产量,莫兹利考虑到,必须把手工制造、改变为机器生产。而要进行机器生产,就需要改进过去使用的机床。为此,他进行了认真的思考和设计,夜以继日地埋头于新式机床的研究和制造工作之中。

所谓“机床”,一般是泛指工作母机。就其狭义而言,实际上指的是金属切削机床。在金属切削机床中,最常用的一种是车床,也叫旋床。它主要用来进行工件的内圆、外圆、螺纹等成型面的加工。车床是机器制造中加工零件所不可缺少的一种工作母机。莫兹利取得的第一项重大成就,就是对原有的车床进行改造,从而发明了新式车床。

经过多次研究和试验,莫兹利在1794年制造出一种新式车床。这部车床的发明,完全是为了适应制锁的需要。因为要把锁芯精确地旋成圆柱形,没有精密度很高的车床是根本做不到的。这种新式车床的所有部件都是用铁做的,非常结实。不仅如此,莫兹利还把原来的脚踏板和弹簧摆改换为一个轮子,轮子通过传动轴与蒸汽机联系起来,从而得到带动机器运转的动力。

这部新式车床最重要的装置,是安上了进给箱。进给箱也叫做进给台,是车床上的重要部件,也是莫兹利的重要发明。今天,车床上带有进给箱,这是非常自然的事情。可是,在莫兹利发明进给箱以前,原来的车床上是没有进给箱这种装置的。由于没有进给箱,工人在车床上加工制作机械零件的时候,他使用的刀具是拿在手上的。当时,一名车工为了操纵刀具,需要付出艰苦的体力劳动,而且加工出的零件精密度也不高。有了进给箱后,刀具不再拿在工人手中,而是固定在刀架上。刀具随着刀架送向工件,它还可以跟着旋转轴平行移动,车工只需操作手柄。这样一来,工人的劳动量减低了,工件的精密度却提高了。由此可见,进给箱真是一个了不起的发明创造。

带有进给箱的新式车床发明出来后,每个车工都能加工制造具有平滑表面的工件,从而给机器制造业提供了迫切需要的精密零件。但是,莫兹利并没有就此止步。他还在继续进行研究,对这台车床不够完善的地方加以改造。1797年,他又制成了一台新车床。这台车床的重要改进是,使刀架向工件的进给实行了机械化。在车床的床身中,装有一根旋转的丝杠(刻有螺纹的长棒),与驱动轮相连接。这样,丝杠就可以使刀架均匀地沿着工作的轴向移动。经过这一改进,车床的效率更高了。

正因为有了新式车床,莫兹利能够按照布拉马签订的合同,制造出大量的安全锁,供应市场需要。这时,莫兹利已在布拉马工厂工作8年了。他发明的新式车床,为布拉马带来了巨额利润。为了养家煳口,莫兹利向布拉马提出了增加工资的要求。按说,莫兹利为布拉马工厂作出了重大贡献,他提出这样的要求是完全合情合理的。可是,这个要求竟然遭到了布拉马的拒绝。莫兹利一气之下,向布拉马提出辞职,离开了这家工厂。

1797年,26岁的莫兹利脱离布拉马工厂后,自己单独地创办了一个工厂,不仅制造机械,而且从事发明创造。这个工厂虽然规模不大,但是,凭着莫兹利发明的新式车床和他当时在机械制造方面的声誉,仍然得到了很快的发展。当工厂接受第一批订货时,他非常认真地进行设计和制造,务必使产品符合要求。莫兹利工厂生产的优质机械,赢得了用户的赞许。于是,前来订货的用户络绎不绝。

在众多的用户中,最大的一个用户是英国海军部。由于莫兹利工厂生产的机械性能优良,信誉很高,海军部的官员慕名而来,向它订购一批滑轮。对于这批订货,莫兹利不仅深感责任重大,而且认为其意义也非同小可,因此必须全力以赴,争取顺利完成。为了制作这批滑轮,首先必须制造出专门的机器。1801年,他经过反复研究,画出了机器设计图纸,立即投入生产。第二年,便完成了制造滑轮的全部机械设备。据说,为了生产这批滑轮,莫兹利设计制造的机床就有44台之多。莫兹利工厂生产的滑轮,按期向海军部交货了。这些滑轮作为港口设施,在英格兰南部海军基地朴茨茅斯长期使用,证明质量优良。

莫兹利的名声越来越高了。在当时英国众多的机械技师中,他被公认为成就卓著的权威人士,对英国机械工业的发展起着指导作用。由于莫兹利设计的刀具和刀架能够自动移动,因此便不仅仅是在车床上使用,其他各种机床都可以使用。这样,便推动了一些新的机床的发明和改良。在莫兹利和他发明的新式车床的影响下,冲床、刨床、钻床、铣床等机床也由其他一些发明家先后研制出来了。

1801年,莫兹利把工厂迁移到了兰帕森。由于工业革命发展迅速,对机器的需求量越来越大。为了适应这种形势,莫兹利决定扩大工厂的规模,以便制造更多的机械产品。可是,他本人的财力有限。正好这时有一个名叫菲尔德的人愿意投资相助。于是,莫兹利便同菲尔德合作,成立了“莫兹利—菲尔德商会”。所谓“商会”,实际上相当于后来的公司。这个商会的成立,使莫兹利的高超技术与菲尔德的雄厚资本得到了完美的结合。于是,它很快就发展成为一家规模较大的机械制造厂,生产各种机床。

莫兹利为了保证和提高产品质量,不断进行技术改造。例如,他设计制造了锅炉钢板的打刻机,改变了过去的手工打刻加工方式,使之实现了操作的机械化。他还经过刻苦钻研,先后制造出各种设备和仪器。用这些仪器进行测量,可以使机械零件的精密度符合要求。莫兹利通过多年的生产实践,深深认识到,在机械加工中,精确的平面非常重要。因此,他制造出来的标准平面,平滑程度如此之高,以致把两个平面叠在一起时,就紧紧贴牢,只有靠滑动才能够把它们分开。据一本辞书上介绍,莫兹利制造的一种测量仪器,精确度可以达到0.0001英寸(1英寸=2.54厘米)。

除了重视产品质量之外,莫兹利也很注意产品的外形。他设计制作的机床,尽量简化结构,并且尽量不用有锐角的部件,以保证产品的安全性。同时,产品的造型也很美观精致。凡是莫兹利工厂制造的机床,都要打上莫兹利的刻印,以示负责。

自从发明新式车床后,莫兹利一直没有停止研究和改进。他是一位永不满足现状的发明家,在技术上真可以说得上是精益求精。

1800年左右,莫兹利制造出一种小型车床,可以切削螺纹。这是为了改进原来的车床而制造的。因为在原来的车床上,进给箱随着丝杠(刻有螺纹的长棒)的圆周运动而左右移动。因此,丝杠越精确,切削的精密度就越高。而为了制造出精确的丝杠,就需要有制造精确丝杠的车床。为此,莫兹利花了不少时间和精力,反复进行研究和试验。他造出切削螺纹的小型车床后,先切削好几根丝杠,再用锉刀仔细地进行加工。然后从这些丝杠中,挑选出一根最精确的来,作为制造新的车床之用。

在莫兹利发明切削螺纹的车床之前,切削螺纹都是依靠手工,使用简单的夹具,其精确度也只能靠目测。由于切削螺纹非常困难,精密度也不高,因此不仅一般不用螺丝,而且还影响到车床对丝杠的使用。自从螺纹加工车床发明之后,这种状况很快就改变了。螺纹加工车床可以多级改变丝杠的转速,因此,它就可以加工出不同螺距的螺纹。同过去相比,这又是车床上的一个重大的技术进步。

莫兹利研制出切削螺纹的车床后,仍然没有满足。这时,他听说他的一位朋友巴顿为了制造微型仪表,也在研制螺栓。于是,决定去同巴顿比较一下,看看谁的螺栓更精确。然而,比较的结果,莫兹利发现自己制造的螺栓虽然尺寸准确,但是还有不少缺点,例如角度不规则,有微小的弯曲等。莫兹利虚心地承认这个事实,但是他不甘落后,决定迎头赶上。经过若干改进,他终于制成了更为精密的丝杠。将这根丝杠用于车床上,就能够不断地制造出精密度很高的丝杠来了。

1810年左右,莫兹利又造出了具有多种功能的车床。然而,他仍然没有停止对车床的研究和改进。例如,他最初制造的进给箱,每改变一次刀具的移动速度,就要更换一次不同型号的丝杠,因此操作起来很不方便。为了改变这种状况,他经过反复研究试验,终于发明了一种叫做“齿轮变速器”的装置。只要在车床上安上齿轮变速器,通过改变几个齿轮间的啮合,就可以自动地改变刀具的传送速度,而不需要再去一根根地更换丝杠了。莫兹利通过齿轮改变传送速度的技术,不仅使车床得到了改进,而且也应用于所有的机床和其他机械之中。

莫兹利对于车床,可以说是活到老,研制到老。一直到他去世之前,他都在进行车床的改进。为了研制和不断更新车床,他不惜投入大量的资金。据说,莫兹利工厂制造蒸汽机汽缸等机器零部件所获得的钱,几乎都被他在车床研制过程中花光了。

莫兹利的发明创造,特别是他把滑动原理引进了机器,应用于刀架,这就不仅促使了新式车床的诞生,而且也推动了其他机床的改造。对于他的这种贡献,后来伦敦出版的《各国的工业》一书中给予了高度的评价。该书的作者认为:莫兹利发明的刀架,“可以毫不夸大地说,它对机器的改良和更广泛应用所产生的影响,不下于瓦特对蒸汽机的改良所产生的影响”。19世纪上半期,许多国家的机械制造设备,不是来自英国,就是按照英国的式样制造的。

除了发明和改进车床外,莫兹利还有许多其他发明。例如:花布印染法、供船舶锅炉用的海水脱盐法以及船用发动机等。所有这些,都在工业生产中发挥了重要的作用。

同类推荐
  • 文坛硬汉海明威

    文坛硬汉海明威

    我们每个人心中都有自己崇拜的名人。这样可以增强我们的自信心和自我认同感,有益于人格的健康发展。名人活在我们的心里,尽管他们生活在不同的时代、不同的国度、说着不同的语言,却伴随着我们的精神世界,遥远而又亲近。本套作品荟萃了古今中外各行各业最具有代表性的名人,阅读这些名人的成长故事,探知他们的人生追求,感悟他们的思想力量,会使我们从中受到启迪和教育,让我们更好地把握人生的关键,让我们的人生更加精彩,生命更有意义。
  • 清史·人物传记迭编

    清史·人物传记迭编

    本书主要介绍了清朝时期的一些优秀人物,包括他们的家世,主要事迹,对当时朝代的影响等等,希望可以对后人有一些教育意义。
  • 中外名人的青少年时代:高尔基鲁迅

    中外名人的青少年时代:高尔基鲁迅

    高尔基和鲁迅为中外名人,他们的著作至今影响深远。名人成功后的事迹为人们所熟知,但成功前的历史却鲜为人知。本书对二人的家世、家教、兴趣爱好以及对其一生有影响的人和事着墨颇多,尤其探究了二人成功的主客观因素。
  • 文坛全才——苏轼

    文坛全才——苏轼

    “中国文化知识读本”丛书是由吉林文史出版社和吉林出版集团有限责任公司组织国内知名专家学者编写的一套旨在传播中华五千年优秀传统文化,提高全民文化修养的大型知识读本。
  • 无可替代:美国历史上三位伟大总统的自传

    无可替代:美国历史上三位伟大总统的自传

    托马斯·杰斐逊,亚伯拉罕·林肯和弗兰克林·罗斯福是怀着坚定信仰的奋斗者;他们是美国历史的灵魂;他们改写了美国的政治和经济,也改写了世界格局;他们当之无愧称得上是这个世界上最值得民众敬仰和学习的人。然而,对于很多人来说他们神秘而又遥不可及。《无可替代:美国历史上三位伟大总统的自传(励志珍藏译本)》编者研究美国历史多年,力求将他们真实的一生清晰地呈现给每位读者。
热门推荐
  • 东风靖寰宇

    东风靖寰宇

    神仙打架,凡人打仗,都要算计。神仙都是凡人,凡人都是神仙,没有谁可以止步不前王权永驻。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 他挺撩人的

    他挺撩人的

    故事的开始,是妖妖说:“你好,认识一下吧,我叫白妖妖。”陆子衿王之蔑视:“好的,我认识你了,白妖妖。”妖妖:“……”?????故事的结尾,仍旧是妖妖说:“我相信你的爱,但,就此结束吧。”陆子衿猩红着眼,哽咽着回答:“好,那么,再见。”始于你好,终于再见。爱过的爱情,以及彼此相信的爱。我,相信你的爱。
  • 憨厚的大唐

    憨厚的大唐

    长相过了刚及格线的孤儿小女子,穿越到七世纪大唐年间,换了性别,拥有了帅气的长相,高贵的身份,以及庞大的亲族。可是,她{他}是史上有名的悲催太子!要活下去,就要改变,从自身开始,直到改变整个王朝。走自己的路,让人们跟在屁股后面走。换个空间,换个时间,换个性别,也要换个活法!
  • 执剑映山河

    执剑映山河

    天地否,不交不通。浓云蔽日,气数将尽。旱河得水,萌芽出土。济未济之卦象,平未平之四境,归未归之所宿。抱着虽千万吾往矣之心,以求逆天改命的她能否在置之死地之后寻得一线生机?
  • 潇洒汉子敢问仙

    潇洒汉子敢问仙

    凡间有咎,苍生共诛;仙界无德,众神同处;青天万道,唯正一途。你可以肆意妄为,我也可以把你打到半身不遂;你可以无视正道,我也可以教你去到黄泉报到。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 神的第二世界

    神的第二世界

    叛神长生者在阴影中建造了十二幻海,称为“第二世界”,神派出神之子血月使,试图摧毁第二世界。然而,无数轮回过去,第二世界已越发强大,血月使亦在一次又一次毁灭中重生,两者的关系渐渐变得不甚清晰了……这一次,血与月分离,赵十二为血之裁决使,他又改何去何从,如何选择?
  • 时域领主

    时域领主

    每个异能都有属于它的领域,而每个领域都有一个最强的异能者,他们则是该领域的领主。他们过着荣华富贵的生活,他们妻妾成群,他们富贵如山,即便是国家也不敢得罪。然而每件事情都有例外。比如吃着一个红烧牛肉泡面,打着LOL排位,成天一副死鱼眼要死不活样子的时间领域光杆领主——时昆
  • 共生河

    共生河

    “你生在共生河,死水怎么能孕育生灵?你不过是个魔物,却扰乱六界,魔不生于魔界,生在神界,本就违背天理,只因你一人,使得共生河畔生灵涂炭,墨轩上神散尽灵力,元神破裂,你本就该死。”周末捂着淌血的胸口,“都说不悔剑斩神杀魔,不曾杀错,也不放过。你杀过之人都是无怨,不悔吗?”那冰冷的声音自上空传来:“是。”“呵呵,是我一念之差,害人害己。我不该信你。共生河干了……我也要死了……但是你错了,你终究是错了,我即使是死了也不服。墨轩是你杀的,不是我。”